JPH02299139A

JPH02299139A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH02299139A
Application number: JP11861489A
Authority: JP
Inventors: Haruto Ono; 治人小野; Hidetoshi Suzuki; 英俊鱸; Tetsuya Kaneko; 哲也金子; Ichiro Nomura; 一郎野村; Toshihiko Takeda; 俊彦武田; Yoshikazu Sakano; 坂野　嘉和
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1989-05-15
Filing date: 1989-05-15
Publication date: 1990-12-11
Anticipated expiration: 2014-01-27
Also published as: JP2850013B2

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、電子源を用いた画像形成装置に関する。

［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　フィジッス（Ｒａｄｉｏ　Ｅｎｇ、　Ｅｌｅｃｔｒ
ｏｎ。

Ｐｈｙｓ、　）第１θ巻、１２９０〜１２９６頁、１９
６５年コこの種の電子放出素子としては、前記エリンソ
ン等により開発されたＳｎｏｗ　（Ｓｂ）薄膜を用いた
゛も　　・の、Ａｕ薄膜によるもの［ジー・ディトマー
“スインソリド　フィルムス”　（Ｇ、　Ｄｉｔｔｍｅ
ｒ：ｔｈｉｎＳｏｌｉｄ　Ｆｉｌｍｓ”）　、　９巻、
３１７頁、　　（１９７２年）１、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　ａｎ
ｄ　Ｃ，Ｇ、Ｆｏｎｓｔａｄ：　”ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎ
ｓ。

ＥＤ　Ｃｏｎｆ、”）５１９頁、　　（１９７５年）］
、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）］などが報
告されている。

また、上記以外にも、薄膜熱カソードやＭＩＭ型放出素
子等の有望な電子放出素子が数多（報告されている。

これらは、成膜技術やホトリソグラフィー技術の急速な
進歩とあいまって、基板上に多数の素子を形成すること
が可能となりつつあり、マルチ電子ビーム源として、蛍
光表示管、平板型ＣＲＴ　、電子ビーム描画装置等の各
種画像形成装置への応用が期待されるところである。

［発明が解決しようとする課題］しかしながら、これらの素子を画像形成装置に応用する
場合、一般には、基板上に多数の素子を配列形成し、各
素子間を薄膜もしくは厚膜の電極で電気的に配線し、マ
ルチ電子ビーム源として用いていたが、配線抵抗で生じ
る電圧降下の為に、各素子毎に印加される電圧がばらつ
いてしまうという現象が生じる。その結果、各放出素子
から放出される電子ビームの電流量にばらつきが生じ、
形成される画像に輝度むらが起きるという問題が発生し
ていた。

第１Ｏ図及び第１１図はこの問題をより詳しく説明する
為の図で、両図とも　（ａ）は電子放出素子と配線抵抗
及び電源を含む等価回路図であり、（ｂ）は各電子放出
素子の正極と負極の電位を示す図、又（ｃ）は各素子の
正負極間に印加される電圧を示す図である。

第１０図　（ａ）は、並列接続されたＮ個の電子放出素
子ＤＩ−Ｄ、４と電源Ｖ。とを接続した回路を示すもの
で、電源の正極と素子り、の正極を、また電源の負極と
素子り、の負極を接続したものである。また、各素子を
並列に結ぶ共通配線は、図に示すように隣接する素子間
でｒの抵抗成分を有するものとする。（画像形成装置で
は、電子ビームのターゲットとなる画素は、通常、等ピ
ッチで配列されている。従って、電子放出素子も空間的
に等間隔をもって配列されており、これらを結ぶ配線は
幅や膜厚が製造上ばらつかない限り、素子間で等しい抵
抗値を有する。）また、全ての電子放出素子り、〜ＤＮは、はぼ等しい抵
抗値Ｒｄを各々有するものとする。

前記第１Ｏ図　（ａ）の回路図に於て、各素子の正極及
び負極の電位を示したのが同図（ｂ）である。図の横軸
はり、〜ＤＨの素子番号を示し、縦軸は電位を示す。・
印は各素子の正極電位を、■印は負極電位を表わしてお
り、電位分布の傾向を見易（する為、便宜的に・印（■
印）を実線で結んでいる。

本図から明らかなように、配線抵抗ｒによる電圧降下は
一様に起こるわけではなく、正極側の場合は素子Ｄ１に
近い程急峻であり、逆に負極側では素子り、に近い程急
峻になっている。これは、正極側では、Ｄｌに近い程配
線抵抗ｒを流れる電流が太き（、また、負極側では、逆
にＤ８に近い程大きな電流が流れる為である。

これから、各素子の正負極間に印加される電圧をプロッ
トしたのが同図　（ｃ）である。図の横軸はＤ１〜Ｄ、
の素子番号を、縦軸は印加電圧を各々示し、同図　（ｂ
）と同様傾向を見易（する為に便宜的にＯを実線で結ん
でいる。

本図から明らかなように、同図（ａ）のような回路の場
合には、両端の素子（Ｄｌ及びり、）に近い程大きな電
圧が印加され、中央部付近の素子では印加電圧が小さく
なる。

従って、各電子放出素子から放出される電子ビームは、
両端の素子程ビーム電流が大きくなり、画像形成装置に
応用した場合極めて不都合であった。（例えば、両端に
近い部分の画像は濃度が濃（、中央部付近の濃度は淡く
なってしまう。）一方、第１１図に示すのは、並列接続された素子列の片
側（本図では素子り、側）に電源の正負極を接続した場
合である。この様な回路の場合には、同図　（し）に示
すように正極側、負極側ともり、に近い程配線抵抗ｒに
よる電圧降下が太き（な、る。

従って、各素子に印加される電圧は、同図　（ｃ）に示
すようにＤｌに近い程大きなものとなり、画像形成装置
として応用するには極めて不都合であった。

以上、二つの例で示したような素子毎の印加電圧のばら
つきの程度は、並列接続される素子の総数Ｎ、素子抵抗
Ｒｄと配線抵抗ｒの比（＝　Ｒｄ／ｒ）　、あるいは電
源の接続位置により異なるが、一般には、Ｎが大きい程
、Ｒｄ／ｒが小さい程ばらつきは顕著となり、また、前
記第１Ｏ図よりも第１１図の接続方法のほうが、素子に
印加される電圧のばらつきが大きい。

例えば、第１０図の接続法で素子抵抗Ｒｄ＝１にΩ＋　
ｒ　＝１０ｍΩの場合、Ｎ　＝　１００であれば、印加
電圧の最も大きな素子と最も小さな素子を比較すると、
Ｖ　ｗａｘ：Ｖ　＋ａｌｎ　＝　１０２：１００程度で
あるが、Ｎ　＝　１０００であれば、Ｖ　ｌｌ１ａｘ：
Ｖ　、、ｎ＝　４７２：１００と、ばらつきの割合は太
き（なる。

また、Ｎ　＝　１０００．Ｒｄ　＝　１　ｋΩ、ｒ＝１
ｍΩの場合には、Ｖ、、、：Ｖｌ、ｌ、ｎ＝１２７：１
００程度であるが、ｒ　＝　１０ｍΩの場合には、■、
、１１．：ｖ１１．＝４７２＝１００程度というように
ばらつきの程度は太き（なる。

以上説明したように、特性の等しい電子放出素子を複数
個並列に接続した場合には、配線抵抗により生ずる電圧
降下の為、各素子に実効的に印加される電圧は素子毎に
ばらついてしまい、電子ビームの放出量が不均一となり
、画像形成装置として応用する場合に不都合であった。

特に、画素数の多い（すなわちＮの大きい）大容量表示
装置を実現しようとする場合には、上記ばらつきの割合
は顕著となり、画像の輝度（濃度）むらが大きな問題と
なっていた。

更に、別の問題を第９図　（ａ）〜（ｃ）に基づき説明
する。第９図（ａ）は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。

同図において１は絶縁性基板、２は高電位側配線、　２
ａは高電位側電極、３は低電位側配線、　３ａは低電位
側電極、４は電子放出部、５は電子通過孔、６は変調電
極、７はガラス体、８は透明電極、９は蛍光体、　１０
はフェースプレート、　１１は輝点、　１５は絶縁支持
体である。

第９図（ｂ）は、第９図（ａ）のＣ−Ｃ断面図であり１
２は絶縁層を、第９図（ｃ）は、第９図　（ａ）のＤ−
Ｄ断面図を示している。

かかる画像形成装置を長時間稼動すると、変調電極６を
電気的に他部分から絶縁すると共に物理的にこれを支え
る為の絶縁支持体１５の側面に、導電物質が徐々に堆積
され、絶縁不良を起こし、画像形成装置として機能しな
（なるという大きな問題も挙げられる。

この発明は、従来のものが有する電子放出素子に実効的
に印加される電圧の素子毎のばらつきを小さく抑えると
共に、変調電極を支える絶縁支持体の絶縁不良をも同時
に防止する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］本発明の特徴は
、電子放出素子と、前記放出素子から放出される電子ビ
ームの通過と遮断とを制御する為の変調電極と、変調電
極を支える為の絶縁支持体及び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とを備えた系において
、電子ビーム軌道側から見て、前記絶縁支持体表面の少
なくとも一部が前記電子放出素子の配線部によって包囲
された構造を有する画像形成装置にある。

また、前記絶縁支持体が、前記電子放出素子の配線の上
に位置する画像形成装置にある。

さらに、前記絶縁支持体と前記電子放出素子の配線が共
に基板上に位置する画一像形成装置にある。

即ち、この発明に係る画像形成装置は、電子放出素子へ
の配線を厚くし、配線抵抗ｒを小さくすることにより、
素子抵抗Ｒｄと配線抵抗の比（＝　Ｒｄ／ｒ）を大きく
し、各電子放出素子に実効的に印加される電圧の素子毎
のばらつきを小さく抑えると共に、厚（した配線を利用
して、これにより、電子ビーム軌道側から見て、変調電
極を支えている絶縁支持体側面の少なくとも一部が隠れ
る構造とすることにより前記絶縁支持体の絶縁不良をも
防止できるようにしたものである。これらの構成により
、配線抵抗ｒの低減は電圧降下を抑制し、また、かかる
配線による絶縁支持体一部の包囲は、導電物質の堆積等
による絶縁不良を防止すると共に、電子ビームの飛翔等
による帯電を防止する作用がある。

［実施例］本発明の実施例を図面に基づきながら説明する。

叉１１粗工先ず、本発明の第１の実施例を第１図　（ａ）、第１図
（ｂ）及び第１図（Ｃ）に基づいて説明する。

第１図　（ａ）は本発明の画像形成装置の構成を示した
斜視図であり、６素子分のみを代表として示している。

同第１図（ａ）において、１は絶縁性基板、２は高電位
側配線、　２ａは高電位側電極、３は低電位側配線、　
３ａは低電位側電極、４は電子放出部、５は電子通過孔
、６は変調電極、７はガラス体、８は透明電極、９は蛍
光体、　１０はフェースプレート、　１１は輝点、１５
は絶縁支持体である。

第１図（ｂ）は、第１図（ａ）のＡ−Ａ断面図であり１
２は絶縁層を、第１図（Ｃ）は、第１図　（ａ）のＢ−
Ｂ断面図を示している。第１実施例においては、電子源
として表面伝導形電子放出素子のうちのいわゆる垂直型
の素子で、電子放出部の長さが３００　ｐｍであるもの
を使用し、配線２及３は、第１図（Ｃ）においてｂ＋＝
３０　ｐ、ｒｎ、　ｈｚ：２５　ｐｍ、　ｔ＝４０ＩＬ
ｍ。

ω＝１５０Ｈ，とした。第９図の従来例に示す構造の画
像形成装置では、画像の濃度むらが発生し、又絶縁支持
体１５の側面部の汚染による絶縁不良により、画像を正
しく形成できたのは画像形成装置の稼動開始後７００〜
８００時間程度であった。ところが、本第１実施例の画
像形成装置においては、画像の濃度むらも観測されず、
又稼動開始後２０００時間経過しても正しい画像を形成
することができた。

次に、本発明の画像形成装置における電子源及び配線の
製造方法の一例を、第２図（ａ）〜（ｆ）に基づいて説
明する。

先ず、ガラス基板１上に真空堆積法により絶縁層１２と
してＳｉＯ□を３０００人堆積する（第２図　（ａ）参
照）。次に、ホトリソ・エツチングプロセスにて不要部
のＳｉＯ□を取り除（（第２図（ｂ）参照）。次に、真
空堆積法により電極２ａ、　３ａ用の金属膜としてＮｉ
を１５００人堆積する（第２図（ｃ）参照）。次に、ホ
トリソ・エツチングプロセスにて電極２ａ、　３ａを形
成する（第２図（ｄ）参照）。次に、印刷法によりＡｇ
ペーストをバターニングし、焼成して配線２，３を形成
する（第２図（ｅ）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、電子放出部４を形成
した。（第２図（ｆ）参照）。

第１図において、電子源として表面伝導形電子放出素子
を用いたが、一般には電子を放出する電子源であれば、
いかなる種類・形状のものでもよい。又、本実施例では
配線２．３を直線としたが、これに限る必要はない。さ
らに、第１図において配線２．３を同寸法同形状とした
が、一般には異寸法異形状でもよい。

夫１■ユこの発明の第２の実施例を、第３図に基づいて説明する
。

第２実施例では、電子放出素子として電子放出部４が、
厚さ１．０Ｈ、幅１５ｇｍ、長さ３００　終ｍである熱
電子放出電子源を使用した。第３図（ａ）は、熱電子放
出電子源が形成された電子源基板を６素子に限って示し
ている。第３図（ｂ）は、第３図（ａ）のＥ−Ｅ断面を
示している。

本実施例においては、配線２．３を、第３図　（ｂ）に
おいてｈ＋＝２０ｐｍ、ｈａ＝２０ｐｍ、ｔ＝４０ｐｍ
、　ω＝１００Ｈとした。

本実施例においても、第１図に示した第１実施例と同様
に、濃度むらは観測されず、又、稼動開始後２０００時
間を経過しても正しい画像を形成することができた。

次に、本実施例の画像形成装置における電子源及び配線
の製造方法の一例を、第４図　（ａ）〜（ｅ）に基づい
て説明する。第４図は、第３図　（ａ）のＦ−Ｆ断面図
を示している。

先ず、ガラス基板１上に真空堆積法により電子放出部４
の支持体２ｂ、　３ｂ用にＣｕを７ｐｍ堆積させる（第
４図（ａ）参照）。次に、真空堆積法により電極２ａ、
　３ａ及び電子放出部４用にＴａを１μｍ堆積させる（
第４図（ｂ）参照）。次に、ホトリソ・エツチングプロ
セスによりＴａ層を加工し、電子放出部４を形成する（
第４図（Ｃ）参照）、次に、印刷法によりＡｇペースト
をパターニングし、焼成して配線２，３を形成する（第
４図（ｄ）参照）。最後にＣｕを選択的にエツチングし
、Ｔａからなる電子放出部４の中空構造を作成する（第
４図（ｅ）参照）。

見立■ユこの発明の第３の実施例を第５図に基づいて説明する。

第３実施例では電子放出素子として、第１実施例におけ
る電子放出素子を使用し、配線２，３をひな段型とし、
配線２．３の上に絶縁支持体１５を設け、ひな段の背後
に電子放出部４を配置した。

１１皿１この発明の第４の実施例を第６図に基づいて説明する。

第４実施例では電子放出素子として、第１実施例におけ
る電子放出素子を使用し、配線２．３をＬ字型とし、絶
縁支持体１５と配線２，３が共に基板１上に位置する様
に配置した。

見立五二この発明の第５の実施例を第７図に基づいて説明する。

第５実施例では電子放出素子として、第１実施例におけ
る電子放出素子を使用し、配線２，３をひな段型とし、
絶縁支持体１５と配線２．３が共に基板１上に位置する
様にし、ひな段の前面に電子放出部４を配置した。

及立■玉この発明の第６の実施例を第８図に基づいて説明する。

第６実施例では電子放出素子として、第１実施例におけ
る電子放出素子を使用し、配線２，３をブロック型とし
、絶縁支持体１５と配線２．３が共に基板１上に位置す
る様に配置した。

［発明の効果］以上説明したように、電子放出素子への配線を厚くし、
更に、この厚くした配線を利用して、これにより、電子
ビーム軌道側から見て、変調電極６を支えている絶縁支
持体側面の少なくとも一部が隠れる構造とすることによ
り、画像の濃度むらをなくすと共に、絶縁支持体の絶縁
不良をも防止する効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１の実施例を示す斜視図及び断面
図、第２図は、本発明の第１の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３図は、本発明の第２の実施例を示す斜視図及び断面
図、第４図は、本発明の第２の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５図は、本発明の第３の実施例を示す断面図、第６図は、本発明の第４の実施例を示す断面図、第７図は、本発明の第５の実施例を示す断面図、第８図は、本発明の第６の実施例を示す断面図、第９図は、従来例を示す斜視図及び断面図、第１Ｏ図、
第１１図は、従来の問題点を示す為の説明図である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）電子放出素子と、前記放出素子から放出される電
子ビームの通過と遮断とを制御する為の変調電極と、変
調電極を支える為の絶縁支持体及び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とを備えた系にお
いて、電子ビーム軌道側から見て、前記絶縁支持体表面
の少なくとも一部が前記電子放出素子の配線部によって
包囲された構造を特徴とする画像形成装置。
（２）前記絶縁支持体が、前記電子放出素子の配線の上
に位置することを特徴とする請求項１記載の画像形成装
置。
（３）前記絶縁支持体と前記電子放出素子の配線が共に
基板上に位置することを特徴とする請求項１記載の画像
形成装置。