JPH0945224A

JPH0945224A - 電子源と画像形成装置

Info

Publication number: JPH0945224A
Application number: JP19497295A
Authority: JP
Inventors: Naohito Nakamura; 尚人中村; Ichiro Nomura; 一郎野村; Hidetoshi Suzuki; 英俊鱸; Yoshikazu Sakano; 嘉和坂野; Toshihiko Takeda; 俊彦武田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1995-07-31
Filing date: 1995-07-31
Publication date: 1997-02-14

Abstract

(57)【要約】【課題】電子ビームの変調電圧を低減し、また、高密
度の電子ビーム出力を得ることが可能な電子源と、それ
を用いた画像形成装置の提供。【解決手段】複数の電子放出素子（１５）が結線され
た素子列の複数と、複数の変調電極（６）とがマトリク
ス状に配置された構成を有する電子源において、前記複
数の変調電極（６）は、該複数の変調電極間のピッチよ
りも大きな幅を有することを特徴とする電子源。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子ビームの変調
電圧を低減し得る、又、高密度の電子ビーム出力を得る
ことが可能な電子源と、該電子源を用いた画像形成装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】複数の電子放出素子を有する電子源と、
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表示装置
が、特開昭５８−１９５６号公報，特開昭６０−２２５
３４２号公報等で開示されている。

【０００３】これら電子線ディスプレイ装置は次のよう
な構造からなる。

【０００４】図５は従来ディスプレイ装置の概要を示す
ものである。２１はガラス基板、２２は支持体、２３は
配線電極、２４は電子放出素子、２５は電子通過孔、２
６は変調電極、２７はガラス板、２８は透明電極、２９
は画像形成部材で、例えば蛍光体、レジスト材等電子が
衝突することにより発光，変色，帯電，変質等する部材
から成る。３０はフェースプレート、３１は蛍光体の輝
点である。電子放出素子２４は薄膜技術により作成さ
れ、ガラス基板２１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２３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２２は絶縁体材料もしくは導電体材料で形成されてい
る。

【０００５】これら電子線ディスプレイ装置は、配線電
極２３に電圧を印加せしめ中空構造をなす電子放出素子
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２６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２９に衝
突させるものである。また、配線電極２３と変調電極２
６でＸＹマトリックスを形成せしめ、画像形成部材２９
上に画像表示を行うものである。

【０００６】更に、複数の電子放出素子を用いた図５に
示すような画像形成装置の駆動方法を以下に詳しく述べ
る。Ｘ方向に配線された電子放出素子列に電圧を印加し
て各電子放出素子から電子を放出させる。放出された電
子は、Ｙ方向に配線された変調電極に情報信号に応じた
電圧を印加することにより、画像形成部材へ到達する
（電子ビームオン状態）か到達しないか（カットオフ状
態）が制御される。オン状態の電子は、画像形成部材に
印加された加速電圧により加速され画像形成部材に衝突
し、画像形成部材は情報信号に応じて一ラインの表示を
行う。次にこの隣の電子放出素子列に電圧を印加し上述
した一ラインの表示を行う。これを順次行うことにより
一画面の画像表示を行う。上記の方法は駆動方法の一例
だが、Ｘ方向配線を走査線、Ｙ方向配線を信号線とする
方法で、一般に広く用いられている。更に、カラーの画
像表示を行う場合は一般に画像形成部材として三原色
（通常、画像表示装置では赤，緑，青）が必要だが、上
記駆動方法にてカラー画像表示を行う場合は、Ｘ方向に
並んだ上記三原色の画像形成部材を一組として一画素を
構成することとし、各色の画像形成部材に対応する変調
電極には各色毎の情報信号に応じた変調電圧を印加すれ
ば良い。この場合、Ｘ方向の電子放出素子及び画像形成
部材の配列ピッチをＹ方向の１／３とし、各画素間の配
列ピッチはＸ，Ｙ方向共同じにすることが多い。また、
電子放出素子列には順次電圧が印加されるため、Ｙ方向
の画素間の分離は電圧を印加するタイミングの差で行わ
れるため画像形成部材自体をＹ方向に関し分離する必要
はない。従って画像形成部材はＹ方向につながってスト
ライプ状に作製するのが、製造の容易さ、高輝度を得易
いといった理由から通例である。

【０００７】又、上述の従来の電子線ディスプレイにお
いて、電子放出素子として熱電子源を用いた場合、次の
ような問題点があった。

【０００８】１．消費電力が高い。

【０００９】２．変調スピードが遅い為大容量の表示が
できない。

【００１０】３．各素子間のバラツキが生じ易い為大面
積化が難しい。

【００１１】これらの問題点を解決する為に熱電子源に
代えて、冷陰極電子源を配置した画像形成装置が考えら
れる。

【００１２】冷陰極電子源には電界放出型（以下、「Ｆ
Ｅ型」という。）、金属／絶縁層／金属型（以下、「Ｍ
ＩＭ型」という。）や表面伝導型電子放出素子等があ
る。

【００１３】ＦＥ型の例としてはＷ．Ｐ．Ｄｙｋｅ＆
Ｗ．Ｗ．Ｄｏｌａｎ、“Ｆｉｅｌｄｅｍｉｓｓｉｏ
ｎ”、ＡｄｖａｎｃｅｉｎＥｌｅｃｔｒｏｎＰｈ
ｙｓｉｃｓ、８、８９（１９５６）あるいは、Ｃ．Ａ．
Ｓｐｉｎｄｔ，“ＰＨＹＳＩＣＡＬＰｒｏｐｅｒｔｉ
ｅｓｏｆｔｈｉｎ−ｆｉｌｍｆｉｅｌｄｅｍｉｓ
ｓｉｏｎｃａｔｈｏｄｅｓｗｉｔｈｍｏｌｂｄｅ
ｎｕｍｃｏｎｅｓ”，Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，４
７，５２４８（１９７６）等に開示されたものが知られ
ている。

【００１４】ＭＩＭ型の例としてはＣ．Ａ．Ｍｅａｄ、
“Ｔｈｅｔｕｎｎｅｌ−ｅｍｉｓｓｉｏｎａｍｐｌ
ｉｆｉｅｒ、Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．、３２、６４６
（１９６１）等に開示されたものが知られている。

【００１５】表面伝導型電子放出素子型の例としては、
Ｍ．Ｉ．Ｅｌｉｎｓｏｎ、ＲａｄｉｏＥｕｇ．Ｅｌｅ
ｃｔｒｏｎＰｙｓ．、１０、（１９６５）等に開示さ
れたものがある。

【００１６】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、前記エリンソン等
によるＳｎＯ₂ 薄膜を用いたもの、Ａｕ薄膜によるもの
［Ｇ．Ｄｉｔｔｍｅｒ：“ＴｈｉｎＳｏｌｉｄＦｉ
ｌｍｓ”、９、３１７（１９７２）］、Ｉｎ₂ Ｏ₃ ／Ｓ
ｎＯ₂ 薄膜によるもの［Ｍ．Ｈａｒｔｗｅｌｌａｎｄ
Ｃ．Ｇ．Ｆｏｎｓｔａｄ：“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（１９８３）］等が報告されている。

【００１７】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Ｍ．ハートウェルの素子構成を図１
２に模式的に示す。同図において２０１は基板、２０３
は導電性薄膜で、該導電性薄膜は、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、ま
た、該導電性薄膜には、後述のフォーミングと呼ばれる
通電処理により電子放出部２０２が形成されている。
尚、図中の素子電極間隔Ｌ１は、０．５〜１ｍｍ、Ｗ１
は、０．１ｍｍで設定されている。

【００１８】従来、前記フォーミングは、前記導電性薄
膜１０３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２０２を形成することで
ある。

【００１９】例えば、電子放出部２０２は、導電性薄膜
２０３の一部に発生した亀裂であり、電子放出は、その
亀裂付近から行われる。

【００２０】以上のような表面伝導型電子放出素子は、
前記導電性薄膜２０３に電圧を印加し、素子に電流を流
すことにより、前記電子放出部２０２より電子を放出せ
しめるものである。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】冷陰極電子源、特に表
面伝導型電子放出素子を用いた画像表示装置は、熱電子
源を用いた画像表示装置に比べて、多くの利点を有する
が、図１に示したような変調電極を有する構成の画像表
示装置において、電子ビームをカットオフするための変
調電圧が比較的大きいという問題があった。この点に付
き、本発明者らが行った実験に基づき、以下説明する。

【００２２】本発明者らは、図７に示すような装置を用
いて表面伝導型電子放出素子の電子放出に関して実験を
行った。表面伝導型電子放出素子から、放出された電子
が画像形成部材上に形成するスポット形状を測定すると
図８に示すようであった。表面伝導型電子放出素子の電
子放出メカニズムに関して十分に解明されているわけで
はないが、図８のようにスポット形状がＸＹ方向に広が
りを持っていることから考えて、表面伝導型電子放出素
子から放出される電子は図中Ｘ方向やＹ方向などいろい
ろな方向に初速度を持って、散乱されるように飛び出す
と本発明者らは考えている。熱電子源では、電子の初速
度は０であるため、電子を引き出すための電圧を与えな
いと電子は真空中に放出されない。従って、電子をカッ
トオフしたい時は電子ビーム引き出し用電極の電位を熱
陰極部より低くすれば良い。これと異なり表面伝導型電
子放出素子においては、上述したように電子が初速度を
持っているため、変調電極を用いて電子をカットオフす
るためには、変調電極に負電位を与え、該負電位と電子
放出させるために素子電極に与えられる電位との間に、
放出された電子が素子電極側に戻される方向の電界を形
成し、該電界にて、電子が変調電極上の電子通過孔を抜
け画像形成部材方向に出て行かないように閉じ込めなけ
ればならないと考えられる。そのように考えて計算機シ
ミュレーションを行うと、実験で得られるカットオフ電
圧と良く合っていた。上記理由により、表面伝導型電子
放出素子を用いた画像表示装置においては、変調電圧が
比較的高いという問題点を有すると考えられる。

【００２３】更に発明者らの実験から、前述したように
初速度を持った電子が放出される冷陰極電子源では、電
子源上方に配置される変調電極の大きさが変調電圧の大
小に関係することがわかった。更に詳しく述べれば、例
えば表面伝導型電子放出素子のように、電子源が基板上
に設けられた対向する電極間に電子放出部を有し、該電
極間に電圧を印加することにより電子放出するような素
子においては、電子通過孔の大きさは同じ時、該対向す
る素子電極の電圧印加方向の変調電極の幅を大きくする
ことが変調電圧の低減には効果的であることがわかっ
た。

【００２４】実際、図７に示すような素子を用いてカッ
トオフ電圧の測定実験を行った結果を以下に説明する。

【００２５】図７では、素子基板６１の上方１０μｍに
絶縁層（不図示）を介し変調電極６６を配置し、また素
子基板６１の上方４ｍｍに、内面に蛍光体６９が塗布さ
れたフェースプレート７０を置き透明電極６８を通じ５
ｋＶの加速電圧（Ｖａ）を印加した。変調電極６６は素
子電極６１への電圧印加方向（図中Ｘ方向）に直交する
方向（Ｙ方向）に配線され、変調電極６６の電子通過孔
６５のＸ方向、及びＹ方向の開口径を４０μｍ（Ｈ
ｗ）、２００μｍ（Ｈ１）に固定し、変調電極６６の全
体の幅Ｇｗを２００μｍ、４００μｍと変え、電子ビー
ムをカットオフする際の変調電圧を測定した。

【００２６】実験の結果によると、Ｇｗ＝４００μｍの
時のカットオフ電圧は約−３０Ｖであった。しかし、Ｇ
ｗ＝２００μｍの時は、カットオフ電圧約−５０Ｖで、
Ｇｗ＝４００μｍの時に比べて５０％程度上昇してい
る。この現象の理由について、本発明者らは次のように
考えている。前述したように、表面伝導型電子放出素子
では放出される電子が初速度を持っていると考えられる
が、例えばＺ＋方向に初速度Ｖ₀ を持って射出した電子
でも、素子電極６２間に印加される電圧Ｖｆの影響を少
なくとも放出直後は受けるであろうから、電子放出部６
３から放出された電子は、図９に示すように、Ｘ＋方向
の加速度を素子電極６２間に印加される電圧Ｖｆから受
け、電子放出部近傍においてその初速度は、素子電圧Ｖ
ｆの電場から受けるＸ＋方向の成分をＶｆ′とすると、
Ｖ₀ とＶｆ′のベクトル和（図中Ｖ₀ ′）になると考え
られる。

【００２７】一方、Ｙ方向に関しては電圧は印加されて
いないので、初速度のＹ方向成分は変化しないと考えら
れる。簡単にわかるようにＶ₀ ′＞Ｖ₀ だから、放出さ
れた電子はＸ方向に関してＹ方向より大きな速度成分を
得て射出すると考えられ、従って変調電極６６に与える
電圧により電子ビームをカットオフする際、Ｘ方向の変
調電極幅Ｇｗが支配的に作用するのではないかと本発明
者らは考えている。

【００２８】実際の画像表示装置では、カラー表示等を
行おうとする場合、赤、緑、青等の三原色が必要である
ため、通常、Ｙ方向にストライプ状に赤、緑、青の画像
形成部材である蛍光体が繰り返し並べられ形成されてお
り、その配列ピッチは赤、緑、青の一組を一画素とする
と画素間のＸ方向の配列ピッチが画面対角サイズ２０イ
ンチ程度の画像表示装置で０．６ｍｍ程度がＴＶ受像機
等で一般的である。この場合、赤、緑、青各蛍光体の配
列ピッチ、及び電子放出素子の配列ピッチは、Ｘ方向で
その１／３であることが必要であるから、上述の画素間
０．６ｍｍピッチの場合で、各色蛍光体及び電子放出素
子の配列ピッチは０．２ｍｍであることが必要となって
くる。このように配列ピッチが小さい場合は、変調電極
６６の幅Ｇｗも十分に取ることができないから、変調電
圧Ｖ_G が高くなり問題である。

【００２９】本発明は前述の技術課題に鑑み画像形成装
置において、画素の密度を減少することなくカットオフ
するための変調電圧を減少させる構成を提供するために
成されたものである。

【００３０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明は、複数の電子放出素子が結線された素子列の複数
と、複数の変調電極とがマトリクス状に配置された構成
を有する電子源において、前記複数の変調電極は、該複
数の変調電極間のピッチよりも大きな幅を有することを
特徴とする電子源である。

【００３１】更に本発明は、電子源と、該電子源からの
電子ビームの照射により画像を形成する画像形成部材と
を有する画像形成装置において、電子源が、前記電子源
であることを特徴とする画像形成装置である。

【００３２】更に、本発明について、以下に詳述する。

【００３３】図１に、本発明の電子源を用いた画像形成
装置の概略斜視図を示す。図を簡単にするため、図１で
は、素子電極２、変調電極６の厚さは省略した。図２
は、変調電極の配列を分かりやすく説明するため、図１
における変調電極６のみをＺ＋方向から見た平面図であ
る。また、図３は、従来の変調電極２６の構成を示す平
面図である。図２において変調電極６の電子ビーム通過
孔５の中心が正三角形を成すように配置されている。

【００３４】各電子ビーム通過孔間の配列ピッチ（Ｐ）
は、従来に比べて画面単位面積あたりの画素の密度が減
少しないために次のように決められている。

【００３５】すなわち、従来の変調電極のＸ方向の配列
ピッチをａとするとき、

【００３６】

【外１】とすれば良い。

【００３７】例えば、従来の変調電極２６のＸ方向配列
ピッチａ＝２００μｍの時、Ｐ＝３００μｍとし、各変
調電極６の電子ビーム通過孔５の中心が正三角形を成す
ように配置した。このようにすることにより、従来、変
調電極幅（Ｇｗ）１８０μｍであったが、２４０μｍに
広げることができた。素子電極２を作製した基板１の４
ｍｍ上方にフェースプレートを置き、５ｋＶ印加し、素
子電極〜変調電極間は絶縁層（図示せず）を介し１０μ
ｍとして、実験したところ、従来、約−５０Ｖ必要であ
ったカットオフ電圧が約−４０Ｖで良くなり、２０％の
改善効果があった。

【００３８】以上のように、本発明によれば、Ｘ方向の
電子放出素子の配列ピッチより、変調電極の電子ビーム
通過孔中心を通るＸ方向の変調電極幅を大きくすること
により、電子ビームカットオフ時の変調電圧を低減する
効果がある。

【００３９】又、以下に、本発明に係る表面伝導型電子
放出素子の基本的な構成について更に詳述する。

【００４０】表面伝導型電子放出素子は、その基本的な
構成において、平面型と垂直型の２つに大別される。

【００４１】まず、平面型の表面伝導型電子放出素子に
ついて説明する。

【００４２】図１０は、平面型の表面伝導型電子放出素
子の構成を示す模式図であり、図１０の（ａ）は平面
図、図１０の（ｂ）は断面図である。

【００４３】尚、図１０において、１０１は基板、１０
４と１０５は素子電極、１０３は導電性膜、１０２は電
子放出部である。

【００４４】基板１０１としては、石英ガラス、Ｎａ等
の不純物含有量を減少したガラス、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を用いる
ことができる。

【００４５】また、対向する素子電極１０４、１０５の
材料としては、一般的な導体材料を用いることができ、
例えば、Ｎｉ，Ｃｒ，Ａｕ，Ｍｏ，Ｗ，Ｐｔ，Ｔｉ，Ａ
ｌ，Ｃｕ，Ｐｄ等の金属、或はこれらの合金、Ｐｄ，Ａ
ｇ，Ａｕ，ＲｕＯ₂ ，Ｐｄ−Ａｇ等の金属或は金属酸化
物とガラス等から構成される印刷導体、Ｉｎ₂ Ｏ₃ ｎ−
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することができる。

【００４６】素子電極間隔Ｌ１、素子電極長さＷ１、導
電性膜１０３の形状等は、応用される形態等を考慮して
設計されるが、素子電極間隔Ｌ１は、好ましくは、数千
オングストロームから数百マイクロメートルの範囲と
し、より好ましくは、素子電極間に印加する電圧等を考
慮して数マイクロメートルから数十マイクロメートルの
範囲とする。

【００４７】また、素子電極長さＷ１は、電極の抵抗
値、電子放出特性を考慮して、好ましくは、数マイクロ
メートルから数百マイクロメートルの範囲とする。ま
た、素子電極１０４、１０５の膜厚ｄは、数百オングス
トロームから数マイクロメートルの範囲とすることが好
ましい。

【００４８】尚、図１０に示した構成だけでなく、基板
１０１上に、導電性膜１０３、対向する素子電極１０
４、１０５の順に積層した構成とすることもできる。

【００４９】導電性膜１０３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１０４、１０５への
ステップカバレージ、素子段差形成部１２１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、その膜厚は、先に述
べた平面型の表面伝導型電子放出素子の素子電極間隔Ｌ
１に対応し、数千オングストロームから数十マイクロメ
ートル、より好ましくは、数百オングストロームから数
マイクロメートルの範囲とすることが望ましい。この段
差形成部１２１の膜厚は、その製法、及び、素子電極間
に印加する電圧等を考慮して設定される。

【００５０】導電性膜１０３は、素子電極１０４、１０
５と段差形成部１２１の作成後に、該素子電極１０４、
１０５上に積層される。また、図１１においては、電子
放出部１０２は、段差形成部１２１に直線状に示されて
いるが、作成条件、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。

【００５１】

【発明の実施の形態】次に、実施例を用いて本発明を具
体的に説明する。

【００５２】（実施例１）本実施例では、図１に示され
るような構成を有する画像形成装置を作製した。

【００５３】同図において１は絶縁性基板、１６は図１
０に示した表面伝導型電子放出素子で、電子電極２、電
子放出部３を有する。４は素子配線電極、７はガラス
板、８は透明電極、９は蛍光体、１０は７，８，９から
構成されるフェースプレートである。また、６は変調電
極、５は電子ビーム通過孔であり、変調電極６は不図示
の絶縁層１２を介し素子電極６上に配置されている。

【００５４】先ず、本実施例の画像表示装置の作製方法
を説明する。

【００５５】（１）絶縁性基板１を十分洗浄し、該基板
１上に通常良く用いられる蒸着技術とホトリソグラフィ
ー技術により素子配線電極４と素子電極２をＮｉを主成
分とする材料で１０００Åの厚さにて作製した。かかる
素子配線電極４と素子電極２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。素子電極２は狭ギャップを挟んで対向して作
製するが、その電極ギャップは０．１μｍ〜１０μｍが
好適で本実施例では２μｍに形成した。素子電極２のＸ
方向の幅は１０μｍ、電圧印加方向（図中Ｘ方向）及び
それと垂直な方向（図中Ｙ方向）の電子放出部３間の配
列ピッチはＰ_H ，Ｐ_V は３００μｍとし、電子放出部３
が正三角形を成すように配置した。

【００５６】また、電子放出部３のＹ方向の長さＬは４
００μｍとした。

【００５７】（２）次に、素子配線電極４の上にやはり
Ｎｉを主成分とする材料で１μｍの厚さだけさらに蒸着
することで素子配線電極を厚くし抵抗を下げた。

【００５８】（３）次に、有機金属化合物溶液を素子電
極上に塗布し、焼成し、更に前述の通電処理（フォーミ
ング）を施し、素子電極ギャップ間に、電子放出部を有
する導電性膜を設けた。前記導電性膜はＰｄＯを主体と
する微粒子膜で、電子放出部は、該導電性膜の一部に形
成された亀裂である。

【００５９】（４）次に、ＳｉＯ₂ からなる絶縁層１２
（不図示）を全面に厚さ１０μｍ蒸着した。更にその上
に、Ｎｉを主成分とする材料を厚さ約１μｍ蒸着し、ホ
トリソグラフィー技術によりＹ方向に電気的に接続され
るようにパターニングしまた電子ビーム通過孔５を設け
て、変調電極６を作製した。また、電子ビーム通過孔５
の部分にあるＳｉＯ₂ をエッチングにより除き電子放出
部３まで貫通させた。

【００６０】（５）以上のように表面伝導型電子放出素
子が作製された絶縁性基板１の上方に、内面に透明電極
８と蛍光体（画像形成部材）９が塗布されたフェースプ
レート１０を支持枠（図示せず）を介し距離ｄ＝４ｍｍ
だけ離して配置し、基板、支持枠、フェースプレートの
接合部にフリットガラスを塗布、４３０℃で１０分以上
焼成することで接着した。

【００６１】（６）以上のようにして完成したガラス容
器内の雰囲気を真空ポンプにて排気し、十分な真空度に
達した後、素子配線電極４を通じ素子電極２に電圧を印
加し電子放出部３の微粒子膜に通電する。徐々に電圧を
上昇させ該微粒子膜に不可逆的な変形を生じせしめ、最
後にガラス容器の封止を行った。本画像表示装置におい
て一層安定な動作を得るために十分な真空度は１０^-6〜
１０^-7ｔｏｒｒであった。

【００６２】以上のようにして作製した画像形成装置に
おいて、電子放出素子列の第一列の素子電極２間に１４
Ｖの駆動電圧Ｖｆを印加して電子放出させ、それと直交
する変調電極６に情報信号に応じた電圧を印加すること
により、電子ビームのオン・オフの制御を行う。これを
電子放出素子列の第２列以降順次行うことにより、画像
を形成した。なお、画像形成部材である蛍光体９には、
透明電極８を通じ、電子ビーム加速用の電圧として５ｋ
Ｖ印加した。

【００６３】また、変調電極の各部のサイズを図２をも
とに説明すると、変調電極６の電子ビーム通過孔５の開
口部大きさはＸ方向４０μｍ、Ｙ方向１８０μｍとし、
電子ビーム通過孔間の間隔Ｐは３００μｍとした。電子
ビーム通過孔５の配列は正三角形を形成するように並べ
られているので、Ｘ方向のピッチＰ_H は１５０μｍ、Ｙ
方向のピッチＰ_V は２６０μｍとした。また、各電極間
の絶縁を保つための間隔Ｓは各方向とも２０μｍとし
た。また、変調電極６をＹ方向に電気的に接続するため
の変調電極配線１３の幅Ｗは２０μｍとしたが、変調電
極にはほとんど電流が流れないので配線抵抗はＷ＝２０
μｍで問題なかった。以上のような構成により、各変調
電極の電子ビーム通過孔中心での水平方向幅Ｇ_W は２Ｐ
_H −６０μｍとなるから、２４０μｍとできた。

【００６４】本実施例で作製した画像形成装置におい
て、電子ビームカットオフのための変調電圧は前述した
ように約−４０Ｖであった。従来、通常用いられた構成
で、本実施例と同じ画素密度を得るには、図３において
Ｘ方向の変調電極配列ピッチａ＝２００μｍとする必要
があり、絶縁間隔Ｓ＝２０μｍとすると、変調電極の水
平方向幅Ｇ_W は１８０μｍとなり、電子ビームカットオ
フ電圧は上記と同条件にて約−５０Ｖであった。

【００６５】以上のように本実施例により電子ビームカ
ットオフのための変調電圧は従来より２０％低減でき
た。

【００６６】（実施例２）図４に、本発明の第２の実施
例で用いられる電子源が作製された基板の平面図（図４
の（ａ））と断面図（図４の（ｂ））とを示す。本実施
例では、電子放出素子が作製される基板以外は第一実施
例と同じなので省略する。本実施例の素子基板の作製方
法は第一実施例とほぼ同様だが、本実施例においては、
素子配線電極４、素子電極２、及びそれらと変調電極６
とを絶縁するための絶縁層１２を形成した後、まずＹ方
向に変調電極配線１３のみパターニングして形成する。
次にＳｉＯ₂ からなる絶縁層を厚さ２μｍ全面に蒸着に
より形成し、次に変調電極配線１３と変調電極６とを電
気的に接続するため絶縁層上所望の位置にエッチングに
より、コンタクトホールを開けた。その上から所望の形
状の変調電極パターンをＮｉを主成分とする材料で厚さ
２μｍで蒸着とホトリソグラフィー技術にて作製し、同
時に変調電極配線と変調電極との電気的導通も得た。な
お、コンタクトホールを作製するため、本実施例におけ
る変調電極の電子ビーム通過孔５の大きさは４０μｍ
（Ｘ方向）×１６０μｍ（Ｙ方向）とした。

【００６７】本実施例においては、変調電極配線１３
と、変調電極６とを絶縁層を介し、垂直方向に分離した
ので、変調電極幅等は第一実施例に比べ、更に大きくす
ることができた。具体的には本実施例では、電子ビーム
通過孔を正三角形状に３００μｍのピッチで配置する第
一実施例と同じ配列ピッチでも、変調電極の水平方向幅
Ｇ_W を、絶縁間隔Ｓ＝２０μｍとしても、２８０μｍと
することができ、変調電圧の更なる低減が可能であっ
た。本実施例の基板１の４ｍｍ上方に蛍光体を配置し、
５ｋＶの加速電圧を印加した時の、電子ビームカットオ
フのための変調電圧は、約−３５Ｖで良く、従来に比
べ、３０％の低減が達成できた。

【００６８】

【発明の効果】以上説明したように、電子放出素子と変
調電極とでＸＹマトリクスを達成し、画像を形成する画
像表示装置において、本発明の構成によれば、電子ビー
ム制御のための変調電圧が低減でき、駆動が容易にな
り、駆動ＩＣ等も低い耐圧のＩＣが使用できる。

【００６９】また、同じ変調電圧では、画像の高精細化
が可能であり、より高密度な画像表示が可能であるとい
った効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像形成装置の概略構成を示す斜視図
である。

【図２】本発明の電子源の変調電極の構成を説明する平
面図である。

【図３】従来の電子源の変調電極の構成を説明する平面
図である。

【図４】本発明の実施例２で用いられた電子源の平面図
（ａ）及び断面図（ｂ）である。

【図５】従来の画像形成装置の概略構成を示す斜視図で
ある。

【図６】従来の別の画像形成装置の概略構成を示す斜視
図である。

【図７】表面伝導型電子放出素子の電子放出実験につい
て説明するための概略図である。

【図８】画像形成部材面での電子ビームスポット形状に
ついて説明するための図である。

【図９】表面伝導型電子放出素子の電子放出について説
明するための図である。

【図１０】表面伝導型電子放出素子の基本的な構造を説
明するための平面図（ａ）及び断面図（ｂ）である。

【図１１】表面伝導型電子放出素子の別の態様を説明す
るための断面図である。

【図１２】表面伝導型電子放出素子の更に別の態様を説
明するための平面図である。

【符号の説明】

１，２１，４１，６１，１０１，２０１基板２，４３，６２ａ，６２ｂ，１０４，１０５素子電極３，４４，６３，１０２，２０２電子放出部４，１３，２３，４２配線電極５，２５，４５，６５電子ビーム通過孔６，２６，４６，６６変調電極７，２７，４７，６７ガラス板８，２８，４８，６８透明電極９，２９，４９，６９蛍光体１０，３０，５０フェースプレート１１，３１，７１蛍光体の輝点１２，１５絶縁層１４コンタクトホール１６，２４電子放出素子２２支持体１０３，２０３導電性膜１２１段差形成部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者坂野嘉和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)発明者武田俊彦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】複数の電子放出素子が結線された素子列
の複数と、複数の変調電極とがマトリクス状に配置され
た構成を有する電子源において、前記複数の変調電極
は、該複数の変調電極間のピッチよりも大きな幅を有す
ることを特徴とする電子源。
【請求項２】前記電子放出素子は、冷陰極素子である
請求項１に記載の電子源。
【請求項３】前記電子放出素子は、基板面に平行に配
置された電極間に電子放出部を有する電子放出素子であ
る請求項１または２に記載の電子源。
【請求項４】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１〜３のいずれかに記載の電子源。
【請求項５】電子源と、該電子源からの電子ビームの
照射により画像を形成する画像形成部材とを有する画像
形成装置において、前記電子源が、請求項１〜４のいず
れかに記載の電子源であることを特徴とする画像形成装
置。
【請求項６】前記画像形成部材が、蛍光体である請求
項５に記載の画像形成装置。