JPH0562617A

JPH0562617A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH0562617A
Application number: JP25032291A
Authority: JP
Inventors: Naohito Nakamura; 尚人中村; Ichiro Nomura; 一郎野村; Shinya Mishina; 伸也三品; Hidetoshi Suzuki; 英俊鱸; Tetsuya Kaneko; 哲也金子
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1991-09-04
Filing date: 1991-09-04
Publication date: 1993-03-12

Abstract

(57)【要約】【目的】非発光点や輝度のゆらぎ、輝度むらや色むら
等の表示むらのない均一で高輝度な画像の画像形成装置
を提供する。【構成】電子放出素子と、電子放出素子から放出され
る電子線に照射されることにより発光する発光体とを有
する画像形成装置において、電子放出素子と発光体は透
明な基体の面上に並設するとともに、この基体面に対向
して発光体からの光を反射する光反射層を配置し、ある
いは発光体から基体面側への発光のうち少なくとも基体
面に垂直に入射する光を反射する光反射層を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、外部からの信号に応じ
て画像を形成する画像形成装置、特に電子線画像形成装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、面状に展開した複数の電子放
出素子と、この電子放出素子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
の画像形成装置が存在している。

【０００３】これら従来の電子線画像形成装置は、基本
的には図２や図３に示すような構造を有する。図２はモ
ノクロ、図３はカラー画像形成装置の場合を示す。これ
らの図において、１は絶縁性基板、２は支持体、３は配
線電極、４は電子放出部、５は電子通過孔、６は変調電
極、７はガラス板、８は透明電極である。９は、例えば
蛍光体等電子が衝突することにより発光する部材であ
り、カラーの場合は青、緑および赤の発光部材９ｂ，９
ｇおよび９ｒを含む。１０は、ガラス板７、透明電極
８、蛍光体９等にて構成されるフェースプレート、１１
は蛍光体の輝点である。電子放出部４は薄膜技術により
形成され、絶縁性基板１とは接触することがない中空構
造を成すものである。配線電極３は、電子放出部材と同
一の材料を用いて形成しても、別材料を用いても良く、
一般に、融点が高く電気抵抗の小さいものが用いられ
る。支持体２は、絶縁体材料もしくは導電体材料で形成
されている。

【０００４】これら電子線画像形成装置は、配線電極３
に電圧を印加して、中空構造をなす電子放出部４より電
子を放出させ、これら電子流を情報信号に応じて変調す
る変調電極６に電圧を印加することにより電子を取り出
し、取り出した電子を加速させ蛍光体９に衝突させるも
のである。また、配線電極３と変調電極６でＸＹマトリ
ックスを形成せしめ、画像形成部材たる蛍光体９上に画
像表示を行うものである。

【０００５】また、高電圧で電子を加速し、蛍光体に照
射して発光させる電子線画像形成装置では、蛍光体の裏
面（表示画面と反対側の面）にメタルバックと呼ばれる
金属蒸着膜が設けられるのが通常である。メタルバック
の主な目的は、蛍光体からの発光のうち裏面への光をメ
タルバック面で反射させ画面方向へ向けることで輝度を
向上させることである。

【０００６】図４は、従来の一般的なカラー画像形成装
置のフェースプレートの断面図である。フェースプレー
ト３０には、フェースプレートガラス３１の内面にＲ
（レッド）、Ｇ（グリーン）およびＢ（ブルー）の三原
色蛍光体３２ｒ，３２ｇおよび３２ｂが、露光焼付け法
等により順次形成されており、これら蛍光体の間げき部
には、外光の反射を抑えてコントラストを向上させる目
的で、黒色導電材から成る、ブラックストライプあるい
は、ブラックマトリクスと呼ばれる黒色層３４が形成さ
れている。さらに、これら蛍光体の裏面側には、メタル
バック３３が形成されている。メタルバック３３の主目
的は、蛍光体３２の発光光のうち、裏面方向（図４にお
いては下方向）への成分を反射し輝度を向上させること
にある。従って、メタルバック３３の蛍光体３２の側は
ほぼ鏡面状となっていないと、蛍光体３２からの光は乱
反射し、有効な反射膜となり得ない。しかるに、蛍光体
３２は通常５〜１０μｍの小さな蛍光体粒子が多数集ま
って形成されており、その表面は凸凹が激しいものであ
る。そこで、蛍光体３２と黒色層３４の形成後に、フィ
ルミングという工程により、蛍光体３２及び黒色層３４
の表面を平滑化するフィルミング膜３５を形成すること
が必要となってくる。フィルミング被膜３５は一般的に
はアクリル樹脂のエマルジョンから成り、フィルミング
被膜３５により蛍光体面を平滑化し、その後真空蒸着に
より金属蒸着膜を形成することにより鏡面反射性を有す
る金属膜（メタルバック３３）が完成する。

【０００７】メタルバック３３の材料としては、加速さ
れた電子が該メタルバック層を透過し蛍光体３２を励起
することとなるため、電子透過性が高く、かつ光の反射
性も良いことが必要であり、一般にアルミニウムが用い
られている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の電子線画像形成装置には次のような問題点がある。
電子放出素子は、電子ビームを加速するための高電圧が
印加される蛍光体ターゲットと相対向して配置されるた
め、装置内の残留ガスや蛍光体に電子ビームが衝突する
ことにより発生するイオンの衝撃を受けやすい。特に、
装置内の真空度が１０^-5ｔｏｒｒ以下で使用を続けた
り、長時間の使用で装置内のイオンが増えた状態では、
イオンの発生率が高く、イオンの衝撃により素子が破壊
され電子放出量が著しく減少し、画面上に非発光点が生
じたり、画像の輝度ゆらぎやむらといった欠点が生じる
ことが多くなり問題である。さらに、従来の薄形電子線
画像形成装置では、電子放出素子が面状に展開されてい
るために、イオンに対してさらされている素子面積が大
きく、イオンの衝撃を受ける確率が高い。

【０００９】また、カラー画像形成装置においては、図
３に示す如くＲ、Ｇ、Ｂ３原色蛍光体が独立に多数配置
されたフェースプレート１０に対し、電子ビームはそれ
ぞれ所定の色の蛍光体のみに照射される必要があるた
め、蛍光体と電子放出部との位置合わせが必要となる
が、蛍光体が塗布されているフェースプレート１０は電
子放出素子の電子放出方向上部に、距離を置いて配置さ
れるため、蛍光体９と電子放出部４との位置合わせが非
常に難しく、表示画像の色むらや輝度むらが発生しやす
い。

【００１０】そして、これらの問題点により、従来、薄
形で、輝度のゆらぎや輝度むら、色むらのない均一かつ
高精細な画像を有する画像形成装置の作製が難しい。さ
らに前述したような、従来行われているメタルバック処
理により、電子線画像形成装置において輝度向上という
目的は達成されているが、従来のメタルバック技術では
以下のような欠点がある。

【００１１】すなわち、鏡面反射性のあるメタルバック
層を得るため、蛍光面を平滑化させるためのフィルミン
グ工程が必要である。この工程は、一般的にアクリル樹
脂エマルジョンの不要な有機物を除去する際、加熱焼成
（３５０〜４５０℃）を行う必要がある。

【００１２】また、電子ビームはメタルバックを透過し
て蛍光体に衝突するため、電子ビームのエネルギーがメ
タルバック層により吸収され、全ての電子ビームのエネ
ルギーを蛍光体に伝えることができない。電子ビームの
アルミニウム製メタルバックの透過率は、メタルバック
層の膜厚や電子ビームの加速電圧にもよるが、膜厚が２
０００Å、加速電圧が１０ｋＶの場合、８０％以下であ
る。

【００１３】本発明者らは、従来、電子放出素子がイオ
ンの衝撃を受けやすいのは、電子放出素子が、電子を加
速する電圧が印加される蛍光体ターゲットと正対して配
置される構造によると知見した。上記構造では、正電荷
を帯びた正イオンは、電子を加速するための高電圧によ
り、電子と正反対の方向に加速され電子放出素子に衝突
してしまう。また、本発明者らは、カラー画像形成装置
における先述した作製上の問題点である蛍光体と電子放
出素子の電子放出部とのアライメントの困難性と、薄形
かつ大画面で高精細な画像形成装置を作製した際の該装
置の表示むらの発生との関連性に着目し、鋭意研究の結
果、変調電極の電子ビーム通過孔及び蛍光体と電子放出
素子の電子放出部との若干の位置ずれでも画像の均一性
に大きな影響を与え、結果として、画像の色むら、輝度
むらを生じてしまうことを知見した。そしてこれらの知
見から、かかる表示むら（色むら、輝度むら、輝度ゆら
ぎ）の欠点を解決した画像形成装置として後述する構成
を有する本発明に至った。そこで、本発明の目的は、ま
ず、薄形ながら、イオンの衝撃により電子放出素子が損
傷を受けることのない画像形成装置を提供することにあ
る。また、変調電極と電子放出部とのアライメントが不
要であり、かつ画像形成部材と電子放出部とのアライメ
ントが容易で、作製が簡単な画像形成装置を提供するこ
とにある。さらに、メタルバック形成時のフィルミング
工程が不要でメタルバック部における電子のエネルギー
損失がなく、作製が簡単で高輝度な画像が得られる画像
形成装置を提供することである。そして、究極的には、
非発光点や輝度のゆらぎ、および輝度むらや色むらとい
った表示むらのない均一で高輝度な画像の画像形成装置
を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明では、電子放出素子と、電子放出素子から放出さ
れる電子線に照射されることにより発光する発光体とを
有する画像形成装置において、電子放出素子と発光体は
透明な基体の面上に並設するとともに、第１の態様にお
いては、この基体面に対向して発光体からの光を反射す
る光反射層を配置し、あるいは第２の態様においては、
発光体から基体面側への発光のうち少なくとも基体面に
垂直に入射する光を反射する光反射層を設けるようにし
ている。すなわち本発明は、電子放出素子と発光体と光
反射との複合した構成に主たる特徴がある。

【００１５】電子放出素子としては、従来より画像表示
装置の電子源として用いられているものであれば熱陰
極、冷陰極のいずれを用いてもよいが、熱陰極の場合
は、基体への熱拡散により電子放出効率が低下する。ま
た、熱陰極の場合は、熱による蛍光体の変質が考えられ
るため、熱陰極と蛍光体を高密度に配置することができ
ない。よって冷陰極である方が望ましい。さらには、冷
陰極の中でも表面伝導形放出素子と呼ばれる電子放出素
子を用いた方が、本発明の画像形成装置において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、本発明の素子構造が可能で
ありかつ製造が容易である、３）同一基板上に多数の素子を配列形成することができ
る、４）応答速度が早い、等の利点を有するので特に好ましい。

【００１６】ここで表面伝動形放出素子とは、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［ラジオ・エンジニアリング・エレ
クトロン・フィジィッス（Radio Eng. Electron.Phys.)
第１０巻，１２９０〜１２９６頁，１９６５年］であ
り、これは、基板面上に設けられた電極（素子電極）間
に形成された小面積の薄膜（電子放出部）に、該電極
（素子電極）間に電圧を印加して、該膜面に平行に電流
を流すことによって、電子放出が生じる素子であり、素
子電極の間隔は０．０１〜１００μｍ、また薄膜（電子
放出部）のシート抵抗は１０³ 〜１０⁹ Ω／□のもので
ある。前記エリンソン等により開発されたＳｎＯ₂ （Ｓ
ｂ）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：“スイン・ソリッド・フィルムス”（G.
Dinttmer:"Thin solid 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 Trans. 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）］等が報告されている。

【００１７】また、表面伝導形放出素子のもう１つの利
点として、電極間に形成された電子放出部から電子が正
極側向きの速度成分を得て飛び出してくるということが
挙げられる。このようにして飛び出してくる電子ビーム
は、電子放出部と同一基板上にある蛍光体に電圧Ｖａを
印加することにより、この蛍光体に集束され照射され
る。したがって、表面伝導形放出素子を用いれば、正極
側素子電極と並んで設けられた蛍光体に向って電子が飛
翔してくるため、蛍光体に印加する電圧Ｖａが小さくて
も放出電子を捕捉することができる。また、電圧Ｖａが
小さくてもよいため、素子電極と蛍光体との間の絶縁距
離も小さくてよいので、電子放出素子と蛍光体とを高密
度に配列することができる。

【００１８】表面伝導形放出素子は、上記以外にも後述
するように、その電子放出部が金属微粒子分散によって
形成されているものであっても良い。

【００１９】発光体としては、例えば、電子放出素子か
ら放出された電子がその発光体に印加された電圧に応じ
て照射され、その電子が衝突することにより発光して画
像を形成する蛍光体を用いることができる。カラーの場
合は通常、Ｒ（レッド）、Ｇ（グリーン）およびＢ（ブ
ルー）の三原色をそれぞれ呈する３種類の発光体を含
む。

【００２０】光反射層としては、例えば、アルミニウム
をリアプレート等に真空蒸着により形成したメタルバッ
クが、最も容易で安価であるため好ましい。

【００２１】また、好ましい態様においては、発光体が
電子放出素子から放出される電子線によって効率的に照
射されるように電子線を導く、照射補助手段を有する。
照射補助手段としては、例えば、発光体へ電圧を印加す
る手段を有するものを用いることができる。

【００２２】また、外部からの情報信号に応じた電圧を
発光体に印加して発光体を照射する電子線を変調するた
めの発光体配線、さらには、発光体配線を介して外部か
らの情報信号に応じた電圧を発光体に印加するための電
圧印加手段を有する。また、外部からの情報信号に応じ
た電圧を電子放出素子に供給して電子放出素子が放出す
る電子線を変調するための素子配線、さらには素子配線
を介して外部からの情報信号に応じた電圧を電子放出素
子に印加するための電圧印加手段を有する。

【００２３】そして、例えば、複数の電子放出素子とこ
れらにそれぞれ対応する複数の発光体とが基体面にＸＹ
マトリクス状に配置され、電子放出素子の各列は列毎に
駆動されるように、列毎に列方向に接続され、発光体の
各行はこれと直角な方向に行毎に接続され、電圧印加手
段も各電子放出素子列毎および各発光体行毎に別個に電
圧を印加し得るものを備え、これにより多数の画素を形
成している。

【００２４】

【作用】この構成において、例えば、ある１列の電子放
出素子列に１４Ｖの電圧パルスを印加すると、その列の
各電子放出素子から電子が放出されるが、この各電子ビ
ームは、その後、対応する発光体に印加される情報信号
に対応した電圧に応じた加速がなされ、発光体上に至
り、その電圧に応じて、発光体に衝突して発光体を発光
させたり、あるいは衝突せずに発光させなかったりす
る。このように各電子ビームは対応する発光体の電位の
変動に応じて選択的にＯＮ／ＯＦＦ制御され、それに応
じて情報信号に対応する１ラインの画像表示が行われ
る。次に、隣の電子放出素子列に１４Ｖの電圧パルスを
印加し、同様にして次の１ラインの表示が行われる。そ
してこれを順次行うことにより、１画面の画像表示が行
われる。

【００２５】このとき、各電子放出素子からの放出電子
の飛翔方向は発光体の方へ偏向されるが、放出電子によ
って生じる正イオンは電子に比べて質量が非常に大きい
ためその軌道はほとんど曲げられることがない。したが
って、この正イオンは電子放出素子へ衝突せず、電子放
出素子にほとんど損傷を与えない。すなわち、図２およ
び３に示すような従来の構造の場合、電子放出素子がイ
オンの衝撃を受けやすいのは、電子放出素子が、電子を
加速する電圧が印加される蛍光体ターゲットと正対して
配置されているため、正電荷を帯びた正イオンが、電子
を加速するための高電圧により、電子と正反対の方向に
加速され、電子放出素子に衝突してしまうのであるが、
本発明では、電子放出素子と発光体を基体面上に並設す
るようにしたため、上述のようにして、電子放出素子の
損傷が防止される。

【００２６】ところで、基体面に対向して発光体からの
光を反射する光反射層を配置してある第１の態様の場
合、すなわち例えば、図７に示すように、透明なガラス
基板２１上に並設した電子放出素子１７と蛍光体１４に
対向させて、メタルバック２０をリアプレート１９上に
設けたような場合は、図８に示すように、蛍光体１４か
らの発光光のうち、画像表示方向７１と反対方向（以
下、裏面方向と呼ぶ）へ進む光Ａは、メタルバック２０
面で反射し、その反射光Ａ´は、蛍光体１４を透過し、
発光光のうち前面方向への成分Ｂと重ね合わされ、それ
により輝度の向上が図られる。すなわち、従来の通常の
メタルバックと同じ効果が得られるが、本発明において
は、メタルバックが蛍光体に対して対向して配置されて
いるため、メタルバックが蛍光体に対してフィルミング
被膜を介して接している必要がない。このため、フィル
ミング被膜を形成する必要がなく、かつ電子ビームが直
接蛍光体に衝突するので、前述した従来技術のようにな
タルバック面における電子ビームのエネルギーロスがな
い。しかしながら、輝度向上というメタルバックを設け
る目的は十分達成できる。但し、蛍光体１４からの発光
光のうち、外側へ広がりながらメタルバック部に達する
光Ｃもメタルバック部で反射され散乱光Ｃ´となるた
め、蛍光体１４とメタルバック２０面との距離Ｔを十分
小さくして光の散乱を防ぐ必要がある。

【００２７】一方、発光体から基体面側への発光のうち
少なくとも基体面に垂直に入射する光を反射する光反射
層を設けるようにしている第２の態様の場合、すなわち
例えば、図１３に示すように、透明ガラス基板２１の電
子放出素子１７と蛍光体１４とを並設した面の裏側にメ
タルバック２０を設けたような場合には、図１４に示す
ように、蛍光体１４からの発光光のうち、画像表示方向
９１と反対方向へ進む光Ａはメタルバック２０面で反射
し、その反射光Ａ′は蛍光体１４を透過し、メタルバッ
ク２０面で反射し、その反射光Ａ´は蛍光体１４を透過
し、発光光のうち画像表示方向９１方向の成分Ｂと重ね
合わされ、それにより輝度の向上が図られる。この効果
も従来の通常のメタルバックによるものと同等である
が、本発明の場合は、メタルバックが蛍光体に対してフ
ィルミング被膜を介して接している必要がなく、基体を
介して配置されていても良い。したがってこの場合も、
フィルミング被膜を形成する必要がなく、かつ電子ビー
ムが直接蛍光体に衝突するので、前述した従来技術のよ
うなメタルバック面における電子ビームのエネルギーロ
スがない。しかしながら、輝度向上というメタルバック
を設ける目的は十分達成できる。但し、この場合も、蛍
光体１４からの発光光のうち、外側へ広がりながらメタ
ルバック部に達する光Ｃもメタルバック部で反射され散
乱光Ｃ´となるため、蛍光体１４とメタルバック２０面
との距離Ｔを十分小さくして光の散乱を防ぐ必要があ
る。この距離Ｔは、図１３の例では、ガラス基板２１の
厚さに等しい。

【００２８】以上のようにして、光反射層により、発光
光のうち裏面方向への成分を反射することにより、電子
のエネルギーを損なうことなく、輝度むらや輝度のゆら
ぎや色むらのない均一で高輝度な画像形成が行われる。
また、光反射層としてメタルバック層を用いる場合も、
フィルミング工程が不要であるため、装置は容易に作製
される。

【００２９】さらに、発光体と電子放出素子とを基体上
に並設するようにしているため、発光体と電子放出素子
を印刷法などにより同一基体上に形成することにより、
電子放出素子と発光体との厳密な位置合せは不要であ
り、発光体は極めて容易に配置される。また、装置作成
後は、電子放出素子と発光体との位置関係の変動も生じ
ない。したがって、長期にわたり高コントラストで鮮明
かつ高精細な画像が維持される。

【００３０】特に、カラー画像表示を行う場合、ある色
の蛍光体に対応する電子放出素子から放出された電子を
変調してその蛍光体に当てる必要があるため、蛍光体、
変調電極、および電子放出素子の位置合せが必要とな
る。従来の装置では、図３に示されるように、変調電極
６と蛍光体９が電子放出素子（支持体２、配線電極３及
び電子放出部４より成る）の電子放出方向上部に配置さ
れるため、変調電極６の電子通過孔５と電子放出素子の
電子放出部４との位置合わせ、及び蛍光体９と電子通過
孔５との位置合せが難しく、結果として電子放出部４と
蛍光体９の位置合せが非常に困難となる。これに対し本
発明では、電子放出素子と蛍光体が同一の基体面上に形
成されるため、それらが空間を介し対向して配置される
従来例に比べ、位置合せが容易で位置ずれが小さく色む
らのない画像が得られる。

【００３１】

【実施例】実施例１図１は本発明の第１の実施例に係る画像形成装置を示す
斜視図、図５は図１の電子放出素子部分の拡大斜視図、
そして図６は図５のＡ−Ａ′断面図である。これらの図
に示すように、この装置は、電子放出素子１７と、電子
放出素子１７から放出される電子線に照射されることに
より発光する蛍光体１４とを、ガラス基板２１の面上に
並設して有するとともに、ガラス基板２１面に対向して
蛍光体１４からの光を反射するメタルバック２０を備え
る。

【００３２】電子放出素子１７は、相対向する正側およ
び負側の素子電極１５ａおよび１５ｂを有し、電子放出
素子１７とそれに対応する蛍光体１４の組は複数であ
り、各電子放出素子１７の正側および負側の電極１５ａ
および１５ｂはそれぞれ素子配線電極１３ａおよび１３
ｂによって接続されている。１つの素子配線電極１３ａ
および１３ｂによって接続された各電子放出素子１７に
よって、同時に駆動される１つの電子放出素子列を形成
している。また、この素子列と直行する方向の列毎に、
各蛍光体１４は、蛍光体配線電極２２によって接続され
ている。したがって、素子配線電極１３ａおよび１３ｂ
と蛍光体配線電極２２は、それぞれ複数列をなし、それ
ぞれの複数列が交差するように行列状に配置された構成
となっている。素子配線電極１３ａおよび１３ｂと蛍光
体配線電極２２との間においては、絶縁体２３により電
気的絶縁が保持されている。また、リアプレート１９
が、ガラス基板２１に対し、支持枠１８によって支持さ
れる。リアプレート１９および支持枠１８は外囲器の一
部をなし、メタルバック２０はリアプレート１９の内面
に設けられている。

【００３３】また、電子放出素子１７は、電極１５ａお
よび１５ｂ間に電子放出部１６を有し、これら電極間に
素子配線電極１３ａ，１３ｂを通じ電圧Ｖｆが印加され
ることにより電子放出部１６より電子を放出するもので
あり、冷陰極型の表面伝導形放出素子である。放出され
た電子は、蛍光体配線電極２２を通じ蛍光体１４に印加
される電圧Ｖａにより蛍光体１４に集束・照射される。

【００３４】次に、装置の製造方法について説明する。
まず、ガラス基板２１を十分洗浄し通常良く用いられる
蒸着技術とホトリソグラフィー技術により素子電極１５
ａ，１５ｂと蛍光体配線電極２２をＮｉを主成分とする
材料で作製する。蛍光体配線電極２２は、電気抵抗が十
分低くなるように作製しさえすればどのような材料を用
いてもかまわない。

【００３５】次に、蒸着技術によりＳｉＯ₂ で絶縁層２
３を形成する。絶縁層２３の厚さはここでは３μｍとす
る。絶縁層２３の材料としては、ＳｉＯ₂ 、ガラス、そ
の他のセラミックス材料が好適である。

【００３６】次に、蒸着技術とエッチング技術により素
子配線電極１３ａ，１３ｂをＮｉを主成分とする材料で
作製する。このとき、素子電極１５ａおよび１５ｂを、
それぞれ素子配線電極１３ａおよび１３ｂで接続し、素
子電極１５ａおよび１５ｂが相対向する電子放出部１６
を形成するようにする。素子電極１５ａおよび１５ｂ間
の電極ギャップＧ（図６参照）は、０．１〜１０μｍが
好適であるが、ここでは２μｍとなるように形成する。
電子放出部１６に対応する長さＬ（図５参照）は３００
μｍに形成する。素子電極１５ａ，１５ｂの幅Ｗ１（図
６参照）は狭い方が望ましいが、実際には１〜１００μ
ｍが好適で、さらには１〜１０μｍが最適である。ま
た、電子放出部１６は蛍光体配線電極２２の間の中心近
傍に作製する。素子配線電極群（１３ａと１３ｂで一
組）のピッチは２ｍｍ、電子放出部１６のピッチは２ｍ
ｍとなるように形成する。

【００３７】次に、ガスデポジション法を用いて相対向
する電極１５ａ，１５ｂ間に超微粒子膜を設けることに
より電子放出部１６を形成する。超微粒子の材質はＰｄ
を用いるが、その他の材料としてＡｇ、Ａｕ等の金属材
料やＳｎＯ₂ 、Ｉｎ₂ Ｏ₃ 等の酸化物材料が好適である
がこれに限定されるものではない。ここではＰｄ粒子の
直径を約１００Åに設定したが、これに限定されるもの
ではない。また、ガステポジション法以外にも、例えば
有機金属を分散塗布し、その後熱処理することにより電
極間に超微粒子膜を形成しても所望の特性が得られる。

【００３８】最後に印刷法により、蛍光体１４をほぼ１
０μｍの厚さで作製する。スラリー法、沈殿法等により
形成しても良い。

【００３９】以上説明したプロセスで形成された画像表
示装置のガラス基板２１から１ｍｍ離して、内面に厚さ
１μｍのアルミニウム膜が真空蒸着されたリアプレート
１９を設け、画像表示装置が完成する。

【００４０】次に、装置の駆動方法を説明する。ある素
子列の相対向する一対の素子電極１５ａ，１５ｂ間に１
４Ｖの電圧パルスを印加し、その列の線状に並んでいる
複数の電子放出素子１７から電子を放出させる。放出さ
れた電子ビームは、それぞれ対応する正極側の素子電極
１５ａに隣接する蛍光体１４に対し情報信号に対応して
印加される負（０Ｖ以下）あるいは正（１０〜１００
Ｖ）の電圧によりＯＮ／ＯＦＦ制御される。この電圧
は、使用する蛍光体の種類や、必要な輝度により決まる
値で、特に上記値に限定されない。ＯＮ制御される電子
ビームは、加速し対応する蛍光体１４に衝突する。これ
によりその素子列に対応する蛍光体１４は情報信号に応
じた１ラインの表示を行う。

【００４１】次に、この素子列の隣りの素子配線電極１
３ａ，１３ｂに１４Ｖの電圧パルスを印加し、上述と同
様にして次の１ラインの表示を行う。そして、これを順
次行うことにより一画面の画像を形成する。つまり、素
子配線電極群を走査電極として、走査電極と蛍光体とで
ＸＹマトリックスを形成し画像を表示する。

【００４２】本実施例の表面伝導形電子放出素子は、１
００ピコ秒以下の電圧パルスに応答して駆動できるの
で、１画面を３０分の１秒で画像表示すると１万本以上
の走査線数が形成可能である。

【００４３】実施例２図９は、本発明の第２の実施例に係る画像形成装置の、
リアプレート１９部分および電子放出素子１７と蛍光体
１４が並設されたガラス基板２１部分の部分拡大断面図
である。この装置は、蛍光体１４の裏面鉛直方向部分の
みメタルバック２０が露出して光を反射するようになっ
ており、他の部分は光吸収層２４で被覆してある点のみ
が実施例１と異なる。電子放出素子１７と蛍光体１４が
並設されるガラス基板２１の作製プロセスは実施例１と
全く同一である。

【００４４】光吸収層２４は、例えば、リアプレート１
９の内面に約１μｍの厚さでアルミニウムを真空蒸着す
ることによりメタルバック２０を形成した後、メタルバ
ック２０面上に蛍光体１４の位置に相当する部分だけ穴
の開いたマスクを置き、その上から黒色物質を蒸着する
ことにより形成することができる。黒色物質としては本
実施例では黒鉛を用いたが、これに限るものではない。

【００４５】本実施例によれば、図９に示すように、蛍
光体１４の発光光のうち裏面鉛直方向以外へ向かう光Ｃ
が光吸収層２４に吸収され、散乱し、画面方向へ向かう
ことがない。従って非常に簡単な方法でよりコントラス
トの高い画像形成装置が得られる。

【００４６】実施例３実施例１の場合において、ガラス基板２１として透明な
ものを用い、実施例２の光吸収層２４に相当する位置に
はメタルバックを形成せず、その位置においては光が透
過するようにしても、やはりコントラストの向上に有効
である。具体的には、リアプレート１９上の、蛍光体１
４のほぼ裏面鉛直方向部分にのみパターニングされるよ
うなマスクを用いてアルミニウムをリアプレート１９の
内面に約１μｍ蒸着することによりそのような部分的な
メタルバックを形成することができる。

【００４７】実施例４図１０は本発明の第４の実施例に係る画像形成装置を示
す斜視図、図１１は図１０の電子放出素子部分の拡大斜
視図、そして図１２は図１１のＡ−Ａ′断面図である。
これらの図に示すように、この装置は、電子放出素子１
７と、電子放出素子１７から放出される電子線に照射さ
れることにより発光する蛍光体１４とを透明なガラス基
板２１の面上に並設して有するとともに、蛍光体１４か
らガラス基板２１側への発光光のうち少なくともガラス
基板２１に垂直に入射する光を反射するメタルバック２
０を有する。

【００４８】すなわち、この装置は、ガラス基板２１と
は反対側のフェースプレート１２側で画像表示が行わ
れ、メタルバック２０をガラス基板２１の外面に設ける
ようにした以外は実施例１と同様の構成を有し、同様に
して作製され、そして同様にして画像表示が行われる。

【００４９】実施例５図１５は、本発明の第５の実施例に係る画像形成装置
の、リアプレート１９部分および電子放出素子１７と蛍
光体１４が並設されたガラス基板２１部分の部分拡大断
面図である。この装置は、ガラス基板２１の外面の、蛍
光体１４の裏面鉛直方向部分のみメタルバック２０を形
成して蛍光体１４からの光を反射するようになってお
り、他の部分は光吸収層２４で被覆してある点のみが実
施例４と異なる。電子放出素子１７と蛍光体１４が並設
されるガラス基板２１の作製プロセスは実施例４と全く
同一である。

【００５０】メタルバック２０および光吸収層２４は、
例えば、ガラス基板２１の外面に、蛍光体１４のほぼ鉛
直方向位置に相当する部分に開口を有するマスクを置
き、約１μｍの厚さでアルミニウムをパターニングし真
空蒸着した後、その上から黒色物質を蒸着することによ
り形成することができる。黒色物質としては本実施例で
は黒鉛を用いたが、これに限るものではない。

【００５１】本実施例によれば、図１５に示すように、
蛍光体１４の発光光のうち裏面鉛直方向以外へ向かう光
Ｃが光吸収層２４に吸収され、散乱し、画面方向へ向か
うことがない。従って非常に簡単な方法でよりコントラ
ストの高い画像形成装置が得られる。

【００５２】実施例６実施例５の場合において、光吸収層２４を形成せず、ガ
ラス基板２１として透明なものを用いて、メタルバック
２０以外の位置においては蛍光体１４からの光がガラス
基板２１を透過するようにしても、やはりコントラスト
の向上に有効である。

【００５３】

【発明の効果】以上説明したように本発明の画像形成装
置は、電子放出素子と蛍光体とを基体面に並設するとと
もに、この基体面に対向して発光体からの光を反射する
光反射層を配置し、あるいは発光体から基体面側への発
光のうち少なくとも基体面に垂直に入射する光を反射す
る光反射層を設けるようにしたため、装置内で発生す
るイオンによる電子放出素子のダメージが極めて少な
い、電子放出素子と蛍光体との位置合せが容易であ
る、電子放出素子と蛍光体の距離変動を生じない、
電子エネルギー損失のない光反射層が極めて容易に形成
することができる、等の利点を有し、結果として、長時
間安定に動作し、しかもコントラスト、輝度が高く、色
むらや輝度むらのない画像を形成することができる。さ
らに、本発明の画像形成装置は作製が容易で極めて薄形
化が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る画像形成装置を示
す斜視図である。

【図２】従来のモロクロ画像形成装置を示す斜視図で
ある。

【図３】従来のカラー画像形成装置を示す斜視図であ
る。

【図４】従来の一般的なカラー画像形成装置のフェー
スプレートの断面図である。

【図５】図１の電子放出素子近傍部分の拡大斜視図で
ある。

【図６】図５のＡ−Ａ´断面図である。

【図７】本発明の一態様の画像形成装置の概略構成断
面図である。

【図８】図７の構成における光反射の説明図である。

【図９】本発明の第２の実施例に係る画像形成装置の
部分拡大断面図である。

【図１０】本発明の第４の実施例に係る画像形成装置
の斜視図である。

【図１１】図１０の電子放出素子部分の拡大斜視図で
ある。

【図１２】図１１のＡ−Ａ′断面図である。

【図１３】本発明の他の態様の画像形成装置の概略構
成断面図である。

【図１４】図１３の構成の画像形成装置の光反射の説
明図である。

【図１５】本発明の第５の実施例に係る画像形成装置
の部分拡大断面図である。

【符号の説明】

１：絶縁性基板、２：支持体、３：絶縁層、４，１６：
電子放出部、５：電子通過孔、６：変調電極、７：ガラ
ス板、８：透明電極、１０，１２，３０：フェースプレ
ート、１１：蛍光体の輝点、１３ａ，１３ｂ：素子配線
電極、９，１４，３２：蛍光体、１５ａ，１５ｂ：素子
電極、１７：電子放出素子、１８：支持枠、１９：リア
プレート、２０，３３：メタルバック、２１：ガラス基
板、２２：蛍光体配線電極、２３：絶縁層、２４：光吸
収層、３１：フェースプレートガラス、３４：黒色層、
３５：フィルミング膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者鱸英俊東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者金子哲也東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電子放出素子と、電子放出素子から放出
される電子線に照射されることにより発光する発光体と
を有する画像形成装置において、電子放出素子と発光体
は透明な基体の面上に並設されており、かつ、この基体
面に対向して発光体からの光を反射する光反射層が配置
されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】発光体が電子放出素子から放出される電
子線によって効率的に照射されるように電子線を導く、
照射補助手段を有する請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】照射補助手段は、発光体へ電圧を印加す
る手段を有するものである、請求項２記載の画像形成装
置。
【請求項４】外部からの情報信号に応じた電圧を発光
体に印加して発光体を照射する電子線を変調するための
発光体配線を有する、請求項１記載の画像形成装置。
【請求項５】発光体配線を介して外部からの情報信号
に応じた電圧を発光体に印加するための電圧印加手段を
有する、請求項４記載の画像形成装置。
【請求項６】外部からの情報信号に応じた電圧を電子
放出素子に供給して電子放出素子が放出する電子線を変
調するための素子配線を有する、請求項１記載の画像形
成装置。
【請求項７】素子配線を介して外部からの情報信号に
応じた電圧を電子放出素子に印加するための電圧印加手
段を有する請求項６記載の画像形成装置。
【請求項８】発光体が電子放出素子から放出される電
子線によって効率的に照射されるように電子線を導く、
照射補助手段を有する請求項６記載の画像形成装置。
【請求項９】照射補助手段は、発光体へ電圧を印加す
る手段を有するものである、請求項８記載の画像形成装
置。
【請求項１０】電子放出素子は冷陰極型である、請求
項１〜９いずれかに記載の画像形成装置。
【請求項１１】電子放出素子は、正側および負側の電
極、およびこれら電極間に電子放出部を有し、これら電
極間に電圧が印加されることにより、電子放出部から電
子を放出するものである、請求項１〜９いずれかに記載
の画像形成装置。
【請求項１２】発光体は、Ｒ（レッド）、Ｇ（グリー
ン）およびＢ（ブルー）の三原色をそれぞれ呈する３種
類のものを含む、請求項１〜９いずれかに記載の画像形
成装置。
【請求項１３】複数の電子放出素子とこれらにそれぞ
れ対応する複数の発光体とが基体面にＸＹマトリクス状
に配置され、電子放出素子の各列は列毎に駆動されるよ
うに、列毎に列方向に接続され、発光体の各行はこれと
直角な方向に行毎に接続されている、請求項１〜９記載
の画像形成装置。
【請求項１４】電子放出素子と、電子放出素子から放
出される電子線に照射されることにより発光する発光体
とを有する画像形成装置において、電子放出素子と発光
体は透明な基体の面上に並設されており、かつ、発光体
から基体面側への発光のうち少なくとも基体面に垂直に
入射する光を反射する光反射層を有することを特徴とす
る画像形成装置。
【請求項１５】発光体が電子放出素子から放出される
電子線によって効率的に照射されるように電子線を導
く、照射補助手段を有する請求項１４記載の画像形成装
置。
【請求項１６】照射補助手段は、発光体へ電圧を印加
する手段を有するものである、請求項１５記載の画像形
成装置。
【請求項１７】外部からの情報信号に応じた電圧を発
光体に印加して発光体を照射する電子線を変調するため
の発光体配線を有する、請求項１４記載の画像形成装
置。
【請求項１８】発光体配線を介して外部からの情報信
号に応じた電圧を発光体に印加するための電圧印加手段
を有する請求項１７記載の画像形成装置。
【請求項１９】外部からの情報信号に応じた電圧を電
子放出素子に供給して電子放出素子が放出する電子線を
変調するための素子配線を有する、請求項１４記載の画
像形成装置。
【請求項２０】素子配線を介して外部からの情報信号
に応じた電圧を電子放出素子に印加するための電圧印加
手段を有する、請求項１９記載の画像形成装置。
【請求項２１】発光体が電子放出素子から放出される
電子線によって効率的に照射されるように電子線を導
く、照射補助手段を有する請求項１９記載の画像形成装
置。
【請求項２２】照射補助手段は、発光体へ電圧を印加
する手段を有するものである、請求項２１記載の画像形
成装置。
【請求項２３】電子放出素子は冷陰極型である、請求
項１４〜２２いずれかに記載の画像形成装置。
【請求項２４】電子放出素子は、正側および負側の電
極、およびこれら電極間に電子放出部を有し、これら電
極間に電圧が印加されることにより、電子放出部から電
子を放出するものである、請求項１４〜２２いずれかに
記載の画像形成装置。
【請求項２５】発光体は、Ｒ（レッド）、Ｇ（グリー
ン）およびＢ（ブルー）の三原色をそれぞれ呈する３種
類のものを含む、請求項１４〜２２いずれかに記載の画
像形成装置。
【請求項２６】複数の電子放出素子とこれらにそれぞ
れ対応する複数の発光体とが基体面にＸＹマトリクス状
に配置され、電子放出素子の各列は列毎に駆動されるよ
うに、列毎に列方向に接続され、発光体の各行はこれと
直角な方向に行毎に接続されている、請求項１４〜２２
記載の画像形成装置。