JP3619006B2 - Image forming apparatus - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子源を用いた画像表示装置等の画像形成装置に関する発明である。
【0002】
【従来の技術】
電子線を利用して画像を表示する画像形成装置としては、CRTが従来から広く用いられてきた。
【0003】
近年になって液晶を用いた平板型表示装置が、CRTに替わって、普及してきたが、自発光型でないため、バックライトを持たなければならない等の問題点があり、自発光型の表示装置の開発が、望まれてきた。自発光型表示装置としては、最近ではプラズマディスプレイが商品化されているが、従来のCRTとは発光の原理が異なり、画像のコントラストや、発色の特性などでCRTと比べるとやや劣るのが現状である。一方、電子放出素子を複数配列し、これを平板型画像形成装置に用いれば、CRTと同じ品位の画像を得られることが期待され、多くの研究開発が行われてきた。例えば特開平4−163833号公報には、線状熱陰極と、複雑な電極構体を真空容器に内包した平板型電子線画像形成装置が開示されている。
【0004】
電子源を用いた画像形成装置においては、例えば画像形成部材に入射した電子線の一部が、散乱され、真空容器内壁に衝突し、2次電子を放出させてその部分の電位を上昇させるようにチャージアップさせる場合がある。これにより真空容器内部の電位分布がひずみ、電子線の軌道が不安定になるばかりでなく、内部で放電を生じ、これにより装置が劣化したり破壊される恐れがあるという問題点を有している。
【0005】
すなわち、チャージアップした部分は電位が高くなるため、電子を引きつけることになり、チャージアップが更に進み、真空容器内壁に沿って放電を発生させるのである。このような放電の原因となる、真空容器内壁のチャージアップを防止する方法としては、真空容器内壁に適当なインピーダンスを有する帯電防止膜を形成し、上述のようにして発生したチャージを除去する方法が適用できる。このような方法を適用した例とし、特開平4−163833号公報において、画像形成装置のガラス容器の内壁側面に、高インピーダンスの導電性材料よりなる導電層をもうけた構成が開示されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平4−163833号公報に記載の上記の平面型電子線画像形成装置においては、内部に水平偏向電極、垂直偏向電極等の構体を含むため、ある程度の厚さを有する。一方、近年の携帯用情報端末機器などとして軽量薄型の例えば液晶ディスプレイと同程度の、さらに厚さの薄い電子線画像形成装置の開発が必要となっている。
【0007】
この薄型化を達成できる画像形成装置として、本出願人は、表面伝導型電子放出素子とそれを用いた画像形成装置に関して、すでに多くの提案を行っている。例えば特開平7−235255号公報に記載されたものである。この電子放出素子は構成が単純で、大面積に多数集積して形成することができるため、電極構体などの複雑な構成要素なしに画像表示装置を形成できるため、非常に薄い電子線画像形成装置に用いることができる。
【0008】
ところで、電子源と画像形成部材の間には、電子を加速するための電圧が印加されており、画像形成部材としてCRTと同様な発色を有する蛍光体を用いる場合、好ましい色の発光を得るためには、この電圧はできるだけ高くすることが好ましく、少なくとも数kV程度であることが望ましい。
【0009】
その場合、画像形成装置の厚さが薄くなると画像形成部材と、電子源との間の真空容器内壁に沿った距離が短くなるため、放電の発生する危険が大きくなる。
【0010】
すなわち、上記の画像形成部材と電子源との間には、上記の電子を加速するための電圧が印加されるが、この間の真空容器内壁に沿った距離が短くなると真空容器内壁に沿って強い電界が生ずる。前述したように電子が真空容器内壁に衝突して2次電子を発生させることによりチャージアップを引きおこすが、上記の強い電界により加速された2次電子が再度真空内壁に入射して、チャージアップと2次電子の発生をくり返すことにより、真空容器内壁に沿った放電を生じせしめるものと思われる。
【0011】
このように画像形成装置の厚さが薄くなるにつれ、放電が発生する可能性がより大きくなるため、画像形成装置の前述した従来の方法だけでは不十分な場合があった。
【0012】
また、真空容器内壁に沿って、上記の放電が発生すると、一時的に大きな電流が流れるが、この電流は主に前記の電子源に流入し、電子源に接続された配線を通じてグランドに流れる。
【0013】
この時、電流が電子源を構成する電子放出素子を通り、この電流が通常の駆動の際の範囲を超えると、性能が劣化したり、場合によっては破壊される場合がある。このようになると、画像の一部が表示されなくなるなど、画像の品位が著しく低下し、画像形成装置として使用することが出来なくなる。
【0014】
また、電子源駆動用の配線を通じて、放電により生じた電流が電子源駆動用回路に流入した場合には、この回路を破損する可能性もある。
【0015】
本発明は、上述の従来例に鑑みなされたものであって、本発明の主たる目的は、電子源を用いた画像形成装置内において、放電が発生しても、とりわけ、電子源や電子源駆動回路の劣化、破損の可能性を極力低減し得る画像形成装置を提供することにある。
【0016】
【課題を解決するための手段】
本発明は、容器と、該容器の内部に互いに対向して配置された電子源及び画像形成部材と、前記電子源を駆動するための駆動回路とを備える画像形成装置において、前記電子源と前記画像形成部材との間の前記容器の内壁面上に導電性部材と、前記導電性部材と電気的に接続された帯電防止膜と、を備え、前記導電性部材からグランドの間に存在し、前記電子源及び前記駆動回路のいずれをも介さないで電流が流れる第1の電流流路を有し、該第1の電流流路の抵抗が、前記導電性部材から前記グランドの間に存在し、前記電子源又は前記駆動回路を介して電流が流れる第2の電流流路の抵抗よりも低く、前記導電性部材は、前記電子源が配置された基板に前記電子源の全周囲を囲んで配置されていることを特徴とする画像形成装置である。
【0017】
以下に、好ましい態様例を挙げ、本発明について詳述する。
【0018】
本発明にかかる画像形成装置は、例えば、対向する一対の平面板と、該平面板の間に位置する側面部材により構成された真空容器内に、上記一対の平面板の一方の内面に配置された、複数の画像形成装置を配置してなる電子源と(以下電子源の形成された側の平面板を「リアプレート」と呼ぶ)、他方の内面に上記電子源と対向して配置された、上記電子源から放出された電子ビームの照射により画像を形成する、画像形成部材とを有し(以下画像形成部材の形成された側の平面板を「フェースプレート」と呼ぶ)、該電子源と該画像形成部材との間に電子を加速するための電圧が印加されている画像形成装置であって、上記リアプレート上の上記電子源の周囲に低抵抗導体が配置され、該低抵抗導体とグランドとの間は低インピーダンスの電流流路(以下「グランド接続ライン」と呼ぶ)で接続されている画像形成装置を包合する。上記例において、上記グランド接続ラインのインピーダンスは小さいほど好ましいのは当然であるが、放電が発生したとき、放電電流のほとんどが上記低抵抗導体とグランド接続ラインを通ってグランドへ流れ、電子源に流れ込む電流を十分小さくすることが必要である。
【0019】
放電電流のどの程度が、低抵抗導体とグランド接続ラインを流れるかは、この電流流路とそれ以外の電流流路のインピーダンス(以下、それぞれZ,Z′と表わす)の比によるが、インピーダンスは周波数に依存するので、放電現象がどのような周波数成分を持つかを考慮する必要がある。
【0020】
平板型電子線画像形成装置で、真空容器内壁に沿って起こる放電を観測したところ、おおむね、次のようなものであった。放電の持続時間はμsec.オーダーであるが、大きな電流値が観測される時間はその1/10の0.1μsec.程度の時間である。したがって、10MHz以下の周波数でZがZ′よりも十分小さいことが必要である。より高い周波数では含まれる成分は徐々に小さくなるが、放電現象の立ち上がりは極めて速く、1GHz近くの成分も含まれる。したがって、より確実に放電による損傷を避けるためには、1GHz以下の周波数でZがZ′よりも十分小さいことが必要である。
【0021】
この条件は、後述するように、グランド接続ラインの抵抗値が、それ以外の電流流路の抵抗値の1/10以下、好ましくは1/100以下であれば実質的に十分満たされる。
【0022】
図11(A)は、本発明の画像形成装置において、放電が発生した際の電流の流れ方を説明するために、放電に関連する部分の状況を簡易化して示した等価回路図である。図11(B)は、図11(A)中に記載された放電電流の流路を模式的に示した断面図である。図において、1はリアプレート、2は電子源、3は電子源駆動用配線、4は支持枠、5は低抵抗導体、11はフェースプレート、12は画像形成部材、13は絶縁部材である。絶縁部材13は印刷法などにより形成された絶縁層、あるいはガラスやセラミックスよりなる絶縁板等により構成されたものである。絶縁部材13は、すべてを印刷法によりガラスペーストを塗布、焼成して絶縁層を形成する方法によってもよく、またその一部を上記のガラスやセラミックスの板を用い、十分大きな絶縁耐圧を確保するようにしてもよい。
【0023】
この例では真空容器内壁に帯電防止膜を設けた場合を示しており、14は帯電防止膜である。図11(A)のポイント61は画像形成部材12に、62は低抵抗導体5に対応する。また、65は電子源2を構成する電子放出素子を、63,64は電子放出素子2の両端電極を示す。なお、電子放出素子65は通常複数存在するが、煩雑にしないため、図では一つのみ示した。66は画像形成部材12と電子源2の間の容量を示す。
【0024】
また、Z1 は、画像形成部材12と低抵抗導体5の間のインピーダンスで、通常(放電が発生していないとき)は、帯電防止膜14による比較的大きなインピーダンスを有するが、放電が発生した場合には実効的にインピーダンスが大きく低下し、電流Iが流れる。Z2 は低抵抗導体5自身とそれからグランドへ流れる電流流路Aに相当する電流i1 に対するインピーダンスである。Z3 は絶縁層や真空容器のガラス、接合に用いたフリットガラスなどを通じて、さらに画像形成装置の支持体などを介してグランドに流れる電流i2 に対するインピーダンスを示すが、絶縁層の抵抗値を十分大きくすれば実際には12は極めて小さくなり無視できる。Z4 は帯電防止膜14を通過して電子源2に流入した後、電子源駆動用配線3を通ってグランドに流れる電流i3 に対するインピーダンスを示す。Z5 は帯電防止膜14等を通って電子源に流入し、電子放出素子2に流れ込む電流i4 に対するインピーダンス、Z6 は電子放出素子2を通った後、反対側の配線を介してグランドに流れる電流(これもi4 )に対するインピーダンスである。
【0025】
なお、電子源駆動用配線3には駆動回路が接続されており、また各構成要素の間に容量結合があるなど厳密には複雑な要素を含むが、図11(A)は本発明の要点を理解しやすいように重要な要素のみを示したものである。
【0026】
放電電流が低抵抗導体に流入したとき、その大部分がグランド接続ラインを通してグランドに流れ(電流流路Aの電流i1 )、その他の電流流路Bに相当する電流i2 、i3 、i4 を十分小さく出来ればよい。ここでi4 で示した電流が電子放出素子の損傷を引き起こすものである。i2 で示した電流は先の説明では触れなかったが、やはり真空容器やフリットガラスを劣化させるものであるが、前述の通り、絶縁層の抵抗値を十分大きくすることにより、i2 は小さくできる。図でインピーダンスZ2 と表したのが前述のZに相当し、Z3 〜Z6 により合成されたインピーダンスが前述のZ′に相当する。(Z/Z′)の値が小さいほど効果は大きいが、十分な効果を得るには10MHz以下の周波数で(Z/Z′)≦1/10である事が必要であり、(Z/Z′)≦1/100であれば一層確実である。更に、1GHz以下の周波数においても(Z/Z′)以下1/10であれば好ましい。
【0027】
上記説明では、真空容器内壁に帯電防止膜14を形成する場合を示した。これはチャージアップが生ずる可能性を減少させるもので、本発明においてはより好ましい形態であるが、必ずしも必要ではない。帯電防止膜14のシート抵抗値は大きすぎるとその効果が無いので、ある程度の導電性が必要であるが、抵抗値が小さすぎると、画像形成部材12と低抵抗導体5の間に通常の状態で流れる電流が大きくなり、消費電力を増加させてしまうため、その効果を損なわない範囲で抵抗を大きくする必要がある。画像形成装置の形状などにもよるが、シート抵抗値が108 〜1010Ω/□の範囲が好ましい。
【0028】
本発明の画像形成装置の上記低抵抗導体5は、上記電子源2を完全に取り囲んで配置するのがもっとも確実性の高い形態であるが、このような形態に限定されるわけではない。放電の生じ易い部分の側にだけ設置する形態も可能である。例えば、電子源2を構成する電子放出素子から放出される電子の運動量が、上記電子源2を配置したリアプレート1の面内方向の特定の方向の成分を持つ場合、画像形成部材12で散乱された電子の多くは真空容器内壁の上記特定の方向にある部分に衝突し、この部分で放電が生ずる可能性が高くなると思われる。この場合、電子源2のその方向の側に低抵抗導体5を配置すれば効果が期待できる。
【0029】
本発明の画像形成装置の上記グランド接続ラインの内、真空容器の内外をつなぐ部分(以下「グランド接続端子」と呼ぶ)の形態は、十分低いインピーダンスを確保できればよく、様々な形態が可能である。一例として、リアプレート1上に低抵抗導体5からリアプレート1の一端まで配線を形成し、フリットガラスにより接合したリアプレートと支持枠の間を通過させる方法が比較的容易である。この配線のインピーダンスを小さくするには配線の幅と厚さを出来るだけ大きくすることが望ましいが、厚さをあまり大きくすると、真空容器の組み立てが困難となる。配線の幅は例えば配線を延ばす側のリアプレートの幅よりも若干小さい程度まで大きくすることが出来るが、この場合、電子源駆動用の配線3が例えば絶縁層を介して積層されていると、両者の間に大きな容量が形成されて、電子源2の駆動に影響を与える恐れがあるため、それを避ける工夫が必要である。駆動用の配線3の形成されない部分に、グランド接続端子を形成するのが望ましい。
【0030】
上記のように、グランド接続端子のインピーダンスを小さくするように幅を広くすることは、放電による電流が流れた場合に電流の一部がフリットガラス中に漏れ出して、前述したようにフリットガラスを損傷することを防ぐことにも、当然効果があるが、より確実にするためには、フェースプレート11、あるいはリアプレート1に設けた貫通孔を使って、十分な太さの金属棒を、実質的にイオン電流を流さない絶縁体、例えばアルミナなどのセラミックスで被覆したグランド接続端子を用いるとよい。
【0031】
また、上記画像形成部材12を高圧電源に接続させるための高圧接続端子Vaと、上述のグランド接続端子をともに、リアプレート1に設けた貫通孔を通して形成すると、本発明の画像形成装置を応用してTV受像機などを設計する場合、高圧電源やグランドとの接続を画像形成装置の裏面に形成することが出来、設計上好ましい。ただし、この場合高圧接続端子の絶縁被覆とリアプレートとの間には高電圧がかかるので、絶縁層表面でも放電が起こる恐れがあるため、これへの対策が必要である。高圧接続端子の貫通孔の周囲にも低抵抗導体を配置し、これを電子源の周りに配置した低抵抗導体と接続する。あるいは一体に形成するデザインが適用できる。
【0032】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態について、図面により具体的に説明する。図1は、本実施形態の画像形成装置の構成の一例を模式的に示す平面図で、フェースプレートを取り除いて上方から見た場合の構成を示す。
【0033】
図1において、1は電子源を形成するための基板を兼ねるリアプレートで、青板ガラスや、表面にSiO2 被膜を形成した青板ガラス、Naの含有量を少なくしたガラス、石英ガラス、あるいはセラミックスなど、条件に応じて各種材料を用いる。なお、電子源形成用の基板を、リアプレートと別に設け、電子源を形成した後、両者を接合してもよい。2は電子源領域で、電界放出素子、表面伝導型電子放出素子などの電子放出素子を複数配置し、目的に応じて駆動できるように素子に接続された配線を形成したものである。
【0034】
また、3−1,3−2,3−3は電子源駆動用の配線であり、画像形成装置の外部に取り出され、電子源2の駆動回路(不図示)に接続される。4はリアプレート1とフェースプレート(不図示)に挟持される支持枠であり、フリットガラスにより、リアプレート1に接合される。電子源駆動用配線3−1,3−2,3−3は支持枠4とリアプレート1の接合部でフリットガラスに埋設されて外部に引き出される。5は本発明の特徴部分である低抵抗導体であり、電子源2の周りを取り囲んで形成されている。電子源駆動用配線3−1,3−2,3−3との間には絶縁層(不図示)が形成されている。また、低抵抗導体5の四隅にはグランド接続ラインの端子を当接するのに適するように幅を広くした当接部位6を形成してある。7はフェースプレートの画像形成部材12に高電圧を供給するための高圧導入端子を通過させるための通過孔である。真空容器内には、このほかゲッタ8、ゲッタ遮蔽板9などが必要に応じて配置される。
【0035】
図2(A),2(B),2(C)は、図1のA−A,B−B,C−Cの線に沿った断面の構成を示す模式図である。図2(A)において、11はフェースプレート、12は蛍光膜とメタルバックと呼ばれる金属膜(例えばAl)からなる画像形成部材、13は必要に応じて形成された絶縁層、14は真空容器内壁に形成された帯電防止膜である。この帯電防止膜14は、真空容器内壁のガラスなどの上に形成されるのはもちろんであるが、画像形成部材12や電子源2上にも形成されてもよい。電子源2上ではやはりチャージアップを防止する効果がある。帯電防止膜のシート抵抗値が、前述のように108 〜1010Ω/□の範囲であれば、電子源2を構成する電子放出素子の電極や配線の間でのリーク電流が、問題となることはない。
【0036】
帯電防止膜14の材質は、所定のシート抵抗値が得られ、十分な安定性を有するものであれば特に限定されない。例えばグラファイト微粒子を適当な密度で分散させた膜が適用できる。この膜は十分薄いので画像形成部材12のメタルバック上に形成されても、蛍光体に到達して発光に寄与する電子の数を減らすほどの悪影響が実質的にないだけでなく、Alなどのメタルバックの材質と比べて電子の弾性散乱が生じにくいので、チャージアップの原因となる電子の散乱を減少させる効果も期待できる。例えば、この真空容器内壁に沿って、放電が生じた場合には、放電電流は高電圧のかかった画像形成部材12から真空容器内壁面をつたわり、低抵抗導体5に流れ込んでそのほとんどは低インピーダンスのグランド接続ラインを通じてグランドに流れるため、配線3−1を伝わり電子源2に流れ込んだり、真空容器を構成するガラス容器等の部材自体を通ってグランドに流れたりすることが防がれる。
【0037】
図2(B)においては、グランド接続端子15が低抵抗導体5の当接部位6に接続されている。グランド接続端子は例えば導体16と絶縁碍子17よりなり、導体16は、Ag,Cu等の金属よりなる十分な断面積を持つロッド(例えば直径2mmのAgのロッド、この場合ロッドの電気抵抗は、1cmあたり5mΩ程度となり極めて小さな値となる。あるいはCuやAlなど導電性の良い材料を用いれば、同じ程度の低い抵抗値が得られる。)であり、表面は接触抵抗を小さくするためAu被覆層を有するのが望ましい。なお、低抵抗導体5の当接部位6もAuで被覆されていたり、それ自体がAuで形成されていれば、接触抵抗を非常に小さくできるので、一層望ましい。
【0038】
このグランド接続端子15に接続された結線をグランドに接続することにより、低抵抗導体5の各部分からグランドまでの抵抗を例えば1Ω以下と極めて小さな値とすることができる。
【0039】
一方、グランド接続ラインの自己誘導係数は、上記グランド接続端子15とグランドの間の距離を短くすることにより10−6H以下とすることが出来る。従って、10MHzの周波数成分に対し、インピーダンスは10Ω程度以下とすることができる。1GHzの周波数成分に対してはインピーダンスは高々1kΩ程度である。
【0040】
ところで、前記グランド接続ラインが存在しないと仮定した場合、低抵抗導体5とグランドを結ぶ主要な電流流路は、低抵抗導体5からリアプレート1表面(帯電防止膜がある場合は、その帯電防止膜)を通って電子源2に流入した後、電子源駆動用配線3が通ってグランドに達するものである。すなわち、図11Aにおいて、電流i3 ,i4 が流れる流路である。この流路のインピータンスを支配するのは、通常、上記のリアプレート表面あるいは帯電防止膜を流れる電流の流路の抵抗であると考えられる。電子源の周囲の長さ100cm、電子源と低抵抗導体との間隔を1cmの場合を想定し、帯電防止膜のシート抵抗を108 Ω/□とすると、電流が一様に帯電防止膜を流れると仮定してもその抵抗値は1MΩである。この値は、上述のグランド接続ラインのインピーダンスと比較しても十分に大きな値である。
【0041】
上記帯電防止膜14がない場合にはこの部分の抵抗値は更に大きくなる。
【0042】
また、上記の電子源2と低抵抗導体5との間隔が1mm程度に狭くなったとすると、この部分の抵抗値は上記の値の1/10になる。更に何らかの要因により抵抗値がもう1桁低下したとしても、低抵抗導体5との電子源2の間の抵抗値は10kΩである。この値は極端な場合であり、実際にはこの値よりも大きな抵抗となる。また、この部分の抵抗値が、上記グランド接続ラインが存在しない場合の上記低抵抗導体5とグランドの間の電流流路のインピーダンスの支配的な部分となる。すなわち、この電流流路のインピーダンスZ′は、その抵抗値(以下、R′)にほぼ等しく、上記低抵抗導体と電子源との間の抵抗値はその主要な部分となる。
【0043】
上記低抵抗導体5に放電電流が流入した場合、その後に該低抵抗導体5から低インピーダンスラインを介してグランドに流れる電流と、帯電防止膜14を通って電子源2に流入し、電子放出素子や配線などを通ってグランドに流れる電流との大きさの比は、上記のインピーダンスZとZ′(≒R′)の逆数の比に等しい。仮にR′がZの10倍であれば、放電が生じたときに電子源を通ってグランドへ流れる電流は、低インピーダンスラインがない場合に比べて1桁程度小さくなることになる。
【0044】
低インピーダンスのインピーダンスの内、自己誘導成分は前述したように10MHzで10Ω程度、1GHzにおいても1kΩ程度であるから、抵抗成分(以下R)が1kΩより小さければ1GHz以下の周波数領域でインピーダンスZが1kΩ程度ないしそれ以下となり、Z′(≒R′)の1/10以下となる。さらにRが100Ωより小さければ100MHz以下の周波数領域においてZが100Ωないしそれ以下となる。
【0045】
放電の際に電子源2に流れ込む電流がどの程度低減されれば、電子放出素子や真空容器、駆動回路に受けるダメージを回避できるかは、個々の画像形成装置の条件により異なり、一概には言えないが、放電により流れる電流の大きさには統計的なバラツキがあると思われ、電子源に流入する電流量が1桁、あるいは2桁減少すれば、電子源などがダメージを受ける確立は相当に減少することが期待できる。
【0046】
なお、上記説明では、R′が最も小さいと思われる10kΩの場合について述べたが、R′がこれよりも大きい場合にもRがその1/10以下あるいは1/100以下である場合に、当然上記と同様ないしそれ以上の効果が期待できる。
【0047】
低抵抗導体5の材質としては、カーボンペーストなどにより導電性カーボンを用いてもよい。導体の厚さを十分に厚くすれば、低抵抗導体5とグランド接続ラインの抵抗値を100Ω程度とすることは容易であり、他の電流流路に比べ、十分小さなインピーダンスを実現することができる。
【0048】
なお、グランド接続端子15は、上述の例のような方法の他、リアプレート1の裏側に取り出す方法を用いてもよい。
【0049】
図2(C)において、18は画像形成部材12に高電圧(アノード電圧Va)を供給するための高電圧導入端子である。該導入端子18が導体16と絶縁碍子17よりなる構成は、グランド接続端子の場合と同様である。なお、このような構成の場合、絶縁碍子17の側面に沿って放電が発生する可能性があるので、図1に示すように通過孔7の周りを低抵抗導体5で囲み、放電電流が電子源2や真空容器に流れ込むことを防ぐことが好ましい。
【0050】
また、高電圧配線をフェースプレート側に取り出すような構成であってもよい。その場合には、碍子にかかる電圧はあまり大きくならず、放電が生じにくいので、放電防止の点からはより好ましい構成である。
【0051】
なお、帯電防止膜14はフェースプレート、支持枠リアプレートの内壁面のみでなく、ゲッタ8、ゲッタ遮蔽板9上にも形成されるのが好ましい。
【0052】
本実施形態に用いる電子源2を構成する電子放出素子の種類は、電子放出特性や素子のサイズ等の性質が目的とする画像形成装置に適したものであれば、特に限定されるものではない。熱電子放出素子、あるいは電界放出素子、半導体電子放出素子、MIM型電子放出素子、表面伝導型電子放出素子などの冷陰極素子等が使用できる。
【0053】
後述する実施例において示される表面伝導型電子放出素子は本実施形態に好ましく用いられるものであるが、上述の本出願人による出願、特開平7−235255号公報に記載されたものと同様のものであるが、以下に簡単に説明する。図8(A),(B)は、表面伝導型電子放出素子単体の構成の一例を示す模式図であり、(A)は平面図、(B)は断面図である。
【0054】
図8において、41は電子放出素子を形成するための基体、42,43は一対の素子電極、44は上記素子電極に接続された導電性膜で、その一部に電子放出部45が形成されている。電子放出部45は後述するフォーミング処理により、導電性膜44の一部が破壊、変形、変質されて形成されて高抵抗の部分で、導電性膜44の一部に亀裂が形成され、その近傍から電子が放出されるものである。
【0055】
上記のフォーミング工程は、上記一対の素子電極42,43間に電圧を印加することにより行う。印加する電圧は、パルス電圧が好ましく、図5(A)に示した同じ波高値のパルス電圧を印加する方法、図5(B)に示した、波高値を漸増させながらパルス電圧を印加する方法のいずれの方法を用いてもよい。なお、パルス波形は図示した三角波に限定されるものではなく矩形波等の他の形状であってもよい。
【0056】
フォーミング処理により電子放出部を形成した後、「活性化工程」と呼ぶ処理を行う。これは、有機物質の存在する雰囲気中で、上記素子にパルス電圧を繰り返し印加することにより、炭素又は炭素化合物を主成分とする物質を、上記電子放出部及び/又はその周辺に堆積させるもので、この処理により素子電極間を流れる電流(素子電流If)、電子放出に伴う電流(放出電流Ie)ともに、増大する。
【0057】
このようなフォーミング工程及び活性化工程を経て得られた電子放出素子は、つづいて安定化工程を行うことが好ましい。この安定化工程は、真空容器内の特に電子放出部近傍の有機物質を排気する工程である。真空容器を排気する真空排気装置は、装置から発生するオイルが素子の特性に影響を与えないように、オイルを使用しないものを用いるのが好ましい。具体的には、ソープションポンプとイオンポンプからなる真空排気装置等を挙げることが出来る。
【0058】
真空容器内の有機物質の分圧は、上記の炭素又は炭素化合物がほぼ新たに堆積しない分圧で1.3×10−6Pa(パスカル)以下が好ましく、さらには1.3×10−8Pa以下が特に好ましい。さらに真空容器内を排気するときには、真空容器全体を加熱して、真空容器内壁や、電子放出素子に吸着した有機物質分子を排気しやすくするのが好ましい。このときの加熱条件は、80〜250℃、好ましくは150℃以上で、できるだけ長時間処理するのが望ましいが、特にこの条件に限るものではなく、真空容器の大きさや形状、電子放出素子の構成などの諸条件により適宜選ばれる条件により行う。真空容器内の圧力は極力低くすることが必要で、1×10−5Pa以下が好ましく、さらに1.3×10−6Pa以下が特に好ましい。
【0059】
安定化工程を行った後の、駆動時の雰囲気は、上記安定化処理終了時の雰囲気を維持するのが好ましいが、これに限るものではなく、有機物質が十分除去されていれば、真空度自体は多少低下しても十分安定な特性を維持することが出来る。
【0060】
このような真空雰囲気を採用することにより、新たな炭素又は炭素化合物の堆積を抑制でき、また真空容器や基板などに吸着したH2 O,O2 なども除去でき、結果として素子電流If,放出電流Ieが、安定する。
【0061】
このようにして得られた表面伝導型電子放出素子の、素子に印加する電圧Vfと素子電流If及び放出電流Ieの関係は、図9に模式的に示すようなものとなる。図9においては、放出電流Ieが素子電流Ifに比べて著しく小さいので、任意単位で示している。なお、縦・横軸ともリニアスケールである。
【0062】
図9に示すように、本表面伝導型電子放出素子はある電圧(しきい値電圧と呼ぶ、図9中のVth)以上の素子電圧Vfを印加すると急激に放出電流Ieが増加し、一方しきい値電圧Vth以下では放出電流Ieがほとんど検出されない。つまり、放出電流Ieに対する明確なしきい値電圧Vthを持った非線形素子である。これを利用すれば、2次元的に配置した電子放出素子にマトリクス配線を施し、単純マトリクス駆動により所望の素子から選択的に電子を放出させ、これを画像形成部材に照射して画像を形成させることが可能である。
【0063】
画像形成部材である蛍光膜の構成の例を説明する。図10は、蛍光膜を示す模式図である。蛍光膜51は、モノクロームの場合は蛍光体のみから構成することができる。カラーの蛍光膜の場合は、蛍光体の配列によりブラックストライプあるいはブラックマトリクスなどと呼ばれる黒色導電材52とRGB3色等の蛍光体53とから構成することができる。ブラックストライプ、ブラックマトリクスを設ける目的は、カラー表示の場合、必要となる三原色蛍光体の各蛍光体53間の塗り分け部を黒くすることで混色等を目立たなくすることと、蛍光膜51における外光反射によるコントラストの低下を抑制することにある。ブラックストライプの材料としては、通常用いられている黒鉛を主成分とする材料の他、導電性があり、光の透過及び反射が少ない材料を用いることができる。
【0064】
フェースプレート11に蛍光体を塗布する方法は、モノクローム、カラーによらず、沈澱法、印刷法等が採用できる。蛍光膜51の内面側には、不図示のメタルバックが設けられる。メタルバックを設ける目的は、蛍光体53の発光のうち内面側への光をフェースプレート11側へ鏡面反射させることにより輝度を向上させること、電子ビーム加速電圧を印加するための電極として作用させること、外囲器内で発生した負イオンの衝突によるダメージから蛍光体53を保護すること等である。メタルバックは、蛍光膜作製後、蛍光膜の内面側表面の平滑化処理(通常、「フィルミング」と呼ばれる。)を行い、その後Alを真空蒸着等を用いて堆積させることで作製できる。
【0065】
フェースプレート11には、更に蛍光膜51の導電性を高めるため、蛍光膜51の外面側に透明電極を設けてもよい。
【0066】
カラー表示の場合は、各色蛍光体と電子放出素子とを対応させる必要があり、十分な位置合わせが不可欠となる。
【0067】
上述のような構成を有する本実施形態により、薄型の平板型電子線画像形成装置の信頼性を向上させることが可能となる。このように形成された画像形成装置を用いて、行列配線座標上に形成した電子放出素子に走査信号と画像信号とを印加し、画像形成部材のメタルバックに高電圧を印加することにより、大型で薄型の画像を表示する画像表示装置を提供することができる。
【0068】
【実施例】
以下、各実施例に基づいて、図面を参照しつつ本発明をさらに説明する。
【0069】
[実施例1]
表面伝導型電子放出素子を、基板を兼ねるリアプレート上に複数形成し、マトリクス状に配線して電子源を形成し、これを用いて画像形成装置を作成した。以下に図3(A)〜(E)、図4を参照して、作成手順を説明する。
【0070】
(工程−a)
洗浄した青板ガラスの表面に、0.5μmのSiO2 層をスパッタリングにより形成し、リアプレート1とした。つづいて超音波加工機により高圧導入端子の導入のための直径4mmの円形の通過孔(図1の7)を形成した。
【0071】
該リアプレート上にスパッタ成膜法とフォトリソグラフィー法を用いて表面伝導型電子放出素子の素子電極21と22を形成する。材質は5nmのTi、100nmのNiを積層したものである。素子電極間隔は2μmとした(図3(A))。
【0072】
(工程−b)
つづいて、Agペーストを所定の形状に印刷し、焼成することによりY方向配線23を形成した。該配線は電子源形成領域の外部まで延長され、図1における電子源駆動用配線3−2となる。該配線23の幅は100μm、厚さは約10μmである(図3(B))。
【0073】
(工程−c)
次に、PbOを主成分とし、ガラスバインダーを混合したペーストを用い、同じく印刷法により絶縁層24を形成する。これは上記Y方向配線23と後述のX方向配線を絶縁するもので、厚さ約20μmとなるように形成した。なお、素子電極22の部分には切り欠きを設けて、X方向配線と素子電極の接続をとるようにしてある(図3(C))。
【0074】
(工程−d)
つづいて、X方向配線25を上記絶縁層24上に形成する(図3(D))。方法はY方向配線23の場合と同じで、X方向配線25の幅は300μm、厚さは約10μmである。つづいて、PbO微粒子よりなる導電性膜26を形成する。
【0075】
導電成膜26の形成方法は、配線23,25を形成した基板1上に、スパッタリング法によりCr膜を形成し、フォトリソグラフィー法により、導電性膜26の形状に対応する開口部をCr膜に形成する。
【0076】
つづいて、有機Pd化合物の溶液(ccp−4230:奥野製薬(株)製)を塗布して、大気中300℃、12分間の焼成を行って、PdO微粒子膜を形成した後、上記Cr膜をウェットエッチングにより除去して、リフトオフにより所定の形状の導電性膜26とする(図3(E))。
【0077】
(工程−e)
上記リアプレート上に更に、PbOを主成分とし、ガラスバインダーを混合したペーストを塗布する。尚、その塗布領域は、上記素子電極21,22,X方向25及びY方向配線23、導電性膜26が形成された領域(図1の電子源領域2)以外であって、図1の支持枠4の内側に相当する領域である。
【0078】
(工程−f)
次に、図4に示すように、形成すべき低抵抗導体よりやや幅が広くほぼ同じ形状に成形した厚さ0.5mmの石英ガラス27にAuペーストを印刷し、焼成してAuの低抵抗導体5を形成する。低抵抗導体5の幅は2mm、厚さは約100μmである。ただし、グランド接続端子の当接部6となる四隅は半径5mmの四分の一円、高圧導入端子通過孔7に当たる部分は、直径8mmの円で、中心に直径4mmの通過孔の形成されたものである。これを上記リアプレートに、上記通過孔7を合わせるように置き、ガラスペーストを熱処理して、絶縁層を形成、同時に上記低抵抗導体5を担持した石英ガラス27を所定の位置に固定する。
【0079】
ここで、石英ガラス27を用いたのは、低抵抗導体5と電子源駆動用配線3−1,3−2,3−3との間の絶縁耐圧を十分にとるためで、ガラスペーストなどにより十分な絶縁耐圧が得られる場合には、ガラスペーストにより絶縁層を形成した後、その上に低抵抗導体5を形成してもよい。
【0080】
(工程−g)
図1、図2に示すように、リアプレート1とフェースプレート11との間の隙間を形成する支持枠4と上記リアプレートとをフリットガラスを用いて接続する。ゲッタ8の固定もフリットガラスを用いて同時に行う。容器の内面となる部分に、カーボン微粒子分散液をスプレーコート、乾燥して帯電防止膜14を形成する。形成条件は、帯電防止膜14のシート抵抗値が108 Ω/□程度となるように予め求めておいた条件とする。
【0081】
(工程−h)
つづいて、フェースプレートを作成する。リアプレートと同様に、SiO2 層を設けた青板ガラスを基体として用いる。超音波加工により、排気管接続用の開口部とグランド接続端子導入口を形成する。つづいて、印刷により高圧導入端子当接部と、これを後述のメタルバックを接続する配線をAuにて形成、さらに蛍光膜のブラックストライプ、つづいてストライプ状の蛍光体を形成、フィルミング処理を行った後、この上に厚さ約20μmのAl膜を真空蒸着法により堆積して、メタルバックとした。さらにフェースプレートの容器内部となる面に、前述と同様にカーボン微粒子分散液をスプレーして帯電防止膜14を形成する。こうして形成された膜のうち、上記メタルバック上に形成された部分は、入射した電子ビームが反射されるのを制御する効果がある。これにより反射された電子が真空容器の内壁などに衝突しチャージアップを起こすことを防ぐなど、好ましい効果がある。
【0082】
(工程−i)
前記リアプレートと接合した支持枠4を上記のフェースプレートとフリットガラスを用いて接合する。グランド接続端子、高電圧導入端子及び排気管の接合も同時に行う。グランド接続端子、高圧導入端子はAuを被覆したAgの棒を、アルミナを主成分とする碍子に貫入したものである。
【0083】
なお、電子源の各電子放出素子と、フェースプレートの蛍光膜の位置が正確に対応するように、注意深く位置合わせを行う。
【0084】
(工程−j)
上記画像形成装置を、不図示の排気管を介して真空排気装置に接続し、容器内を排気する。容器内の圧力が10−4Pa以下となったところで、フォーミング処理を行う。
【0085】
フォーミング工程は、X方向の各行毎に、X方向配線に図5(B)に模式的に示すような波高値の漸増するパルス電圧を印加して行った。パルス間隔T1 は10sec.、パルス幅T2 は1msec.とした。なお、図には示されていないが、フォーミング用のパルスの間に波高値0.1Vの矩形波パルスを挿入して電流値を測定して、電子放出素子の抵抗値を同時に測定し、1素子あたりの抵抗値が1MΩを越えたところで、その行のフォーミング処理を終了し、次の行の処理に移る。これを繰り返して、すべての行についてフォーミング処理を完了する。
【0086】
(工程−k)
次に活性化工程処理を行う。この処理に先立ち、上記画像形成装置を200℃に保持しながらイオンポンプにより排気し、圧力を10−5Pa以下まで下げる。つづいてアセトンを真空容器内に導入する。圧力は、1.3×10−2Paとなるよう導入量を調整した。つづいて、X方向配線にパルス電圧を印加する。パルス波形は、波高値16Vの矩形波パルスとし、パルス幅は100μsec.とし1パルス毎に125μsec間隔でパルスを加えるX方向配線を隣の行に切り替え、順次行方向の各配線にパルスを印加することを繰り返す。この結果各行には10msec.間隔でパルスが印加されることになる。この処理の結果、各電子放出素子の電子放出部近傍に炭素を主成分とする堆積膜が形成され、素子電流Ifが大きくなる。
【0087】
(工程−l)
つづいて、安定化工程として、真空容器内を再度排気する。排気は、画像形成装置を200℃に保持しながら、イオンポンプを用いて10時間継続した。この工程は真空容器内に残留した有機物質分子を除去し、上記炭素を主成分とする堆積膜のこれ以上の堆積を防いで、電子放出特性を安定させるためのものである。
【0088】
(工程−m)
画像形成装置を室温に戻した後、工程−kで行ったのと同様の方法で、X方向配線にパルス電圧を印加する。さらに上記の高電圧導入端子を通じて、画像形成部材に5kVの電圧を印加すると蛍光膜が発光する。なお、このときグランド接続端子をグランドに接続する。目視により、発光しない部分あるいは非常に暗い部分がないことを確認し、X方向配線及び画像形成部材への電圧の印加をやめ、排気管を加熱溶着して封止する。つづいて、高周波加熱によりゲッタ処理を行い、画像形成装置を完成する。
【0089】
なお、上記と同様にして形成したもう一つの画像形成装置について、フェースプレートの一部を切り取り、低抵抗導体とグランドの間のインピーダンスの測定を行ったところ、約10Ωであった。次いで、グランド接続端子とグランドの間の接続を切り離して測定したところ、約1MΩであった。この値は、グランド接続ランイを介さない低抵抗導体とグランドとの間の抵抗値である。
【0090】
上記実施例1の画像形成装置を上記の(工程−m)と同様に電子源と画像形成部材に電圧を印加して、画像形成部材を発光させた。このとき、画像形成部材に印加する電圧は、6kVとした。
【0091】
なお、図6(A)には示していないが、測定中は上記画像形成装置のフェースプレートの周辺部をグランドに接続された導電性ゴムで押さえて固定した。これにより、フェースプレートと支持枠、支持枠とリアプレートの間には電界電流はほとんど流れず、接合部のフリットガラスが、前述したように劣化することが避けられる。
【0092】
測定は、図6(A)に模式的に示すように、高圧電源31と、高電圧導入端子18の間に電流計32を置き、電流値を検出して放電の発生を検知した。ここで、2は電子源、12は画像形成部材、33はレコーダ、34は電子源駆動回路、35は画像形成装置である。電流計32に流れる電流は通常は小さなもので、これはほとんどが画像形成装置35の真空容器内面の帯電防止膜14を通して流れる電流であると思われるが、図6(B)に模式的に示すように、時折矢印で示した様なピークが現れる。これは真空容器内で放電が発生したことを示すものである。このように電流値を記録することにより、放電の発生回数を知ることができる。
【0093】
上記の画像形成装置について10時間観測を続けたところ、実施例1の画像形成装置では6回の放電が確認されたが、画面に線状などの顕著な欠陥は確認されなかった。
【0094】
[実施例2]
低抵抗導体5をグラファイトペーストを用いて形成したことを除いて、実施例1と同様の画像形成装置を作成した。上記と同様の評価を行ったところ、実施例1と同様の結果が得られた。実施例1では低抵抗導体5をAuを焼成して形成したが、グランドまでの電気抵抗は100Ω程度となり、その効果には差異がないことがわかる。
【0095】
[実施例3]
実施例1では、グランド接続端子をフェースプレート側から、高電圧導入端子をリアプレート側から真空容器内に導入した構成であったが、グランド接続端子をリアプレート側から、高電圧導入端子をフェースプレート側から導入してもよい。図7(A),(B)は、グランド接続端子をリアプレート側から、高電圧導入端子をフェースプレート側から導入した場合の構造を模式的に示したものである。このような構成においても、観測の結果、実施例1と同様の効果が得られる。この場合、高圧端子の碍子17の側面には、放電を生ずるような高圧がかかることはなく、従ってそれに対応する低抵抗導体を必要としない。
【0096】
[参考例]
本参考例は、工程−hにおける帯電防止膜の形成を省略したほかは、実施例1と同様に作成したものである。実施例1と同様に画像形成部材に電圧を印加し、本発明の効果を測定したところ、15回の放電が観測されたが、これによる電子放出素子の破損は確認されなかった。
【0097】
[実施例5]
図13(A)は本実施例の画像形成装置の構成を模式的に示した平面図で、フェースプレートを取り除いて上方から見た場合の構成を示す。図13(B)は図13(A)中のD−Dに沿った断面を模式的に示した図である。図13(A)、図13(B)において、19は導電性膜よりなる、グランドライン接続端子であり、電子源駆動用配線3−1、3−2や低抵抗導体5と同様の方法で形成される。このようにbの広い導電性膜を用いることで、この部分での電気抵抗を十分低くすることが出来る。他の部材は実施例1と同様であり、実施例1と同様の効果が得られる。ただし、X方向配線は1方向のみから真空容器外に引き出される構造で、図1(A)で参照記号3−3で示される配線と、グランドライン接続端子19とが積層される構造をとらない場合を示した。
【0098】
このような構造を採用すると、リアプレートの端部でグランド接続端子19にグランドへ接続する配線を取り付けるために、スペースを必要とするという問題があるが、フェースプレート乃至リアプレートに貫通孔を設けてグランド接続端子を取りつける方法よりも簡易な構造となり、製造も容易である。
【0099】
[参考例]
本参考例は、図14模式的に示す様に、低抵抗導体を電子源の一方の側のみに形成した構成を有する。なお、高電圧導入端子は、実施例3と同様にフェースプレートに貫通孔を設けて形成した。他は実施例1と同様である。本参考例では、電子源の駆動において、X方向配線をマイナス、Y方向配線をプラスとし、電子放出素子と上記配線とは、図3(E)に示す様に接続されている場合であって、電子源から放出された電子は、図14において右から左へ向かう運動量の成分を有する。このため、画像表示部材で散乱された電子は、左側の真空容器側面に衝突しやすく、この部分で放電が生じ易いと考えられる。したがって、図14のように電子源の左側のみに低抵抗導体を配置しても、導電による電子源などの破損を十分に抑制する効果が得られる。
【0100】
なお、電子放出素子としては、本参考例の素子に限らず、横型電界放出型電子放出素子を用いた場合にも、本参考例と同様な構成が有効である。また、それ以外にも、何かの理由により、放電の生じ易い部分が限定される場合には、それに対応した位置に低抵抗導体を配置する事により、効果が期待される。
【0101】
[実施例7]
本実施例は、高電圧導入端子18、グランド接続端子15をともにリアプレートを貫通するように設けたものである。図12は本実施例の構成を説明する、フェースプレートを取り除いた状態での平面図である。図中のラインA−AおよびC−Cに沿った断面の構成は、図2(A)および図2(C)に示したものと同様である。ラインB−Bに沿った断面の構成は、図7(A)に示したものと同様であり、グランド接続端子15の導体棒16が低抵抗導体5に接続されている。このように構成すると、大電流の流れる可能性のあるグランド接続端子、高電圧を印加する必要のある高圧端子のいずれも、画像形成装置の裏側に取り出す構造となり、利用者がこれらの端子にふれないように安全対策を行う上で、好都合である。また、画像表示装置としても表示面に突出物がなくなるので、観測者への違和感もなく、視野角への遮蔽もなく、更にリアプレートの裏側に駆動回路等を搭載できるので、薄型化にも貢献できる等、設計の自由度を増すことが出来る。なお、高電圧導入端子およびグランド接続端子を設ける位置は、本実施例のものにかぎられるものではなく、適用する画像形成装置の構造に合わせて、適宜設計することが出来る。
【0102】
なお、上記実施例では、電子源を構成する電子放出素子として、表面伝導型電子放出素子を用いた場合を示したが、本発明の構成がこれに限られるものでないことは当然で、電界放出型電子放出素子、半導体電子放出素子その他各種の電子放出素子を用いた電子源を使用した場合でも同様に適用できる。
【0103】
また、実施例においては、画像形成装置のリアプレートが電子源の基板を兼ねているが、リアプレートと基板を別にして、電子源を作成した後に基板をリアプレートに固定してもよい。
【0104】
その他、本発明の技術的思想の範囲内で、上記実施形態及び実施例で示した各種部材を、適宜変更してもよい。また、図1に示した行配線3−1、3−2は片方向から取り出してもよい。
【0105】
【発明の効果】
以上述べた本発明の画像形成装置は、装置の容器内で放電が発生しても、とりわけ、電子源や電子源駆動回路の劣化、破損の可能性が極めて低く、よって、信頼性の高い画像形成装置である。
【0106】
また、前記装置の容器を構成する部材への前記放電によるクラックなどの発生をも防止することができる。
【0107】
また、本発明によれば、電子源を用いた薄型の画像形成装置の実現をも可能とする。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の画像形成装置の一例の構成を模式的に示す平面図で、リアプレートと支持枠の構成を示す。
【図2】(A)〜(C)は、図1に示した本発明の一例の構成を模式的に示す断面図で、それぞれ図1中のA−A,B−B,C−Cに沿うの構成を示す。
【図3】(A)〜(E)は、本発明の画像形成装置の製造工程の一部を示す図である。
【図4】本発明の画像形成装置に用いられた石英板とその上に形成されたシールド導体の概略形状を示す図である。
【図5】(A),(B)は、本発明に使用された表面伝導型電子放出素子の、電子放出部形成の際に用いるパルスの電圧の波形を示す図である。
【図6】(A)は本発明の画像形成装置の効果を検証するために、用いられた装置の概略構成を示す図である。
(B)は、上記装置により測定される結果を模式的に示した図である。
【図7】(A),(B)は、本発明の構成の別の例を示す模式図である。
【図8】(A),(B)は、本発明に使用した表面伝導型電子放出素子の基本的な構成を模式的に示し説明する平面図及び断面図である。
【図9】上記表面伝導型電子放出素子の典型的な電気的特性を示す模式図である。
【図10】本発明の画像形成装置の画像形成部材の構成の典型的な例を示す図である。
【図11】(A)は、本発明の効果を説明するための、等価回路図である。
(B)は、上記等価回路図の実際の装置との対応を説明するための模式図である。
【図12】本発明の画像形成装置の更に別の例を示す模式的平面図である。
【図13】本発明の構成の更に別の例を示す模式図。Aは平面図、Bは断面図である。
【図14】本発明の構成の更に別の例を示す模式図である。
【符号の説明】
1 電子源基板を兼ねるリアプレート
2 電子源領域
3 電子源駆動用配線
4 支持枠
5 シールド導体
6 グランド端子当接領域
7 高電圧導入端子通過孔
8 ゲッタ
9 ゲッタ遮蔽板
11 フロントパネル
12 画像形成部材
13 絶縁層
14 帯電防止膜
15 グランド端子
16 導体棒
17 絶縁碍子
18 高圧導入端子
21,22 素子電極
23 Y方向配線
24 絶縁層
25 X方向配線
26 導電性膜
27 石英板
31 高圧電源
32 電流計
33 レコーダ
34 電子源駆動回路
35 画像形成装置
41 基体
42,43 素子電極
44 導電性膜
45 電子放出部
51 蛍光膜
52 黒色導電材
53 蛍光体
61 画像表示部材を示すポイント
62 シールド導体に対応するポイント
63,64 素子電極に対するポイント
65 電子放出素子
66 画像形成部材と電子源の間の容量
71 画像形成部材
72 真空容器部材の接合部
73 電子源駆動用配線
74 電解電流を捕捉するための電極
75 帯電防止膜の抵抗
76 フリットガラスの抵抗
77 71と72の間のガラスの抵抗
78 71と74の間のガラスの抵抗
79 電子源駆動用電源端子
80 電子源駆動用配線の抵抗
81 帯電防止膜などの抵抗
82 所定電位を有する部材。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an image forming apparatus such as an image display apparatus using an electron source.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, CRT has been widely used as an image forming apparatus that displays an image using an electron beam.
[0003]
In recent years, flat-panel display devices using liquid crystals have become popular instead of CRTs. However, since they are not self-luminous, there are problems such as having to have a backlight. Development has been desired. As a self-luminous display device, a plasma display has recently been commercialized, but the principle of light emission is different from that of a conventional CRT, and it is currently inferior to a CRT in terms of image contrast and color development. It is. On the other hand, if a plurality of electron-emitting devices are arranged and used in a flat image forming apparatus, it is expected that an image having the same quality as that of a CRT can be obtained, and much research and development has been conducted. For example, JP-A-4-163833 discloses a flat-plate electron beam image forming apparatus in which a linear hot cathode and a complicated electrode structure are enclosed in a vacuum vessel.
[0004]
In an image forming apparatus using an electron source, for example, a part of an electron beam incident on an image forming member is scattered and collides with an inner wall of a vacuum container to emit secondary electrons to increase the potential of that part. May be charged up. As a result, the electric potential distribution inside the vacuum vessel is distorted and the trajectory of the electron beam becomes unstable, and there is a problem that electric discharge is generated inside the device, which may cause deterioration or destruction of the device. Yes.
[0005]
That is, since the potential of the charged-up portion becomes high, electrons are attracted, the charge-up further proceeds, and a discharge is generated along the inner wall of the vacuum vessel. As a method for preventing charge-up of the inner wall of the vacuum vessel, which causes such discharge, a method of forming an antistatic film having an appropriate impedance on the inner wall of the vacuum vessel and removing the charge generated as described above Is applicable. As an example to which such a method is applied, JP-A-4-163833 discloses a configuration in which a conductive layer made of a high-impedance conductive material is provided on the inner wall side surface of a glass container of an image forming apparatus.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, the flat electron beam image forming apparatus described in JP-A-4-163833 has a certain thickness because it includes a structure such as a horizontal deflection electrode and a vertical deflection electrode. On the other hand, as a portable information terminal device in recent years, it is necessary to develop an electron beam image forming apparatus that is light and thin, for example, as thin as a liquid crystal display.
[0007]
As an image forming apparatus that can achieve this reduction in thickness, the present applicant has already made many proposals regarding a surface conduction electron-emitting device and an image forming apparatus using the same. For example, it is described in JP-A-7-235255. Since this electron-emitting device has a simple configuration and can be formed by being integrated in a large area, an image display device can be formed without complicated components such as an electrode structure. Can be used.
[0008]
By the way, a voltage for accelerating electrons is applied between the electron source and the image forming member. When a phosphor having a color similar to that of CRT is used as the image forming member, light emission with a preferable color is obtained. In this case, this voltage is preferably as high as possible, and is preferably at least about several kV.
[0009]
In that case, when the thickness of the image forming apparatus is reduced, the distance along the inner wall of the vacuum vessel between the image forming member and the electron source is shortened, and the risk of occurrence of discharge increases.
[0010]
That is, a voltage for accelerating the electrons is applied between the image forming member and the electron source. When the distance along the inner wall of the vacuum container is shortened, the voltage is stronger along the inner wall of the vacuum container. An electric field is generated. As described above, the electrons collide with the inner wall of the vacuum vessel to generate secondary electrons, thereby causing the charge up. However, the secondary electrons accelerated by the strong electric field are incident on the inner wall of the vacuum again, It seems that discharge along the inner wall of the vacuum vessel is caused by repeating generation of secondary electrons.
[0011]
Thus, as the thickness of the image forming apparatus becomes thinner, the possibility of occurrence of discharge becomes larger, and thus the above-described conventional method of the image forming apparatus may not be sufficient.
[0012]
When the above discharge occurs along the inner wall of the vacuum vessel, a large current temporarily flows. This current mainly flows into the electron source and flows to the ground through wiring connected to the electron source.
[0013]
At this time, if the current passes through the electron-emitting device constituting the electron source and the current exceeds the range during normal driving, the performance may be deteriorated or possibly destroyed. In this case, the quality of the image is remarkably deteriorated such that a part of the image is not displayed, and the image forming apparatus cannot be used.
[0014]
Further, when a current generated by discharge flows into the electron source driving circuit through the electron source driving wiring, this circuit may be damaged.
[0015]
The present invention has been made in view of the above-described conventional example, and a main object of the present invention is to drive an electron source and an electron source, in particular, even if a discharge occurs in an image forming apparatus using an electron source. An object of the present invention is to provide an image forming apparatus that can reduce the possibility of circuit deterioration and damage as much as possible.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
The present invention relates to a container and the container of Inside Part In Facing each other An arranged electron source and an imaging member; Said Electron source For driving An image forming apparatus comprising: Said With electron source Said Between the imaging member Said Conductive member on the inner wall of the container And an antistatic film electrically connected to the conductive member, With There is a first current flow path that exists between the conductive member and the ground and through which neither the electron source nor the drive circuit passes, and the resistance of the first current flow path is It exists between the conductive member and the ground, and is lower than the resistance of a second current flow path through which current flows through the electron source or the drive circuit, and the conductive member is provided with the electron source. Arranged around the entire circumference of the electron source. An image forming apparatus characterized by the above.
[0017]
Hereinafter, preferred embodiments will be described and the present invention will be described in detail.
[0018]
The image forming apparatus according to the present invention is disposed on one inner surface of the pair of plane plates, for example, in a vacuum container constituted by a pair of opposed plane plates and a side member positioned between the plane plates. An electron source in which a plurality of image forming apparatuses are arranged (hereinafter, a plane plate on the side where the electron source is formed is referred to as a “rear plate”); An image forming member that forms an image by irradiation of an electron beam emitted from the electron source (hereinafter, a plane plate on the side where the image forming member is formed is referred to as a “face plate”), and the electron source and the An image forming apparatus in which a voltage for accelerating electrons is applied between an image forming member and a low resistance conductor disposed around the electron source on the rear plate, and the low resistance conductor and a ground Low impedance between To condition for inclusion image forming apparatus connected with Nagareryuro (hereinafter referred to as "ground connection line"). In the above example, it is natural that the impedance of the ground connection line is preferably as small as possible. However, when a discharge occurs, most of the discharge current flows to the ground through the low resistance conductor and the ground connection line, to the electron source. It is necessary to sufficiently reduce the flowing current.
[0019]
How much of the discharge current flows through the low-resistance conductor and the ground connection line depends on the ratio of the impedance of this current flow path and the other current flow paths (hereinafter referred to as Z and Z ', respectively). Since it depends on the frequency, it is necessary to consider what frequency component the discharge phenomenon has.
[0020]
When the discharge generated along the inner wall of the vacuum vessel was observed with the flat plate type electron beam image forming apparatus, it was as follows. The discharge duration is μsec. Although it is an order, the time for which a large current value is observed is 1/10 of 0.1 μsec. It is about time. Therefore, it is necessary that Z is sufficiently smaller than Z ′ at a frequency of 10 MHz or less. At higher frequencies, the contained components gradually become smaller, but the rise of the discharge phenomenon is extremely fast, and components near 1 GHz are also included. Therefore, in order to avoid damage due to discharge more reliably, it is necessary that Z is sufficiently smaller than Z ′ at a frequency of 1 GHz or less.
[0021]
As will be described later, this condition is substantially satisfied when the resistance value of the ground connection line is 1/10 or less, preferably 1/100 or less of the resistance value of the other current flow path.
[0022]
FIG. 11A is an equivalent circuit diagram showing a simplified state of a portion related to discharge in order to explain the flow of current when discharge occurs in the image forming apparatus of the present invention. FIG. 11B is a cross-sectional view schematically showing the discharge current flow path shown in FIG. In the figure, 1 is a rear plate, 2 is an electron source, 3 is an electron source drive wiring, 4 is a support frame, 5 is a low resistance conductor, 11 is a face plate, 12 is an image forming member, and 13 is an insulating member. The insulating
[0023]
This example shows a case where an antistatic film is provided on the inner wall of the vacuum vessel, and 14 is an antistatic film. A
[0024]
Z 1 Is an impedance between the
[0025]
Note that although a driving circuit is connected to the electron
[0026]
When the discharge current flows into the low-resistance conductor, most of the current flows to the ground through the ground connection line (the current i in the current flow path A). 1 ), The current i corresponding to the other current flow path B 2 , I 3 , I 4 Should be small enough. Where i 4 The current shown in FIG. 5 causes damage to the electron-emitting device. i 2 Although the current shown in FIG. 1 was not mentioned in the above description, it still deteriorates the vacuum vessel and the frit glass. As described above, by increasing the resistance value of the insulating layer sufficiently, i 2 Can be small. Impedance Z in the figure 2 Is equivalent to the aforementioned Z, 3 ~ Z 6 The impedance synthesized by this corresponds to the aforementioned Z ′. The smaller the value of (Z / Z ′), the greater the effect, but in order to obtain a sufficient effect, it is necessary that (Z / Z ′) ≦ 1/10 at a frequency of 10 MHz or less, and (Z / Z ′) It is more certain if ′) ≦ 1/100. Further, even at a frequency of 1 GHz or less, (Z / Z ′) or less is preferably 1/10.
[0027]
In the above description, the case where the
[0028]
The low-
[0029]
Of the ground connection line of the image forming apparatus according to the present invention, the portion connecting the inside and the outside of the vacuum vessel (hereinafter referred to as “ground connection terminal”) is only required to secure a sufficiently low impedance, and various forms are possible. . As an example, it is relatively easy to form wiring on the rear plate 1 from the low-
[0030]
As described above, increasing the width so as to reduce the impedance of the ground connection terminal means that a part of the current leaks into the frit glass when the current due to the discharge flows, and the frit glass is Although it is naturally effective to prevent damage, in order to make it more reliable, a through-hole provided in the
[0031]
Further, when the high voltage connection terminal Va for connecting the
[0032]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be specifically described with reference to the drawings. FIG. 1 is a plan view schematically showing an example of the configuration of the image forming apparatus of the present embodiment, and shows the configuration when viewed from above with the face plate removed.
[0033]
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a rear plate that also serves as a substrate for forming an electron source. 2 Various materials are used depending on conditions, such as blue plate glass on which a film is formed, glass with reduced Na content, quartz glass, or ceramics. Note that a substrate for forming an electron source may be provided separately from the rear plate, and the electron source may be formed and then bonded together.
[0034]
Reference numerals 3-1, 3-2 and 3-3 are wirings for driving the electron source, which are taken out of the image forming apparatus and connected to a driving circuit (not shown) of the
[0035]
2 (A), 2 (B), and 2 (C) are schematic views showing a cross-sectional configuration along the lines AA, BB, and CC in FIG. In FIG. 2A, 11 is a face plate, 12 is an image forming member made of a metal film (for example, Al) called a fluorescent film and a metal back, 13 is an insulating layer formed as necessary, and 14 is an inner wall of the vacuum vessel. It is the antistatic film | membrane formed in this. This
[0036]
The material of the
[0037]
In FIG. 2B, the
[0038]
By connecting the connection connected to the
[0039]
On the other hand, the self-induction coefficient of the ground connection line is 10 by reducing the distance between the
[0040]
By the way, when it is assumed that the ground connection line does not exist, the main current flow path connecting the
[0041]
In the absence of the
[0042]
Further, if the distance between the
[0043]
When a discharge current flows into the low-
[0044]
Among the low impedance impedances, the self-inductive component is about 10Ω at 10 MHz as described above, and about 1 kΩ at 1 GHz. Therefore, if the resistance component (hereinafter R) is smaller than 1 kΩ, the impedance Z is 1 kΩ in the frequency region below 1 GHz. It becomes about or less, and becomes 1/10 or less of Z ′ (≈R ′). Furthermore, if R is smaller than 100Ω, Z is 100Ω or less in a frequency region of 100 MHz or less.
[0045]
The extent to which the current flowing into the
[0046]
In the above description, the case of 10 kΩ in which R ′ is considered to be the smallest is described. However, when R ′ is larger than this, it is natural that R is 1/10 or less or 1/100 or less. The same effect as above or more can be expected.
[0047]
As a material of the
[0048]
In addition, the
[0049]
In FIG. 2C,
[0050]
Moreover, the structure which takes out a high voltage wiring to the faceplate side may be sufficient. In that case, the voltage applied to the insulator does not increase so much and discharge is less likely to occur, which is a more preferable configuration from the viewpoint of preventing discharge.
[0051]
The
[0052]
The type of the electron-emitting device constituting the
[0053]
The surface conduction electron-emitting devices shown in the examples described later are preferably used in this embodiment, but are the same as those described in the above-mentioned application by the present applicant, Japanese Patent Laid-Open No. 7-235255. However, it will be briefly described below. 8A and 8B are schematic views showing an example of the structure of a single surface conduction electron-emitting device, where FIG. 8A is a plan view and FIG. 8B is a cross-sectional view.
[0054]
In FIG. 8, 41 is a base for forming an electron-emitting device, 42 and 43 are a pair of device electrodes, 44 is a conductive film connected to the device electrode, and an electron-emitting
[0055]
The forming process is performed by applying a voltage between the pair of
[0056]
After forming the electron emission portion by the forming process, a process called “activation process” is performed. This is a method in which a substance mainly composed of carbon or a carbon compound is deposited on and / or around the electron emission portion by repeatedly applying a pulse voltage to the element in an atmosphere containing an organic substance. As a result of this process, both the current flowing between the device electrodes (device current If) and the current accompanying emission of electrons (emitted current Ie) increase.
[0057]
The electron-emitting device obtained through the forming process and the activation process is preferably followed by a stabilization process. This stabilization step is a step of exhausting the organic substance in the vicinity of the electron emission portion in the vacuum vessel. As the vacuum exhaust device for exhausting the vacuum vessel, it is preferable to use a device that does not use oil so that the oil generated from the device does not affect the characteristics of the element. Specifically, an evacuation apparatus including a sorption pump and an ion pump can be used.
[0058]
The partial pressure of the organic substance in the vacuum vessel is 1.3 × 10 6 at a partial pressure at which the above carbon or carbon compound is hardly newly deposited. -6 Pa (Pascal) or less is preferable, and further 1.3 × 10 -8 Pa or less is particularly preferable. Furthermore, when evacuating the inside of the vacuum vessel, it is preferable to heat the entire vacuum vessel so that the organic substance molecules adsorbed on the inner wall of the vacuum vessel and the electron-emitting device can be easily evacuated. The heating conditions at this time are 80 to 250 ° C., preferably 150 ° C. or higher, and it is desirable that the treatment be performed for as long as possible. The conditions are appropriately selected according to various conditions. The pressure in the vacuum vessel needs to be as low as possible, 1 × 10 -5 Pa or less is preferable, and further 1.3 × 10 -6 Pa or less is particularly preferable.
[0059]
The driving atmosphere after the stabilization process is preferably maintained at the end of the stabilization process, but is not limited to this. If the organic material is sufficiently removed, the degree of vacuum Even if it is somewhat lowered, it can maintain sufficiently stable characteristics.
[0060]
By adopting such a vacuum atmosphere, deposition of new carbon or carbon compounds can be suppressed, and H adsorbed on a vacuum container or a substrate can be suppressed. 2 O, O 2 And the like, and as a result, the device current If and the emission current Ie are stabilized.
[0061]
The relationship between the voltage Vf applied to the device, the device current If, and the emission current Ie of the surface conduction electron-emitting device thus obtained is as schematically shown in FIG. In FIG. 9, since the emission current Ie is significantly smaller than the device current If, it is shown in arbitrary units. The vertical and horizontal axes are linear scales.
[0062]
As shown in FIG. 9, in the surface conduction electron-emitting device, when a device voltage Vf equal to or higher than a certain voltage (called a threshold voltage, Vth in FIG. 9) is applied, the emission current Ie increases rapidly. The emission current Ie is hardly detected below the threshold voltage Vth. That is, it is a non-linear element having a clear threshold voltage Vth for the emission current Ie. If this is utilized, matrix wiring is applied to the two-dimensionally arranged electron-emitting devices, electrons are selectively emitted from a desired device by simple matrix driving, and this is irradiated onto an image forming member to form an image. It is possible.
[0063]
An example of the configuration of the phosphor film that is an image forming member will be described. FIG. 10 is a schematic view showing a fluorescent film. In the case of monochrome, the
[0064]
As a method of applying the phosphor to the
[0065]
In order to further increase the conductivity of the
[0066]
In the case of color display, it is necessary to associate each color phosphor with the electron-emitting device, and sufficient alignment is indispensable.
[0067]
According to the present embodiment having the above-described configuration, it is possible to improve the reliability of a thin flat plate type electron beam image forming apparatus. By using the image forming apparatus formed in this way, a scanning signal and an image signal are applied to the electron-emitting devices formed on the matrix wiring coordinates, and a high voltage is applied to the metal back of the image forming member, so that a large size is obtained. An image display device that displays a thin image can be provided.
[0068]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be further described based on each embodiment with reference to the drawings.
[0069]
[Example 1]
A plurality of surface-conduction electron-emitting devices are formed on a rear plate that also serves as a substrate, and an electron source is formed by wiring in a matrix, and an image forming apparatus is created using the electron source. The creation procedure will be described below with reference to FIGS. 3A to 3E and FIG.
[0070]
(Process-a)
On the surface of the cleaned soda glass, 0.5 μm of SiO 2 The layer was formed by sputtering, and the rear plate 1 was obtained. Subsequently, a circular passage hole (7 in FIG. 1) having a diameter of 4 mm for introducing a high-pressure introduction terminal was formed by an ultrasonic machine.
[0071]
[0072]
(Process-b)
Subsequently, the Y-
[0073]
(Process-c)
Next, the insulating layer 24 is similarly formed by a printing method using a paste containing PbO as a main component and a glass binder. This is to insulate the Y-
[0074]
(Process-d)
Subsequently, the
[0075]
The
[0076]
Subsequently, a solution of an organic Pd compound (ccp-4230: manufactured by Okuno Pharmaceutical Co., Ltd.) was applied and baked in the atmosphere at 300 ° C. for 12 minutes to form a PdO fine particle film. The
[0077]
(Process-e)
Further, a paste containing PbO as a main component and a glass binder is applied onto the rear plate. The application area is other than the area where the
[0078]
(Process-f)
Next, as shown in FIG. 4, an Au paste is printed on
[0079]
Here, the
[0080]
(Process-g)
As shown in FIGS. 1 and 2, the
[0081]
(Process-h)
Next, create a faceplate. Like the rear plate, SiO 2 Blue plate glass provided with a layer is used as a substrate. An opening for connecting the exhaust pipe and a ground connection terminal introduction port are formed by ultrasonic processing. Subsequently, the wiring for connecting the high voltage introduction terminal abutting portion and the metal back described later by Au is formed by printing with Au, the black stripe of the fluorescent film, and then the stripe-shaped phosphor are formed, and the filming process is performed. Thereafter, an Al film having a thickness of about 20 μm was deposited thereon by a vacuum evaporation method to form a metal back. Further, an
[0082]
(Process-i)
The
[0083]
Careful alignment is performed so that each electron-emitting device of the electron source and the position of the fluorescent film of the face plate accurately correspond to each other.
[0084]
(Process-j)
The image forming apparatus is connected to a vacuum exhaust apparatus via an exhaust pipe (not shown), and the inside of the container is exhausted. The pressure in the container is 10 -4 When it becomes Pa or less, a forming process is performed.
[0085]
The forming process was performed by applying a pulse voltage with a gradually increasing peak value as schematically shown in FIG. 5B to the X direction wiring for each row in the X direction. Pulse interval T 1 Is 10 sec. , Pulse width T 2 Is 1 msec. It was. Although not shown in the figure, a rectangular wave pulse having a peak value of 0.1 V is inserted between the forming pulses, the current value is measured, and the resistance value of the electron-emitting device is measured simultaneously. When the resistance value per element exceeds 1 MΩ, the forming process for the row is terminated, and the process for the next row is started. This is repeated to complete the forming process for all rows.
[0086]
(Process-k)
Next, an activation process is performed. Prior to this treatment, the image forming apparatus is evacuated by an ion pump while maintaining the temperature at 200 ° C. -5 Lower to Pa or less. Subsequently, acetone is introduced into the vacuum vessel. Pressure is 1.3 × 10 -2 The introduction amount was adjusted to be Pa. Subsequently, a pulse voltage is applied to the X direction wiring. The pulse waveform is a rectangular wave pulse with a peak value of 16 V, and the pulse width is 100 μsec. Then, the X-direction wiring to which pulses are applied at intervals of 125 μsec per pulse is switched to the adjacent row, and the pulse is sequentially applied to each wiring in the row direction. As a result, each line has 10 msec. Pulses are applied at intervals. As a result of this processing, a deposited film containing carbon as a main component is formed in the vicinity of the electron emitting portion of each electron emitting device, and the device current If increases.
[0087]
(Process-l)
Subsequently, as a stabilization process, the inside of the vacuum vessel is evacuated again. The evacuation was continued for 10 hours using an ion pump while maintaining the image forming apparatus at 200 ° C. This step is for removing organic substance molecules remaining in the vacuum vessel, preventing further deposition of the deposited film containing carbon as a main component, and stabilizing the electron emission characteristics.
[0088]
(Process-m)
After returning the image forming apparatus to room temperature, a pulse voltage is applied to the X-direction wiring in the same manner as in step-k. Further, when a voltage of 5 kV is applied to the image forming member through the high voltage introduction terminal, the phosphor film emits light. At this time, the ground connection terminal is connected to the ground. By visual inspection, it is confirmed that there is no portion that does not emit light or a very dark portion, voltage application to the X direction wiring and the image forming member is stopped, and the exhaust pipe is heated and welded and sealed. Subsequently, getter processing is performed by high frequency heating to complete the image forming apparatus.
[0089]
As for another image forming apparatus formed in the same manner as described above, when a part of the face plate was cut out and the impedance between the low resistance conductor and the ground was measured, it was about 10Ω. Next, when the connection between the ground connection terminal and the ground was disconnected and measured, it was about 1 MΩ. This value is a resistance value between the low-resistance conductor and the ground not via the ground connection line.
[0090]
In the image forming apparatus of Example 1, a voltage was applied to the electron source and the image forming member in the same manner as in the above (Step-m) to cause the image forming member to emit light. At this time, the voltage applied to the image forming member was 6 kV.
[0091]
Although not shown in FIG. 6A, during the measurement, the periphery of the face plate of the image forming apparatus was fixed by pressing with a conductive rubber connected to the ground. As a result, almost no electric field current flows between the face plate and the support frame and between the support frame and the rear plate, and the frit glass at the joint can be avoided from deteriorating as described above.
[0092]
In the measurement, as schematically shown in FIG. 6A, an
[0093]
When the above image forming apparatus was observed for 10 hours, six discharges were confirmed in the image forming apparatus of Example 1, but no remarkable defect such as a line shape was confirmed on the screen.
[0094]
[Example 2]
An image forming apparatus similar to that of Example 1 was produced except that the
[0095]
[Example 3]
In the first embodiment, the ground connection terminal is introduced into the vacuum chamber from the face plate side and the high voltage introduction terminal from the rear plate side. However, the ground connection terminal is introduced from the rear plate side and the high voltage introduction terminal is connected to the face. It may be introduced from the plate side. FIGS. 7A and 7B schematically show the structure when the ground connection terminal is introduced from the rear plate side and the high voltage introduction terminal is introduced from the face plate side. Even in such a configuration, as a result of observation, the same effect as in the first embodiment can be obtained. In this case, the side surface of the
[0096]
[ Reference example ]
Book Reference example These were prepared in the same manner as in Example 1 except that the formation of the antistatic film in Step-h was omitted. When a voltage was applied to the image forming member in the same manner as in Example 1 and the effect of the present invention was measured, 15 discharges were observed, but no damage to the electron-emitting device due to this was confirmed.
[0097]
[Example 5]
FIG. 13A is a plan view schematically showing the configuration of the image forming apparatus of this embodiment, and shows the configuration when viewed from above with the face plate removed. Figure 13 (B) is a figure 13 It is the figure which showed typically the cross section along DD in (A). Figure 13 (A), figure 13 In (B),
[0098]
When such a structure is adopted, there is a problem that a space is required to attach the wiring connecting to the ground to the
[0099]
[ Reference example ]
Book Reference example 14 has a configuration in which a low resistance conductor is formed only on one side of the electron source, as schematically shown in FIG. The high voltage introduction terminal was formed by providing a through hole in the face plate as in Example 3. Others are the same as in the first embodiment. Book Reference example Then, in driving the electron source, the X-direction wiring is negative, the Y-direction wiring is positive, and the electron-emitting device and the wiring are connected as shown in FIG. The electrons emitted from the light have momentum components from right to left in FIG. For this reason, the electrons scattered by the image display member are likely to collide with the side surface of the left vacuum vessel, and it is considered that discharge is likely to occur in this portion. Therefore, even if a low-resistance conductor is disposed only on the left side of the electron source as shown in FIG. 14, the effect of sufficiently suppressing damage to the electron source due to conduction can be obtained.
[0100]
As an electron-emitting device, this Reference example Not only this device, but also when using a lateral field emission type electron-emitting device. Reference example The same configuration as is effective. In addition, when a portion where discharge is likely to occur is limited for some reason, an effect can be expected by arranging a low resistance conductor at a position corresponding to the portion.
[0101]
[Example 7]
In this embodiment, the high
[0102]
In the above embodiment, a case where a surface conduction electron-emitting device is used as the electron-emitting device constituting the electron source has been shown. However, the configuration of the present invention is naturally not limited to this, and field emission is also possible. The present invention can be similarly applied even when an electron source using a type electron emitting device, a semiconductor electron emitting device, or other various electron emitting devices is used.
[0103]
In the embodiment, the rear plate of the image forming apparatus also serves as the substrate of the electron source. However, the substrate may be fixed to the rear plate after the rear plate and the substrate are separated and the electron source is formed.
[0104]
In addition, within the scope of the technical idea of the present invention, the various members shown in the above embodiment and examples may be appropriately changed. Further, the row wirings 3-1 and 3-2 shown in FIG. 1 may be taken out from one direction.
[0105]
【The invention's effect】
In the image forming apparatus of the present invention described above, even if a discharge occurs in the container of the apparatus, the possibility of deterioration or damage of the electron source or the electron source driving circuit is extremely low, and thus a highly reliable image. Forming device.
[0106]
In addition, it is possible to prevent the occurrence of cracks or the like due to the discharge in the members constituting the container of the apparatus.
[0107]
Further, according to the present invention, it is possible to realize a thin image forming apparatus using an electron source.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view schematically showing a configuration of an example of an image forming apparatus of the present invention, and shows a configuration of a rear plate and a support frame.
2A to 2C are cross-sectional views schematically showing the configuration of the example of the present invention shown in FIG. 1, and are respectively AA, BB, and CC in FIG. The configuration along is shown.
FIGS. 3A to 3E are diagrams showing a part of the manufacturing process of the image forming apparatus of the present invention. FIGS.
FIG. 4 is a diagram showing a schematic shape of a quartz plate used in the image forming apparatus of the present invention and a shield conductor formed thereon.
FIGS. 5A and 5B are diagrams showing pulse voltage waveforms used in forming an electron emission portion of the surface conduction electron-emitting device used in the present invention. FIGS.
FIG. 6A is a diagram showing a schematic configuration of an apparatus used for verifying the effect of the image forming apparatus of the present invention.
(B) is the figure which showed the result measured with the said apparatus typically.
7A and 7B are schematic views showing another example of the configuration of the present invention.
FIGS. 8A and 8B are a plan view and a cross-sectional view schematically showing a basic configuration of a surface conduction electron-emitting device used in the present invention.
FIG. 9 is a schematic diagram showing typical electrical characteristics of the surface conduction electron-emitting device.
FIG. 10 is a diagram illustrating a typical example of the configuration of the image forming member of the image forming apparatus of the present invention.
FIG. 11A is an equivalent circuit diagram for explaining the effect of the present invention.
(B) is a schematic diagram for explaining the correspondence of the above equivalent circuit diagram with an actual device.
FIG. 12 is a schematic plan view showing still another example of the image forming apparatus of the present invention.
FIG. 13 is a schematic diagram showing still another example of the configuration of the present invention. A is a plan view and B is a cross-sectional view.
FIG. 14 is a schematic diagram showing still another example of the configuration of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Rear plate that doubles as electron source substrate
2 electron source region
3 Electron source drive wiring
4 Support frame
5 Shield conductor
6 Ground terminal contact area
7 High voltage lead-in terminal passage hole
8 Getter
9 Getter shielding plate
11 Front panel
12 Image forming members
13 Insulating layer
14 Antistatic film
15 Ground terminal
16 Conductor bar
17 Insulator
18 High voltage introduction terminal
21, 22 Device electrode
23 Y-direction wiring
24 Insulating layer
25 X direction wiring
26 Conductive film
27 Quartz plate
31 High voltage power supply
32 Ammeter
33 Recorder
34 Electron source drive circuit
35 Image forming apparatus
41 Base
42,43 Device electrode
44 Conductive film
45 Electron emission part
51 Fluorescent membrane
52 Black conductive material
53 phosphor
61 Points indicating image display members
62 Points corresponding to shield conductors
63,64 Points for device electrodes
65 Electron emitter
66 Capacity between imaging member and electron source
71 Image forming member
72 Joint of vacuum vessel member
73 Electron source drive wiring
74 Electrodes for capturing electrolysis current
75 Resistance of antistatic film
76 Resistance of frit glass
77 Glass resistance between 71 and 72
78 Glass resistance between 71 and 74
79 Power supply terminal for electron source drive
80 Resistance of electron source drive wiring
81 Resistance such as antistatic film
82 A member having a predetermined potential.
Claims (20)
前記電子源と前記画像形成部材との間の前記容器の内壁面上に導電性部材と、
前記導電性部材と電気的に接続された帯電防止膜と、
を備え、
前記導電性部材からグランドの間に存在し、前記電子源及び前記駆動回路のいずれをも介さないで電流が流れる第1の電流流路を有し、該第1の電流流路の抵抗が、前記導電性部材から前記グランドの間に存在し、前記電子源又は前記駆動回路を介して電流が流れる第2の電流流路の抵抗よりも低く、
前記導電性部材は、前記電子源が配置された基板に前記電子源の全周囲を囲んで配置されていることを特徴とする画像形成装置。A container, an image forming apparatus comprising an electron source and an image forming member disposed opposite to each other in the inner part of the vessel, and a drive circuit for driving the electron source,
And the conductive member on the inner wall surface of the container between the image forming member and the electron source,
An antistatic film electrically connected to the conductive member;
With
The present conductive member between the ground, having a first current carrying current flows without passing through any of said electron source and said drive circuit, the resistance of the first current flow path, the present conductive member between the ground, rather low than the resistance of the second current flow path through which current is through the electron source or the drive circuit,
The image forming apparatus, wherein the conductive member is disposed on a substrate on which the electron source is disposed so as to surround the entire periphery of the electron source .
該容器内に互いに対向配置された電子源及び画像形成部材と、 An electron source and an image forming member disposed opposite to each other in the container;
前記電子源の駆動回路と、 A drive circuit for the electron source;
を備える画像形成装置において、 In an image forming apparatus comprising:
前記容器の前記電子源と前記画像形成部材との間の内壁面上であって、前記電子源と離間した部分に配置された導電性部材と、 A conductive member disposed on an inner wall surface of the container between the electron source and the image forming member and spaced apart from the electron source;
前記導電性部材を基準電位に接続する、第1の抵抗値を有する接続端子と、 A connection terminal having a first resistance value for connecting the conductive member to a reference potential;
前記容器の前記内壁面上であって、前記電子源及び前記導電性部材との間の部分に配置され、前記電子源及び前記導電性部材に接続された、第2の抵抗値を有する帯電防止膜と、を備え、 An antistatic material having a second resistance value disposed on the inner wall surface of the container and between the electron source and the conductive member and connected to the electron source and the conductive member. A membrane, and
前記第1の抵抗値は、前記第2の抵抗値よりも小さく、 The first resistance value is smaller than the second resistance value,
前記容器は、前記電子源が配置された第1の基板と、前記画像形成部材が配置された第2の基板とを有し、前記導電性部材は、前記第1の基板上に、前記電子源の全周囲を囲むように配置されていることを特徴とする画像形成装置。 The container includes a first substrate on which the electron source is disposed, and a second substrate on which the image forming member is disposed, and the conductive member is disposed on the first substrate on the electronic substrate. An image forming apparatus, wherein the image forming apparatus is arranged so as to surround the entire periphery of the source.
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