JPH087795A

JPH087795A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH087795A
Application number: JP14166594A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Kaneko; 正金子; Toshihiko Miyazaki; 俊彦宮▲崎▼; Tomokazu Ando; 友和安藤; Masahiro Tagawa; 昌宏多川; Naohito Nakamura; 尚人中村; Hideaki Mitsutake; 英明光武; Yoshiyuki Osada; 芳幸長田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1994-06-23
Filing date: 1994-06-23
Publication date: 1996-01-12

Abstract

(57)【要約】【目的】主として上記スペーサーの倒壊を防止し、大
気圧に対して充分強固な支持構造を有する画像形成装置
を提供することを目的とする。【構成】外囲器内に、電子放出素子と、該電子放出素
子から放出される電子線の照射により画像を形成する画
像形成部材と、該外囲器を支持するスペーサーとを有す
る画像形成装置において、該スペーサーが自立性を有す
るスペーサーであることを特徴とする画像形成装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子放出素子を用いた
表示装置等の画像形成装置に関し、特に、該装置内に、
スペーサーと呼ばれる支持部材を配置した画像形成装置
に関する発明である。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子放出素子として熱電子源と冷
陰極電子源の２種類が知られている。上記冷陰極電子源
には電界放出型（以下、ＦＥ型と略す）、金属／絶縁層
／金属型（以下、ＭＩＭ型と略す）や表面伝導型電子放
出素子等がある。

【０００３】上記ＦＥ型の例としては、Ｗ. Ｐ. Ｄｙｋ
ｅ＆Ｗ. Ｗ. Ｄｏｌａｎ、”Ｆｉｅｌｄｅｍｉｓｓｉ
ｏｎ”、ＡｄｖａｎｃｅｉｎＥｌｅｃｔｒｏｎＰ
ｈｙｓｉｃｓ、８、８９（１９５６）あるいは、Ｃ.
Ａ. Ｓｐｉｎｄｔ、”ＰＨＹＳＩＡＣＬＰｒｏｐｅｒ
ｔｉｅｓｏｆｔｈｉｎ−ｆｉｌｍｆｉｅｌｄｅ
ｍｉｓｓｉｏｎｃａｔｈｏｄｅｓｗｉｔｈｍｏｌ
ｙｂｄｅｎｕｍｃｏｎｅｓ”、Ｊ. Ａｐｐｌ. Ｐｈｙ
ｓ. 、４７、５２４８（１９７６）等が知られている。

【０００４】上記ＭＩＭ型の例としては、Ｃ. Ａ. Ｍｅ
ａｄ、”Ｔｈｅｔｕｎｎｅｌ−ｅｍｉｓｓｉｏｎａ
ｍｐｌｉｆｉｅｒ、Ｊ. Ａｐｐｌ. Ｐｈｙｓ. 、３２、
６４６（１９６１）等が知られている。

【０００５】また上記表面伝導型電子放出素子の例とし
ては、Ｍ. Ｉ. Ｅｌｉｎｓｏｎ、ＲａｄｉｏＥｎｇ.
ＥｌｅｃｔｒｏｎＰｙｓ. 、１０、（１９６５）等
がある。

【０００６】上記表面伝導型電子放出素子は、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あ
る。この表面伝導型電子放出素子としては、前記エリン
ソン（Ｍ．Ｉ．Ｅｌｉｎｓｏｎ）等によるＳｎＯ₂ 薄膜
を用いたもの、Ａｕ薄膜によるもの［Ｇ. Ｄｉｔｔｍｅ
ｒ：”ＴｈｉｎＳｏｌｉｄＦｉｌｍｓ”、９、３１
７（１９７２）］、Ｉｎ₂ Ｏ₃ ／ＳｎＯ₂ 薄膜によるも
の［Ｍ. ＨａｒｔｗｅｌｌａｎｄＣ. Ｇ. Ｆｏｎｓ
ｔａｄ：”ＩＥＥＥＴｒａｎｓ. ＥＤＣｏｎｆ.
”、５１９（１９７５）］、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（１９
８３）］等が報告されている。

【０００７】これらの表面伝導型電子放出素子の典型的
な素子構成として、前述のＭ．ハートウェル（Ｍ．Ｈａ
ｒｔｗｅｌｌ）の素子構成を図１８に示す。

【０００８】図１８において、２２１は基板であり、ま
た２２２は導電性膜で、Ｈ型形状のパターンにスパッタ
で形成された金属酸化物薄膜等からなり、後述の通電フ
ォーミングと呼ばれる通電処理により電子放出部２２３
が形成される。尚、図１８中の素子電極間隔Ｌは０. ５
〜１. ０ｍｍ、Ｗ’は０. １ｍｍで設定されている。ま
た、電子放出部２２３の位置及び形状については不明で
あるので、模式図として表した。

【０００９】従来、これらの表面伝導型電子放出素子に
おいては、前述したように電子放出を行う前に導電性膜
２２２を予め通電フォーミングと呼ばれる通電処理によ
って電子放出部２２３を形成するのが一般的であった。

【００１０】即ち、この通電フォーミングとは前記導電
性膜２２２の両端に直流電圧あるいは非常にゆっくりと
した昇電圧、例えば１Ｖ/ 分程度を印加通電し、導電性
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２２３を形成することで
ある。尚、例えば電子放出部２２３は、導電性膜２２２
の一部に発生した亀裂を有し、その亀裂付近から電子放
出が行われる。前記通電フォーミング処理をした表面伝
導型電子放出素子は、上記導電性膜２２２に電圧を印加
し、該素子に電流を流すことにより、上記電子放出部２
２３より電子を放出せしめるものである。

【００１１】以上述べた電子放出素子の中でも、特に、
表面伝導型電子放出素子は、その構造が単純であり、し
かも、その製造が容易であること等から、大面積にわた
り、多数の該素子を配列形成出来るという利点を有す
る。そこで、このような利点を生かせるようないろいろ
な応用が研究されている。例えば、荷電ビーム源、自発
光型の表示装置等が挙げられる。

【００１２】多数の表面伝導型電子放出素子を配列形成
した例としては、並列に表面伝導型電子放出素子を配列
し、個々の該素子の両端を配線（これを共通配線とも呼
ぶ）でそれぞれ結線した行を、多数行配列した電子源が
挙げられる（例えば、特開昭６４−３１３３２号公報、
特開平１−２８３７４９号公報、特開平１−２５７５５
２号公報等）。

【００１３】自発光型の表示装置の例としては、表面伝
導型電子放出素子を多数配置した電子源と、該電子源よ
り放出される電子によって可視光を発光せしめる蛍光体
とを組み合わせた表示装置である画像形成装置が挙げら
れる（米国特許５０６６８８３号公報等）。

【００１４】特に、表示装置等の画像形成装置において
は、近年、液晶を用いた平板型表示装置が、ＣＲＴに替
わって普及してきたが、この液晶を用いた平板型表示装
置は、自発光型でないために、バックライトを持たなけ
ればならない等の問題点があり、上述の例のような電子
放出素子を用いた自発光型の表示装置の開発が望まれて
きた。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上述
べた表示装置においては、以下のような問題を有してい
た。

【００１６】上述したような電子放出素子は、真空中で
動作させることから、該電子放出素子を用いて表示装置
を構成する場合、耐大気圧構造をとることが必要とな
る。

【００１７】特に、大面積の画像表示面を有する表示装
置にあっては、該装置の外囲器（真空容器）を構成する
部材の厚さは非常に厚くなってしまい、装置全体の重
量、コスト等の点で実現性が乏しくなってしまう。

【００１８】上述のような問題を回避する方法として、
外囲器内部に外囲器内より大気圧を支持するスペーサー
を配置する方法がある。

【００１９】しかし、外囲器を気密封着する加熱工程等
の際に、外囲器を構成する複数の部材間で生じる位置ズ
レ等によりスペーサーが倒壊してしまう場合がある。

【００２０】本発明は、主として上記スペーサーの倒壊
を防止し、大気圧に対して充分強固な支持構造を有する
画像形成装置を提供することを目的とする。

【００２１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明は、外囲器内に、電子放出素子と、該電子放出素子か
ら放出される電子線の照射により画像を形成する画像形
成部材と、該外囲器を支持するスペーサーとを有する画
像形成装置において、該スペーサーが自立性を有するス
ペーサーであることを特徴とする画像形成装置である。

【００２２】本発明の上記自立性を有するスペーサー
は、具体的には、大気圧支持部と倒れ支持部とを有する
スペーサーである。

【００２３】以上の本発明の構成をとることにより、と
りわけ、外囲器の封着工程におけるスペーサーの倒壊を
防止でき、大気圧に対して充分強固な支持構造を有する
画像形成装置を提供することができる。

【００２４】更に本発明は、上記スペーサーが、電子線
の軌道を妨げない位置に配置されていることを特徴とす
る画像形成装置である。

【００２５】上記スペーサーの大気圧支持部が、例え
ば、平板状部材にて構成される場合、該平板状部材の長
手方向と電子線の偏向方向とが平行となるように該スペ
ーサーは配置され、更に好ましくは、該スペーサーの倒
れ支持部は画像形成領域外に位置するよう配置される。
あるいは、該大気圧支持部または倒れ支持部には、電子
線を透過する開口部が設けられる。

【００２６】以上の本発明の構成をとることにより、大
気圧に対して十分強固な支持構造を有するとともに、電
子線がスペーサーに衝突し、画像形成部材に到達する電
子線量が低減することをも防止することができる。

【００２７】尚ここで、上記電子線の偏向方向とは、偏
向板を有する画像形成装置において、電子線の軌道が該
偏向板により偏向される方向、あるいは、放出電子線が
偏向して飛翔していく特性を有する電子放出素子を用い
た画像形成装置において、その飛翔する電子線の偏向方
向を意味する。

【００２８】更に、上述の本発明において、特に好まし
く用いられる電子放出素子は、基本的には、以下に述べ
るような構成を有し、平面型表面伝導型電子放出素子と
垂直型表面伝導型電子放出素子の二つに大別される。

【００２９】前述した通り、電子放出素子の中でも、特
に、上記表面伝導型電子放出素子は、その構造が単純で
あり、しかも、その製造が容易であること等から、大面
積にわたり、多数の該素子を配列形成出来るという利点
を有し、とりわけ、表示装置等の画像形成装置は、この
ような利点を充分生かせる態様である。

【００３０】まず、平面型表面伝導型電子放出素子につ
いて説明する。

【００３１】図１の（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、平面
型表面伝導型電子放出素子の基本構成を示す模式的平面
図及び断面図である。図１において、１は基板、２及び
３は素子電極、４は導電性膜、５は電子放出部を示す。

【００３２】基板１としては、石英ガラス、Ｎａ等の不
純物含有量を減少させたガラス、青板ガラス、青板ガラ
スにスパッタ法等により形成したＳｉＯ₂ を積層したガ
ラス基板等及びアルミナ等のセラミックス等が挙げられ
る。

【００３３】対向する素子電極２、３の材料としては、
一般的な導体材料が用いられ、例えば、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａ
ｕ、Ｍｏ、Ｗ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｐｄ等の金
属、或は合金、及びＰｄ、Ａｇ、Ａｕ、ＲｕＯ₂ 、Ｐｄ
- Ａｇ等の金属或は金属酸化物、ガラス等から構成され
る印刷導体、Ｉｎ₂ Ｏ₃ −ＳｎＯ₂ 等の透明導電体及び
ポリシリコン等の半導体導体材料等から適宜選択され
る。

【００３４】素子電極間隔Ｌ、素子電極長さＷ、導電性
膜４の形状等は、かかる電子放出素子の応用形態等によ
り適宜設計されるが、素子電極間隔Ｌは、好ましくは、
数百オングストロームより数百マイクロメートルであ
り、より好ましくは、素子電極間に印加する電圧と電子
放出し得る電界強度等により、数マイクロメートルより
数十マイクロメートルである。

【００３５】尚、導電性膜４と素子電極２、３の積層順
序は、図１に示される態様に限られず、基板１上に、導
電性膜４、対向する素子電極２、３の順に積層構成して
も良い。

【００３６】導電性膜４は、良好な電子放出特性を得る
ためには、微粒子で構成された微粒子膜が特に好まし
く、その膜厚は、素子電極２、３へのステップカバレー
ジ、素子電極２、３間の抵抗値、及び前述した通電フォ
ーミング条件等によって適宜設定され、好ましくは、数
オングストロームより数千オングストロームで、特に好
ましくは、１０オングストローム〜５００オングストロ
ームであって、その抵抗値は、１０³ 〜１０⁷ オーム／
□のシート抵抗値である。

【００３７】また、導電性膜４を構成する材料は、Ｐ
ｄ、Ｒｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｔｉ、Ｉｎ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｆ
ｅ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｗ、Ｐｂ等の金属、ＰｄＯ、Ｓ
ｎＯ₂ 、Ｉｎ₂ Ｏ₃ 、ＰｂＯ、Ｓｂ₂ Ｏ₃ 等の酸化物、
ＨｆＢ₂ 、ＺｒＢ₂ 、ＬａＢ₆ 、ＣｅＢ₆ 、ＹＢ₄ 、Ｇ
ｄＢ₄ 等の硼化物、ＴｉＣ、ＺｒＣ、ＨｆＣ、ＴａＣ、
ＳｉＣ、ＷＣ等の炭化物、ＴｉＮ、ＺｒＮ、ＨｆＮ等の
窒化物、Ｓｉ、Ｇｅ等の半導体、カーボン等が挙げられ
る。

【００３８】尚、ここで述べる微粒子膜とは、複数の微
粒子が集合した膜であり、その微細構造として、微粒子
が個々に分散配置した状態のみならず、微粒子が互いに
隣接、あるいは重なり合った状態（島状も含む）の膜を
指しており、微粒子の粒径は、数オングストロームより
数千オングストローム、好ましくは、１０オングストロ
ーム〜２００オングストロームである。

【００３９】電子放出部５は、例えば、導電性膜４の一
部に形成された高抵抗の亀裂であり、導電性膜４の膜
厚、膜質、材料及び前述した通電フォーミング等の製法
に依存して形成される。また、数オングストロームより
数百オングストロームの粒径の導電性微粒子を有するこ
ともある。この導電性微粒子は、導電性膜４を構成する
材料の元素の一部、あるいは該元素の全てを含むもので
ある。また、電子放出部５及びその近傍の導電性膜４に
は、炭素及び炭素化合物を有することもある。

【００４０】次に、前記垂直型表面伝導型電子放出素子
について説明する。

【００４１】図２は、垂直型表面伝導型電子放出素子の
基本的な構成を示す模式的断面図であり、図１と同一の
符号を付した部材は、図１のものと同様である。

【００４２】基板１、素子電極２及び３、導電性膜４、
電子放出部５は、前述した平面型表面伝導型電子放出素
子と同様の材料にて構成されたものであるが、段差形成
部２１は、真空蒸着法、印刷法、スパッタ法などで形成
されたＳｉＯ₂ などの絶縁性材料で構成され、段差形成
部２１の膜厚が、先に述べた平面型表面伝導型電子放出
素子の素子電極間隔Ｌに対応し、数百オングストローム
から数十マイクロメートルであり、該段差形成部の製
法、及び素子電極間に印加する電圧と電子放出し得る電
界強度により適宜設定されるが、好ましくは、数百オン
グストロームから数マイクロメートルとされる。

【００４３】導電性膜４は、素子電極２及び３と段差形
成部２１の作成後に形成されるために、素子電極２及び
３の上に積層される。なお、電子放出部５は、図２にお
いては、段差形成部２１に直線状に示されているが、作
成条件及び前述の通電フォーミング条件などに依存し
て、その形状及び位置共にこれに限るものではない。

【００４４】また、以上述べた表面伝導型電子放出素子
は図３に示すように、放出電子線（図３中の矢印付き点
線）は、対向する素子電極２、３のうち、高電位側の電
極２の方向に偏向して飛翔する特性を有する素子であ
る。尚、図３において、３１は電子放出素子に電圧を印
加する電源、３２はアノード電極３３に電圧を印加する
電源、３４は蛍光膜、Δｘは電子線の偏向幅を示す。

【００４５】以上のような表面伝導型電子放出素子は、
１）ある値以上の素子電圧（閾値電圧）を印加すると急
激に放出電流が増加し、一方、閾値電圧以下では放出電
流はほとんど検出されない。即ち、放出電流に対する明
確な閾値電圧を持った非線形素子である。２）放出電流
が素子電圧に対して単調増加依存するため、放出電流は
素子電圧で制御できる。３）アノード電極（電子線が照
射される部材）に捕捉される放出電荷は、素子電圧を印
加する時間に依存するので、アノード電極に捕捉される
電荷量は、素子電圧を印加する時間により制御できる。
等の特徴的性質を有するので、入力信号に応じて、電子
放出特性が、複数の電子放出素子を配置した電子源及び
画像形成装置等においても容易に制御できることとな
り、多方面への応用ができる。

【００４６】また、上記表面伝導型電子放出素子の動作
駆動は、高真空度、例えば１０^-6ｔｏｒｒ以上の真空度
の雰囲気下にて行われることが好ましい。

【００４７】次に、本発明の製造方法にて作成される電
子放出素子を用いた電子源及び画像形成装置の基本的な
構成について述べる。

【００４８】本発明の画像形成装置について説明する。
本発明の画像形成装置においては、電子放出素子を、好
ましくは複数個、基板上に配列して、電子源が構成され
る。上記基板上での電子放出素子の配列方式は、例え
ば、従来例で述べた、多数の電子放出素子を並列に配置
し、個々の素子の両端を配線にて結線した、電子放出素
子の行を多数配列し（行方向と呼ぶ）、この配線と直交
する方向に（列方向と呼ぶ）、該電子源の上方の空間に
設置された制御電極（グリッドと呼ぶ）により電子を制
御駆動する配列法、及び、以下で詳述する、ｍ本のＸ方
向配線の上にｎ本のＹ方向配線を、層間絶縁層を介して
設置し、電子放出素子の一対の素子電極にそれぞれ、Ｘ
方向配線、Ｙ方向配線を接続した配列（これを単純マト
リクス配置と呼ぶ）法があげられる。

【００４９】ここでは、上記表面伝導型電子放出素子
を、単純マトリクス配置した電子源を用いた画像形成装
置を例に挙げて詳述する。

【００５０】表面伝導型電子放出素子の前記３つの基本
的特性の特徴によれば、単純マトリクス配置された表面
伝導型電子放出素子においても、表面伝導型電子放出素
子からの放出電子は、閾値電圧以上では、対向する素子
電極間に印加するパルス状電圧の波高値と幅で制御され
る。一方、閾値電圧以下では、殆ど放出されない。

【００５１】この特性によれば、多数の電子放出素子を
配置した場合においても、個々の素子に、上記パルス状
電圧を適宜印加すれれば、入力信号に応じて、表面伝導
型電子放出素子を選択し、その電子放出量が、制御でき
ることとなる。

【００５２】以下この原理に基づき構成した電子源基板
の構成について、図４を用いて説明する。尚、図４にお
いて、７１は複数の表面伝導型電子放出素子が配列され
た基板（以下、電子源基板という）、７２はＸ方向配
線、７３はＹ方向配線、７４は表面伝導型電子放出素
子、７５は結線である。尚、表面伝導型電子放出素子７
４は、前述した平面型あるいは垂直型のどちらであって
も良い。図４において、電子源基板７１は、前述したガ
ラス基板等であり、用途に応じて設置される表面伝導型
電子放出素子の個数及び個々の素子の設計上の形状が、
適宜設定される。

【００５３】ｍ本のＸ方向配線７２は、ＤＸ１、ＤＸ
２、．．、ＤＸｍからなり、真空蒸着法、印刷法、スパ
ッタ法等で形成した導電性金属等である。また、多数の
表面伝導型電子放出素子にほぼ均等な電圧が供給される
様に、材料、膜厚、配線巾が設定される。Ｙ方向配線７
３は、ＤＹ1 、ＤＹ２、．．、ＤＹｎのｎ本の配線より
なり、Ｘ方向配線７２と同様に、真空蒸着法、印刷法、
スパッタ法等で形成し、所望のパターンとした導電性金
属等からなり、多数の表面伝導型素子にほぼ均等な電圧
が供給される様に、材料、膜厚、配線巾等が設定され
る。これらｍ本のＸ方向配線７２とｎ本のＹ方向配線７
３間には、不図示の層間絶縁層が設置され、電気的に分
離されて、マトリックス配線を構成する。尚、ｍ及びｎ
は共に正の整数である。

【００５４】不図示の層間絶縁層は、真空蒸着法、印刷
法、スパッタ法等で形成されたＳｉＯ₂ 等であり、Ｘ方
向配線７２を形成した基板７１の全面、あるいはその一
部に所望の形状で形成され、特に、Ｘ方向配線７２とＹ
方向配線７３の交差部の電位差に耐え得る様に、膜厚、
材料、製法が、適宜設定される。Ｘ方向配線７２とＹ方
向配線７３は、それぞれ外部端子として引き出されてい
る。

【００５５】更に、表面伝導型電子放出素子７４の対向
する電極（不図示）が、ｍ本のＸ方向配線７２及びｎ本
のＹ方向配線７３と、真空蒸着法、印刷法、スパッタ法
等で形成された導電性金属等からなる結線７５とによっ
て電気的に接続されているものである。

【００５６】ここで、ｍ本のＸ方向配線７２とｎ本のＹ
方向配線７３と結線７５と対向する素子電極の導電性金
属は、その構成元素の一部あるいはその構成元素の全部
が同一であっても、また、それぞれ異なっても良く、前
述した素子電極と同様の材料等から適宜選択される。
尚、これら素子電極への配線は、素子電極と配線材料と
が同一である場合は、これらを素子電極と総称する場合
もある。また、表面伝導型電子放出素子は、基板７１あ
るいは、不図示の層間絶縁層上のどちらに形成しても良
い。

【００５７】また、詳しくは後述するが、前記Ｘ方向配
線７２には、Ｘ方向に配列する表面伝導型電子放出素子
７４の行を入力信号に応じて走査するための走査信号を
印加する不図示の走査信号印加手段が電気的に接続され
ている。

【００５８】一方、Ｙ方向配線７３には、Ｙ方向に配列
する表面伝導型電子放出素子７４の列の各列を入力信号
に応じて変調するための変調信号を印加する不図示の変
調信号発生手段が電気的に接続されている。

【００５９】更に、表面伝導型電子放出素子の各素子に
印加される駆動電圧は、当該素子に印加される走査信号
と変調信号の差電圧として供給されるものである。

【００６０】以上のような構成により、単純なマトリク
ス配線だけで、個別の電子放出素子を選択して、独立に
駆動可能となる。

【００６１】次に、以上のようにして作成した単純マト
リクス配置による電子源を用いた、表示装置等の画像形
成装置について、図５及び図６を用いて説明する。ここ
で、図５は画像形成装置の表示パネルの基本構成図、図
６は蛍光膜を示す図である。

【００６２】図５において、７１は、上述のようにして
電子放出素子を作製した電子源基板、８１は、電子源基
板７１を固定したリアプレート、８６は、ガラス基板８
３の内面に蛍光膜８４とメタルバック８５等が形成され
たフェースプレート、８２は支持枠であり、リアプレー
ト８１、支持枠８２及びフェースプレート８６をフリッ
トガラス等を塗布し、大気中あるいは、窒素中で、４０
０〜５００℃で１０分以上焼成することで、封着して、
外囲器８８を構成する。

【００６３】尚、図５において、７４は、図４における
電子放出素子に相当し、７２、７３は、表面伝導型電子
放出素子の一対の素子電極と接続されたＸ方向配線及び
Ｙ方向配線である。

【００６４】外囲器８８は、上述の如く、フェースープ
レート８６、支持枠８２、リアプレート８１で外囲器８
８を構成したが、リアプレート８１は主に基板７１の強
度を補強する目的で設けられるため、基板７１自体で十
分な強度を持つ場合は別体のリアプレート８１は不要で
あり、基板７１に直接支持枠８２を封着し、フェースプ
レート８６、支持枠８２、基板７１にて外囲器８８を構
成しても良い。

【００６５】また、不図示ではあるが、更に、フェスプ
レート８６とリアプレート８１間には、実施例にて後述
するような、本発明を主として特徴付けるスペーサーと
呼ばれる支持体が設置され、大気圧に対して十分な強度
を持つ外囲器８８となっている。

【００６６】図６は蛍光膜である。蛍光膜８４は、モノ
クロームの場合は蛍光体のみから成るが、カラーの蛍光
膜の場合は、蛍光体の配列によりブラックストライプあ
るいはブラックマトリクスなどと呼ばれる黒色導電材９
１と蛍光体９２とで構成される。ブラックストライプ、
ブラックマトリクスが設けられる目的は、カラー表示の
場合必要となる三原色蛍光体の、各蛍光体９２間の塗り
分け部を黒くすることで混色等を目立たなくすること
と、蛍光膜８４における外光反射によるコントラストの
低下を抑制することである。ブラックストライプの材料
としては、通常良く用いられている黒鉛を主成分とする
材料だけでなく、導電性があり、光の透過及び反射が少
ない材料であればこれに限るものではない。

【００６７】ここで、ガラス基板８３に蛍光体を塗布す
る方法はモノクローム、カラーによらず、沈澱法や印刷
法が用いられる。

【００６８】また、蛍光膜８４の内面側には通常メタル
バック８５が設けられる。メタルバックの目的は、蛍光
体の発光のうち内面側への光をフェースプレート８６側
へ鏡面反射することにより輝度を向上すること、電子ビ
ーム加速電圧を印加するための電極として作用するこ
と、外囲器内で発生した負イオンの衝突によるダメージ
からの蛍光体の保護等である。メタルバックは、蛍光膜
作製後、蛍光膜の内面側表面の平滑化処理（通常フィル
ミングと呼ばれる）を行い、その後Ａｌを真空蒸着等で
堆積することで作製できる。

【００６９】フェースプレート８６には、更に蛍光膜８
４の導伝性を高めるため、蛍光膜８４の外面側に透明電
極（不図示）を設けても良い。

【００７０】また、前述の封着を行う際、カラーの場合
は各色蛍光体と電子放出素子とを対応させなくてはいけ
ないため、十分な位置合わせを行なう必要がある。

【００７１】外囲器８８は、不図示の排気管を通じ、１
０^-7ｔｏｒｒ程度の真空度にされ、封止が行われる。ま
た、外囲器８８の封止後の真空度を維持するために、ゲ
ッター処理を行う場合もある。これは、外囲器８８の封
止を行う直前あるいは封止後に、抵抗加熱あるいは高周
波加熱等の加熱法により、外囲器８８内の所定の位置
（不図示）に配置されたゲッターを加熱し、蒸着膜を形
成する処理である。

【００７２】ゲッターは通常Ｂａ等が主成分であり、該
蒸着膜の吸着作用により、例えば、１０^-5〜１０^-7ｔｏ
ｒｒの真空度を維持するものである。

【００７３】以上のような本発明の画像形成装置は、容
器外端子Ｄｏｘ１〜Ｄｏｘｍ及びＤｏｙ１〜Ｄｏｙｎを
通じ、各電子放出素子に電圧を印加することにより電子
放出させ、高圧端子８７を通じ、メタルバック８５ある
いは透明電極（不図示）に高圧を印加し、電子線を加速
し、蛍光膜８４に衝突させ、励起・発光させることで画
像を表示することができる。

【００７４】

【実施例】以下に、実施例を挙げて、本発明をより具体
的に説明する。

【００７５】尚、以下の実施例においては、特に、スペ
ーサーに関し詳述し、画像形成装置の他の構成について
の説明は省略するが、いずれの実施例も、前述した図
４、図５、図６に示される画像形成装置に関するもので
ある。

【００７６】（実施例１）図７の（ａ）は、本発明の第
一の実施例に係る画像形成装置に用いられるスペーサー
の外観図を示す。

【００７７】図７の（ａ）に示すスペーサーは、大気圧
支持部１１、倒れ支持部１２、１３により構成されてい
る。尚、大気圧支持部１１の相対向する端面１４、１５
がそれぞれ画像形成装置の外囲器を構成するフェースプ
レート及びリヤプレートに当接される。

【００７８】上記図７の（ａ）のスペーサーは、外囲器
を構成する部材の熱膨張率に近い部材にて形成され、本
実施例においては、外囲器を構成する青板ガラスの熱膨
張率に近い金属であるＮｉＦｅＣｏ合金の平板を図７の
（ｂ）に示す長方形に切り出し、図７の（ｂ）に示され
る点線部分を紙面手前側が鋭角になるように曲げ加工
後、絶縁膜を被覆して作成されている。

【００７９】ここで、青板ガラスとＮｉＦｅＣｏ合金の
熱膨張率が近いため、外囲器を気密封着する工程温度
（４１０℃）で、それぞれの部材が熱膨張しても、互い
に擦れあい、傷つくことを軽減することができる。

【００８０】また、図８は上記本実施例のスペーサー
が、画像形成装置の外囲器内で、フェースプレート及び
リヤプレートを大気圧に対して支えている状態を説明す
るための図であり、説明を簡略化するために画像形成装
置に必要な他の部材については省略してある。

【００８１】図８において、スペーサーは、大気圧支持
部１１の長手方向（Ｘ方向）が電子放出素子の放出され
る電子線の偏向方向（図３のＸ方向）と平行となるよう
に配置されており、端面１４及び１５はそれぞれフェー
スプレート上の画素間及びリヤプレート上の電子放出素
子間に当接される。更に、倒れ支持部１２、１３は、フ
ェースプレートの画像形成領域及びリヤプレートの電子
放出素子領域Ａの外側に配置される。よって、大気圧に
対する強固な支持機能を得ることができる上にスペーサ
ーが画像形成にかかわる電子線の軌道を妨げることが無
く、蛍光体の輝度の低下をも防止できる。尚、以上の本
実施例においては、倒れ支持部材１２及び１３も大気圧
支持機能を兼備するものである。

【００８２】また、本実施例における、大気圧支持部と
倒れ支持部とを有するスペーサーは、図９の（ａ）〜
（ｅ）に示す形状のものであっても、上記同様に外囲器
内に配置することにより、上記スペーサー同様の効果を
奏する。

【００８３】図９の（ａ）は、倒れ支持部材が片側のみ
のスペーサーである。

【００８４】図９の（ｂ）は、倒れ支持部材が互いに逆
方向のスペーサーである。

【００８５】図９の（ｃ）は、大気圧支持部の端面の一
部を切り欠くことで、フェースプレートあるいはリヤプ
レートとスペーサーとを当接させたくない面を保護する
ことができるスペーサーである。

【００８６】図９の（ｄ）は、倒れ支持部材が大気圧支
持機能を兼備しないスペーサーである。

【００８７】図９の（ｅ）は、倒れ支持部材のフェース
プレートあるいはリヤプレートとの当接面積を広くして
自立性をより向上させたスペーサーである。

【００８８】また、図１０に、図９の各スペーサーの平
面展開図を示す。図中、点線及び二重点線は曲げ加工箇
所を示しており、点線は紙面手前が鋭角となるように、
二重点線は紙面裏側が鋭角となるように、それぞれ一平
板部材を曲げ加工することを意味する。

【００８９】（実施例２）図１１の（ａ）は、本発明の
第二の実施例に係る画像形成装置に用いられるスペーサ
ーの外観図を示す。また、図１１の（ｂ）はその展開図
である。

【００９０】図１１の（ａ）のスペーサーは、画像形成
領域内にも配置可能なスペーサーであり、画像形成領域
内に配置しても電子線の軌道を妨げない。

【００９１】本実施例におけるスペーサーは、大気圧支
持部が１１ａ及び１１ｂの複数有し、倒れ支持部１３は
それらの間をつないでいる。端面１４ａと１４ｂがフェ
ースプレートを大気圧から支え、相対向する端面１５ａ
及び１５ｂがリヤプレートを大気圧から支える。更に、
倒れ支持部１３も端面１６がフェースプレートに、端面
１７がリヤプレートにそれぞれ当接され大気圧支持機能
を兼備している。

【００９２】本実施例におけるスペーサーは、大気圧支
持部１１ａ及び１１ｂの平板状部材の長手方向（Ｘ方
向）が電子放出素子の電子線の偏向方向（図３のＸ方
向）と平行になるように配置される。この場合、倒れ支
持部１３が画像形成領域（あるいは電子放出素子領域）
内に配置されても、倒れ支持部材１３の傾斜角を電子線
の偏向角に合わせ適宜設定することにより、電子線の軌
道を妨げることはないので、大気圧に対する強固な支持
機能を得ることができる上に、蛍光体の輝度の低下をも
防止できる。尚、端面１４ａ、１４ｂ、１６はそれぞれ
フェースプレート上の画素間に、また、端面１５ａ、１
５ｂ、１７はそれぞれリヤプレート上の電子放出素子間
に配置される。

【００９３】（実施例３）図１２の（ａ）は、本発明の
第三の実施例に係る画像形成装置に用いられるスペーサ
ーの外観図を示す。また、図１２の（ｂ）はその展開図
である。

【００９４】図１２の（ａ）のスペーサーもまた、画像
形成領域内にも配置可能なスペーサーであり、画像形成
領域内に配置しても電子線の軌道を妨げない。

【００９５】本実施例におけるスペーサーは、大気圧支
持部が１１ａ及び１１ｂの複数有し、倒れ支持部１３は
それらの間をつないでいる。端面１４ａと１４ｂがフェ
ースプレートを大気圧から支え、相対向する端面１５ａ
及び１５ｂがリヤプレートを大気圧から支える。

【００９６】本実施例におけるスペーサーは、大気圧支
持部１１ａ及び１１ｂの平板状部材の長手方向（Ｘ方
向）が電子放出素子の電子線の偏向方向（図３のＸ方
向）と平行になるように配置される。この場合、倒れ支
持部１３が画像形成領域（あるいは電子放出素子領域）
内に配置されても、倒れ支持部材１３には電子線が通過
する切り欠け部（開口部）が設けられているため、電子
線の軌道を妨げることはないので、大気圧に対する強固
な支持機能を得ることができる上に、蛍光体の輝度の低
下をも防止できる。

【００９７】（実施例４）図１３の（ａ）は、本発明の
第四の実施例に係る画像形成装置に用いられるスペーサ
ーの外観図を示す。また、図１３の（ｂ）はその展開図
である。

【００９８】図１３の（ａ）のスペーサーもまた、画像
形成領域内にも配置可能なスペーサーであり、画像形成
領域内に配置しても電子線の軌道を妨げない。

【００９９】本実施例におけるスペーサーは、実施例３
の倒れ支持部１３の切り欠けを開口部とした点を除いて
実施例３と同様である。尚、実施例３の切り欠けを開口
部としたため、倒れ支持部１３も大気圧支持機能を兼備
している。

【０１００】本実施例においても、大気圧に対する強固
な支持機能を得ることができる上に、蛍光体の輝度の低
下をも防止できる。

【０１０１】（実施例５）図１４の（ａ）は、本発明の
第五の実施例に係る画像形成装置に用いられるスペーサ
ーの外観図を示す。また、図１４の（ｂ）はその展開図
である。

【０１０２】図１４の（ａ）のスペーサーもまた、画像
形成領域内にも配置可能なスペーサーであり、画像形成
領域内に配置しても電子線の軌道を妨げない。

【０１０３】本実施例におけるスペーサーは、大気圧支
持部１１の相対向する端面１４、１５が、倒れ支持部１
３ａ、１３ｂと同一平面内にあり、倒れ支持部１３ａ及
び１３ｂはそれぞれフェースプレート及びリヤプレート
に当接される。

【０１０４】倒れ支持部１３ａ、１３ｂはそれぞれ開口
部を有しており、該開口部を形成する枠部分がそれぞれ
フェースプレート上の画素間、リヤプレート上の電子放
出素子間に配置される。

【０１０５】本実施例においても、大気圧に対する強固
な支持機能を得ることができる上に、蛍光体の輝度の低
下をも防止できる。尚、好ましくは、大気圧支持部１１
の長手方向（Ｘ方向）が電子放出素子の電子線の偏向方
向（図３のＸ方向）と平行になるように配置されること
で、大気圧支持部との電子線の衝突をも防止できる。

【０１０６】以上述べた実施例２〜５のスペーサーは、
図１５に示すように適宜組み合わせて用いても良い。

【０１０７】（実施例６）図１６の（ａ）は、本発明の
第六の実施例に係る画像形成装置に用いられるスペーサ
ーの外観図を示す。また、図１６の（ｂ）はその展開図
である。

【０１０８】図１６の（ａ）のスペーサーもまた、画像
形成領域内にも配置可能なスペーサーであり、画像形成
領域内に配置しても電子線の軌道を妨げない。

【０１０９】本実施例におけるスペーサーは、大気圧支
持部１１がフェースプレート及びリヤプレートに対して
傾斜してその端面１４、１５が当接される。傾斜角は電
子線の偏向角に合わせ電子線が衝突しないよう適宜設定
される。

【０１１０】また、倒れ支持部材１２、１３面は電子線
の偏向方向に平行するよう、しかもリヤプレート上の電
子放出素子間に配置される。なお、本実施例において
は、倒れ支持部１２、１３を画像形成領域（あるいは電
子放出素子領域）外に配置するようにしても良い。

【０１１１】本実施例においても、大気圧に対する強固
な支持機能を得ることができる上に、蛍光体の輝度の低
下をも防止できる。

【０１１２】（実施例７）図１７の（ａ）は、本発明の
第七の実施例に係る画像形成装置に用いられるスペーサ
ーの外観図を示す。また、図１７の（ｂ）はその展開図
である。

【０１１３】図１７の（ａ）のスペーサーもまた、画像
形成領域内にも配置可能なスペーサーであり、画像形成
領域内に配置しても電子線の軌道を妨げない。

【０１１４】本実施例におけるスペーサーは、大気圧支
持部１１がフェースプレート及びリヤプレートに対して
垂直になるようにして端面１４、１５が当接される。大
気圧支持部１１には、電子線を透過する開口部が形成さ
れている。

【０１１５】また、倒れ支持部１２、１３は、大気圧支
持部１１及びリヤプレートに垂直に折り曲げられ、電子
線の偏向方向に平行するように配置される。

【０１１６】なお、本実施例においては、倒れ支持部１
２、１３を画像形成領域（あるいは電子放出素子領域）
外に配置するようにしても良い。

【０１１７】本実施例においても、大気圧に対する強固
な支持機能を得ることができる上に、蛍光体の輝度の低
下をも防止できる。

【０１１８】

【発明の効果】以上述べた本発明によれば、スペーサー
の倒壊を防止し、大気圧に対して充分強固な支持構造を
有する画像形成装置を提供することができ、更には、ス
ペーサーへの電子線の衝突を防止し、蛍光体の輝度の低
下をも防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明において、好ましく用いられる表面伝導
型電子放出素子の基本的な構成を示す模式的平面図
（ａ）、断面図（ｂ）。

【図２】本発明において、好ましく用いられる表面伝導
型電子放出素子の別の態様を示す模式的断面図。

【図３】表面伝導型電子放出素子の電子線の出射特性を
説明する図。

【図４】本発明において、好ましく用いられる単純マト
リクス配置の電子源を示す模式的平面図。

【図５】本発明の画像形成装置の表示パネルの概略構成
図。

【図６】本発明の画像形成装置の表示パネルで用いられ
る蛍光膜の概略図。

【図７】本発明の実施例１の画像形成装置に用いられる
スペーサーを示す図（ａ）、その展開図（ｂ）。

【図８】本発明の実施例１の画像形成装置内でのスペー
サーの配置を示す図。

【図９】本発明の実施例１の画像形成装置に用いられる
スペーサーの別の態様例を示す図。

【図１０】図９の各スペーサーの展開図。

【図１１】本発明の実施例２の画像形成装置に用いられ
るスペーサーを示す図（ａ）、その展開図（ｂ）。

【図１２】本発明の実施例３の画像形成装置に用いられ
るスペーサーを示す図（ａ）、その展開図（ｂ）。

【図１３】本発明の実施例４の画像形成装置に用いられ
るスペーサーを示す図（ａ）、その展開図（ｂ）。

【図１４】本発明の実施例５の画像形成装置に用いられ
るスペーサーを示す図（ａ）、その展開図（ｂ）。

【図１５】本発明で用いられるスペーサーの別の態様例
を示す図。

【図１６】本発明の実施例６の画像形成装置に用いられ
るスペーサーを示す図（ａ）、その展開図（ｂ）。

【図１７】本発明の実施例７の画像形成装置に用いられ
るスペーサーを示す図（ａ）、その展開図（ｂ）。

【図１８】従来の表面伝導型電子放出素子の模式的平面
図。

【符号の説明】

１，２２１基板２，３素子電極４，２２２導電性膜５，２２３電子放出部２１段差形成部材１１大気圧支持部１２，１３倒れ支持部１４，１５，１６，１７端面７１電子源基板７２Ｘ方向配線７３Ｙ方向配線７４表面伝導型電子放出素子７５結線８１リアプレート８２支持枠８３ガラス基板８４蛍光膜８５メタルバック８６フェースプレート８７高圧端子８８外囲器９１黒色導電材９２蛍光体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者多川昌宏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)発明者中村尚人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)発明者光武英明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)発明者長田芳幸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】外囲器内に、電子放出素子と、該電子放
出素子から放出される電子線の照射により画像を形成す
る画像形成部材と、該外囲器を支持するスペーサーとを
有する画像形成装置において、該スペーサーが自立性を
有するスペーサーであることを特徴とする画像形成装
置。
【請求項２】前記スペーサーは、大気圧支持部と倒れ
支持部とを有する請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】前記スペーサーは、電子線の軌道を妨げ
ない位置に配置されている請求項１に記載の画像形成装
置。
【請求項４】前記スペーサーは、電子線を透過する開
口部を有する請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項５】前記スペーサーは、前記大気圧支持部に
電子線を透過する開口部を有する請求項２に記載の画像
形成装置。
【請求項６】前記スペーサーは、前記倒れ支持部に電
子線を透過する開口部を有する請求項２に記載の画像形
成装置。
【請求項７】前記大気圧支持部が画像形成領域内に配
置され、前記倒れ支持部が画像形成領域外に配置されて
いる請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項８】前記スペーサーは、一部材を加工成型し
て得られたスペーサーである請求項１〜７のいずれかに
記載の画像形成装置。
【請求項９】前記電子放出素子は、表面伝導型電子放
出素子である請求項１〜８のいずれかに記載の画像形成
装置。