JPH02299142A - 電子ビーム源及び画像形成装置 - 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、多数の表面伝導形電子放出素子を電子源とし
て備えた画像形成装置（例えば、平板形ＣＲＴ　）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形成装置が、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
像形成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ー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、シかも構造が複雑
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
。

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、ε１ｅｃｔｒｏ
ｎ。

Ｐｈｙｓ、　）第１Ｏ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電子放出素
子と呼ばれている。

この表面伝導形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、　　Ｄｉｔｔｍｅｒ：“ｔ
ｈｉｎ　５ｏｌｉｄ　Ｆｉ１ｍ’ｓ”　）　、　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−コンフ”　　（Ｍ、　Ｈａｒｔｗｅｌｌ　
ａｎｄ　Ｃ，Ｇ、Ｆｏｎｓｔａｄ：“ＩＥＥＥ　Ｔｒａ
ｎｓ、　　ＥＤ　Ｃｏｎｆ、″）５１９頁、　（１９７
５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）］など
が報告されている。

これらの表面伝導形電子放出素子は、 ｌ）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、今後床（応用される可能性をもってい
る。

そこで、前記コイル状ヒーター形式の熱カソードに代え
て、電子源としてかかる表面伝導形電子放出素子を用い
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形成装置の実用化が考
えられている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、大面積で大容量の画像形成装置を実現し
ようとすると、極めて多数の表面伝導形放出素子を無欠
陥で製造する必要がある。例えば、１０００ｘ　１００
０画素の画像形成装置の場合には、ｌ°画素に１素子を
対応させると１０’個の素子が必要となる。

従来は、欠陥素子が発生した場合、かかる装置のパネル
全体が不良品となり、コストが割高となる為、産業上積
極的に応用されるまでには至っていない。

そこで、多少の素子欠陥が発生した場合でも、画像形成
装置として画素欠陥を生まないような方法を考案すれば
、素子の歩留りが従来通りであったとしても、画像形成
装置としての歩留りが向上し、大幅なコストダウンを図
ることが可能となる。

本発明は、以上の問題点に鑑みてなされたものであり、
その対応手段を提供することを目的としている。

［課題を解決するための手段（及び方法）１本発明の特
徴とするところは、複数個配列形成された表面伝導形放
出素子を電子ビーム源として備え、各素子が相隣接する
素子によって電子ビームが照射されるべきターゲットに
も電子ビームを照射し得る手段を具備する画像形成装置
にある。

また、前記隣接する素子から電子ビームを照射する為の
手段が、該隣接素子に通常の逆極性で駆動電圧を印加す
る手段である画像形成装置にある。

このことにより、多数配列形成された表面伝導形電子放
出素子の中に所定の性能を発揮しない欠陥素子が存在し
た場合、本来該素子が電子ビームを照射すべきターゲッ
トに対し、該素子に隣接する素子により電子ビームを照
射することにより、画像欠陥の発生を防止することも可
能となる。

その方法としては、本来欠陥素子が電子ビームを出力す
べきタイミングに於て、隣接素子を通常の逆極性の電圧
で駆動し、通常と異なる軌道で電子ビームを飛翔せしめ
、欠陥素子が本来照射すべきターゲットにビーム照射を
行うものである。

［実施例］ 以下、実施例を用いて本発明を詳述する。

支五五ユ 第１図は、本発明の第１の実施例を説明するもので、本
発明を適用した画像形成装置のパネルの一部を示す断面
図である。

図中、１は例えばガラス等の電気的絶縁材料による基板
で、その上面には、部材２〜５により構成される表面伝
導形電子放出素子と、該素子に駆動電圧を供給する為の
配線（図示せず）が設けられている。本図では、３個の
素子を区別する為、各々を素子Ａ、素子Ｂ、素子Ｃと呼
称するが、図示外の領域には、さらに多数の素子が基板
１上に形成されている。

かかる放出素子において、２は金属、金属酸化物もしく
はカーボン等を材料とする薄膜で、その一部には、従来
公知のフォーミング処理による電子放出部５が形成され
ている。（尚、電子放出部５は、フォーミング以外の方
法で形成されるものであってもよい、　）　３Ａ、４Ａ
、３Ｂ、４Ｂ、３Ｇ、４Ｃは薄膜２に電圧を印加するた
めに設けられた電極で、通常４Ａ、　４Ｂ、　４Ｃを正
極、３Ａ、　３８．３Ｃを負極として用いる。また、６
はガラス板で、その下面には透明電極７を介して蛍光体
ターゲットＰＡ、　ＰＢ、　ＰＣが設けられている。透
明電極７には、例えば２ＫＶ程度の電子ビームを加速す
る為の電圧が印加される。

前記、基板１．ガラス板６は、各々、画像形成装置のバ
ックプレートとフェースプレートに対応しており、図示
外の側壁と共に真空容器を構成している。

本装置は、素子に欠陥がない場合には、各素子は蛍光体
ターゲットと１対１に対応して画像を表示する。

すなわち、第１図に於ては、素子Ａは蛍光体ＰＡ、素子
Ｂは蛍光体ＰＢ、素子Ｃは蛍光体ｐｃと対応しており、
各素子は時分割駆動されて、順次蛍光体に電子ビームを
照射し、画像を形成してい（。

しかしながら、製造時のばらつきや組立時の破損等によ
り、素子に所定の性能を発揮できない欠陥が生じた場合
、本来、該素子が電子ビームを照射すべき蛍光体ターゲ
ットに対して、隣接する素子から電子ビームを照射し、
画素欠陥の発生を防止する。

すなわち、第１図に於て、素子Ｂに欠陥が生じた場合、
蛍光体Ｐａを照射すべきタイミングに於て、素子Ａから
点線で示したような軌道で電子ビームを飛翔せしめ、発
光させるものである。

次に、本発明の原理説明を容易にする為に、素子から放
出される電子ビームの軌道を変更する方法について、第
２図を用いて説明する。

第２図は、基板１上に形成された１素子と陽極板８の断
面図を示す。表面伝導形放出素子から電子ビームを放出
せしめるには電極３と電極４の間に、駆動電圧ｖ、［ｖ
ｌ（例えば、ＶＦ＝２０　［Ｖｌ　）を印加すればよい
が、その極性により電子ビーム軌道が異なるという特性
がある。

例えば、陽極板８を基板１から数■■離し、２Ｋ　［Ｖ
ｌを印加した状態で素子を駆動する場合、電極４を正極
、電極３を負極として２０［Ｖｌを印加すると、電子ビ
ームは点線■の軌道により陽極板８に衝突する。一方、
逆に電極３を正極、電極４を負極とした場合には電子ビ
ーム軌道は点線■となり、陽極板８の異なる位置に衝突
する。

本発明では、この原理を欠陥素子の補間に積極的に応用
する為に、前記第１図に示したように、素子列と蛍光体
ターゲットとを、半ピツチずらして配置している。

そして、第３図で説明するような手順に従い、素子駆動
電圧を印加していくことにより、補間を行う。先ず、参
考の為に第３図（１）に素子欠陥のない場合の電圧印加
手順を示す。本図において、横軸は時間の推移を表わし
、前記第１図に示すＰＡ、　ＰＢ、　ＰＣの順に順次発
光させていくものとする。

ここに示される様に、素子欠陥がない場合には、前記第
１図で示す素子の電極３Ａ、　３Ｂ、　３Ｃには、常に
０］ｖ】を印加し、電極４Ａ、４Ｂ、　４Ｃ！、：　ハ
、順次、波高値、ＶＦ［Ｖｌの駆動パルスを印加して素
子を駆動してい（。

一方、予め検査により素子Ｂに欠陥があり、使用不可能
なことが判っている場合には、前述したような補間な行
う為に、同図（２）に示すような手順で駆動電圧を印加
していく。すなわち、ＰＡ及びＰＣの発光に関しては、
前記（１）と同様の電圧パルスを印加するが、ＰＢの発
光については、欠陥素子Ｂに対してはパルスを印加せず
、隣接する素子Ａの３ＡにＶＦ［Ｖｌのパルスを印加す
る。これにより、この期間素子Ａには、通常と異なる逆
極性の駆動電圧が印加されることとなり、先に説明した
原理により、蛍光体ＰＲが発光するものである。

次に、この様な駆動手順を行うために必要な駆動回路の
概略ブロック図を第４図に示す。図中、９は前記したよ
うな駆動手順の変換を行うための駆動変換部で、マイク
ロコンピュータ−もしくはロジック回路の組み合わせに
より変換の演算を行う。ｌＯは予め検知されている欠陥
素子の位置を記憶する為のメモリーで、例えば、ＰＲＯ
Ｍ等を用いる。　１１は駆動段であり、駆動変換部９が
発する信号に基づき、表面伝導形電子放出素子を駆動す
る為の電圧パルスを発する。駆動段１１の内部は、例え
ば、図示のようなトーテムポール構造のトランジスタ・
アレイにより構成すればよい。１２は表示パネルを示し
、駆動段１１から出力される駆動電圧は、端子を通じて
、表示パネル１２内の表面伝導形電子放出素子に印加さ
れる。

全体の動作は、次の様な手順で行われる。すなわち、図
示外の画像メモリーあるいは画像読取装置等から提供さ
れる画像データに基づき、駆動変換部９は、駆動すべき
素子を決定し、駆動段１１に対して、駆動命令を発する
。その際、駆動変換部９はメモリーＩＯから出力される
欠陥素子情報に基づき、前記第３図（２）で説明した変
換を行う。この様な変換の演算は、マイクロコンピュー
タ等によりソフトウェア的に、あるいは、ロジック回路
の組合わせのみでハードウェア的に行うことも可能であ
り、当業者は容易に実現することが可能である。かかる
駆動変換部９より出力される駆動命令信号に従い、駆動
段１１は、表示パネル１２に駆動電圧を印加していく。

以上、例示した構成により、素子に欠陥が生じた場合に
も、欠落のない画像を表示することが可能である。

見立■ユ 第５図に示すのは、本発明筒２の実施例である０本図は
、平板形ＣＲＴの一部を切り取った斜視図で、背面基板
１上に、多数の表面伝導形電子放出素子が二次元的に配
列されており、Ｙ方向の列毎に、共通配線されている。

つまり、Ｙ軸と平行な第１列目は、電極配線ε１ａ及び
Ｅｌｂによって。

第２列目は、Ｅ２ａとＥ２ｂによって、・・・という具
合に共通配線されており、これらの素子は列単位に駆動
することが可能である。

またＧｐはグリッド板で、前記素子の１個１個に対して
、２個の通過孔ＧｈがＸ方向に並べて設けられている。

通過孔Ｇｈの内面は導電処理が施され、しかも、各通過
孔は、Ｘ方向について共通配線されている。　　（Ｇｌ
、Ｇ２．Ｇ３・・・、）このようなグリッド板Ｇｐは、
例えば、感光性ガラスを材料とする板にホトリソグラフ
ィーで通過孔を形成し、その後、例えばメッキにより、
導電処理と配線を行うことにより製作することが可能で
ある。

また、ガラス板（フェースプレート）６の内面には、透
明電極（図示せず）を挟んで、蛍光体がＹ軸と平行なス
トライブ状に塗られている。これらのストライブは、前
記素子の各列に対して１本設けられており、列毎にＲ（
赤）、Ｇ（緑）。

Ｂ（青）の順で塗り分けられている。つまり、素子の第
１列目に対応して蛍光体ストライブＰＦＩが設けられて
おり、また、放出素子の第２列目に対してＰ（１，放出
素子の第３列目に対してＰＩ、・・・という具合である
。

本実施例に於て、仮にＥ２ａとＥ２ｂで配線されている
列に欠陥素子がある場合について動作を説明する。第６
図は、前記第５図のＨ−Ｈ線で切断した断面を示したも
のである。

本装置では、画像を表示する際、画像の１ライン（ここ
では蛍光体ストライブ１本のこと）を単位として、ライ
ンごとに順次表示してい（。電子ビームは、通常、グリ
ッド板Ｇ、に、各素子に対して２個設けられた通過孔の
うち、一方だけを通過し、グリッドＧ、、Ｇ、・・・に
印加された画像の輝度信号により変調され、画像の１ラ
インが蛍光体ストライブ上に表示される。

しかしながら、ある素子列に欠陥素子が含まれる場合に
は、隣接する素子列を通常の逆極性電圧で駆動し、欠落
のない画像表示を行う。

第６図に於ては、中央の素子が欠落素子なので、蛍光体
ストライブＰ。を発光させる際に、電極４Ａと３Ａの間
に通常の逆極性を印加し、点線の軌道でビームを飛翔せ
しめる。その際、かかる電子ビームは、グリッドＧ、の
通常使わない側の通過孔を通ると同時に強度変調される
。

そこで、第７図に、前記第５図の表示パネルに印加する
駆動電圧を示す、前記、第１の実施例における第３図の
説明と同様、第７図（１）は欠陥素子のない場合、第７
図（２）は欠陥素子がある場合を示す。

本実施例では、画像の変調信号は素子欠陥の有無にかか
わらず、素子列と直交するグリッドＧ、〜Ｇ工に１ライ
ン分ずつ、順次印加される。

次に、第７図に示した駆動を行うための駆動回路のブロ
ック図を第８図に示す。

図中、１３は前記第５図に示した表示パネル、　１４は
クロック発生器、　１５は欠陥素子の位置を記憶する為
のメモリー、　１Ｇは駆動変換部、　１７は素子駆動回
路、　１ｇはシリ／バラ変換器、　１９はグリッド駆動
回路である。

本装置は、クロック発生器１４の発する基準クロックに
基づき各部が動作するが、シリ／バラ変換部１８は、欠
陥素子の有無にかかわらず、外部がら入力されるシリア
ルな画像データを１ライン分蓄積し、グリッド駆動回路
１９に出力する。グリッド駆動回路１９は画像データに
基づき、１ライン分の変調信号を、Ｇｌ−Ｇｘに出力す
る。

一方、駆動変換部１６はクロック発生器１４の基準クロ
ックに従い、順次、素子列を駆動する為の命令を素子駆
動回路１７に発し、その際、記憶メモリー１５に蓄られ
た欠陥素子の情報に基づき、走査手順の変換を行う。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、表面伝導形電子
放出素子を電子源とする画像形成装置に於て、素子に欠
陥が生じた場合にも、隣接する素子を用いて画像を補間
することが可能となった。

この結果、従来不良品として、廃棄せざるを得なかった
装置も、利用することが可能となり、装置の完成歩留り
を大幅に向上でき、コスト低減に大いに役立ち、産業上
の応用価値を高めることができた。

本発明の適用は、実施例で示したような平板形表示装置
のみに限らず、電子ビーム描画装置や画像記録装置等、
表面伝導形電子放出素子を電子源として用いる画像形成
装置に広（応用が可能であ

【図面の簡単な説明】

第１図は、発明明第１の実施例である画像形成装置の一
部断面図、 第２図は、本発明の詳細な説明する為の断面図、第３図
は、電圧印加手順を示すタイムチャート、第４図は、駆
動回路のブロック図、 第５図は、第２の実施例である平板形ＣＲＴの一部斜視
図、 第６図は、第２の実施例である平板形ＣＲＴの一部断面
図、 第７図は、第２の実施例の駆動タイムチャート、第８図
は、第２の実施例の駆動回路のブロック図を示す。 １一基板　　　　　　　１７−素子駆動回路２−薄膜　
　　　　　　１ｇ、−シリ／バラ変換器３．３Ａ、３Ｂ
、３Ｃ１９−グリッド駆動回路４．４Ａ、４Ｂ、４Ｇ−
電極　　　Ｇｐ−グリッド板５−電子放出部　　　　Ｇ
ｈ−通過孔 ６−ガラス板（フェースプレート） ７−透明電極 ８−陽極板 ９．１６−駆動変換部 １０、１５−記憶メモリ− １１−駆動段 １２、１３−表示パネル １４−クロック発生器

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数個配列形成された表面伝導形放出素子を電子
   ビーム源として備え、各素子が、相隣接する素子によっ
   て電子ビームが照射されるべきターゲットにも電子ビー
   ムを照射し得る手段を具備することを特徴とする画像形
   成装置。
2. （２）前記隣接する素子から電子ビームを照射する為の
   手段が、該隣接素子に通常の逆極性で駆動電圧を印加す
   る手段であることを特徴とする請求項１記載の画像形成
   装置。