JPH02297849A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、表面伝導形電子放出素子を用いた画像形成装
置に関するものである。

し従来の技術］ 従来、簡単な構造で電子の放出が得られる素子として、
例えば、エム　アイ　エリンソン（Ｍ、　Ｉ。

Ｅｌｉｎｓｏｎ）等によって発表された冷陰極素子が知
られている。［ラジオ　エンジニアリング　エレクトロ
ン　フィジイ’／ス（Ｒａｄｉｏ　Ｅｎｇ、Ｅｌｅｃｔ
ｒｏｎ。

Ｐｈｙｓ、　）第１θ巻、１２９０〜１２９６頁、１９
６５年］これは、基板上に形成された小面積の薄膜に、
膜面に平行に電流を流すことにより、電子放出が生ずる
現象を利用するもので、一般には表面伝導形放出素子と
呼ばれている。

この表面伝導形放出素子としては、前記エリンソン等に
より開発された５ｎＯｚ　（Ｓｂ）薄膜を用いたもの、
Ａｕ薄膜によるもの［ジー・ディトマー〇スイン　ソリ
ド　フィルムス″’　　（Ｇ、Ｄｉｔｔｍｅｒ：“Ｔｈ
１ｎＳｏｌｉｄ　Ｆｉｌｍｓ”）、９巻、３１７頁、　
（１９７２年）ｌ、ＩＴＯ薄膜によるもの［エム　ハー
トウェル　アンド　シー　ジー　フォンスタッド“アイ
　イーイー　イー　トランス”イー　ディー　コ　ン　
）（Ｍ、Ｈａｒｔｗｅｌｌ　ａｎｄ　Ｃ，Ｇ、Ｆｏｎｓ
ｔａｄ　：　ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓ。

ＥＤ　Ｃｏｎｆ、”）５１９頁、（１９７５年）１、カ
ーボン薄膜によるもの［荒木久他：“真空”、第２６巻
、第１号、２２頁、（１９８３年）１などが報告されて
いる。

どれらの表面伝導形電子放出素子の典型的な素子構造を
第４図に示す。同第４図において、４及び６は電気的接
続を得る為の高電位側電極、低電位側電極、１は絶縁性
基板、５ａは電子放出部、３はターゲット電極１４（フ
ェースプレート）上の蛍光体の輝点、１３は素子駆動用
電源、１５は加速用電源を示す。

従来、これらの表面伝導形放出素子に於ては、電子放出
を行う前に予めフォーミングと呼ばれる通電加熱処理に
よって電子放出部５ａを形成する。

即ち、前記電極４と電極６の間に電圧を印加することに
より、電子放出材料で形成した薄膜に通電し、これによ
り発生するジュール熱でかかる薄膜を局所的に破壊、変
形もしくは変質せしめ、電気的に高抵抗な状態にした電
子放出部５ａを形成することにより電子放出機能を得て
いる。

しかしながら、第４図に示すような従来例においては、
電子ビームは高電位側電極４側に距離したけ偏向し、一
般にビームは発散して収束しない。この為、電子ビーム
の収束性が不十分で、収束性を増すために、第５図に示
すような方法等がとられている。

第５図は、この表面伝導形電子放出素子を用いた従来の
画像形成装置の概要を示している。１は絶縁性基板、４
は高電位側電極、６は低電位側電極、５ａは電子放出部
、２０は電子通過孔、２１は変調電極、２５はガラス体
２２．透明電極２３．蛍光体２４、からなるフェースプ
レートである。

［発明が解決しようと、する課題Ｊ しかしながら、上記従来例では、次に示すような問題点
かあた。

（１）第４図に示す様に、電子ビームは高電位側電極４
に距離したけ偏向し、一般にビームは発散し、ビームの
輝点３は大きい。

（２）従って、第５図において絶縁性基板ｌと、フェー
スプレート２５との距離を短くし、電子の加速電圧１５
を太き（してビームの輝点３の面積を小さくする必要が
あったが、これにより画像形成装置内での異常放電が発
生し易（なり、装置の信頼性が低下する。

（３）変調電極２１を、絶縁性基板１とフェースプレー
ト２５との間のどの位置に、どれだけの電圧を印加した
時に、フェースプレート上での電流密度が大きくとれる
のかが明らかでなく装置の設計を行う際に時間と費用が
かさむ。

本発明は従来のものがもつ以上のような問題点を解決し
、電子放出素子の中心点の鉛直上方に発光中心点をもち
、ビームの輝点３の小さな画像形成装置を提供すること
を目的とする。

［課題を解決するための手段及び作用］この目的を達成
するため、この発明は次の様な構成としている。即ち、
この発明に係る画像形成装置は、内側の低電位側電極と
、その周囲上方の高電位側電極との間に挟まれている絶
縁体の側面から電子放出するタイプの表面伝導形電子放
出素子を用い、高電位側電極の上端から変調電極までの
距離なｄｌ、変調電極からフェースプレート下端までの
距離をｄ２．変調電極電圧な九、フェースプレートに印
加された電子の加速電圧な■、とじた時に、ビームがＯ
Ｎ　（ビームがフェースプレートに到たす様な構成とし
たものである。

この構成によれば、フェースプレート上の輝点中心は、
電子放出素子の中心点の鉛直上方に位置。

し、かつ、ビームの発散が小さく、従ってフェースプレ
ート上の輝点の大きさが小さいスポットが得られる。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を図面に基づきながら詳述する。

見立■ユ この発明の第１の実施例を、第１図（ａ）、（ｂ）に基
づき説明する。

第１図（ａ）は、本発明の画像形成装置の構成を示した
斜視図である。同図において１は絶縁性基板、４は高電
位側電極、６は低電位側電極、５は電子放出部の円形開
口、５ａ電子放出部、７は高電位側配線、８は低電位側
配線、２０は電子通過孔、２１は変調電極、２２はガラ
ス体、２３は透明電極、２４は蛍光体、２５はフェース
プレート、３は蛍光体の輝点である。

第１図（ｂ）は、第１図（ａ）のＡ−Ａ断面図を、その
上方に存在する変調電極２１、フェースプレート２５ま
で含めて示したものである。同図において、ｄｌは高電
位側電極４の上端から変調電極２１までの距離、ｄ、は
変調電極２１からフェースプレート２５下端までの距離
、１３は電子放出素子にｖｔの電圧を印加する為の素子
駆動用電源、１５はフェースプレート２５に電圧ＶＡを
印加する為の加速用電源、１６は変調電極２１に電圧九
を印加するための変調用電源、ｒは電子放出部の半径、
９は絶縁体である。

次に、実験結果について述べる。第４図の従来例におい
て、電子放出部５ａの大きさを長さＷ＝１００μｍ１幅
２ｐｍ、絶縁性基板１とフェースプレート２５との距離
を３ｍｍ、電子加速用電源１５の電圧を３ＫＶ、電子放
出素子駆動用電源１３の電圧を１４Ｖとして実験を行っ
たところ、フェースプレート２５上の輝点３について、
長さ６８０ｐｍ、電子放出素子心からのズレＬ　＝　４
１０ｐｍを得た。

一方、第１図（ｂ）において変調電極２１の電子通過孔
２０の直径を３０ｐｍ、ｄ＋＝３５ｐｍ、　ｄ＋＋ｄ２
＝３ｍｍ。

ｒ＝１５　ｇｒａ、低電位側電極６の厚さ１０００人、
高電位側電極４の厚さ２０００人、低電位側電極６と高
電位側電極４とに挟まれた絶縁体９の厚さ・２０００人
。

ｖＡ＝３ＫＶ、　Ｖ、＝１４Ｖ、ビーＡ　ＯＦＦ状態（
電子ビームがフェースプレート２５に到達しない状態）
のＶ、＝−２０Ｖ、ビームＯＮ状態（電子ビームがフェ
ースプレート２５に到達する状態）のＶ、＝２０Ｖとし
て、本実施例について実験を行ったところ、ビームＯＮ
状態における輝点３の大きさは直径１４０μｍのほぼ円
形となり、その位置は電子放出部の鉛直上方となってズ
レは観測されなかった。この場合、いる。この時のフェ
ースプレート２５上の電子電流値は、前記従来例におけ
る実験の電子電流値と同じであった。

一方、ｄ、＝８０ｐｍ、ｄ＋÷ｄｚ＝３ｍｍ、　ＶＡ−
３ＫＶ、ビームＯＮ時の九＝ｚｏｖ、Ｌ＝１４Ｖで同様
の実験を行ったところ、フェースプレート２５における
ビームの輝点３の大きさは直径約１３０　ｇｒａであっ
たが、その電流値は、上記実験と比して約３５％となっ
た。この場合次に、本実施例における絶縁性基板上電子
放出素子の製造方法の一例を第３図（ａ）〜（ｈ）に基
づいて説明する。

先ず絶縁性基板（ガラス基板）１上に、真空堆積法によ
り低電位側電極６．低電位側配線８用にＮｉを１０００
人堆積する（第３図（ａ）参照）０次にホトリソ・エツ
チングプロセスにて低電位側電極６゜低電位側配線８を
形成する（第３図（ｂ）参照）。

次に真空堆積法により絶縁層９として５ｉｎ２を２００
０人堆積する（第３図（Ｃ）参照）０次に高電位側電極
４．高電位側配線７用の金属膜としてＮｉを２０００人
真空堆積法により堆積する（第３図（ｄ）参照）０次に
ホトリソ・エツチングプロセスにて高電位側電極４．高
電位側配線７及び、電子放出部の開口５を形成する（第
３図（ｅ）参照）。次に、ＳｉＯ□からなる絶縁層９を
エツチングにより除去する（第３図（ｆ）参照）０次に
ホトリソ・エツチングプロセスにて電子放出部の開口５
の側面からのみ電子が放出する様に、高電位側型、極４
を整形する（第３図（ｇ）参照）、最後に有機パラジウ
ム化合物の溶解液を塗布・焼成後、通常のフォーミング
処理を実施し絶縁体（絶縁層）９の側面に電子放出部５
ａを形成した（第３図（ｈ）参照）。

見立■ユ この発明の第２の実施例を、第２図に基づいて説明する
。

第２図は、第１実施例において、変調電極のかわりに金
属メツシュ変調電極２６を使用したものである。本実施
例においても実施例１同様有効な結果が得られた。また
、条件第１実施例の場合のような電流値の減少はないが
、フェースプレート２５上での輝点３の大きさが大きく
なってしまうことが確認できた。

［発明の効果］ 以上説明したように、内側の低電位側電極と、その周囲
の高電位側電極との間に挟まれている絶縁体の側面から
電子放出するタイプの表面伝導形電子放出素子を用い、
高電位側電極の上端から変調電極までの距離なｄｌ、変
調電極からフェースプレート下端までの距離をｄ２．変
調電極電圧を九。

フェースプレートに印加された加速電圧をＶＡとした時
に、ビームがＯＮ（ビームがフェースプレートを満たす
様な構成とすることにより、次の効果がある。

（１）フェースプレート上の電子ビームによる輝点が、
電子放出部の鉛直上方に位置する小さなスポットとなる
。

（２）これにより、加速電圧を上昇させる必要はなくな
り、画像形成装置内での異常放電が発生しなくなる。

（３）画像形成装置の設計が容易になり、又、実験によ
る確認を最小限に抑えられる為、時間と費用が節約でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１実施例である画像形成装置の構
成を示す斜視図及び断面図、 第２図は、本発明の第２実施例である画像形成装置の構
成を示す斜視図、 第３図は、本発明の第１実施例、第２実施例の電子源基
板部の製造方法の一例を示す工程図、第４図は、表面伝
導形電子放出素子の典型的な構成を示す斜視図、 第５図は、従来の画像形成装置の概略図を示したもので
ある。 ｌ−絶縁性基板（ガラス基板）　１６−変調用電源３−
蛍光体の輝点　　　　２〇−電子通過孔４−高電位側電
極　　　　２１−変調電極５−電子放出部の開口　　２
２−ガラス体５ａ−電子放出部　　　　　２３−透明電
極６−低電位側電極　　　　２４−蛍光体７−高電位側
配線　　　　２５−フェースプレート８−低電位側配線
　　　　２６−金属メツシュ変調電極９−絶縁体（絶縁
層） １３−素子駆動用電源 １４−ターゲット電極 １５−加速用電源

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）内側の電極と、その周囲上方の電極との間に挟ま
   れた絶縁体の側面から電子放出する複数の表面伝導形電
   子放出素子と、該電子放出素子から射出される電子ビー
   ムの通過と遮断を制御する為の複数の変調電極と、電子
   ビームの照射により画像を形成するためのターゲット（
   フェースプレート）とを具備し、前記各表面伝導形電子
   放出素子の１対の電極のうち、内側電極が低電位側、内
   側電極周囲上方の電極が高電位側である電極対を特徴と
   する画像形成装置。
2. （２）前記各表面伝導形電子放出素子の１対の電極のう
   ちの周囲上方の電極の上端から変調電極までの距離をｄ
   ＿１、変調電極からターゲット（フェースプレート）下
   端までの距離をｄ２、変調電極電圧をＶ＿Ｍ、ターゲッ
   トに印加された電圧をＶ＿Ａとした時、電子ビームがタ
   ーゲットに到着する場合に、０＜（Ｖ＿Ａ−Ｖ＿Ｍ）／
   （ｄ＿２）＜（４・Ｖ＿Ｍ）／（ｄ＿１）を満たす構成
   と成っていることを特徴とする請求項１記載の画像形成
   装置。