JPH02299138A - 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、真空中で電子放出を行う素子と蛍光体を塗布
した蛍光面から成る画像形成装置に関するものであり、
特に１素子から放出される電子線によって複数の発光点
を形成することを特徴とする画像形成装置に関する。

［従来の技術］ 従来、面状に展開した複数の電子源と、この電子源から
の電子ビームの照射を各々受ける蛍光体ターゲットとを
、各々相対向させた薄形の画像表示装置が、特開昭５６
−２８４４５号で提案されている。

この方式によれば、電子ビームを偏向させる必要がない
ため、一般のＣＲＴに比べて、奥ゆきの非常に小さな画
像表示装置の実現が期待できる。しかし、残念なことに
、電子源としてコイル状ヒータ形式の熱カソードを用い
ているため、電子放出効率が低く、しかも構造が複雑化
してしまい、装置の消費電力や製造コストが莫大なもの
となることから、実用化されるまでには至っていない。

そこで上記コイル状ヒータ形式の熱カソードに代えて、
電子源として一般に表面伝導形放出素子と呼ばれる電子
源を用いることにより、電子放出効率の向上並びに構造
の簡略化を図り、奥行の非常に小さな画像表示装置の実
用化が考えられている。

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
拳フィジイッス　（Ｒａｄｉｏ　Ｅｎｇ、　Ｅｌｅｃｔ
ｒｏｎ。

Ｐｈｙｓ、　）第１０巻、　　１２９０〜１２９６頁、
　　１９６５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、一般には表面伝導水放出素子と呼ばれて
いる。

この表面伝導水放出素子としては、前記エリンソン等に
より開発されたＳｎＯ□（Ｓｂ）薄膜を用いたものの他
、Ａｕ薄膜によるもの［ジー・ディトマー：”Ｔｈ１ｎ
　５ｏｌｉｄ　Ｆｉｌｍｓ”　）　、　９巻、３１７頁
、　（１９７２年）　］　、　ＩＴＯ薄膜によるもの［
エム・ハートウェル・アンド・シー・ジ・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７”　（Ｍ、　Ｈａｒｔｗｅｌｌ　ａｎｄ　
Ｃ，Ｇ、　Ｆｏｎｓｔａｄ：”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）］等が
報告されている。

これらの表面伝導水放出素子は、 １）高い電子放出効率が得られる、 ２）構造が簡単であるため、製造が容易である、３）同
一基板上に多数の素子を配列形成できる、４）応答速度
が速い、 等の利点があり、今後広く応用される可能性をもってい
る。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記従来例では表面伝導水放出素子から
放出される電子線は三日月状の広がり特性を持っている
ため、次のような欠点を有していた。

（１）表面伝導水放出素子から放出された電子線を任意
の形状、大きさに集束させるためには、非常に複雑な電
子光学系を必要とする。

（２）素子特有の広がり特性のために、同一基板上に高
密度に配列された画像形成装置を実現することは困難で
ある。

また、電子放出部と発光部を１対１に対応させた画像形
成装置では、１個の素子が特性劣化あるいは故障した際
に、そこに対応した発光部もまた発光特性の劣化あるい
は発光しなくなる。高密度に集積、配列された画像形成
装置では一画面の中の１点の非発光化は極めて顕著であ
り高精細画像の表示に対しては望ましくない。

さらに、電子放出部と発光部が１対１に対応した画像形
成装置では、電子放出部を数百万ケ所と極めて多数、高
密度に配列させるため、装置完成後の故障修理、補正は
事実上不可能である。

以上のような問題点があるため、従来高効率かつ簡単な
構造の表面伝導形素子が産業上積極的に応用されるには
至らず、さらに極めて薄形化が可能な電子放出部と発光
部が１対ｌに対応した画像形成装置も実現には至ってい
ない。

本発明は、上記従来例の欠点を除去することを目的とし
てなされたものである。

［課題を解決するための手段］ 上記問題点を解決するために、本発明において講じられ
た手段を最も良く表わす第１図で説明する。

本発明では、並列接続された複数の表面伝導形電子放出
素子２，３．４の法線上に、各放出部に１対ｌに対応し
たグリッド電極５，６．７を設け、さらに各グリッド電
極に対応した位置に蛍光体８，９．１０を塗布したフェ
ースプレート１１から構成され、グリッド電極に印加す
る電圧と放出素子からの距離を任意に設定することで、
放出される電子線を積極的に広げ、複数の電子線に分離
するという手段を講じているものである。

本発明で設定されている表面伝導水放出素子は、微小間
隔部に生じる強電界によって電子放出を行う素子であり
、その原理には未だ不明確な点もあるが、本発明者らが
検討を行った結果、本素子から放出される電子線の広が
りは、本素子が通電方向に対して直角方向に印加電圧の
およそｌ／２程度に相当する初速度を持った電子によっ
ていることが明らかになっている。従って本素子からの
電子線を放出部と同等あるいはそれ以下に集束させるた
めには上記初速度を無視しつる程度の高電圧で加速し、
かつ素子から発光部までの距離を無限に近づけるかまた
は、複雑な電子光学系を用いなくてはならず、画像表示
装置には不都合である。

そこで、本発明では本素子が持つ上記特徴を生かすため
、低電圧で引き出し、複数画素分にまで電子線を広げる
ことで大面積に対応させようとするものである。また、
グリッド印加電圧と素子からグリッドまでの距離という
２つのパラメータによって電子線の広がりを制御するこ
とで任意の大きさに広げることが容易となる。

一方、１ケ所の放出部から放出される電子線で複数画素
を形成させることで１画素に到達する電子数が減少し、
結果的に発光輝度の低下を生じるため、画素ピッチと放
出素子ピッチを一致させ、１画素に複数の素子から放出
された電子線を同時に照射させることで、１画素に対し
て１素子を対応させた場合と同等の照射電流量を確保す
るという手段をも講じている。

さらに、１画素が複数の素子によって形成されるため、
ライン状に並列接続された放出部の一部に故障等が生じ
た場合にも、画素に到達する電流量の減少は僅かとなり
、非発光化という事態を避けることができる。

［実施例］ 以下、図面を用いて本発明の実施例を詳細に説明する。

夾ＪｉＪＬ上 第１図は、本発明による画像形成装置の一実施例を示す
部分断面図である。同図において、■はガラス等の絶縁
性基板、２，３．４は並列接続された表面伝導形電子放
出素子、５，６．７は放出素子２，３．４にそれぞれ対
応した電子引き出し用グリッド電極、８，９．１０は蛍
光体、１１は蛍光体を塗布したフェースプレートである
。

上記構成は、まず絶縁性ガラス基板１上に放出部を形成
する、数百人から数十μｍの間隔を有する一対の電極を
通常のフォトリングラフィ技術等を用いて形成する。放
出部の電極幅は３００　Ｐｔｎ、素子ピッチをＩＩＩＩ
ｍとして１ライン当り２５素子並列接続とした。次に電
極間に有機パラジウム化合物を含む有機溶媒（奥野製薬
工業製キャタペースト−ＣＣＰ）を回転塗布した後、空
気中で２５０℃１０分間の焼成を行いパラジウムを微粒
子化して、島構造を有する不連続状態膜とした（図示せ
ず）。こうして、ガラス基板１上には１列当り１ｍｍピ
ッチで２５ケ所の電子放出部を有する電子源が得られた
。

次に、この線状に並列接続された電子放出素子をＩ　Ｘ
　１０−’Ｔｏｒｒ程度の圧力に保たれた真空容器中に
入れ電極間に直流電圧１４Ｖを印加し、同素子列から５
ｍｍの距離に蛍光体を設け、その蛍光体にＩＫＶの電圧
を印加して電子放出実験を行った。蛍光体上の輝点観察
では１個の電子数、出部から放出された電子線による発
光形状は楕円形に近い三日月形に広がっていた。実際に
得られた輝点の大きさ及び電子放出部との位置関係を第
３図に示す。

次に１ケ所の放出部から放出された電子線を３つの輝点
に分離するため放出部の鉛直上、基板１からおよそ１１
１１１１１の位置に直径６００μｍの孔をあけたグリッ
ド電極５，６．７を設け、さらに基板１から５ｍｍの位
置にフェースプレート１１を設けて上記同様の電子放出
実験を行った。素子印加電圧Ｖｆを１４Ｖ、グリッド電
圧Ｖｇを５０Ｖ、蛍光板電圧ＶａをＩＫＶとして電子放
出させたところ、蛍光板上で素子ピッチに対応した微小
な発光が観察された。また各輝点の明るさは２５個はぼ
均等であり各素子間の電子放出特性の違いにあまり影響
されないことがわかった。さらに、１ライン２５個の放
出部のうち、１個を残して他の放出部のパラジウムを削
り落した上で再度上記同様の実験を行った。その結果、
１ケ所の放出部から放出された電子線によって蛍光板上
で１ｍｍピッチで３ケ所の輝点が形成され各々の輝点け
１ライン全素子を同時点灯させた時の１ケ所の輝点より
暗くなった。

爽立五ユ 次に、放出素子から放出される電子線を更に積極的に広
げ、より多くの輝点を形成させる画像形成装置を作製し
た。

本実施例では、実施例１と同様に第４図に示すように、
絶縁性ガラス基板１上に数百人から数十ｇｍの間隔を有
する対向電極を設けた後、基板１上全面に有機パラジウ
ム化合物を含む有機溶媒（奥野製薬工業製キャタペース
トーｃｃｐ　）を回転塗布し、空気中で２５０℃１０分
間の焼成を行ってパラジウム微粒子化の島構造を有する
不連続膜とし放出素子を作製した。

次に、実施例１でグリッド電極のあった基板１から１ｍ
ｍの距離にニッケル製の金属メツシュ１２を設け、さら
に放出部鉛直上にグリッド電極５゜６．７を設けた。最
後に全面に蛍光体を塗布したフェースプレート１１を設
は画像形成装置を完成した。

その後、本画像形成装置をＩ　Ｘ　１０−’Ｔｏｒｒ程
度の真空に保たれた容器中に入れ、素子印加電圧Ｖｆ＝
１４Ｖ　、ニッケルメツシュの印加電圧ｖｇ、＝ｓｏｖ
、蛍光板電圧■ａ＝ＩＫｖとして電子放出させた。グリ
ッド電極の印加電圧ｖｇ２は蛍光板上の輝点の大きさ、
明るさに応じて任意に設定したところ、１ケ所の放出部
から放出された電子線によって蛍光板上では５ケ所に輝
点が現れた。グリッド電圧ｖｇ２を変化させると明るさ
、集束性に変化は現れたが、５ケ所の輝点数に変化は観
られなかった。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば （１）構造そのものが冗長性を有するため、電子放出素
子の一部劣化が生じても、画質低下の極めて少ない画像
形成装置を提供できる。

（２）複雑な電子光学系を必要としないため、容易に大
面積化が可能である。

（３）素子間のバラツキの影響を受けにく（、良好な画
像を容易に提供できる。

以上のような効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の特徴をあられす構造図、第２図は、
実施例１で作製した画像形成装置の上面図、第３図は、
実施例１で作製した装置と電子線の広がりの関係を示す
概略図、第４図は、実施例２で作製した画像形成装置の
断面図である。 １・・・ガラス基板 ２．３．４・・・電子放出部 ５．６．７・・・グリッド電極 ８．９．ｔｏ・・・蛍光体 １１・・・上面フェースプレート １２・・・電子線発散用金属メツシュ １３・・・電子線の広がり

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）少なくとも複数の表面伝導形放出素子とグリッド
   電極及び顕画面を備える画像形成装置において、１つの
   前記素子から放出された電子線により前記顕画面に複数
   画素が形成さ れ、かつ顕画面での１画素が複数の前記素子から放出さ
   れた電子線によって形成されることを特徴とする画像形
   成装置。
2. （２）前記グリッド電極に印加される電圧により１画素
   を形成する放出素子数が可変であることを特徴とする請
   求項１記載の画像形成装 置。