JPH09199066A

JPH09199066A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH09199066A
Application number: JP678096A
Authority: JP
Inventors: Kazuyuki Ueda; 和幸上田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1996-01-18
Filing date: 1996-01-18
Publication date: 1997-07-31

Abstract

(57)【要約】【課題】放熱効果を低下させることなく、高画質で安
全性の高い、薄型の画像形成装置を提供する。【解決手段】電子放出素子群を搭載した電子源基板
と、その電子源基板と対向して配置されるとともにその
電子放出素子から放出される電子により画像が形成され
る画像形成部材を搭載したフェースプレートと、その電
子源基板とフェースプレートとの間の側壁部からなる外
囲器を少なくとも有する画像形成装置において、外囲器
表面に吸熱体を設け、その吸熱体に、ヒートパイプを介
してその吸熱体から熱を受け取る放熱体を連結させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子源を応用した
画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より電子放出素子には大別して熱電
子放出素子と冷陰極電子放出素子を用いた２種類のもの
が知られている。冷陰極電子放出素子には電界放出型
（以下、「ＦＥ型」と称する）、金属／絶縁層／金属型
（以下、「ＭＩＭ型」と称する）や表面伝導型電子放出
素子等がある。ＦＥ型の例としては、W.P.Dyke & W.W.D
oran,"Field Emission", Advance in Electron Physic
s, 8,89(1956)あるいはC.A.Spindt,"Physical Properti
es of thin-film field emission cathodes with molyb
denium cones", J. Appl. Phys., 47, 5248(1976)等に
開示されたものが知られている。

【０００３】ＭＩＭ型では、C.A.Mead, "Operation of
Tunnel-Emission Devices". J. Appl. Phys., 32, 646
(1961)等に開示されたものが知られている。

【０００４】表面伝導型電子放出素子型の例としては、
M.I. Elinson, Radio Eng. Electron Phys., 10, 1290
(1965)等に開示されたものがある。

【０００５】表面伝導型電子放出素子では、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。この表面伝導型電子放出素子
としては、前記エリンソン等によるＳｎＯ₂薄膜を用い
たもの、Ａｕ薄膜によるもの（G. dittmer: Thin Solid
Films, 9, 317(1972)）、Ｉｎ₂Ｏ₃／ＳｎＯ₂薄膜によ
るもの（M. Hartwell and C.G.Fonstad: IEEE Trans. E
D Conf., 519(1983)）、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））等が
報告されている。

【０００６】これらの表面伝導型電子放出素子の典型的
な例として前述のハートウェル（Hartwell）の素子構成
を図１７に模式的に示す。同図において７１は基板であ
る。７４は導電性薄膜で、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７５
が形成される。尚、図中の素子電極間隔Ｌは０．５〜１
（ｍｍ）、Ｗ’は０．１（ｍｍ）で設定されている。

【０００７】従来、これらの表面伝導型電子放出素子に
おいては、電子放出を行う前に導電性薄膜７４を予め通
電フォーミングと呼ばれる通電処理を施すことによっ
て、電子放出部７５を形成するのが一般的であった。即
ち、通電フォーミングとは前記導電性薄膜７４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を印加通
電し、導電性薄膜を局所的に破壊、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７５を形
成することである。尚、電子放出部７５は導電性薄膜７
４の一部に生じた亀裂であり、その亀裂付近から電子放
出が行われる。

【０００８】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、上述の導電性薄膜７４に電圧を印加
し、素子に電流を流すことにより上述の電子放出部７５
より電子を放出せしめるものである。

【０００９】上述の表面伝導型放出素子は構造が単純で
製造も容易であることから、大面積にわたって多数素子
を配列形成できる利点がある。そこでこの特徴を活かし
た荷電ビーム源、表示装置等の応用研究がなされてい
る。多数の表面伝導型放出素子を配列形成した例として
は、後述するようにはしご型配置と呼ぶ並列に表面伝導
型電子放出素子を配列し、個々の素子の両端を配線（共
通配線とも呼ぶ）で、それぞれ結線した行を多数行配列
した電子源があげられる（例えば、特開昭６４−０３１
３３２、特開平１−２８３７４９、２−２５７５５２
等）。

【００１０】また、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、自発光型でないためバックラ
イトを持たなければならない等の問題点があり、自発光
型の表示装置の開発が望まれてきた。自発光型表示装置
としては表面伝導型放出素子を多数配置した電子源と電
子源より放出された電子によって、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
があげられる（例えば、ＵＳＰ５０６６８８３）。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】従来の平板型画像形成
装置では駆動時に、電子源基板配線の発熱や電子源より
発せられた電子がフェースプレート上へ衝突することで
生じる発熱により発生する不均一温度分布が、画像形成
装置の構成部材に発生させる部分的な熱膨張により、平
板型画像形成装置が変形し、画質低下や、最悪の場合、
周辺部に熱応力が発生し、熱応力による構成部材の破壊
に至ることがあり、高画質と安全性の確保が困難であっ
た。

【００１２】図１８は従来の液晶プロジェクタタイプの
構成を示す断面図（特開平０３−１９６７８２）であ
る。同図において、２は表示パネルである。９は外囲器
背面上に設置される放熱フィン付きのヒートシンク基板
の放熱体である。

【００１３】前記の現象の対策として従来の表示パネル
背面に取り付けられる放熱体は放熱効率を向上させるた
めに、凹凸を多数設けるなど、表面積を増やす工夫がさ
れている。しかし、図１８に示したような従来の放熱体
９だけでは表示パネルの大型化に伴い、放熱体９の重量
が増加し、また、放熱体９が外周容器内に配置されてい
る場合、空気の対流が少なく、放熱体と空気の温度差が
小さいため、熱交換効率が低下してしまう。

【００１４】このように、壁に掛けられるような大型画
像形成装置を実現する上で、低温化および温度分布の均
一化が大きな課題であり、困難な問題であった。

【００１５】従って本発明の目的は、放熱効果を低下さ
せることなく、高画質で安全性の高い、薄型の画像形成
装置を提供することにある。

【００１６】さらに具体的には、本発明の一つの目的
は、電子源基板上の高温部から低温部に熱輸送すること
により、前記電子源基板の温度分布を均一化し、熱応力
の発生を抑制することにある。

【００１７】本発明の別の目的は、電子源基板上の高温
部から、放熱体を電子源基板上より空気が低温である部
分に移動させ、放熱を効率化することにある。

【００１８】本発明のさらに別の目的は、電子源基板上
の高温部から、低温で空気の対流がある画像形成装置の
外周容器外の空気に放熱することで、放熱を一層効率化
することにある。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明は、上述した課題
を解決するために鋭意検討を行って成されたものであ
る。

【００２０】即ち、本発明は、電子放出素子群を搭載し
た電子源基板と、該電子源基板と対向して配置されると
ともに該電子放出素子から放出される電子により画像が
形成される画像形成部材を搭載したフェースプレート
と、該電子源基板と該フェースプレートとの間の側壁部
からなる外囲器を少なくとも有する画像形成装置におい
て、前記外囲器表面に設けられた吸熱体を有し、該吸熱
体から熱を受け取る放熱体がヒートパイプを介して該吸
熱体と連結されていることを特徴とする画像形成装置を
提供する。

【００２１】その画像形成装置においては、前記放熱体
は、前記外囲器表面に設けられていてもよく、前記外囲
器に非接触で設けられていてもよい。

【００２２】さらに、上記本発明の画像形成装置は、前
記放熱体を冷却する冷却手段を有するものであってもよ
い。

【００２３】また、前記放熱体は、外気と接触する表面
を有するものであることが好ましい。

【００２４】さらに、前記電子放出素子としては表面伝
導型電子放出素子などを用いることができる。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
を説明する。図１は、本発明の画像形成装置の１例を示
す模式図である。

【００２６】図１において、１は画像形成部材（不図
示）を搭載したフェースプレートであり、２は電子放出
素子群（不図示）を搭載した電子源基板である。また、
３はフェースプレート１と電子源基板２の間に設置され
る支持枠であり、フェースプレート１、電子源基板２お
よび支持枠３は青板ガラスを切削加工して作製し、フリ
ットガラス４によって封着・固定され、表示パネル５を
形成している。表示パネル５の底辺、両側壁からは駆動
用回路（不図示）と接続される容器外端子６を取り出
し、上面からは高圧端子７を取り出している。電子源基
板２の外表面上の発熱部分には吸熱体８が、発熱部分で
はない電子源基板２の縁部には放熱体９が取り付けられ
いる。吸熱体８と放熱体９にはヒートパイプ１０が取り
付けられており、吸熱体８が電子源基板２の高温部より
吸収した熱をヒートパイプ１０を通じて放熱体９に伝熱
し電子源基板２の低温部に供給することで電子源基板２
の温度分布を均一化し、電子源基板２に発生する熱応
力、熱変形を低減することができる。

【００２７】または、放熱体９を電子源基板２以外に配
置して、外気または冷却装置によりに放熱することで、
発熱部が高温となるのを防ぎ、電子源基板２の高温部を
低温化することも可能である。

【００２８】本発明の表面伝導型電子放出素子の基本的
な構成には大別して、平面型及び垂直型の２つがある。

【００２９】まず、平面型表面伝導型電子放出素子につ
いて説明する。

【００３０】図７は、本発明の平面型表面伝導型電子放
出素子の構成を示す模式図であり、図７（ａ）は平面
図、図７（ｂ）は断面図である。

【００３１】図７において７１は基板、７２と７３は素
子電極、７４は導電性薄膜、７５は電子放出部である。

【００３２】基板７１としては、石英ガラス、Ｎａ等の
不純物含有量を低減させたガラス、青板ガラス、スパッ
タ法等によりＳｉＯ₂を堆積させたガラス基板及びアル
ミナ等のセラミックス基板等を用いることができる。

【００３３】対向する素子電極７２、７３の材料として
は、一般的な導電材料を用いることができ、Ｎｉ，Ｃ
ｒ，Ａｕ，Ｍｏ，Ｗ，Ｐｔ，Ｔｉ，Ａｌ，Ｃｕ，Ｐｄ等
の金属あるいはそれらの合金；Ｐｄ，Ａｓ，Ａｇ，Ａ
ｕ，ＲｕＯ₂，Ｐｄ−Ａｇ等の金属あるいは金属酸化物
とガラス等から構成される印刷導体；Ｉｎ₂Ｏ₃−ＳｎＯ
₂等の透明導電体及びポリシリコン等の半導体材料等か
ら選択することができる。

【００３４】素子電極間隔Ｌ、素子電極長さＷ、導電性
薄膜７４の形状等は、応用される形態等を考慮して設計
される。素子電極間隔Ｌは、好ましくは数千Åから数百
μｍの範囲であり、より好ましくは素子電極間に印加す
る電圧等を考慮して１μｍから１００μｍの範囲であ
る。

【００３５】素子電極長さＷは、電極の抵抗値、電子放
出特性を考慮して、数μｍから数百μｍの範囲である。
素子電極７２、７３の膜厚ｄは、１００Åから１μｍの
範囲である。

【００３６】尚、図７に示した構成だけでなく、基板７
１上に、導電性薄膜７４、対向する素子電極７２、７３
の順に積層した構成とすることもできる。

【００３７】導電性薄膜７４には良好な電子放出特性を
得るために、微粒子で構成された微粒子膜を用いるのが
好ましい。その膜厚は素子電極７２、７３へのステップ
カバレージ、素子電極７２、７３間の抵抗値及び後述す
るフォーミング条件等を考慮して適宜設定されるが、通
常は数Åから数千Åの範囲とするのが好ましく、より好
ましくは１０Åより５００Åの範囲とする。その抵抗値
は、Ｒｓが１×１０²から１×１０⁷Ωの値である。なお
Ｒｓは、厚さがｔ、幅がｗで長さがＩの薄膜の抵抗Ｒ
を、Ｒ＝Ｒｓ（Ｉ／ｗ）とおいたときに現れる値で、薄
膜材料の抵抗率をρとするとＲｓ＝ρ／ｔで表される。
本願明細書において、フォーミング処理について通電処
理を例に挙げて説明するが、フォーミング処理はこれに
限られるものではなく、膜に亀裂を生じさせて高抵抗状
態を形成する方法であればいかなる方法でも良い。

【００３８】導電性薄膜７４を構成する材料はＰｄ，Ｐ
ｔ，Ｒｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｔｉ，Ｉｎ，Ｃｕ，Ｃｒ，Ｆ
ｅ，Ｚｎ，Ｓｎ，Ｔａ，Ｗ，Ｐｂ等の金属；ＰｄＯ，Ｓ
ｎＯ₂，Ｉｎ₂Ｏ₃，ＰｂＯ，Ｓｂ₂Ｏ₃等の酸化物；Ｈｆ
Ｂ₂，ＺｒＢ₂，ＬａＢ₆，ＣｅＢ₆，ＹＢ₄，ＧｄＢ₄等の
硼化物；ＴｉＣ，ＺｒＣ，ＨｆＣ，ＴａＣ，ＳｉＣ，Ｗ
Ｃ等の炭化物、ＴｉＮ，ＺｒＮ，ＨｆＮ等の窒化物、Ｓ
ｉ，Ｇｅ等の半導体、カ−ボン等の中から適宜選択され
る。

【００３９】ここで述ベる微粒子膜とは複数の微粒子が
集合した膜であり、その微細構造は、微粒子が個々に分
散配置した状態あるいは微粒子が互いに隣接、あるいは
重なり合った状態（いくつかの微粒子が集合し、全体と
して島状構造を形成している場合も含む）をとってい
る。微粒子の粒径は、数Åから１μｍの範囲、好ましく
は１０Åから２００Åの範囲である。

【００４０】電子放出部７５は、導電性薄膜７４の一部
に形成された高抵抗の亀裂により構成され、導電性薄膜
７４の膜厚、膜質、材料及び後述する通電フォーミング
等の手法等に依存したものとなる。電子放出部７５の内
部には、１０００Å以下の粒径の導電性微粒子が含まれ
る場合もある。この導電性微粒子は、導電性薄膜７４を
構成する材料の元素の一部、あるいは全ての元素を含有
するものとなる。電子放出部７５及びその近傍の導電性
薄膜７４には、炭素あるいは炭素化合物が含まれる場合
もある。

【００４１】次に、垂直型表面伝導型電子放出素子につ
いて説明する。

【００４２】図８は、本発明の表面伝導型電子放出素子
のうちの垂直型表面伝導型電子放出素子の一例を示す模
式図である。

【００４３】図８においては、図７に示した部位と同じ
部位には図７に付した符号と同一の符号を付している。
８１は段差形成部である。基板７１、素子電極７２及び
７３、導電性薄膜７４、電子放出部７５は、前述した平
面型表面伝導型電子放出素子の場合と同様の材料で構成
することができる。段差形成部８１は、真空蒸着法、印
刷法、スパッタ法等で形成されたＳｉＯ₂等の絶縁性材
料で構成することができる。段差形成部８１の膜厚は、
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Åから数十μｍの範囲とすることが
できる。この膜厚は、段差形成部の製法及び素子電極間
に印加する電圧を考慮して設定されるが、数千Åから数
μｍの範囲が好ましい。

【００４４】導電性薄膜７４は、素子電極７２及び７３
と段差形成部８１作製後に、その素子電極７２、７３の
上に積層される。電子放出部７５は、図１０において
は、段差形成部８１に形成されているが、作製条件、フ
ォーミング条件等に依存し、形状、位置ともこれに限ら
れるものでない。

【００４５】上述の表面伝導型電子放出素子の製造方法
としては様々な方法があるが、その一例を図９に模式的
に示す。

【００４６】以下、図７及び図９を参照しながら製造方
法の一例について説明する。図９においても、図７に示
した部位と同じ部位には図７に付した符号と同一の符号
を付している。

【００４７】１）基板７１を洗剤、純水および有機溶剤
等を用いて十分に洗浄し、真空蒸着法、スパッタ法等に
より素子電極材料を堆積後、例えばフォトリソグラフィ
ー技術を用いて基板７１上に素子電極７２、７３を形成
する（図９（ａ））。

【００４８】２）素子電極７２、７３を設けた基板７１
に、有機金属溶液を塗布して、有機金属薄膜を形成す
る。有機金属溶液には、前述の導電性膜７４の材料の金
属を主元素とする有機金属化合物の溶液を用いることが
できる。有機金属薄膜を加熱焼成処理し、リフトオフ、
エッチング等によりパターニングし、導電性薄膜７４を
形成する（図９（ｂ））。ここでは有機金属溶液の塗布
法を挙げて説明したが、導電性薄膜７４の形成法はこれ
に限られるものでなく、真空蒸着法、スパッタ法、化学
的気相堆積法、分散塗布法、ディッピング法、スピンナ
ー法等を用いることもできる。

【００４９】３）つづいて、フォーミング処理を施す。
このフォーミング処理方法の一例として通電処理による
方法を説明する。素子電極７２、７３間に、不図示の電
源を用いて通電を行うと、導電性薄膜７４の部位に、構
造の変化した電子放出部７５が形成される（図９
（ｃ））。通電フォーミングによれば導電性薄膜７４に
局所的に破壊、変形もしくは変質等の構造変化した部位
が形成される。その部位が電子放出部７５となる。通電
フォーミングの電圧波形の例を図１０に示す。

【００５０】電圧波形は、パルス波形が好ましい。これ
には、パルス波高値を定電圧としたパルスを連続的に印
加する図１０（ａ）に示した手法と、パルス波高値を増
加させながら電圧パルスを印加する図１０（ｂ）に示し
た手法がある。

【００５１】図１０（ａ）におけるＴ1及びＴ2は電圧波
形のパルス幅とパルス間隔である。通常Ｔ1は１μｓ〜
１０ｍｓ、Ｔ2は、１０μｓ〜１００ｍｓの範囲で設定
される。三角波の波高値（通電フォーミング時のピーク
電圧）は、表面伝導型電子放出素子の形態に応じて適宜
選択される。このような条件のもと、例えば、数秒から
数十分間電圧を印加する。パルス波形は三角波に限定さ
れるものではなく、矩形波など所望の波形を採用するこ
とができる。

【００５２】図１０（ｂ）におけるＴ1及びＴ2は、図１
０（ａ）に示したものと同様とすることができる。三角
波の波高値（通電フォーミング時のピーク電圧）は、例
えば０．１Ｖステップ程度ずつ増加させることができ
る。

【００５３】通電フォーミング処理の終了は、パルス間
隔Ｔ2中に、導電性薄膜７４を局所的に破壊、変形しな
い程度の電圧を印加し、電流を測定して検知することが
できる。例えば０．１Ｖ程度の電圧印加により流れる素
子電流を測定し、抵抗値を求めて、１ＭΩ以上の抵抗を
示した時、通電フォーミングを終了させる。

【００５４】４）フォーミングを終えた素子には活性化
処理を施すのが好ましい。活性化処理を施すことによ
り、素子電流Ｉf、放出電流Ｉeが著しく変化する。

【００５５】活性化処理は、例えば有機物質のガスを含
有する雰囲気下で、通電フォーミングと同様に、パルス
の印加を繰り返すことで行うことができる。この雰囲気
は、例えば油拡散ポンプやロータリーポンプなどを用い
て真空容器内を排気した場合に雰囲気内に残留する有機
ガスを利用して形成することができる他、イオンポンプ
などにより一旦十分に排気した真空中に適当な有機物質
のガスを導入することによっても得られる。このときの
好ましい有機物質のガス圧は、前述の応用の形態、真空
容器の形状や、有機物質の種類などにより異なるため場
合に応じ適宜設定される。適当な有機物質としては、ア
ルカン、アルケン、アルキンの脂肪族炭化水素類、芳香
族炭化水素類、アルコール類、アルデヒド類、ケトン
類、アミン類、フェノール、カルボン酸、スルホン酸等
の有機酸類等を挙げることができ、具体的には、メタ
ン、エタン、プロパンなどＣ_nＨ_2n+2で表される飽和炭
化水素、エチレン、プロピレンなどＣ_nＨ_2n等の組成式
で表される不飽和炭化水素、ベンゼン、トルエン、メタ
ノール、エタノール、ホルムアルデヒド、アセトアルデ
ヒド、アセトン、メチルエチルケトン、メチルアミン、
エチルアミン、フェノール、蟻酸、酢酸、プロピオン酸
等が使用できる。この処理により雰囲気中に存在する有
機物質から炭素あるいは炭素化合物が素子上に堆積し、
素子電流Ｉfおよび放出電流Ｉeが著しく変化する。

【００５６】活性化工程の終了判定は、素子電流Ｉfと
放出電流Ｉeを測定しながら行う。なおパルス幅、パル
ス間隔、パルス波高値などは適宜設定される。

【００５７】炭素あるいは炭素化合物とは、ＨＯＰＧ
（Highly Oriented Pyrolytic Graphite）、ＰＧ（Pyro
lytic Graphite）、ＧＣ（Glassy Carbon）などのグラ
ファイト（ＨＯＰＧはほぼ完全な結晶構造をもつグラフ
ァイト、ＰＧは結晶粒が２００Å程度で結晶構造がやや
乱れたグラファイト、ＧＣは結晶粒が２０Å程度で結晶
構造の乱れがさらに大きくなったものを指す）、非晶質
カーボン（アモルファスカーボン及びアモルファスカー
ボンと前記グラファイトの微結晶の混合物を含むカーボ
ン）などであり、その膜厚は５００Å以下にするのが好
ましく、３００Å以下であればより好ましい。

【００５８】５）活性化工程を経て得られた電子放出素
子は、安定化処理を行うことが好ましい。この処理は真
空容器内の有機物質の分圧が、１×１０^-8Ｔｏｒｒ以
下、望ましくは１×１０^-10Ｔｏｒｒ以下で行なうのが
良い。真空容器内の圧力は、１０^-6.5〜１０^-7Ｔｏｒｒ
が好ましく、特に１×１０^-8Ｔｏｒｒ以下が好ましい。

【００５９】真空容器を排気する真空排気装置は、装置
から発生するオイルが素子の特性に影響を与えないよう
に、オイルを使用しないものを用いるのが好ましい。具
体的にはソープションポンプ、イオンポンプ等の真空排
気装置を挙げることができる。さらに真空容器内を排気
するときには、真空容器全体を加熱して真空容器内壁や
電子放出素子に吸着した有機物質分子を排気しやすくす
るのが好ましい。このときの加熱した状態での真空排気
条件は、８０〜２００℃で５時間以上が望ましいが、特
にこの条件に限るものではなく、真空容器の大きさや形
状、電子放出素子の構成などの諸条件により変わり得
る。なお、上記有機物質の分圧測定は質量分析装置によ
り質量数が１０〜２００の炭素と水素を主成分とする有
機分子の分圧を測定し、それらの分圧を積算することに
より求める。

【００６０】安定化工程を経た後の、駆動時の雰囲気
は、上記安定化処理終了時の雰囲気を維持するのが好ま
しいが、これに限るものではなく、有機物質が十分除去
されていれば、真空度自体は多少低下しても十分安定な
特性を維持することができる。

【００６１】このような真空雰囲気を採用することによ
り、新たな炭素あるいは炭素化合物の堆積を抑制でき、
結果として素子電流Ｉfおよび放出電流Ｉeが安定する。

【００６２】電子放出素子の配列については種々のもの
が採用できる。

【００６３】一例として、並列に配置した多数の電子放
出素子の個々を両端で接続し、電子放出素子の行を多数
個配し（行方向と呼ぶ）、この配線と直交する方向（列
方向と呼ぶ）でその電子放出素子の上方に配した制御電
極（グリッドとも呼ぶ）により、電子放出素子からの電
子を制御駆動するはしご型配置のものがある。これとは
別に、電子放出素子をＸ方向及びＹ方向に行列状に複数
個配し、同じ行に配された複数の電子放出素子の電極の
一方を、Ｘ方向の配線に共通に接続し、同じ列に配され
た複数の電子放出素子の電極の他方を、Ｙ方向の配線に
共通に接続するものが挙げられる。このようなものは所
謂単純マトリクス配置である。まず単純マトリクス配置
について以下に詳述する。

【００６４】本発明の電子放出素子を複数個マトリクス
状に配して得られる電子源基板について、図１１を用い
て説明する。図１１において、１１０１は電子源基板、
１１０２はＸ方向配線、１１０３はＹ方向配線である。
１１０４は表面伝導型電子放出素子、１１０５は結線で
ある。尚、表面伝導型電子放出素子１１０４は、前述し
た平面型あるいは垂直型のどちらであってもよい。

【００６５】ｍ本のＸ方向配線１１０２は、Ｄx１、Ｄx
２、・・・、Ｄxｍからなり、真空蒸着法、印刷法、ス
パッタ法等を用いて形成された導電性金属等で構成する
ことができる。配線の材料、膜厚、巾は、適宜設計され
る。Ｙ方向配線１１０３は、Ｄy１、Ｄy２、・・・、Ｄ
yｎのｎ本の配線よりなり、Ｘ方向配線１１０２と同様
に形成される。これらｍ本のＸ方向配線１１０２とｎ本
のＹ方向配線１１０３との間には、不図示の層間絶縁層
が設けられており、両者を電気的に分離している（ｍ、
ｎは共に正の整数）。

【００６６】不図示の層間絶縁層は、真空蒸着法，印刷
法，スパッタ法等を用いて形成されたＳｉＯ₂等で構成
される。例えば、Ｘ方向配線１１０２を形成した基板１
１０１の全面或は一部に所望の形状で形成され、特にＸ
方向配線１１０２とＹ方向配線１１０３の交差部の電位
差に耐え得るように膜厚、材料、製法が設定される。Ｘ
方向配線１１０２とＹ方向配線１１０３は、それぞれ外
部端子として引き出されている。

【００６７】表面伝導型放出素子１１０４を構成する一
対の電極（不図示）は、ｍ本のＸ方向配線１１０２とｎ
本のＹ方向配線１１０３と導電性金属等からなる結線１
１０５によって電気的に接続されている。

【００６８】配線１１０２と配線１１０３を構成する材
料、結線１１０５を構成する材料及び一対の素子電極を
構成する材料は、その構成元素の一部あるいは全部が同
一であっても、またそれぞれ異なってもよい。これら材
料は、例えば前述の素子電極の材料より適宜選択され
る。素子電極を構成する材料と配線材料が同一である場
合には、素子電極に接続した配線は素子電極ということ
もできる。

【００６９】Ｘ方向配線１１０２には、Ｘ方向に配列し
た表面伝導型放出素子１１０４の行を選択するための走
査信号を印加する不図示の走査信号印加手段が接続され
る。一方、Ｙ方向配線１１０３にはＹ方向に配列した表
面伝導型放出素子１１０４の各列を入力信号に応じて、
変調するための不図示の変調信号発生手段が接続され
る。各電子放出素子に印加される駆動電圧は、その素子
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。

【００７０】上記構成においては、単純なマトリクス配
線を用いて個別の素子を選択し、独立に駆動可能とする
ことができる。

【００７１】このような単純マトリクス配置の電子源を
用いて構成した画像形成装置について、図１２、図１３
及び図１４を用いて説明する。図１２は画像形成装置の
表示パネルの１例を示す模式図であり、図１３は、図１
２の画像形成装置に使用される蛍光膜の模式図である。
図１４はＮＴＳＣ方式のテレビ信号に応じて表示を行な
うための駆動回路の一例を示すブロック図である。

【００７２】図１２において１１０１は電子放出素子を
複数配した電子源基板、１２０１は電子源基板１１０１
を固定したリアプレート、１２０６はガラス基板１２０
３の内面に蛍光膜１２０４とメタルバック１２０５等が
形成されたフェースプレートである。１２０２は支持枠
であり、その支持枠１２０２には、リアプレート１２０
１、フェースプレート１２０６がフリットガラス等を用
いて接続されている。１２０８は外囲器であり、例えば
大気中あるいは窒素中で４００〜５００度の温度範囲で
１０分以上焼成され、封着される。

【００７３】１１０４は、図７における電子放出部に相
当する。１１０２、１１０３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。

【００７４】外囲器１２０８は、上述の如く、フェース
プレート１２０６、支持枠１２０２、リアプレート１２
０１で構成される。リアプレート１２０１は主に電子源
基板１１０１の強度を補強する目的で設けられるため、
電子源基板１１０１自体で十分な強度を持つ場合は別体
のリアプレート１２０１は不要とすることができる。即
ち、基板１１０１に直接支持枠１２０２を封着し、フェ
ースプレート１２０６、支持枠１２０２及び基板１１０
１で外囲器１２０８を構成しても良い。一方、フェース
プレート１２０６、リアプレート１２０１間に、スペー
サー（耐大気圧支持部材）とよばれる不図示の支持体を
設置することにより、大気圧に対して十分な強度をもつ
外囲器１２０８を構成することもできる。

【００７５】図１３は、蛍光膜を示す模式図である。蛍
光膜１２０４はモノクロームの場合は蛍光体のみから構
成することができる。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部材１３０１と蛍光体１３０２
とから構成することができる。ブラックストライプ、ブ
ラックマトリクスを設ける目的は、カラー表示の場合、
必要となる三原色蛍光体の各蛍光体１３０２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、
外光反射によるコントラストの低下を抑制することにあ
る。ブラックストライプの材料としては、通常用いられ
ている黒鉛を主成分とする材料の他、光の透過及び反射
が少ない材料であれば、これを用いることができる。

【００７６】ガラス基板１２０３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、印刷法
等が採用できる。蛍光膜１２０４の内面側には、通常メ
タルバック１２０５が設けられる。メタルバックを設け
る目的は、蛍光体の発光のうち内面側への光をフェース
プレート１２０６側へ鏡面反射させることにより輝度を
向上させること、電子ビーム加速電圧を印加するための
電極として作用させること、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蛍光体を保護すること等で
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を真空蒸着等を用いて堆積さ
せることで作製できる。

【００７７】フェースプレート１２０６には、更に蛍光
膜１２０４の導電性を高めるため、蛍光膜１２０４の外
面側（ガラス基板１２０３側）に透明電極（不図示）を
設けてもよい。

【００７８】前述の封着を行う際には、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る必要があり、
十分な位置合わせが不可欠となる。

【００７９】図１２に示した画像形成装置は、例えば以
下のようにして製造される。

【００８０】外囲器１２０８は、前述の安定化工程と同
様に、適宜加熱しながら、イオンポンプ、ソープション
ポンプなどのオイルを使用しない排気装置により不図示
の排気管を通じて排気し、１×１０^-7Ｔｏｒｒ程度の真
空度の有機物質の十分少ない雰囲気にした後、封止され
る。外囲器１２０８の封止後の真空度を維持するため
に、ゲッター処理を行なうこともできる。これは、外囲
器１２０８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を用いた加熱により、外囲器１
２０８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。ゲッターは通
常Ｂａ等が主成分であり、その蒸着膜の吸着作用によ
り、たとえば１×１０^-5ないしは１×１０^-7Ｔｏｒｒの
真空度を維持するものである。

【００８１】次に、単純マトリクス配置の電子源を用い
て構成した表示パネルに、ＮＴＳＣ方式のテレビ信号に
基づいたテレビジョン表示を行うための駆動回路の構成
例について、図１４を用いて説明する。図１４におい
て、１４０１は画像表示表示パネル、１４０２は走査回
路、１４０３は制御回路、１４０４はシフトレジスタで
ある。１４０５はラインメモリ、１４０６は同期信号分
離回路、１４０７は変調信号発生器、ＶxおよびＶaは直
流電圧源である。

【００８２】表示パネル１４０１は、端子Ｄox１ないし
Ｄoxｍ、端子Ｄoy１ないしＤoyｎ、及び高圧端子Ｈｖを
介して外部の電気回路と接続している。端子Ｄox１ない
しＤoxｍには、表示パネル内に設けられている電子源、
即ち、ｍ行ｎ列の行列状にマトリクス配線された表面伝
導型電子放出素子群を一行（ｎ素子）ずつ順次駆動する
ための走査信号が印加される。

【００８３】端子Ｄoy１ないしＤoyｎには、前記走査信
号により選択された一行の表面伝導型電子放出素子の各
素子の出力電子ビームを制御するための変調信号が印加
される。高圧端子Ｈvには、直流電圧源Ｖaより、例えば
１０ｋＶの直流電圧が供給されるが、これは表面伝導型
電子放出素子から放出される電子ビームに蛍光体を励起
するのに十分なエネルギーを付与するための加速電圧で
ある。

【００８４】走査回路１４０２について説明する。同回
路は、内部にｍ個のスイッチング素子を備えたもので
（図中、Ｓ１ないしＳｍで模式的に示している）ある。
各スイッチング素子は、直流電圧源Ｖxの出力電圧もし
くは０Ｖ（グランドレベル）のいずれか一方を選択し、
表示パネル１４０１の端子Ｄox１〜Ｄoxｍと電気的に接
続される。Ｓ１乃至Ｓｍの各スイッチング素子は、制御
回路１４０３が出力する制御信号Ｔscanに基づいて動作
するものであり、例えばＦＥＴのようなスイッチング素
子を組み合わせることにより構成することができる。

【００８５】直流電圧源Ｖxは、本例の場合には表面伝
導型電子放出素子の特性（電子放出閾値電圧）に基づき
走査されていない素子に印加される駆動電圧が電子放出
閾値電圧以下となるような一定電圧を出力するよう設定
されている。

【００８６】制御回路１４０３は、外部より入力する画
像信号に基づいて適切な表示が行なわれるように各部の
動作を整合させる機能を有する。制御回路１４０３は、
同期信号分離回路１４０６より送られる同期信号Ｔsync
に基づいて、各部に対してＴscanおよびＴsftおよＴmry
の各制御信号を発生する。

【００８７】同期信号分離回路１４０６は、外部から入
力されるＮＴＳＣ方式のテレビ信号から同期信号成分と
輝度信号成分とを分離するための回路で、一般的な周波
数分離（フィルター）回路等を用いて構成できる。同期
信号分離回路１４０６により分離された同期信号は、垂
直同期信号と水平同期信号より成るが、ここでは説明の
便宜上Ｔsync信号として図示した。前記テレビ信号から
分離された画像の輝度信号成分は便宜上ＤＡＴＡ信号と
表した。そのＤＡＴＡ信号はシフトレジスタ１４０４に
入力される。

【００８８】シフトレジスタ１４０４は、時系列的にシ
リアルに入力される前記ＤＡＴＡ信号を、画像の１ライ
ン毎にシリアル／パラレル変換するためのもので、前記
制御回路１４０３より送られる制御信号Ｔsftに基づい
て動作する（即ち、制御信号Ｔsftは、シフトレジスタ
１４０４のシフトクロックであるということもでき
る）。シリアル／パラレル変換された画像１ライン分
（電子放出素子ｎ素子分の駆動データに相当）のデータ
は、Ｉd１ないしＩdｎのｎ個の並列信号として前記シフ
トレジスタ１４０４より出力される。

【００８９】ラインメモリ１４０５は、画像１ライン分
のデータを必要時間の間だけ記憶するための記憶装置で
あり、制御回路１４０３より送られる制御信号Ｔmryに
従って適宜Ｉd１〜Ｉdｎの内容を記憶する。記憶された
内容は、Ｉ'd１〜Ｉ'dｎとして出力され、変調信号発生
器１４０７に入力される。

【００９０】変調信号発生器１４０７は、画像データ
Ｉ'd１〜Ｉ'dｎの各々に応じて表面伝導型電子放出素子
の各々を適切に駆動変調するための信号源であり、その
出力信号は、端子Ｄoy１〜Ｄoyｎを通じて表示パネル１
４０１内の表面伝導型電子放出素子に印加される。

【００９１】本発明の電子放出素子は放出電流Ｉeに対
して以下の基本特性を有している。即ち、電子放出には
明確な閾値電圧Ｖthがあり、Ｖth以上の電圧を印加され
た時のみ電子放出が生じる。電子放出閾値以上の電圧に
対しては、素子への印加電圧の変化に応じて放出電流も
変化する。このことから、本素子にパルス状の電圧を印
加する場合、例えば電子放出闘値以下の電圧を印加して
も電子放出は生じないが、電子放出闘値以上の電圧を印
加する場合には電子ビームが出力される。その際、パル
スの波高値Ｖmを変化させることにより、出力電子ビー
ムの強度を制御することが可能である。また、パルスの
幅Ｐwを変化させることにより出力される電子ビームの
電荷の総量を制御することが可能である。

【００９２】従って、入力信号に応じて電子放出素子を
変調する方式としては、電圧変調方式、パルス幅変調方
式等が採用できる。電圧変調方式を実施するに際して
は、変調信号発生器１４０７として、一定長さの電圧パ
ルスを発生し、入力されるデータに応じて適宜パルスの
波高値を変調するような電圧変調方式の回路を用いるこ
とができる。

【００９３】パルス幅変調方式を実施するに際しては、
変調信号発生器１４０７として、一定の波高値の電圧パ
ルスを発生し、入力されるデータに応じて適宜電圧パル
スの幅を変調するようなパルス幅変調方式の回路を用い
ることができる。

【００９４】シフトレジスタ１４０４やラインメモリ１
４０５は、デジタル信号式のものもアナログ信号式のも
のも採用できる。画像信号のシリアル／パラレル変換や
記憶が所定の速度で行なわれれば良いからである。

【００９５】デジタル信号式を用いる場合には、同期信
号分離回路１４０６の出力信号ＤＡＴＡをデジタル信号
化する必要があるが、これには回路１４０６の出力部に
Ａ／Ｄ変換器を設ければ良い。これに関連してラインメ
モリ１４０５の出力信号がデジタル信号かアナログ信号
かにより、変調信号発生器１４０７に用いられる回路が
若干異なったものとなる。即ち、デジタル信号を用いた
電圧変調方式の場合、変調信号発生器１４０７には、例
えばＤ／Ａ変換回路を用い、必要に応じて増幅回路など
を付加する。パルス幅変調方式の場合、変調信号発生器
１４０７には、例えば高速の発振器および発振器の出力
する波数を計数する計数器（カウンタ）及び計数器の出
力値と前記メモリの出力値を比較する比較器（コンパレ
ータ）を組み合せた回路を用いる。必要に応じて、比較
器の出力するパルス幅変調された変調信号を表面伝導型
電子放出素子の駆動電圧にまで電圧増幅するための増幅
器を付加することもできる。

【００９６】アナログ信号を用いた電圧変調方式の場
合、変調信号発生器１４０７には、例えばオペアンプな
どを用いた増幅回路を採用でき、必要に応じてレベルシ
フト回路などを付加することもできる。パルス幅変調方
式の場合には、例えば、電圧制御型発振回路（ＶＣＯ）
を採用でき、必要に応じて表面伝導型電子放出素子の駆
動電圧まで電圧増幅するための増幅器を付加することも
できる。

【００９７】このような構成をとり得る本発明の画像表
示装置においては、各電子放出素子に、容器外端子Ｄox
１乃至Ｄoxｍ、Ｄoy１乃至Ｄoyｎを介して電圧を印加す
ることにより、電子放出が生ずる。高圧端子Ｈvを介し
てメタルバック１２０５あるいは透明電極（不図示）に
高圧を印加し、電子ビームを加速する。加速された電子
は、蛍光膜１２０４に衝突し、発光が生じて画像が形成
される。

【００９８】ここで述ベた画像形成装置の構成は１例で
あり、本発明の技術思想に基づいて種々の変形が可能で
ある。入力信号については、ＮＴＳＣ方式を挙げたが入
力信号はこれに限られるものではなく、ＰＡＬ、ＳＥＣ
ＡＭ方式などのほか、それよりも多数の走査線からなる
ＴＶ信号（例えば、ＭＵＳＥ方式をはじめとする高品位
ＴＶ）方式をも採用できる。

【００９９】次に、はしご型配置の電子源及び画像形成
装置について図１５および図１６を用いて説明する。

【０１００】図１５は、はしご型配置の電子源の１例を
示す模式図である。図１５において、１５０１は電子源
基板、１５０２は電子放出素子である。１５０３、Ｄx
１〜Ｄx１０は、電子放出素子１５０２を接続するため
の共通配線である。電子放出素子１５０２は、基板１５
０１上に、Ｘ方向に並列に複数個配されている（これを
素子行と呼ぶ）。この素子行が複数個配されて、電子源
を構成している。各素子行の共通配線間に駆動電圧を印
加することで、各素子行を独立に駆動させることができ
る。即ち、電子ビームを放出させたい素子行には∵電子
放出閾値以上の電圧を、電子ビームを放出しない素子行
には、電子放出閾値以下の電圧を印加する。各素子行間
の共通配線Ｄx２〜Ｄx９は、例えばＤx２とＤx３を同一
配線とすることもできる。

【０１０１】図１６は、はしご型配置の電子源を備えた
画像形成装置におけるパネル構造の１例を示す模式図で
ある。１６０１はグリッド電極、１６０２は電子が通過
するための開口、１６０３はＤox１、Ｄox２、．．．Ｄ
oxｍよりなる容器外端子である。１６０４は、グリッド
電極１６０１と接続されたＧ１、Ｇ２、．．．Ｇｎから
なる容器外端子、１５０１は各素子行間の共通配線を同
一配線とした電子源基板である。図１６においては、図
１２、図１５に示した部位と同じ部位には、これらの図
に付したのと同一の符号を付している。ここに示した画
像形成装置と、図１２に示した単純マトリクス配置の画
像形成装置との大きな違いは、電子源基板１５０１とフ
ェースプレート１２０６の間にグリッド電極１６０１を
備えているか否かである。

【０１０２】図１６においては、基板１５０１とフェー
スプレート１２０６の間には、グリッド電極１６０１が
設けられている。グリッド電極１６０１は、表面伝導型
放出素子から放出された電子ビームを変調するためのも
のであり、はしご型配置の素子行と直交して設けられた
ストライプ状の電極に電子ビームを通過させるため、各
素子に対応して１個ずつ円形の開口１６０２が設けられ
ている。グリッドの形状や設置位置は図１６に示したも
のに限定されるものではない。例えば、開口としてメッ
シュ状に多数の通過口を設けることもでき、グリッドを
表面伝導型放出素子の周囲や近傍に設けることもでき
る。

【０１０３】容器外端子１６０３およびグリッド容器外
端子１６０４は、不図示の制御回路と電気的に接続され
ている。

【０１０４】本例の画像形成装置では、素子行を１列ず
つ順次駆動（走査）していくのと同期してグリッド電極
列に画像１ライン分の変調信号を同時に印加する。これ
により、各電子ビームの蛍光体への照射を制御し、画像
を１ラインずつ表示すことができる。

【０１０５】本発明の画像形成装置は、テレビジョン放
送の表示装置、テレビ会議システムやコンピューター等
の表示装置の他、感光性ドラム等を用いて構成された光
プリンターとしての画像形成装置等としても用いること
ができる。

【０１０６】

【実施例】以下、実施例を挙げて本発明を詳しく説明す
るが、本発明はこれら実施例に限定されるものではな
い。

【０１０７】（実施例１）図１は、本発明の画像形成装
置の実施例を示す模式図である。図１は全体の模式図、
その図２は外周容器を含めた中央部縦断面図を示す。

【０１０８】図１において、１は画像形成部材（不図
示）を搭載したフェースプレートであり、２は電子放出
素子群（不図示）を搭載した電子源基板である。また、
３はフェースプレート１と電子源基板２の間に設置され
る支持枠であり、フェースプレート１、電子源基板２お
よび支持枠３は青板ガラスを切削加工して作製し、フリ
ットガラス４によって封着・固定され、表示パネル５を
形成している。表示パネル５の底辺、両側壁からは駆動
用回路（不図示）と接続される容器外端子６を取り出
し、上面からは高圧端子７を取り出している。電子源基
板２の外表面上の発熱部分には吸熱体８が、発熱部分で
はない電子源基板２の縁部には放熱体９が取り付けられ
ている。吸熱体８、放熱体９は熱伝導性の高いＡｌ板で
あり、電子源基板２上に熱伝導性接着剤（不図示）を用
いて接着した。このため吸熱体８は、電子源基板２の発
熱部の熱により高温となり、放熱部９は、発熱しない電
子源基板２の縁部に取り付けられているため低温とな
る。さらに吸熱体８と放熱体９にヒートパイプ１０を、
それぞれの一端が吸熱体８に、他端が放熱体９に、ろう
付けにより取り付けられていることで、高温の吸熱体８
からヒートパイプ１０を通じて低温の放熱体９に対して
熱輸送が行われ、吸熱体８と放熱体９の取り付けられた
部分の電子源基板２の温度差は減少する。

【０１０９】これにより、電子源基板２の温度分布は均
一化し、温度は低下するので、電子源基板２に発生する
熱応力、熱変形を低減することが可能となった。

【０１１０】組立工程終了後、上記工程で製作したパネ
ル内を真空状態にするために、排気管（不図示）を介し
て、表示パネル内を１０^-7Ｔｏｒｒまで真空排気し、排
気管の封止を行った。表示パネルと駆動用回路基板（不
図示）を固定し、最後に、容器外端子６を駆動用回路基
板（不図示）上のそれぞれ対応する駆動回路と接続し
た。

【０１１１】なお、本実施例では吸熱体８および放熱体
９にＡｌ板を用いたが、これに限定されるものではな
く、一般に金属は熱伝導率に優れており中でもＣｕ板な
ど熱伝導率の高いものが適している。金属以外では、自
然対流熱伝達係数が大きな液体をパックに封入した、リ
キッドヒートシンクや、熱伝導性接着剤などの熱輸送能
カの高いものが適している。

【０１１２】吸熱体８、放熱体９の形状は、本実施例で
は板を用いたが、材料が固体ならば、フィン形状、ハニ
カム形状などの軽量で表面積の大きな形状が適してい
る。

【０１１３】ヒートパイプ１０は曲げ加工を施すことも
可能で、設置角度が水平または加熱部下部となる条件の
もとで、吸熱体８と放熱体９の配置に合わせて配管する
ことも可能である。

【０１１４】吸熱体８、放熱体９にヒートパイプ１０を
取り付ける方法は、本実施例に用いたろう付け以外に
も、吸熱体８、放熱体９に埋め込む方法や、機械的な押
しつけ方法、熱伝導性接着剤による接着方法があげられ
る。

【０１１５】吸熱体８と放熱体９とヒートパイプ１０の
配置と、吸熱体８と放熱体９の大きさ、ヒートパイプ１
０の本数と長さは、電子源基板２の温度分布が均一とな
るようにすることが望ましい。

【０１１６】本実施例においては、高温部である吸熱体
８が下方、低温部である放熱体９が上方に配置された、
熱輸送効率が高い２本のヒートパイプ１０に対しては、
高温部である吸熱体８と、低温部である放熱体９が水平
に配置された、熱輸送効率が幾分低い２本のヒートパイ
プ１０に比べ、温度分布を均―化するために、より大面
積の放熱体９を取り付けたが、電子源基板２の温度分布
が均一化されるならば、必ずしも吸熱体８、放熱体９、
ヒートパイプ１０の配置、個数、形状などはこの実施形
態に限るものではない。

【０１１７】また、図１２中に示すような、電子源基板
１１０１を搭載したリアプレート１２０１により外囲器
を形成する画像形成装置の場合には、吸熱体８、放熱体
９はリアプレート１２０１に接着することが望ましい。

【０１１８】このようにして得られた画像形成装置を、
駆動回路から電気信号を送って駆動し、画像を表示させ
た。その結果、表示パネル構成部材の温度が均一化する
ことが確認でき、長時間駆動後も画像の劣化や破壊は起
こらない画像形成装置を得ることができた。

【０１１９】（実施例２）図３は、本発明の画像形成装
置の別の実施例を示す模式図である。図３は、全体の模
式図であり、図４はその外周容器を含めた中央部縦断面
図を示す図である。

【０１２０】図３において、吸熱体８は電子源基板２の
外表面上の発熱部分に熱伝導性接着剤で接着されてい
る。放熱体２１は、外周容器表面以外に設置されてお
り、放熱体２１の表面の一部は、外周容器２２の外部に
露出している。熱伝導性の高いＡｌ板である吸熱体８と
放熱体２１は、それぞれヒートパイプ１０の両端部に、
ろう付けで取り付けられている。

【０１２１】その他の点については、本実施例はヒート
パイプ１０の配置と放熱体２１を除いて実施例１と同様
であるため、図１、２と同じ番号を付して説明は省略す
る。

【０１２２】本実施例では、放熱体２１を画像形成装置
のその外周容器部に設置することにより、吸熱体８が電
子源基板２の高温部より吸収した熱をヒートパイプ１０
を通じて、図４に示すように外周容器２２の外部に露出
した放熱体２１に伝熱し、外気に放熱することで電子源
基板２の高温部の温度を低下させ、電子源基板２の温度
分布を均−化し、電子源基板２に発生する熱応力、熱変
形を低減することが可能となった。

【０１２３】組立工程終了後、上記工程で作製したパネ
ル内を真空状態にするために、排気管（不図示）を介し
て、表示パネル内を１０^-7のＴｏｒｒまで真空排気し、
排気管の封止を行った。表示パネルと駆動用回路基板
（不図示）を固定し、最後に、容器外端子６を駆動用回
路基板（不図示）上のそれぞれ対応する駆動回路と接続
した。

【０１２４】なお、本実施例では吸熱体８、放熱体２１
にＡｌ板を用いたが、これに限定されるものではなく、
金属ではＣｕ板など熱伝導率の高いものが適しており、
金属以外では、自然対流熱伝達係数が大きな液体をパッ
クに封入した、リキッドヒートシンクや、熱伝導性接着
剤などの熱輸送能力の高いものが適している。

【０１２５】吸熱体８、放熱体２１の形状は、本実施例
では板を用いたが、材料が固体ならばフィン形状、ハニ
カム形状などの軽量で表面積の大きな形状が適してい
る。さらに、本実施例においては、放熱体２１は、外周
容器上の外部に露出したものとなっているが、放熱体２
１を外周容器２２に設置したり、放熱体２１を外周容器
２２としてまたは外周容器２２の一部分として用いる構
造など、外周容器２２外部との効率的な熱交換が行える
配置や形状であるならば、本実施例に限られるものでは
ない。

【０１２６】ヒートパイプ１０は曲げ加工を施すことも
可能で、設置角度が水平または加熱部下部となる条件の
もとで、吸熱体８と放熱体９の配置に合わせて配管する
ことも可能である。

【０１２７】吸熱体８、放熱体２１にヒートパイプ１０
を取り付ける方法も、本実施例に用いたろう付け以外に
も、吸熱体８、放熱体２１に埋め込む方法や、機械的な
押しつけ方法、熱伝導性接着剤による接着方法があげら
れる。

【０１２８】本実施例においては、熱輸送効率が高い、
高温部である吸熱体８が下方、低温部である放熱体２１
が上方に起置された４本のヒートパイプ１０を用いた
が、電子源基板２の発熱部の温度が低下するならば、必
ずしも吸熱体８、放熱体２１、ヒートパイプ２０の配
置、個数、形状などはこの実施形態に限るものではな
い。

【０１２９】また、実施例１の電子源基板２の低温部で
ある縁部に取り付けた放熱体９と、ヒートパイプ１０を
同時に用いると、電子源基板２の高温部から発生した熱
を電子源基板２の温度分布均一化のためにも輸送するこ
とが可能となり、一層効果的である。

【０１３０】このようにして得られた画像形成装置を、
駆動回路から電気信号を送って駆動し、画像を表示させ
た。その結果、表示パネル構成部材の温度が均一化する
ことが確認でき、長時間駆動後も画像の劣化や破壊は起
こらない画像形成装置を得ることができた。

【０１３１】（実施例３）図５は、本発明の画像形成装
置の実施例を示す模式図である。図５はその全体の模式
図であり、図６はその外周容器を含めた中央部縦断面図
を示す。

【０１３２】図５において、吸熱体８は電子源基板２の
外表面上の発熱部分に熱伝導性接着剤で接着されてい
る。放熱体３１は、外周容器表面以外に設置されてお
り、放熱体３１の表面の一部は、外周容器２２の外部に
露出している。冷却装置３２は、空冷軸流ファンであ
り、放熱体３１の外周容器２２外部に露出している表面
に空気流が垂直にぶつかるように向けられて設置されて
いる。

【０１３３】その他の点については、放熱体３１と冷却
装置３２ならびにヒートパイプ１０の配置以外は、実施
例１と同様であるため、図１、２と同じ番号を付して説
明は省略する。

【０１３４】本実施例では、放熱体３１とその放熱体３
１に配置した冷却装置３２を画像形成装置の外周容器部
に設置することにより、吸熱体８が電子源基板２の高温
部より吸収した熱をヒートパイプ１０を通じて放熱体３
１に伝熱し、温度が上昇した放熱体３１に冷却装置３２
が冷却用エアーを供給することにより、外気に放熱する
ことで電子源基板２の高温部の温度を低下させ、電子源
基板２の温度分布を均一化し、電子源基板２に発生する
熱応力、熱変形を低減することが可能となった。

【０１３５】組立工程終了後、上記工程で製作したパネ
ル内を真空状態にするために、排気管（不図示）を介し
て、表示パネル内を１０^-7Ｔｏｒｒまで真空排気し、排
気管の封止を行った。表示パネルと駆動用回路基板（不
図示）を固定し、最後に、容器外端子６を駆動用回路基
板（不図示）上のそれぞれ対応する駆動回路と接続し
た。

【０１３６】なお、本実施例では吸熱体８、放熱体３１
にＡｌ板を用いたが、これに限定されるものではなく、
金属ではＣｕ板など熱伝導率の高いものが適しており、
金属以外では、自然対流熱伝達係数が大きな液体をパッ
クに封入した、リキッドヒートシンクや、熱伝導性接着
剤などの熱輸送能力の高いものが適している。

【０１３７】冷却装置３２は、本実施例で用いた空冷軸
流ファン以外の空冷装置、またはペルチェ素子を用いた
電気素子冷却や、液冷装置などでもかまわない。

【０１３８】吸熱体８、放熱体３１の形状は、本実施例
では板を用いたが、材料が固体ならば、フィン形状、ハ
ニカム形状などの軽量で表面積の大きな形状が適してい
る。さらに、本実施例においては、放熱体３１は、外周
容器上の外部に露出したものとなっているが、放熱体３
１を外周容器２２に設置したり、放熱体３１を外周容器
２２としてまたは外周容器２２の一部分として用いる構
造など、外周容器２２外部との効率的な熱交換が行える
配置や形状であるならば、本実施例の形態に限られるも
のではない。

【０１３９】ヒートパイプ１０は曲げ加工を施すことが
でき、設置角度が水平または加熱部下部となる条件のも
とで、吸熱体８と放熱体９の配置に合わせて配管するこ
とも可能である。

【０１４０】吸熱体８、放熱体３１にヒートパイプ１０
を取り付ける方法は、本実施例に用いたろう付け以外に
も、吸熱体８、放熱体３１に埋め込む方法や、機械的な
押しつけ方法、熱伝導性接着剤による接着方法があげら
れる。

【０１４１】吸熱体８と放熱体３１とヒートパイプ１０
の配置と、吸熱体８と放熱体３１の大きさ、ヒートパイ
プ１０の本数と長さは、電子源基板２の中央部温度が最
低となるようにすることが望ましい。

【０１４２】本実施例においては、放熱体３１、冷却装
置３２は、外周容器上の外部に露出したものとなってい
るが、外周容器２２外部との効率的な熱交換が行える配
置や形状などであるならば、本実施例の形態に限られる
ものではない。

【０１４３】また、実施例１の電子源基板２の低温部で
ある縁部に取り付けた放熱体９と、ヒートパイプ１０を
同時に用いると、電子源基板２の高温部から発生した熱
を電子源基板２の温度分布均一化のためにも輸送するこ
とが可能となり、一層効果的である。

【０１４４】このようにして得られた画像形成装置を、
駆動回路から電気信号を送って駆動し、画像を表示させ
た。その結果、表示パネル構成部材の温度が均一化し、
温度制御装置としての機能が確認でき、長時間駆動後も
画像の劣化や破壊が起こらない画像形成装置を得ること
ができた。

【０１４５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
電子源基板上の高温部から低温部に熱を輸送することに
より、前記電子源基板の温度分布を均一化し、熱応力の
発生を抑制することができる。

【０１４６】さらに本発明によれば、電子源基板上の高
温部から、低温である画像形成装置の外周容器外の空気
に放熱することで、放熱を効率化できる。

【０１４７】従って、本発明によって、放熱効果を低下
させることなく、高画質で安全性の高い、薄型の画像形
成装置を提供することが可能となり、設置場所、設置方
法に拘束されない多用途な画像形成装置を得ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像形成装置の１例の構成を示す模式
的概観図である。

【図２】図１の装置の断面図である。

【図３】実施例２の画像形成装置の模式的概観図であ
る。

【図４】図３の装置の断面図である。

【図５】実施例３の画像形成装置の模式的概観図であ
る。

【図６】図５の装置の断面図である。

【図７】平面型表面伝導型電子放出素子の構成を示す模
式図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。

【図８】垂直型表面伝導型電子放出素子の模式的断面図
である。

【図９】表面伝導型電子放出素子の製造方法の１例にお
ける手順を示す工程図である。

【図１０】表面伝導型電子放出素子の製造に際して採用
できる通電フォーミング処理における電圧波形２例を示
す波形図である。

【図１１】マトリクス配置型の電子源基板の１例を示す
模式図である。

【図１２】本発明の画像形成装置の表示パネルの１例を
示す模式図である。

【図１３】蛍光膜の例を示す模式図である。

【図１４】画像形成装置にＮＴＳＣ方式のテレビ信号に
応じて表示を行なうための駆動回路の１例を示すブロッ
ク図である。

【図１５】梯子配置型電子源基板の１例を示す模式図で
ある。

【図１６】本発明の画像形成装置の表示パネルの別の例
を示す模式図である。

【図１７】従来の表面伝導型電子放出素子の１例の模式
図である。

【図１８】従来の平面型画像形成装置の１例の放熱体部
分を示す模式図である。

【符号の説明】

１フェースプレート２電子源基板３支持枠４フリットガラス５表示パネル６容器外端子７高圧端子８吸熱体９放熱体１０ヒートパイプ１１ろう１２外周容器２１放熱体（外周容器部）２２外周容器（開口部付き）３１放熱体（冷却装置付き）３２冷却装置７１基板７２、７３素子電極７４導電性薄膜７５電子放出部８１段差形成部１１０１電子源基板１１０２Ｘ方向配線１１０３Ｙ方向配線１１０４表面伝導型電子放出素子１１０５結線１２０１リアプレート１２０２支持枠１２０３ガラス基板１２０４蛍光膜１２０５メタルバック１２０６フェースプレート１２０７高圧端子１２０８外囲器１３０１黒色部材１３０２蛍光体１４０１表示パネル１４０２走査回路１４０３制御回路１４０４シフトレジスタ１４０５ラインメモリ１４０６同期信号分離回路１４０７変調信号発生器１５０１電子源基板１５０２電子放出素子１５０３共通配線１６０１グリッド電極１６０２電子が通過するため開口１６０３容器外端子１６０４容器外端子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電子放出素子群を搭載した電子源基板
と、該電子源基板と対向して配置されるとともに該電子
放出素子から放出される電子により画像が形成される画
像形成部材を搭載したフェースプレートと、該電子源基
板と該フェースプレートとの間の側壁部からなる外囲器
を少なくとも有する画像形成装置において、前記外囲器表面に設けられた吸熱体を有し、該吸熱体か
ら熱を受け取る放熱体がヒートパイプを介して該吸熱体
と連結されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】前記放熱体が、前記外囲器表面に設けら
れている請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】前記放熱体が、前記外囲器に対して非接
触で設けられている請求項１記載の画像形成装置。
【請求項４】前記放熱体を冷却する冷却手段を有する
請求項１ないし３のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項５】前記放熱体が、外気と接触する表面を有
する請求項１ないし４のいずれかに記載の画像形成装
置。
【請求項６】電子放出素子が、表面伝導型電子放出素
子である請求項１ないし５のいずれかに記載の画像形成
装置。