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JP3230729B2 - Electron beam apparatus, electron source and image forming apparatus using the same - Google Patents

Electron beam apparatus, electron source and image forming apparatus using the same

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Publication number
JP3230729B2
JP3230729B2 JP8851797A JP8851797A JP3230729B2 JP 3230729 B2 JP3230729 B2 JP 3230729B2 JP 8851797 A JP8851797 A JP 8851797A JP 8851797 A JP8851797 A JP 8851797A JP 3230729 B2 JP3230729 B2 JP 3230729B2
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JP
Japan
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electron
film
carbon
electron beam
spacer
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JP8851797A
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博光 高瀬
博嗣 高木
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Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、電子線装置および
その応用である表示装置等の画像形成装置に関し、特に
大気圧耐用のスペーサを有する画像形成装置に関するも
のである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electron beam apparatus and an image forming apparatus such as a display apparatus to which the electron beam apparatus is applied, and more particularly to an image forming apparatus having an atmospheric pressure resistant spacer.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から、電子放出素子として熱陰極素
子と冷陰極素子の2種類が知られている。このうち冷陰
極素子では、たとえば表面伝導型放出素子や、電界放出
型素子(以下FE型と記す)や、金属/絶縁層/金属型
放出素子(以下MIM型と記す)、などが知られてい
る。
2. Description of the Related Art Conventionally, two types of electron emitting devices, a hot cathode device and a cold cathode device, are known. Among these, among the cold cathode devices, for example, a surface conduction type emission device, a field emission type device (hereinafter referred to as FE type), a metal / insulating layer / metal type emission device (hereinafter referred to as MIM type), and the like are known. I have.

【0003】表面伝導型放出素子としては、たとえば、
M.I.Elinson,Radio Eng.ElectronPhys.,10,1290,(196
5)や、後述する他の例が知られている。表面伝導型放出
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薄膜を用いたものの他
に、Au薄膜によるもの[G.Dittmer:"Thin Solid Fi
lms",9,317(1972)]や、In23/SnO2 薄膜による
もの[M.Hartwell and C.G.Fonstad:"IEEE Trans.ED
Conf.",519(1975)]や、カ−ボン薄膜によるもの[荒
木久 他:真空、第26巻、第1号、22(198
3)]等が報告されている。
[0003] As a surface conduction type emission element, for example,
MIElinson, Radio Eng. ElectronPhys., 10, 1290, (196
5) and other examples described later are known. The surface conduction electron-emitting device utilizes a phenomenon in which electron emission occurs when a current flows in a small-area thin film formed on a substrate in parallel with the film surface. As the surface conduction electron-emitting device, in addition to the use of a thin film of SnO 2 according to the Ellingson, etc., by an Au thin film [G.Dittmer: "Thin Solid Fi
lms ", 9,317 (1972)] and, In 2 O 3 / SnO 2 by thin film [M.Hartwell and CGFonstad:" IEEE Trans.ED
Conf. ", 519 (1975)] and those using carbon thin films [Hisashi Araki et al .: Vacuum, Vol. 26, No. 1, 22 (198)
3)] has been reported.

【0004】これらの表面伝導型放出素子の素子構成の
典型的な例として、図20に前述のM.Hartwellらによる
素子の平面図を示す。同図において、3001は基板
で、3004はスパッタで形成された金属酸化物よりな
る導電性薄膜である。導電性薄膜3004は図示のよう
にH字形の平面形状に形成されている。該導電性薄膜3
004に後述の通電フォ−ミングと呼ばれる通電処理を
施すことにより、電子放出部3005が形成される。図
中の間隔Lは、0.5〜1[mm],Wは、0.1[m
m]で設定されている。尚、図示の便宜から、電子放出
部3005は導電性薄膜3004の中央に矩形の形状で
示したが、これは模式的なものであり、実際の電子放出
部の位置や形状を忠実に表現しているわけではない。
FIG. 20 shows a plan view of the above-mentioned device by M. Hartwell et al. As a typical example of the device configuration of these surface conduction electron-emitting devices. In the figure, reference numeral 3001 denotes a substrate; and 3004, a conductive thin film made of metal oxide formed by sputtering. The conductive thin film 3004 is formed in an H-shaped planar shape as shown. The conductive thin film 3
An electron emission portion 3005 is formed by performing an energization process called energization forming described below on 004. The interval L in the figure is 0.5 to 1 [mm], and W is 0.1 [m].
m]. In addition, for convenience of illustration, the electron emitting portion 3005 is shown in a rectangular shape at the center of the conductive thin film 3004, but this is a schematic one, and the position and shape of the actual electron emitting portion are faithfully represented. Not necessarily.

【0005】M.Hartwellらによる素子をはじめとして上
述の表面伝導型放出素子においては、電子放出を行う前
に導電性薄膜3004に通電フォ−ミングと呼ばれる通
電処理を施すことにより、電子放出部3005を形成す
るのが一般的であった。すなわち、通電フォ−ミングと
は、前記導電性薄膜3004の両端に一定の直流電圧、
もしくは、例えば1V/分程度の非常にゆっくりとした
レ−トで昇圧する直流電圧を印加して通電し、導電性薄
膜3004を局所的に破壊もしくは変形もしくは変質せ
しめ、電気的に高抵抗な状態の電子放出部3005を形
成することである。尚、局所的に破壊もしくは変形もし
くは変質した導電性薄膜3004の一部には、亀裂が発
生する。前記通電フォ−ミング後に導電性薄膜3004
に適宜の電圧を印加した場合には、前記亀裂付近におい
て電子放出が行われる。
[0005] In the above-mentioned surface conduction type electron-emitting device including the device by M. Hartwell et al., The electron-emitting portion 3005 is formed by subjecting the conductive thin film 3004 to an energization process called energization forming before electron emission. It was common to form That is, energization forming means that a constant DC voltage is applied to both ends of the conductive thin film 3004,
Alternatively, a current is applied by applying a DC voltage which is boosted at a very slow rate of, for example, about 1 V / min, and locally destroys, deforms, or alters the conductive thin film 3004, thereby giving a high electrical resistance. Is formed. Note that a crack is generated in a part of the conductive thin film 3004 that is locally broken, deformed, or altered. After the energization forming, the conductive thin film 3004
When an appropriate voltage is applied to the above, electrons are emitted in the vicinity of the crack.

【0006】また、FE型の例は、たとえば、W.P.Dyke
&W.W.Dolan,"Field emission",Advance in Electron Ph
ysics,8,89(1956)や、あるいは、C.A.Spindt,"Physical
properties of thin-film field emission cathodes w
ith molybdenium cones",J.Appl.Phys.,47,5248(1976)
などが知られている。
An example of the FE type is, for example, WPDyke
& W.W.Dolan, "Field emission", Advance in Electron Ph
ysics, 8, 89 (1956) or CASpindt, "Physical
properties of thin-film field emission cathodes w
ith molybdenium cones ", J. Appl. Phys., 47, 5248 (1976)
Etc. are known.

【0007】FE型の素子構成の典型的な例として、図
21に前述のC.A.Spindtらによる素子の断面図を示す。
同図において、3010は基板で、3011は導電材料
よりなるエミッタ配線、3012はエミッタコ−ン、3
013は絶縁層、3014はゲ−ト電極である。本素子
は、エミッタコ−ン3012とゲ−ト電極3014の間
に適宜の電圧を印加することにより、エミッタコ−ン3
012の先端部より電界放出を起こさせるものである。
また、FE型の他の素子構成として、図21のような積
層構造ではなく、基板上に基板平面とほぼ平行にエミッ
タとゲ−ト電極を配置した例もある。
[0007] As a typical example of the FE type device configuration, FIG. 21 shows a cross-sectional view of the device by CASpindt et al. Described above.
In the figure, reference numeral 3010 denotes a substrate; 3011, an emitter wiring made of a conductive material; 3012, an emitter connector;
Reference numeral 13 denotes an insulating layer, and reference numeral 3014 denotes a gate electrode. In this element, an appropriate voltage is applied between the emitter cone 3012 and the gate electrode 3014, so that the emitter
Field emission is caused from the tip of the 012.
Further, as another element configuration of the FE type, there is an example in which an emitter and a gate electrode are arranged on a substrate almost in parallel with the substrate plane, instead of the laminated structure shown in FIG.

【0008】また、MIM型の例としては、たとえば、
C.A.Mead,"Operationof tunnel-emission Devices,J.Ap
pl.Phys.,32,646(1961)などが知られている。MIM型
の素子構成の典型的な例を図22に示す。同図は断面図
であり、図において、3020は基板で、3021は金
属よりなる下電極、3022は厚さ100オングストロ
−ム程度の薄い絶縁層、3023は厚さ80〜300オ
ングストロ−ム程度の金属よりなる上電極である。MI
M型においては、上電極3023と下電極3021の間
に適宜の電圧を印加することにより、上電極3023の
表面より電子放出を起こさせるものである。
As an example of the MIM type, for example,
CAMead, "Operationof tunnel-emission Devices, J.Ap
pl.Phys., 32, 646 (1961). FIG. 22 shows a typical example of the MIM element configuration. The figure is a sectional view, in which 3020 is a substrate, 3021 is a lower electrode made of metal, 3022 is a thin insulating layer having a thickness of about 100 Å, and 3023 is a thin insulating layer having a thickness of about 80 to 300 Å. Upper electrode made of metal. MI
In the M-type, by applying an appropriate voltage between the upper electrode 3023 and the lower electrode 3021, electrons are emitted from the surface of the upper electrode 3023.

【0009】上述の冷陰極素子は、熱陰極素子と比較し
て低温で電子放出を得ることができるため、加熱用ヒ−
タ−を必要としない。したがって、熱陰極素子よりも構
造が単純であり、微細な素子を作成可能である。また、
基板上に多数の素子を高い密度で配置しても、基板の熱
溶融などの問題が発生しにくい。また、熱陰極素子がヒ
−タ−の加熱により動作するため応答速度が遅いのとは
異なり、冷陰極素子の場合には応答速度が速いという利
点もある。
Since the above-mentioned cold cathode device can obtain electron emission at a lower temperature than the hot cathode device, the heating cathode
No need for tar. Therefore, the structure is simpler than that of the hot cathode element, and a fine element can be produced. Also,
Even if a large number of elements are arranged on a substrate at a high density, problems such as thermal melting of the substrate hardly occur. Also, unlike the hot cathode element, which operates by heating the heater, which has a low response speed, the cold cathode element has the advantage of a high response speed.

【0010】このため、冷陰極素子を応用するための研
究が盛んに行われてきている。
For this reason, research for applying the cold cathode device has been actively conducted.

【0011】たとえば、表面伝導型放出素子は、冷陰極
素子のなかでも特に構造が単純で製造も容易であること
から、大面積にわたり多数の素子を形成できる利点があ
る。そこで、たとえば特開昭64−31332号公報に
おいて開示されるように、多数の素子を配列して駆動す
るための方法が研究されている。
For example, the surface conduction electron-emitting device has the advantage of being able to form a large number of devices over a large area because it has a particularly simple structure and is easy to manufacture among the cold cathode devices. Therefore, as disclosed in, for example, JP-A-64-31332, a method for arranging and driving a large number of elements has been studied.

【0012】また、表面伝導型放出素子の応用について
は、たとえば、画像表示装置、画像記録装置などの画像
形成装置や、荷電ビ−ム源、等が研究されている。特
に、画像表示装置への応用としては、たとえばUSP5,06
6,883や特開平2−257551号公報や特開平4−2
8137号公報において開示されているように、表面伝
導型放出素子と電子ビ−ムの照射により発光する蛍光体
とを組み合わせて用いた画像形成装置が研究されてい
る。表面伝導型放出素子と蛍光体とを組み合わせて用い
た画像形成装置は、従来の他の方式の画像形成装置より
も優れた特性が期待されている。たとえば、近年普及し
てきた液晶表示装置と比較しても、自発光型であるため
バックライトを必要としない点や、視野角が広い点が優
れていると言える。
As for the application of the surface conduction electron-emitting device, for example, an image forming apparatus such as an image display device and an image recording device, a charged beam source, and the like have been studied. In particular, as an application to an image display device, for example, USP 5,06
6,883 and JP-A-2-257551 and JP-A-4-24-2
As disclosed in Japanese Patent No. 8137, an image forming apparatus using a combination of a surface conduction electron-emitting device and a phosphor that emits light when irradiated with an electron beam has been studied. An image forming apparatus using a combination of a surface conduction electron-emitting device and a phosphor is expected to have better characteristics than other conventional image forming apparatuses. For example, compared to a liquid crystal display device that has become widespread in recent years, it can be said that it is superior in that it does not require a backlight because it is a self-luminous type and that it has a wide viewing angle.

【0013】また、FE型を多数個ならべて駆動する方
法は、たとえば本出願人によるUSP4,904, 895に開示さ
れている。また、FE型を画像形成装置に応用した例と
して、たとえば、R.Meyerらにより[R.Meyer:"Recent
Development on Micro-tips Display at LETI",Te
ch.Digest of 4th Int. Vacuum Microele-ctronic
s Conf.,Nagahama,pp.6〜9(1991)]で、報告された平
板型表示装置が知られている。
A method of driving a large number of FE types in a row is disclosed, for example, in US Pat. No. 4,904,895 by the present applicant. As an example in which the FE type is applied to an image forming apparatus, for example, R. Meyer et al. [R. Meyer: "Recent
Development on Micro-tips Display at LETI ", Te
ch.Digest of 4th Int.Vacuum Microele-ctronic
s Conf., Nagahama, pp. 6-9 (1991)], and a flat panel display device reported is known.

【0014】また、MIM型を多数個並べて画像形成装
置に応用した例は、たとえば特開平3−55738号公
報に開示されている。
An example in which a number of MIM types are arranged and applied to an image forming apparatus is disclosed in, for example, JP-A-3-55738.

【0015】上記の様な電子放出素子を用いた画像形成
装置のうちで、奥行きの薄い平面型表示装置は省スペー
スかつ軽量であることから、ブラウン管型の表示装置に
置き換わるものとして注目されている。
[0015] Among the image forming apparatuses using the above-mentioned electron-emitting devices, a flat display device having a small depth has attracted attention as a replacement for a cathode-ray tube display device because of its space saving and light weight. .

【0016】図23は平面型の画像形成装置をなす表示
パネル部の一例を示す斜視図であり、内部構造を示すた
めにパネルの一部を切り欠いて示している。
FIG. 23 is a perspective view showing an example of a display panel portion forming a flat type image forming apparatus, and a part of the panel is cut away to show the internal structure.

【0017】図中、3115はリアプレート、3116
は側壁、3117はフェースプレートであり、リアプレ
ート3115、側壁3116およびフュースプレート3
117により表示パネルの内部を真空に維持するための
外囲器(気密容器)を形成している。
In the figure, 3115 is a rear plate, 3116
Denotes a side wall, 3117 denotes a face plate, and a rear plate 3115, a side wall 3116, and a fuse plate 3
117 forms an envelope (airtight container) for maintaining the inside of the display panel in a vacuum.

【0018】リアプレート3115には基板3111が
固定されているが、この基板3111上には冷陰極素子
3112が、n×m個形成されている。(n、mは2以
上の正の整数であり、目的とする表示画素数に応じ適宜
設定される。)また、前記n×m個の冷陰極素子311
2は、図23に示すとおり、m本の行方向配線3113
とN本の列方向配線3114により配線されている。こ
れら基板3111、冷陰極素子3112、行方向配線3
113および列方向配線3114によって構成される部
分をマルチ電子ビーム源と呼ぶ。また、行方向配線31
13と列方向配線3114の少なくとも交差する部分に
は、両配線間に絶縁層(不図示)が形成されており、電気
的な絶縁が保たれている。
A substrate 3111 is fixed to the rear plate 3115, and nxm cold cathode elements 3112 are formed on the substrate 3111. (N and m are positive integers of 2 or more and are appropriately set according to the target number of display pixels.) Further, the n × m cold cathode elements 311 are provided.
2 are m row-direction wirings 3113 as shown in FIG.
And N column direction wirings 3114. These substrate 3111, cold cathode element 3112, row direction wiring 3
The portion constituted by the 113 and the column direction wiring 3114 is called a multi-electron beam source. Also, the row direction wiring 31
An insulating layer (not shown) is formed between at least the portion where the column 13 and the column-directional wiring 3114 intersect, so that electrical insulation is maintained.

【0019】フェースプレート3117の下面には、蛍
光体からなる蛍光膜3118が形成されており、赤
(R)、緑(G)、育(B)の3原色の蛍光体(不図
示)が塗り分けられている。また、蛍光膜3118をな
す上記各色蛍光体の間には黒色体(不図示)が設けてあ
り、さらに蛍光膜3118のリアプレート3115側の
面には、Al等からなるメタルバック3119が形成さ
れている。
On the lower surface of the face plate 3117, a phosphor film 3118 made of a phosphor is formed, and phosphors (not shown) of three primary colors of red (R), green (G), and growth (B) are applied. Divided. A black body (not shown) is provided between the phosphors of the respective colors constituting the fluorescent film 3118, and a metal back 3119 made of Al or the like is formed on the surface of the fluorescent film 3118 on the rear plate 3115 side. ing.

【0020】また、Dx1〜DxmおよびDy1〜Dy
nおよびHvは、当該表示パネルと不図示の電気回路と
を電気的に接続するために設けた気密構造の電気接続用
端子である。Dx1〜Dxmはマルチ電子ビーム源の行
方向配線3113と、Dy1〜Dynはマルチ電子ビー
ム源の列方向配線3114と、Hvはメタルバック31
19と各々電気的に接続している。
Further, Dx1 to Dxm and Dy1 to Dy
n and Hv are electric connection terminals having an airtight structure provided for electrically connecting the display panel and an electric circuit (not shown). Dx1 to Dxm are row direction wirings 3113 of the multi electron beam source, Dy1 to Dyn are column direction wirings 3114 of the multi electron beam source, and Hv is a metal back 31.
19 are electrically connected to each other.

【0021】また、上記気密容器の内部は10-6Tor
r程度の真空に保持されており、画像形成装置の表示面
積が大きくなるにしたがい、気密容器内部と外部の気圧
差によるリアプレート3115およびフェースプレート
3117の変形あるいは破壊を防止する手段が必要とな
る。リアプレート3115およびフェースプレート31
17を厚くすることによる方法は、画像形成装置の重量
を増加させるのみならず、斜め方向から見たときに画像
のゆがみや視差を生ずる。これに対し、図23において
は、比較的薄いガラス板からなり大気圧を支えるための
構造支持体(スペーサ、あるいはリブと呼ばれる)31
20が設けられている。このようにして、マルチビーム
電子源が形成された基板3111と蛍光膜3118が形
成されたフェースプレート3116間は通常サブミリな
いし数ミリに保たれ、前述したように気密容器内部は高
真空に保持されている。
The inside of the airtight container is 10 -6 Torr.
r, and as the display area of the image forming apparatus increases, a means for preventing deformation or destruction of the rear plate 3115 and the face plate 3117 due to a pressure difference between the inside and the outside of the airtight container is required. . Rear plate 3115 and face plate 31
The method of increasing the thickness of not only increases the weight of the image forming apparatus, but also causes image distortion and parallax when viewed from an oblique direction. On the other hand, in FIG. 23, a structural support (called a spacer or a rib) 31 made of a relatively thin glass plate and supporting the atmospheric pressure is used.
20 are provided. In this way, the distance between the substrate 3111 on which the multi-beam electron source is formed and the face plate 3116 on which the fluorescent film 3118 is formed is usually kept at a sub-millimeter to several millimeters, and the inside of the airtight container is kept at a high vacuum as described above. ing.

【0022】以上説明した表示パネルを用いた画像形成
装置は、容器外端子Dx1ないしDxm、Dy1ないし
Dynを通じて各冷陰極素子3112に電圧を印加する
と、各冷陰極素子3112から電子が放出される。それ
と同時にメタルバック3119に容器外端子Hvを通じ
て数百[V]ないし数[kV]の高圧を印加して、上記
放出された電子を加速し、フェースプレート3117の
内面に衝突させる。これにより、蛍光膜3118をなす
各色の蛍光体が励起されて発光し、画像が表示される。
In the image forming apparatus using the above-described display panel, when a voltage is applied to each cold cathode element 3112 through the external terminals Dx1 to Dxm and Dy1 to Dyn, electrons are emitted from each cold cathode element 3112. At the same time, a high voltage of several hundred [V] to several [kV] is applied to the metal back 3119 through the external terminal Hv to accelerate the emitted electrons and cause them to collide with the inner surface of the face plate 3117. As a result, the phosphors of each color forming the fluorescent film 3118 are excited and emit light, and an image is displayed.

【0023】[0023]

【発明が解決しようとする課題】以上説明した画像形成
装置の表示パネルにおいては、以下のような問題点があ
った。
The display panel of the image forming apparatus described above has the following problems.

【0024】第1に、スペーサ3120の近傍から放出
された電子の一部がスペーサ3120に 当たることに
より、あるいは放出電子の作用で、スペーサ帯電をひき
おこす可能性がある。このスペーサの帯電により冷陰極
素子3112から放出された電子はその軌道を曲げら
れ、蛍光体上の正規な位置とは異なる場所に到達し、ス
ペーサ近傍の画像がゆがんで表示される。
First, there is a possibility that a part of the electrons emitted from the vicinity of the spacer 3120 hit the spacer 3120 or the action of the emitted electrons may cause the spacer to be charged. The electrons emitted from the cold cathode element 3112 due to the charging of the spacer are bent in their trajectories, reach a position different from the normal position on the phosphor, and the image near the spacer is distorted and displayed.

【0025】第2に、冷陰極素子3112からの放出電
子を加速するためにマルチビーム電子 とフェースプレ
ート3117との間には数百V以上の高電圧(即ち1k
V/mm以上の高電界)が印加されるため、スペーサ3
120表面での沿面放電が懸念される。特に、上記のよ
うにスペーサが帯電している場合は、放電が誘発される
可能性がある。
Second, in order to accelerate electrons emitted from the cold cathode device 3112, a high voltage of several hundred V or more (ie, 1 kV) is applied between the multi-beam electron and the face plate 3117.
V / mm or more), the spacer 3
There is a concern about creeping discharge on the surface of the H.120. In particular, when the spacer is charged as described above, discharge may be induced.

【0026】この問題点を解決するために、スペーサに
微小電流が流れるようにして帯電を除去する提案がなさ
れている(特開昭57−118355号公報、特開昭6
1−124031号公報)。そこでは絶縁性のスペーサ
の表面に高抵抗薄膜を形成することにより、スペーサ表
面に微小電流が流れるようにしている。ここで用いられ
ている帯電防止膜は酸化スズ、あるいは酸化スズと酸化
インジウム混晶薄膜や金属膜である。
In order to solve this problem, it has been proposed to remove the charge by making a small current flow through the spacer (Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 57-118355 and 57-118).
1-124031). There, a high-resistance thin film is formed on the surface of an insulating spacer so that a minute current flows on the surface of the spacer. The antistatic film used here is tin oxide or a mixed crystal thin film of tin oxide and indium oxide or a metal film.

【0027】上記提案に使用された酸化スズ等の半導体
型薄膜は、ガスセンサに応用されるほど酸素等のガスに
敏感なため、雰囲気でその抵抗値が変化しやすい。ま
た、これらの材料あるいは金属膜は比抵抗が小さいため
に、高抵抗化するには島状に成膜したり、極めて薄膜化
する必要がある。すなわち、従来の高抵抗膜は成膜の再
現性が難しかったり、ディスプレイ作製工程でのフリッ
ト封着やベーキングといった熱工程で抵抗値が変化しや
すいという欠点があった。
The semiconductor type thin film such as tin oxide used in the above proposal is sensitive to a gas such as oxygen so that it is applied to a gas sensor, so that its resistance value is easily changed in an atmosphere. In addition, since these materials or metal films have low specific resistance, it is necessary to form them in an island shape or to make them extremely thin in order to increase the resistance. That is, the conventional high-resistance film has drawbacks in that the reproducibility of film formation is difficult, and the resistance value is easily changed in a heating process such as frit sealing or baking in a display manufacturing process.

【0028】また、スペーサ3120の近傍から放出さ
れた電子の一部が、高抵抗膜に当たる際に放出される2
次電子量は、高抵抗膜の状態、膜厚に依存するために、
高抵抗膜を島状に成膜したり、極めて薄い膜として成膜
する場合、高抵抗膜の面内で帯電が除去される程度にバ
ラツキがでるという欠点があった。
Also, some of the electrons emitted from the vicinity of the spacer 3120 are emitted when the electrons hit the high-resistance film.
Since the amount of secondary electrons depends on the state and thickness of the high-resistance film,
When the high resistance film is formed in an island shape or formed as an extremely thin film, there is a defect that the charge is removed to the extent that the charge is removed in the plane of the high resistance film.

【0029】本発明は上記従来スペーサの欠点を克服す
るものであり、安定性が高いスペーサ用帯電防止膜
いた画像形成装置を提供するものである。
The present invention overcomes the above-mentioned disadvantages of the conventional spacer, and provides an image forming apparatus using a spacer antistatic film having high stability.

【0030】[0030]

【課題を解決するための手段】本発明の目的は、以下の
構成を有する電子線装置により達成される。すなわち、
複数の冷陰極素子を有する電子源と、前記電子源より放
出された電子を制御する電極と、前記電子より放出され
た電子を照射するターゲットと、前記電子源と前記電極
との間に配置されたスペーサとを有する電子線装置にお
いて、該スペーサは絶縁性部材の表面にカーボンが分散
している層を有する比抵抗が0.1Ω・cm〜1.0×1
8Ω・cmの半導電膜から成る帯電防止膜を有する構
成、または、絶縁性部材の表面に形成された比抵抗が
0.1〜1.0×108Ω・cmの半導電膜表面にカーボ
ンを島状に堆積した帯電防止膜を有する構成、さらに
は、絶縁性部材の表面にカーボンが分散している層を有
する比抵抗が0.1〜1.0×108Ω・cmの半導電膜
上にカーボンを島状に堆積した帯電防止膜を有する構成
を有する帯電防止膜であるこを有する帯電防止膜である
ことを特徴とし、且つ、前記電子源および前記電極との
当接面に導電膜を有しており、前記帯電防止膜が前記電
子源および前記電極に対して電気的に接続されている構
成を有することを特徴とする電子線装置により本発明の
目的が達成される。
The object of the present invention is achieved by an electron beam apparatus having the following configuration. That is,
An electron source having a plurality of cold cathode devices, an electrode for controlling electrons emitted from the electron source, a target for irradiating the electrons emitted from the electrons, and a target disposed between the electron source and the electrode And a spacer having a layer in which carbon is dispersed on the surface of the insulating member and having a specific resistance of 0.1 Ω · cm to 1.0 × 1.
0 8 Ω · cm configuration having antistatic film made of a semi-conductive film, or the insulating Hanshirubedenmaku surface resistivity formed on the surface of 0.1~1.0 × 10 8 Ω · cm of the member Having an antistatic film in which carbon is deposited in an island shape, and further having a layer in which carbon is dispersed on the surface of the insulating member, having a specific resistance of 0.1 to 1.0 × 10 8 Ω · cm. An antistatic film having an antistatic film in which carbon is deposited in an island shape on a semiconductive film, wherein the antistatic film has an antistatic film, and a contact surface with the electron source and the electrode. The object of the present invention is achieved by an electron beam apparatus having a configuration in which a conductive film is provided and the antistatic film is electrically connected to the electron source and the electrode. .

【0031】図1(a)〜(c)は本発明によるスペー
サの断面模式図であり、1は帯電防止が施される絶縁性
部材であるスペーサの基体、2は絶縁性部材の基体1の
表面に形成した帯電防止膜である。帯電防止膜2は島状
に形成されたカーボン3または、分散されたカーボン4
と半導電膜5から構成される。
1 (a) to 1 (c) are schematic cross-sectional views of a spacer according to the present invention, wherein 1 is a base of a spacer which is an insulating member provided with antistatic properties, and 2 is a base of a base 1 of the insulating member. An antistatic film formed on the surface. The antistatic film 2 is made of island-shaped carbon 3 or dispersed carbon 4
And the semiconductive film 5.

【0032】本発明の電子線装置は、以下のような形態
を有するものであってもよい。
The electron beam apparatus of the present invention may have the following form.

【0033】(1)前記電子線装置は、前記電極が前記
電子源より放出された電子を加速する加速電極であり、
入力信号に応じて前記冷陰極素子から放出された電子を
前記ターゲットに照射して画像を形成する画像形成装置
をなす。特に、前記ターゲットが蛍光体である画像形成
装置をなす。
(1) In the electron beam apparatus, the electrode is an accelerating electrode for accelerating electrons emitted from the electron source.
An image forming apparatus forms an image by irradiating the target with electrons emitted from the cold cathode device in response to an input signal. In particular, an image forming apparatus in which the target is a phosphor is provided.

【0034】(2)前記冷陰極素子は、電子放出部を含
む導電性薄膜を一対の電極間に有する冷陰極素子であ
り、特に好ましくは表面伝導型電子放出素子である。
(2) The cold cathode device is a cold cathode device having a conductive thin film including an electron emitting portion between a pair of electrodes, and is particularly preferably a surface conduction electron emitting device.

【0035】(3)前記電子源は、複数の行方向配線と
複数の列方向配線とでマトリクス配線された複数の冷陰
極素子を有する単純マトリクス状配置の電子源をなす。
(3) The electron source is a simple matrix-shaped electron source having a plurality of cold cathode devices arranged in a matrix with a plurality of row wirings and a plurality of column wirings.

【0036】(4)前記電子源は、並列に配置した複数
の冷陰極素子の個々を両端で接続した冷陰極素子の行を
複数配し(行方向と呼ぶ)、この配線と直交する方向
(列方向と呼ぶ)に沿って、冷陰極素子の上方に配した
制御電極(グリッドとも呼ぶ)により、冷陰極素子から
の電子を制御するはしご状配置の電子源をなす。
(4) The electron source is provided with a plurality of rows of cold cathode elements each having a plurality of cold cathode elements arranged in parallel and connected at both ends (referred to as a row direction), and a direction perpendicular to the wiring (referred to as a row direction). A control electrode (also referred to as a grid) disposed above the cold cathode element along the column direction) forms a ladder-like electron source for controlling electrons from the cold cathode element.

【0037】(5)また、本発明の思想によれば、表示
用として好適な画像形成装置に限るものでなく、感光性
ドラムと発光ダイオード等で構成された光プリンタの発
光ダイオード等の代替の発光源として、上述の画像形成
装置を用いることもできる。またこの際、上述のm本の
行方向配線とn本の列方向配線を、適宜選択すること
で、ライン状発光源だけでなく、2次元状の発光源とし
ても応用できる。この場合、画像形成部材としては、以
下の実施形態で用いる蛍光体のような直接発光する物質
に限るものではなく、電子の帯電による潜像画像が形成
されるような部材を用いることもできる。
(5) Further, according to the concept of the present invention, the present invention is not limited to an image forming apparatus suitable for display, but may be replaced with a light emitting diode or the like of an optical printer including a photosensitive drum and a light emitting diode. The above-described image forming apparatus can be used as a light source. In this case, by appropriately selecting the above-mentioned m row-directional wirings and n column-directional wirings, the present invention can be applied not only to a linear light emitting source but also to a two-dimensional light emitting source. In this case, the image forming member is not limited to a substance that directly emits light, such as a phosphor used in the following embodiments, and a member that forms a latent image by electron charging can also be used.

【0038】また、本発明の思想によれば、例えば電子
顕微鏡のように、電子源からの放出電子の被照射部材
が、蛍光体等の画像形成部材以外のものである場合につ
いても、本発明は適用できる。従って、本発明は被照射
部材を特定しない一般的電子線装置としての形態もとり
うる。
Further, according to the concept of the present invention, the present invention is applicable to a case where a member to be irradiated with electrons emitted from an electron source is other than an image forming member such as a phosphor, as in an electron microscope. Is applicable. Therefore, the present invention can also take a form as a general electron beam apparatus that does not specify a member to be irradiated.

【0039】[0039]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態につい
て、図面を参照しつつ詳細に説明する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0040】本発明は、画像形成装置やこれに用いる電
子線装置、電子源において、耐大気圧用のスペーサの基
体である絶縁性部材上に、(1)カーボンを分散した層
を有する比抵抗が0.1〜108Ωcmの半導電膜を形成
した構成、または、(2)スペーサ基体の絶縁性部材上
に形成された比抵抗が0.1〜108Ωcmの半導電膜表
面にカーボンを島状に堆積した構成、または、(3)カ
ーボンを分散した層を有する比抵抗が0.1〜108Ωc
mの半導電膜上にカーボンを島状に堆積した構成、であ
ることを特徴とする帯電防止膜に関するものである。
According to the present invention, in an image forming apparatus, an electron beam apparatus and an electron source used for the same, a specific resistance in which (1) a layer in which carbon is dispersed is provided on an insulating member which is a base of a spacer for atmospheric pressure resistance. configuration but forming a Hanshirubedenmaku of 0.1 to 10 8 [Omega] cm, or carbon (2) spacer substrate formed on the insulating member a specific resistance of 0.1 to 10 8 [Omega] cm Hanshirubedenmaku surface Or (3) having a layer in which carbon is dispersed and having a specific resistance of 0.1 to 10 8 Ωc.
The present invention relates to an antistatic film having a structure in which carbon is deposited in an island shape on a m semiconductive film.

【0041】(帯電防止膜の構成の説明)まず、本発明
による帯電防止膜の模式図を図面を用いて説明する。図
1(a)〜(c)は、本発明によるスペーサ上の帯電防
止膜の断面模式図であり、1は帯電防止が施される絶縁
性部材、2は絶縁性部材1の表面に形成した帯電防止膜
である。帯電防止膜2は島状に堆積されたカーボン3ま
たは、分散されたカーボン4と、半導電膜5から構成さ
れる。
(Description of Structure of Antistatic Film) First, a schematic diagram of an antistatic film according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIGS. 1A to 1C are schematic cross-sectional views of an antistatic film on a spacer according to the present invention, wherein 1 is an insulating member to be subjected to antistatic, and 2 is formed on the surface of the insulating member 1. It is an antistatic film. The antistatic film 2 is composed of island-like carbon 3 or dispersed carbon 4 and a semiconductive film 5.

【0042】(画像形成装置の構成)また、本発明は上
記帯電防止膜をスペーサに用いた平面型の画像形成装置
(電子線装置)であり、図4にその構造概略を示すよう
に(詳細は後述)、複数の冷陰極素子1012を形成し
た基板1011と発光材料である蛍光膜1018を形成
した透明なフェースプレート1017とをスペーサ10
20を介して対向させた構造を有する表示装置であり、
特にスペーサ1020が絶縁性部材の表面に、カーボン
を分散した層を有する比抵抗が0.1〜108Ωcmの帯
電防止膜を形成した構成または、絶縁性部材上に形成さ
れた比抵抗が0.1〜108Ωcmの半導電膜表面にカー
ボンを島状に堆積した構成または、カーボンを分散した
層を有する比抵抗が0.1〜108Ωcmの半導電膜上に
カーボンを島状に堆積した構成でであることを特徴とす
る表示装置に関するものである。
(Structure of Image Forming Apparatus) The present invention is a flat type image forming apparatus (electron beam apparatus) using the above antistatic film as a spacer, and its structure is schematically shown in FIG. The substrate 1011 on which a plurality of cold cathode devices 1012 are formed and a transparent face plate 1017 on which a fluorescent film 1018 as a light emitting material is formed are formed by a spacer 10.
20 is a display device having a structure opposed to each other via 20
In particular, the spacer 1020 has a structure in which an antistatic film having a layer in which carbon is dispersed and having a specific resistance of 0.1 to 10 8 Ωcm is formed on the surface of the insulating member, or the specific resistance formed on the insulating member is zero. .1~10 8 Ωcm configuration or deposited carbon in an island shape on Hanshirubedenmaku surface, the specific resistance of 0.1 to 10 8 [Omega] cm a semiconductive film having a layer obtained by dispersing carbon carbon island-shaped The present invention relates to a display device having a stacked configuration.

【0043】本発明の画像形成装置において、上記スペ
ーサ1020の一方の辺は、冷陰極素子を形成した基板
1011上の配線1013上に電気的に接続されてい
る。また、その対向する辺は冷陰極素子より放出した電
子を高いエネルギで発光材料(蛍光膜1018)に衝突
させるための加速電極(メタルバック1019)に電気
的接続される。すなわち、スペーサ1020の表面に形
成された帯電防止膜にはほぼ加速電圧を帯電防止膜の抵
抗値で除した電流が流される。
In the image forming apparatus of the present invention, one side of the spacer 1020 is electrically connected to the wiring 1013 on the substrate 1011 on which the cold cathode device is formed. The opposite side is electrically connected to an acceleration electrode (metal back 1019) for causing electrons emitted from the cold cathode element to collide with a light emitting material (fluorescent film 1018) with high energy. That is, a current obtained by substantially dividing the acceleration voltage by the resistance value of the antistatic film flows through the antistatic film formed on the surface of the spacer 1020.

【0044】(帯電防止膜の形成の説明)そこで、スペ
ーサ1020の抵抗値Rsは帯電防止および消費電力か
らその望ましい範囲に設定される。帯電防止の観点から
表面抵抗Rsは1012Ω以下であることが好ましい。十
分な帯電防止効果を得るためには表面抵抗Rsは1011
Ω以下がさらに好ましい。表面抵抗の下限はスペーサ形
状とスペーサ間に印加される電圧により左右されるが、
105Ω以上であることが好ましい。
(Explanation of Formation of Antistatic Film) The resistance value Rs of the spacer 1020 is set to a desirable range from the viewpoint of antistatic and power consumption. The surface resistance Rs is preferably 10 12 Ω or less from the viewpoint of antistatic. In order to obtain a sufficient antistatic effect, the surface resistance Rs should be 10 11
Ω or less is more preferable. The lower limit of the surface resistance depends on the spacer shape and the voltage applied between the spacers.
It is preferably at least 10 5 Ω.

【0045】絶縁材料上に形成された帯電防止膜の厚み
tは10nm〜1μmの範囲が望ましい。材料の表面エ
ネルギーおよび基板との密着性や基板温度によっても異
なるが、一般的に10nm以下の薄膜は島状に形成さ
れ、抵抗が不安定で再現性に乏しい。一方膜厚tが1μ
m以上では膜応力が大きくなって膜はがれの危険性が高
まり、かつ成膜時間が長くなるため生産性が悪い。従っ
て、膜厚は50〜500nmであることが望ましい。
The thickness t of the antistatic film formed on the insulating material is preferably in the range of 10 nm to 1 μm. Although it depends on the surface energy of the material, the adhesion to the substrate, and the substrate temperature, a thin film of 10 nm or less is generally formed in the shape of an island, and has an unstable resistance and poor reproducibility. On the other hand, when the film thickness t is 1 μm
Above m, the film stress increases and the risk of film peeling increases, and the film formation time increases, resulting in poor productivity. Therefore, the film thickness is desirably 50 to 500 nm.

【0046】表面抵抗Rsはρ/tであり、以上に述べ
た表面抵抗Rsと膜厚tの好ましい範囲から、帯電防止
膜の比抵抗ρは0.1〜108Ωcmが好ましい。さらに
表面抵抗Rsと膜厚tのより好ましい範囲を実現するた
めには、比抵抗ρは102〜106Ωcmとするのが良
い。比抵抗ρがこれより小さい場合には、高電圧による
消費電力が増大して過熱状態になり、また比抵抗ρがこ
れより大きい場合には、帯電防止効果が劣化するため
で、さらに、比抵抗ρを102〜106Ωcmとするの
は、スペーサによる消費電力と画像形成装置としての画
像表示用の消費電力との合理的な比率であるか否かの判
断と、帯電防止効果が顕著に発揮される範囲であると判
断されるからである。
The surface resistance Rs is ρ / t, and the specific resistance ρ of the antistatic film is preferably 0.1 to 10 8 Ωcm from the preferable ranges of the surface resistance Rs and the thickness t described above. Further, in order to realize more preferable ranges of the surface resistance Rs and the film thickness t, the specific resistance ρ is preferably set to 10 2 to 10 6 Ωcm. If the specific resistance ρ is smaller than this, the power consumption due to the high voltage increases, resulting in overheating, and if the specific resistance ρ is larger than this, the antistatic effect deteriorates. It is determined whether or not ρ is 10 2 to 10 6 Ωcm because it is a reasonable ratio between the power consumption by the spacer and the power consumption for image display as the image forming apparatus. This is because it is determined that the range is exhibited.

【0047】スペーサ1020は上述したようにその上
に形成した帯電防止膜を電流が流れることにより、ある
いはディスプレイ全体が動作中に発熱することにより、
その温度が上昇する。帯電防止膜の抵抗温度係数が大き
な負の値であると温度が上昇した時に抵抗値が減少し、
スペーサ1020に流れる電流が増加し、さらに温度上
昇をもたらす。そして電流は電源の限界を越えるまで増
加しつづける。このような電流の暴走が発生する抵抗温
度係数の値は、経験的に負の値で絶対値が1%以上であ
る。すなわち、帯電防止膜の抵抗温度係数はマイナス1
%未満であることが望ましい。
As described above, the spacer 1020 is formed by a current flowing through the antistatic film formed thereon, or by generating heat during operation of the entire display.
Its temperature rises. If the temperature coefficient of resistance of the antistatic film is a large negative value, the resistance value decreases when the temperature rises,
The current flowing through the spacer 1020 increases, which further increases the temperature. And the current continues to increase until the power supply limit is exceeded. The value of the temperature coefficient of resistance at which such a runaway of current occurs is empirically a negative value and the absolute value is 1% or more. That is, the temperature coefficient of resistance of the antistatic film is minus one.
% Is desirable.

【0048】帯電防止膜特性を有する材料として、金属
酸化物が優れている。金属酸化物の中でも、クロム、ニ
ッケル、銅の酸化物が好ましい材料である。その理由は
これらの酸化物は二次電子放出効率が比較的小さく、電
子放出素子から放出された電子がスペーサに当たった場
合においても帯電しにくいためと考えられる。金属酸化
物以外にも炭素は二次電子放出効率が小さく好ましい材
料である。
As a material having an antistatic film property, a metal oxide is excellent. Among metal oxides, oxides of chromium, nickel, and copper are preferred materials. The reason is considered to be that these oxides have a relatively low secondary electron emission efficiency and are difficult to be charged even when electrons emitted from the electron-emitting device hit the spacer. In addition to metal oxides, carbon is a preferable material having a low secondary electron emission efficiency.

【0049】しかしながら、上記金属酸化物、あるいは
カーボンはその抵抗値が帯電防止膜として望ましい比抵
抗の範囲に調整することが難しかったり、雰囲気により
抵抗が変化しやすいため、これらの材料のみでは抵抗の
制御性が乏しい。
However, it is difficult to adjust the resistance value of the above-mentioned metal oxide or carbon to a specific resistance range which is desirable as an antistatic film, and the resistance tends to change depending on the atmosphere. Poor controllability.

【0050】アルミと遷移金属合金の窒化物は、遷移金
属の組成を調整することにより、良電導体から絶縁体ま
で広い範囲に抵抗値を制御できるのでスペーサの帯電防
止膜として適用できると考えられる。さらには後述する
表示装置作製の工程において抵抗値の変化が少なく安定
な材料である。かつ、その抵抗温度係数がマイナス1%
未満であり、実用的に使いやすい材料である。遷移金属
元素としてはTi,Cr,Ta等があげられる。遷移金
属含有率が5atom%以上のとき比抵抗が108Ωc
m以下となり、帯電防止効果が得られる。
By adjusting the composition of the transition metal, the nitride of aluminum and the transition metal alloy can be used as an antistatic film for the spacer because the resistance can be controlled in a wide range from a good conductor to an insulator. . Further, it is a stable material that has a small change in resistance value in a display device manufacturing process described later. And its temperature coefficient of resistance is minus 1%
It is a material that is practically easy to use. Examples of the transition metal element include Ti, Cr, and Ta. When the transition metal content is 5 atom% or more, the specific resistance is 10 8 Ωc.
m or less, and an antistatic effect is obtained.

【0051】さらにスペーサとして用いる場合、膜中に
含まれる遷移金属の割合は、Alに対して5〜60at
om%が好ましい。
When used as a spacer, the ratio of the transition metal contained in the film is 5 to 60 atm with respect to Al.
om% is preferred.

【0052】本発明による帯電防止膜は、図1に示すよ
うにアルミ遷移金属合金窒化膜から成る半導電膜5(以
下、合金窒化膜と略す)の表面をカーボン3を分散した
合金窒化膜にする構成、または、絶縁性部材上に形成さ
れた半導電膜表面にカーボンを島状に堆積した構成また
は、カーボンを分散した層を有する合金窒化膜の半導電
膜上にカーボンを島状に堆積した構成であることを特徴
とする。
In the antistatic film according to the present invention, as shown in FIG. 1, the surface of a semiconductive film 5 (hereinafter abbreviated as alloy nitride film) made of an aluminum transition metal alloy nitride film is formed into an alloy nitride film in which carbon 3 is dispersed. Or a structure in which carbon is deposited in an island shape on the surface of a semiconductive film formed on an insulating member, or a carbon is deposited in an island shape on a semiconductive film of an alloy nitride film having a layer in which carbon is dispersed. It is characterized by having a configuration as described above.

【0053】帯電防止膜全体の抵抗値は、概ね合金窒化
膜の抵抗値で規定され、表面近傍に存在するカーボンに
は2次電子放出を抑える効果を持たせることにより、望
ましい範囲の比抵抗を有する帯電防止膜とすることがで
きる。
The resistance value of the entire antistatic film is generally determined by the resistance value of the alloy nitride film. Carbon present in the vicinity of the surface has an effect of suppressing secondary electron emission, so that the specific resistance in a desired range can be reduced. Having an antistatic film.

【0054】スペーサ1020の近傍から放出された電
子がスペーサ表面に入射する場合、そのエネルギーはリ
アプレートとフェースプレート間にかけられる電圧によ
って決められ、数KVから10数KV程度である。
When electrons emitted from the vicinity of the spacer 1020 enter the spacer surface, the energy thereof is determined by the voltage applied between the rear plate and the face plate, and is about several KV to about several tens KV.

【0055】また、放出された電子の軌道を考慮する
と、放出された電子はスペーサ1020に対し斜めから
入射する場合が多くなる。一般的に物質の表面に電子が
入射した場合、2次子の放出率は垂直に入射する場合が
最小で、斜めから入射した場合は、試料面法線から測定
した入射角θに対して、1/cosθで増加する。
In consideration of the trajectories of the emitted electrons, the emitted electrons often enter the spacer 1020 obliquely. In general, when electrons are incident on the surface of a substance, the emission rate of the secondary is the minimum when vertically incident, and when obliquely incident, the incident angle θ measured from the sample surface normal is It increases by 1 / cos θ.

【0056】合金窒化膜の表面に膜状にカーボンが形成
されている場合には、斜めから入射する電子により、本
来の目的である帯電を抑える効果を低減させる場合がで
てくる。
When carbon is formed in the form of a film on the surface of the alloy nitride film, the effect of suppressing charging, which is the original purpose, may be reduced by electrons obliquely incident.

【0057】これに対して、表面に島状にカーボンが形
成されている場合、図2に示すように、スペーサ102
0の表面にθの入射角度をもって斜入射する電子ビーム
は、各々の島に対しては、局所的にはより各々のカーボ
ン粒子表面に対して法線に近い角度(θ’)からの入射
となるために、2次電子放出率の抑制を維持することが
可能となり、カーボン粒子による帯電抑制効果を十分に
発揮することが可能である。
On the other hand, when carbon is formed in an island shape on the surface, as shown in FIG.
The electron beam obliquely incident on the surface of 0 at an incident angle of θ is incident on each island locally at an angle (θ ′) closer to the normal to the surface of each carbon particle. Therefore, it is possible to maintain the suppression of the secondary electron emission rate, and it is possible to sufficiently exert the charge suppression effect by the carbon particles.

【0058】また、島状に形成したカーボンにおいて
は、各々の粒径が小さい場合、図3(a)に示す様に、
一つのカーボン粒子に入射する電子は透過して隣接する
カーボン粒子に入射する。このとき2次電子は粒子と粒
子の間隙に放出されることになり、スペーサ表面から放
出される2次電子量を低減させることができる。
In the case of island-shaped carbon, when each particle size is small, as shown in FIG.
Electrons entering one carbon particle are transmitted and enter adjacent carbon particles. At this time, the secondary electrons are emitted to the gap between the particles, and the amount of secondary electrons emitted from the spacer surface can be reduced.

【0059】これに対して各々の粒径が大きい場合は、
図3(b)に示す様に、カーボンから放出される2次電
子は、スペーサ表面から放出されることとなり帯電抑制
効果を低減させる場合がでてくる。
On the other hand, when each particle size is large,
As shown in FIG. 3B, secondary electrons emitted from carbon are emitted from the surface of the spacer, which may reduce the charge suppression effect.

【0060】さらに、2次電子が放出する深さは物質に
よって異なり、電子が物質表面に垂直に入射した場合、
数nmから20nm程度と見積もられる。表面から当該
深さまでの領域にカーボンを分散した構成とする場合、
二次電子がカーボンと衝突することにより、2次電子放
出を抑えることが可能になる。
Further, the depth at which the secondary electrons are emitted differs depending on the substance. When the electrons are perpendicularly incident on the surface of the substance,
It is estimated to be from several nm to about 20 nm. When carbon is dispersed in the area from the surface to the depth,
The collision of secondary electrons with carbon makes it possible to suppress secondary electron emission.

【0061】カーボンは2次電子放出率がほぼ1である
ため、帯電を抑える目的には最適であるが、安定した抵
抗の半導電膜を得ることが難しい。
Since carbon has a secondary electron emission rate of approximately 1, it is optimal for the purpose of suppressing charging, but it is difficult to obtain a semiconductive film having a stable resistance.

【0062】これに対して、半導電膜上にカーボンが島
状に堆積している場合、スペーサの抵抗は半導電膜で規
定されるために、2次電子の放出量を抑制する目的で使
うことができるようになる。
On the other hand, when carbon is deposited in an island shape on the semiconductive film, the resistance of the spacer is determined by the semiconductive film, so that it is used for the purpose of suppressing the emission amount of secondary electrons. Will be able to do it.

【0063】スペーサの抵抗を規定する合金窒化膜はス
パッタ、窒素ガス雰囲気中での反応性スパッタ、電子ビ
ーム蒸着、イオンプレーティング、イオンアシスト蒸着
法等の薄膜形成手段により絶縁性部材上に形成される。
The alloy nitride film defining the resistance of the spacer is formed on the insulating member by thin film forming means such as sputtering, reactive sputtering in a nitrogen gas atmosphere, electron beam evaporation, ion plating, and ion assisted evaporation. You.

【0064】カーボンは蒸着法、スパッタ法、CVD
法、プラズマCVD法で数nmの厚さに調整されれば、
島状に堆積するので、合金窒化膜の形成の最終段階で合
金窒化膜と島状カーボンの形成を交互に行なうことによ
り、表面にカーボンが分散した合金窒化膜を有する合金
窒化膜を作製することができる。又、非晶質カーボンを
作製する場合には、成膜中の雰囲気に水素が含まれるよ
うにするか、成膜ガスに炭化水素ガスを使用することが
可能である。半導電膜表面にカーボンを島状に形成させ
る場合も同様な手法を用いて作製することが可能であ
る。
Carbon is deposited by vapor deposition, sputtering, CVD
If the thickness is adjusted to several nm by the plasma CVD method,
Since the alloy nitride film is deposited in an island shape, the alloy nitride film and the island-like carbon are alternately formed at the final stage of the formation of the alloy nitride film, thereby producing an alloy nitride film having an alloy nitride film in which carbon is dispersed on the surface. Can be. In the case of producing amorphous carbon, hydrogen can be contained in the atmosphere during the film formation, or a hydrocarbon gas can be used as the film formation gas. Even when carbon is formed in an island shape on the surface of the semiconductive film, it can be manufactured using the same method.

【0065】CVD法、プラズマCVD法の場合、カー
ボンの原料としてはCH4、C410を水素で希釈して用
いることが可能である。
In the case of the CVD method or the plasma CVD method, CH 4 and C 4 H 10 can be diluted with hydrogen and used as a carbon raw material.

【0066】本発明による帯電防止防止膜を平面型の表
示装置のスペーサ帯電防止に対して説明したが、これに
限らず他の用途における帯電防止膜として使用できるこ
とができる。
Although the antistatic film according to the present invention has been described with respect to the prevention of spacer electrification in a flat display device, the present invention is not limited to this and can be used as an antistatic film in other applications.

【0067】(画像形成装置の構成と製造法)次に、本
発明を適用した画像形成装置の表示パネルの構成と製造
法について、具体的な例を示して説明する。
(Configuration and Manufacturing Method of Image Forming Apparatus) Next, the configuration and manufacturing method of the display panel of the image forming apparatus to which the present invention is applied will be described with reference to specific examples.

【0068】図4は、本実施形態に用いた表示パネルの
斜視図であり、内部構造を示すためにパネルの一部を切
り欠いて示している。
FIG. 4 is a perspective view of a display panel used in the present embodiment, in which a part of the panel is cut away to show the internal structure.

【0069】図中、1015はリアプレ−ト、1016
は側壁、1017はフェ−スプレ−トであり、リアプレ
−ト1015〜フェ−スプレ−ト1017により表示パ
ネルの内部を真空に維持するための気密容器を形成して
いる。気密容器を組み立てるにあたっては、各部材の接
合部に十分な強度と気密性を保持させるため封着する必
要があるが、たとえばフリットガラスを接合部に塗布
し、大気中あるいは窒素雰囲気中で、摂氏400〜50
0度で10分以上焼成することにより封着を達成した。
気密容器内部を真空に排気する方法については後述す
る。また、上記気密容器の内部は、1×10-6[Tor
r]程度の真空に保持されるので、大気圧や不意の衝撃
などによる気密容器の破壊を防止する目的で、耐大気圧
構造体として、スペーサ1020が設けられている。
In the figure, 1015 is a rear plate, 1016
Reference numeral 1017 denotes a face plate, and a rear plate 1015 to a face plate 1017 form an airtight container for maintaining the inside of the display panel at a vacuum. When assembling an airtight container, it is necessary to seal the joints of each member to maintain sufficient strength and airtightness.For example, apply frit glass to the joints, and in air or nitrogen atmosphere, 400-50
Sealing was achieved by firing at 0 degrees for 10 minutes or more.
A method of evacuating the inside of the airtight container to a vacuum will be described later. The inside of the airtight container is 1 × 10 −6 [Torr
r], a spacer 1020 is provided as an anti-atmospheric structure for the purpose of preventing the hermetic container from being destroyed by atmospheric pressure or unexpected impact.

【0070】リアプレ−ト1015には、基板1011
が固定されているが、該基板上には冷陰極素子1012
がn×m個形成されている。n,mは2以上の正の整数
であり、目的とする表示画素数に応じて適宜設定され
る。たとえば、高品位テレビジョンの表示を目的とした
表示装置においては、n=3000,m=1000以上
の数を設定することが望ましい。前記n×m個の冷陰極
素子は、m本の行方向配線1013とn本の列方向配線
1014により単純マトリクス配線されている。基板1
011〜列方向配線1014によって構成される部分を
マルチ電子ビ−ム源と呼ぶ。
The rear plate 1015 has a substrate 1011
Is fixed, but the cold cathode element 1012 is provided on the substrate.
Are formed n × m. n and m are positive integers of 2 or more, and are appropriately set according to the target number of display pixels. For example, in a display device for displaying a high-definition television, it is desirable to set the number of n = 3000 and m = 1000 or more. The n × m cold cathode elements are arranged in a simple matrix by m row wirings 1013 and n column wirings 1014. Substrate 1
The portion formed by the line 011-column direction wiring 1014 is called a multi-electron beam source.

【0071】本発明の画像形成装置に用いるマルチ電子
ビ−ム源は、冷陰極素子を単純マトリクス配線した電子
源であれば、冷陰極素子の材料や形状あるいは製法に制
限はない。したがって、たとえば表面伝導型放出素子や
FE型、あるいはMIM型などの冷陰極素子を用いるこ
とができる。
The multi-electron beam source used in the image forming apparatus of the present invention is not limited in the material, the shape, or the manufacturing method of the cold cathode device as long as the cold cathode device is an electron source having a simple matrix wiring. Therefore, for example, a cold cathode device such as a surface conduction type emission device, an FE type, or an MIM type can be used.

【0072】本実施形態においては、気密容器のリアプ
レ−ト1015にマルチ電子ビ−ム源の基板1011を
固定する構成としたが、マルチ電子ビ−ム源の基板10
11が十分な強度を有するものである場合には、気密容
器のリアプレ−トとしてマルチ電子ビ−ム源の基板10
11自体を用いてもよい。
In this embodiment, the substrate 1011 of the multi-electron beam source is fixed to the rear plate 1015 of the airtight container.
When 11 has a sufficient strength, the substrate 10 of the multi-electron beam source is used as a rear plate of the hermetic container.
11 itself may be used.

【0073】また、フェ−スプレ−ト1017の下面に
は、蛍光膜1018が形成されている。本実施形態はカ
ラ−表示装置であるため、蛍光膜1018の部分にはC
RTの分野で用いられる赤、緑、青、の3原色の蛍光体
が塗り分けられている。各色の蛍光体は、たとえば図5
の(a)に示すようにストライプ状に塗り分けられ、蛍
光体のストライプの間には黒色の導電体1010が設け
てある。黒色の導電体1010を設ける目的は、電子ビ
−ムの照射位置に多少のずれがあっても表示色にずれが
生じないようにする事や、外光の反射を防止して表示コ
ントラストの低下を防ぐ事、電子ビ−ムによる蛍光膜の
チャ−ジアップを防止する事などである。黒色の導電体
1010には、黒鉛を主成分として用いたが、上記の目
的に適するものであればこれ以外の材料を用いても良
い。
A fluorescent film 1018 is formed on the lower surface of the face plate 1017. Since the present embodiment is a color display device, C
Phosphors of three primary colors of red, green and blue used in the field of RT are separately applied. The phosphor of each color is, for example, shown in FIG.
(A), a black conductor 1010 is provided between stripes of the phosphor, which are separately applied in stripes. The purpose of providing the black conductor 1010 is to prevent the display color from being shifted even if the irradiation position of the electron beam is slightly shifted, and to prevent the reflection of external light to lower the display contrast. And preventing charge-up of the fluorescent film due to the electron beam. Although graphite is used as a main component for the black conductor 1010, any other material may be used as long as it is suitable for the above purpose.

【0074】また、3原色の蛍光体の塗り分け方は前記
図5(a)に示したストライプ状の配列に限られるもの
ではなく、たとえば図5(b)に示すようなデルタ状配
列や、それ以外の配列であってもよい。
The method of applying the phosphors of the three primary colors is not limited to the stripe arrangement shown in FIG. 5A, but may be, for example, a delta arrangement as shown in FIG. Other arrangements may be used.

【0075】なお、モノクロ−ムの表示パネルを作成す
る場合には、単色の蛍光体材料を蛍光膜1018に用い
ればよく、また黒色導電材料は必ずしも用いなくともよ
い。
When a monochrome display panel is manufactured, a monochromatic phosphor material may be used for the phosphor film 1018, and a black conductive material may not necessarily be used.

【0076】また、蛍光膜1018のリアプレ−ト側の
面には、図4に示すように、CRTの分野では公知のメ
タルバック1019を設けてある。メタルバック101
9を設けた目的は、蛍光膜1018が発する光の一部を
鏡面反射して光利用率を向上させる事や、負イオンの衝
突から蛍光膜1018を保護する事や、電子ビ−ム加速
電圧を印加するための電極として作用させる事や、蛍光
膜1018を励起した電子の導電路として作用させる事
などである。メタルバック1019は、蛍光膜1018
をフェ−スプレ−ト基板1017上に形成した後、蛍光
膜表面を平滑化処理し、その上にAlを真空蒸着する方
法により形成した。なお、蛍光膜1018に低電圧用の
蛍光体材料を用いた場合には、メタルバック1019は
用いない。
As shown in FIG. 4, a metal back 1019 known in the field of CRTs is provided on the surface of the fluorescent film 1018 on the rear plate side. Metal back 101
The purpose of providing 9 is to improve the light utilization rate by mirror-reflecting a part of the light emitted from the fluorescent film 1018, to protect the fluorescent film 1018 from the collision of negative ions, and to increase the electron beam acceleration voltage. To act as an electrode for applying an electric field, or to act as a conductive path for excited electrons of the fluorescent film 1018. The metal back 1019 is a fluorescent film 1018
Was formed on a face plate substrate 1017, the surface of the fluorescent film was smoothed, and Al was formed thereon by vacuum evaporation. Note that when a fluorescent material for low voltage is used for the fluorescent film 1018, the metal back 1019 is not used.

【0077】また、本実施形態では用いなかったが、加
速電圧の印加用や蛍光膜の導電性向上を目的として、フ
ェ−スプレ−ト基板1017と蛍光膜1018との間
に、たとえばITOを材料とする透明電極を設けてもよ
い。
Although not used in this embodiment, for the purpose of applying an acceleration voltage or improving the conductivity of the fluorescent film, for example, ITO is used as a material between the face plate substrate 1017 and the fluorescent film 1018. May be provided.

【0078】図6は図4のA−A’の断面模式図であ
り、図7はスペーサ1020の断面模式図である。各部
の番号は図4に対応している。スペーサ1020はスペ
ーサ基体である絶縁性部材1020aの表面に帯電防止
を目的とした半導電膜1020bを成膜し、かつフェー
スプレート1017の内側(メタルバック1019等)
及び基板1011の表面(行方向配線1013または列
方向配線1014)に面したスペーサ1020の当接面
に低抵抗膜1020cを成膜した部材からなるもので、
上記目的を達成するのに必要な数だけ、かつ必要な間隔
をおいて配置され、フェースプレート1017の内側お
よび基板1011の表面に導電性の接合材1040によ
り固定される。
FIG. 6 is a schematic sectional view taken along the line AA ′ of FIG. 4, and FIG. 7 is a schematic sectional view of the spacer 1020. The number of each part corresponds to FIG. The spacer 1020 is formed by depositing a semiconductive film 1020b for the purpose of preventing static electricity on the surface of the insulating member 1020a, which is a spacer base, and inside the face plate 1017 (such as a metal back 1019).
And a member in which a low-resistance film 1020c is formed on the contact surface of the spacer 1020 facing the surface (the row wiring 1013 or the column wiring 1014) of the substrate 1011;
As many as necessary to achieve the above-mentioned object and at necessary intervals, they are fixed to the inside of the face plate 1017 and the surface of the substrate 1011 by a conductive bonding material 1040.

【0079】また、帯電防止膜1020bは、絶縁性部
材1020aの表面のうち、少なくとも気密容器内の真
空中に露出している面に成膜されており、スペーサ10
20上の低抵抗膜1020cおよび導電性接合材104
0を介して、フェースプレート1017の内側(メタル
バック1019等)及び基板1011の表面(行方向配
線1013または列方向配線1014)に電気的に接続
される。
The antistatic film 1020b is formed on at least the surface of the insulating member 1020a that is exposed to the vacuum in the airtight container.
Low resistance film 1020c on 20 and conductive bonding material 104
0, it is electrically connected to the inside of the face plate 1017 (such as the metal back 1019) and to the surface of the substrate 1011 (the row wiring 1013 or the column wiring 1014).

【0080】ここで説明される態様においては、スペー
サ1020の形状は薄板状とし、行方向配線1013に
平行に配置され、行方向配線1013に電気的に接続さ
れている。
In the embodiment described here, the spacer 1020 has a thin plate shape, is arranged parallel to the row wiring 1013, and is electrically connected to the row wiring 1013.

【0081】スペーサ1020としては、基板1011
上の行方向配線1013および列方向配線1014とフ
ェースプレート1017内面のメタルバック1019と
の間に印加される高電圧に耐えるだけの絶縁性を有し、
かつスペーサ1020の表面への帯電を防止する程度の
導電性を有する必要がある。この点に関しては、既に述
べた通りである。
As the spacer 1020, the substrate 1011
Has insulating properties enough to withstand high voltage applied between the upper row direction wiring 1013 and column direction wiring 1014 and the metal back 1019 on the inner surface of the face plate 1017;
In addition, it is necessary to have conductivity enough to prevent the surface of the spacer 1020 from being charged. This is as described above.

【0082】スペーサ1020の絶縁性部材1020a
としては、例えば石英ガラス、Na等の不純物含有量を
減少したガラス、ソーダライムガラス、アルミナ等のセ
ラミックス部材等が挙げられる。なお、絶縁性部材10
20aはその熱膨張率が気密容器および基板1011を
成す部材と近いものが好ましい。
The insulating member 1020a of the spacer 1020
Examples thereof include quartz glass, glass with a reduced impurity content such as Na, soda lime glass, and ceramic members such as alumina. The insulating member 10
Preferably, 20a has a coefficient of thermal expansion close to that of the member forming the airtight container and the substrate 1011.

【0083】また、帯電防止膜1020bとしては、既
に述べたように帯電防止効果の維持及びリーク電流によ
る消費電力抑制を考慮して、その表面抵抗値Rsが10
5[Ω/□]から1012[Ω/□]の範囲のものである
ことが好ましく、その材料としては、前述の各種の材料
が用いられる。
As described above, the surface resistance Rs of the antistatic film 1020b is set to 10 in consideration of maintaining the antistatic effect and suppressing power consumption due to leakage current.
It is preferably in the range of 5 [Ω / □] to 10 12 [Ω / □], and the various materials described above are used as the material.

【0084】また、低抵抗膜1020cは、帯電防止膜
1020bに比べ十分に低い抵抗値を選択すればよく、
Ni,Cr,Au,Mo,W,Pt,Ti,Al,C
u,Pd等の金属、あるいは合金、及びPd,Ag.A
u,RuO2、Pd−Ag等の金属や金属酸化物と、ガ
ラス等から構成される印刷導体、あるいはIn23−S
nO2等の透明導体及びポリシリコン等の半導体材料等
より適宜選択される。
Further, the resistance value of the low resistance film 1020c may be selected to be sufficiently lower than that of the antistatic film 1020b.
Ni, Cr, Au, Mo, W, Pt, Ti, Al, C
u, Pd and other metals or alloys, and Pd, Ag. A
u, RuO 2 , Pd—Ag or other metal or metal oxide, and a printed conductor made of glass or the like, or In 2 O 3 —S
It is appropriately selected from a transparent conductor such as nO 2 and a semiconductor material such as polysilicon.

【0085】導電性接合材1040はスペーサ1020
が行方向配線1013およびメタルバック1019と電
気的に接続するように、導電性をもたせる必要がある。
すなわち、導電性接着材や金属粒子や導電性フィラーを
添加したフリットガラスが好適である。
The conductive bonding material 1040 is a spacer 1020
Need to have conductivity so as to be electrically connected to the row wiring 1013 and the metal back 1019.
That is, frit glass to which a conductive adhesive, metal particles, or a conductive filler is added is preferable.

【0086】また、Dx1〜DxmおよびDy1〜Dy
nおよびHvは、当該表示パネルと不図示の電気回路と
を電気的に接続するために設けた気密構造の電気接続用
端子である。Dx1〜Dxmはマルチ電子ビ−ム源の行
方向配線1013と、Dy1〜Dynはマルチ電子ビ−
ム源の列方向配線1014と、Hvはフェ−スプレ−ト
のメタルバック1019と電気的に接続している。
Dx1 to Dxm and Dy1 to Dy
n and Hv are electric connection terminals having an airtight structure provided for electrically connecting the display panel and an electric circuit (not shown). Dx1 to Dxm are multi-electron beam source row direction wirings 1013, and Dy1 to Dyn are multi-electron beam sources.
The column direction wiring 1014 of the memory source and Hv are electrically connected to the metal back 1019 of the face plate.

【0087】また、気密容器内部を真空に排気するに
は、気密容器を組み立てた後、不図示の排気管と真空ポ
ンプとを接続し、気密容器内を10-7[Torr]程度
の真空度まで排気する。その後、排気管を封止するが、
気密容器内の真空度を維持するために、封止の直前ある
いは封止後に気密容器内の所定の位置にゲッタ−膜(不
図示)を形成する。ゲッタ−膜とは、たとえばBaを主
成分とするゲッタ−材料をヒ−タ−もしくは高周波加熱
により加熱し蒸着して形成した膜であり、該ゲッタ−膜
の吸着作用により気密容器内は1×10-5ないしは1×
10-7[Torr]の真空度に維持される。
In order to evacuate the inside of the airtight container, after assembling the airtight container, an exhaust pipe (not shown) and a vacuum pump are connected, and the inside of the airtight container is evacuated to a degree of vacuum of about 10 -7 [Torr]. Exhaust until After that, the exhaust pipe is sealed,
In order to maintain the degree of vacuum in the hermetic container, a getter film (not shown) is formed at a predetermined position in the hermetic container immediately before or after sealing. The getter film is, for example, a film formed by heating and depositing a getter material containing Ba as a main component by a heater or high-frequency heating, and the inside of the hermetic container is 1 × due to the adsorbing action of the getter film. 10 -5 or 1 ×
The degree of vacuum is maintained at 10 -7 [Torr].

【0088】以上説明した表示パネルを用いた画像形成
装置は、容器外端子Dx1ないしDxm、Dy1ないし
Dynを通じて各冷陰極素子1012に電圧を印加する
と、各冷陰極素子1012から電子が放出される。それ
と同時にメタルバック1019に容器外端子Hvを通じ
て数百[V]ないし数[kV]の高圧を印加して、上記
放出された電子を加速し、フェースプレート1017の
内面に衝突させる。これにより、蛍光膜1018をなす
各色の蛍光体が励起されて発光し、画像が表示される。
In the image forming apparatus using the display panel described above, when a voltage is applied to each of the cold cathode devices 1012 through the external terminals Dx1 to Dxm and Dy1 to Dyn, electrons are emitted from each of the cold cathode devices 1012. At the same time, a high voltage of several hundred [V] to several [kV] is applied to the metal back 1019 through the external terminal Hv to accelerate the emitted electrons and collide with the inner surface of the face plate 1017. As a result, the phosphor of each color forming the fluorescent film 1018 is excited and emits light, and an image is displayed.

【0089】通常、冷陰極素子である本発明の表面伝導
型放出素子への1012への印加電圧は12〜16
[V]程度、メタルバック1019と冷陰極素子101
2との距離dは0.1[mm]から8[mm]程度、メ
タルバック1019と冷陰極素子1012間の電圧0.
1[kV]から10[kV]程度である。
Normally, the voltage applied to 1012 to the surface conduction electron-emitting device of the present invention, which is a cold cathode device, is 12 to 16
[V], metal back 1019 and cold cathode element 101
The distance d between the metal back 1019 and the cold cathode element 1012 is 0.1 mm to 8 mm.
It is about 1 [kV] to about 10 [kV].

【0090】以上、本発明の実施形態の表示パネルの基
本構成と製法、および画像形成装置の概要を説明した。
The basic configuration and manufacturing method of the display panel according to the embodiment of the present invention and the outline of the image forming apparatus have been described.

【0091】(マルチ電子ビ−ム源の製造方法)次に、
前記実施形態の表示パネルに用いたマルチ電子ビ−ム源
の製造方法について説明する。
(Method of Manufacturing Multi-Electron Beam Source)
A method for manufacturing the multi-electron beam source used for the display panel of the embodiment will be described.

【0092】本発明の画像形成装置に用いるマルチ電子
ビ−ム源は、冷陰極素子を単純マトリクス配線した電子
源であれば、冷陰極素子の材料や形状あるいは製法に制
限はない。したがって、たとえば表面伝導型放出素子や
FE型、あるいはMIM型などの冷陰極素子を用いるこ
とができる。
The multi-electron beam source used in the image forming apparatus of the present invention is not limited as long as it is an electron source in which the cold cathode devices are arranged in a simple matrix wiring. Therefore, for example, a cold cathode device such as a surface conduction type emission device, an FE type, or an MIM type can be used.

【0093】ただし、表示画面が大きくてしかも安価な
表示装置が求められる状況のもとでは、これらの冷陰極
素子の中でも、表面伝導型放出素子が特に好ましい。す
なわち、FE型ではエミッタコ−ンとゲ−ト電極の相対
位置や形状が電子放出特性を大きく左右するため、極め
て高精度の製造技術を必要とするが、これは大面積化や
製造コストの低減を達成するには不利な要因となる。ま
た、MIM型では、絶縁層と上電極の膜厚を薄くてしか
も均一にする必要があるが、これも大面積化や製造コス
トの低減を達成するには不利な要因となる。その点、表
面伝導型放出素子は、比較的製造方法が単純なため、大
面積化や製造コストの低減が容易である。
However, in a situation where a display device having a large display screen and an inexpensive display device is required, among these cold cathode devices, a surface conduction type emission device is particularly preferable. That is, in the FE type, since the relative position and shape of the emitter cone and the gate electrode greatly affect the electron emission characteristics, extremely high-precision manufacturing technology is required. However, this requires a large area and a reduction in manufacturing cost. Is a disadvantageous factor to achieve. In the case of the MIM type, it is necessary to make the thicknesses of the insulating layer and the upper electrode thin and uniform, which is also a disadvantageous factor in achieving a large area and a reduction in manufacturing cost. On the other hand, since the surface conduction electron-emitting device has a relatively simple manufacturing method, it is easy to increase the area and reduce the manufacturing cost.

【0094】また、発明者らは、表面伝導型放出素子の
中でも、電子放出部もしくはその周辺部を微粒子膜から
形成したものがとりわけ電子放出特性に優れ、しかも製
造が容易に行えることを見いだしている。したがって、
高輝度で大画面の画像形成装置のマルチ電子ビ−ム源に
用いるには、最も好適であると言える。そこで、上記実
施形態の表示パネルにおいては、電子放出部もしくはそ
の周辺部を微粒子膜から形成した表面伝導型放出素子を
用いた。そこで、まず好適な表面伝導型放出素子につい
て基本的な構成と製法および特性を説明し、その後で多
数の素子を単純マトリクス配線したマルチ電子ビ−ム源
の構造について述べる。
The inventors have found that among the surface conduction electron-emitting devices, those in which the electron-emitting portion or its peripheral portion is formed of a fine particle film have particularly excellent electron-emitting characteristics and can be easily manufactured. I have. Therefore,
It can be said that it is most suitable for use in a multi-electron beam source of a high-brightness, large-screen image forming apparatus. Therefore, in the display panel of the above embodiment, a surface conduction electron-emitting device in which the electron-emitting portion or its peripheral portion is formed of a fine particle film is used. Therefore, the basic structure, manufacturing method and characteristics of a suitable surface conduction electron-emitting device will be described first, and then the structure of a multi-electron beam source in which a large number of devices are arranged in a simple matrix will be described.

【0095】電子放出部もしくはその周辺部を微粒子膜
から形成する表面伝導型放出素子の代表的な構成には、
平面型と垂直型の2種類があげられる。
A typical configuration of a surface conduction electron-emitting device in which an electron-emitting portion or its peripheral portion is formed from a fine particle film includes:
There are two types, a flat type and a vertical type.

【0096】まず最初に、平面型の表面伝導型放出素子
の素子構成と製法について説明する。図8に示すのは、
平面型の表面伝導型放出素子の構成を説明するための平
面図(a)および断面図(b)である。図中、1101
は基板、1102と1103は素子電極、1104は導
電性薄膜、1105は通電フォ−ミング処理により形成
した電子放出部、1113は通電活性化処理により形成
した薄膜である。
First, the device configuration and manufacturing method of the planar type surface conduction electron-emitting device will be described. FIG. 8 shows that
It is the top view (a) and sectional drawing (b) for demonstrating the structure of a plane type surface conduction electron-emitting device. In the figure, 1101
Reference numerals 1102 and 1103 denote device electrodes, 1104 denotes a conductive thin film, 1105 denotes an electron-emitting portion formed by an energization forming process, and 1113 denotes a thin film formed by an energization activation process.

【0097】基板1101としては、たとえば、石英ガ
ラスや青板ガラスをはじめとする各種ガラス基板や、ア
ルミナをはじめとする各種セラミクス基板、あるいは上
述の各種基板上にたとえばSiO2を材料とする絶縁層
を積層した基板、などを用いることができる。
As the substrate 1101, for example, various glass substrates such as quartz glass and blue plate glass, various ceramics substrates such as alumina, or an insulating layer made of, for example, SiO 2 is formed on the various substrates described above. A laminated substrate or the like can be used.

【0098】また、基板1101上に基板面と平行に対
向して設けられた素子電極1102と1103は、導電
性を有する材料によって形成されている。たとえば、N
i,Cr,Au,Mo,W,Pt,Ti,Cu,Pd,
Ag等をはじめとする金属、あるいはこれらの金属の合
金、あるいはIn23−SnO2をはじめとする金属酸
化物、ポリシリコンなどの半導体、などの中から適宜材
料を選択して用いればよい。電極を形成するには、たと
えば真空蒸着などの製膜技術とフォトリソグラフィ−、
エッチングなどのパタ−ニング技術を組み合わせて用い
れば容易に形成できるが、それ以外の方法(たとえば印
刷技術)を用いて形成してもさしつかえない。
The device electrodes 1102 and 1103 provided on the substrate 1101 so as to be parallel to the substrate surface are formed of a conductive material. For example, N
i, Cr, Au, Mo, W, Pt, Ti, Cu, Pd,
A material such as Ag or the like, an alloy of these metals, a metal oxide such as In 2 O 3 —SnO 2 , or a semiconductor such as polysilicon may be appropriately selected and used. . To form the electrodes, for example, a film forming technique such as vacuum evaporation and photolithography,
Although it can be easily formed by using a combination of patterning techniques such as etching, it can be formed by other methods (for example, printing technique).

【0099】素子電極1102と1103の形状は、当
該電子放出素子の応用目的に合わせて適宜設計される。
一般的には、電極間隔Lは通常は数百オングストロ−ム
から数百マイクロメ−タ−の範囲から適当な数値を選ん
で設計されるが、なかでも表示装置に応用するために好
ましいのは数マイクロメ−タ−より数十マイクロメ−タ
−の範囲である。また、素子電極の厚さdについては、
通常は数百オングストロ−ムから数マイクロメ−タ−の
範囲から適当な数値が選ばれる。
The shapes of the device electrodes 1102 and 1103 are appropriately designed according to the application purpose of the electron-emitting device.
Generally, the electrode spacing L is usually designed by selecting an appropriate numerical value from the range of several hundreds of angstroms to several hundred micrometers, but among them, a preferable number for application to a display device is It is in the range of several tens of micrometer from the micrometer. Further, regarding the thickness d of the device electrode,
Usually, an appropriate numerical value is selected from the range of several hundred angstroms to several micrometers.

【0100】また、導電性薄膜1104の部分には、微
粒子膜を用いる。ここで述べた微粒子膜とは、構成要素
として多数の微粒子を含んだ膜(島状の集合体も含む)
のことをさす。微粒子膜を微視的に調べれば、通常は、
個々の微粒子が離間して配置された構造か、あるいは微
粒子が互いに隣接した構造か、あるいは微粒子が互いに
重なり合った構造が観測される。
A fine particle film is used for the conductive thin film 1104. The fine particle film mentioned here is a film containing many fine particles as a constituent element (including an island-shaped aggregate).
I mean If you examine the microparticle film microscopically, usually
A structure in which the individual fine particles are spaced apart, a structure in which the fine particles are adjacent to each other, or a structure in which the fine particles overlap each other is observed.

【0101】微粒子膜に用いた微粒子の粒径は、数オン
グストロ−ムから数千オングストロ−ムの範囲に含まれ
るものであるが、なかでも好ましいのは10オングスト
ロ−ムから200オングストロ−ムの範囲のものであ
る。また、微粒子膜の膜厚は、以下に述べるような諸条
件を考慮して適宜設定される。すなわち、素子電極11
02,1103と電気的に良好に接続するのに必要な条
件、後述する通電フォ−ミングを良好に行うのに必要な
条件、微粒子膜自身の電気抵抗を後述する適宜の値にす
るために必要な条件、などである。具体的には、数オン
グストロ−ムから数千オングストロ−ムの範囲のなかで
設定するが、なかでも好ましいのは10オングストロ−
ムから500オングストロ−ムの間である。
The particle size of the fine particles used in the fine particle film is in the range of several Angstroms to several thousand Angstroms, but is more preferably in the range of 10 Angstroms to 200 Angstroms. belongs to. Further, the thickness of the fine particle film is appropriately set in consideration of various conditions described below. That is, the device electrode 11
02, 1103, necessary for good energization forming described below, and necessary for setting the electrical resistance of the fine particle film itself to an appropriate value described later. Conditions, etc. Specifically, the setting is made within a range of several Angstroms to several thousand Angstroms, and a preferable one is 10 Angstroms.
Between 500 and 500 angstroms.

【0102】また、微粒子膜を形成するのに用いられう
る材料としては、たとえば、Pd,Pt,Ru,Ag,
Au,Ti,In,Cu,Cr,Fe,Zn,Sn,T
a,W,Pb,などをはじめとする金属や、PdO,S
nO2,In23,PbO,Sb23,などをはじめと
する酸化物や、HfB2,ZrB2,LaB6,CeB6
YB4,GdB4,などをはじめとする硼化物や、Ti
C,ZrC,HfC,TaC,SiC,WC,などをは
じめとする炭化物や、TiN,ZrN,HfNなどをは
じめとする窒化物や、Si,Geなどをはじめとする半
導体や、カ−ボン、などがあげられ、これらの中から適
宜選択される。
Materials that can be used to form the fine particle film include, for example, Pd, Pt, Ru, Ag,
Au, Ti, In, Cu, Cr, Fe, Zn, Sn, T
a, W, Pb, and other metals, PdO, S
Oxides such as nO 2 , In 2 O 3 , PbO, Sb 2 O 3 , etc., HfB 2 , ZrB 2 , LaB 6 , CeB 6 ,
Borides such as YB 4 , GdB 4 , etc., Ti
Carbides such as C, ZrC, HfC, TaC, SiC, WC, etc., nitrides such as TiN, ZrN, HfN, semiconductors such as Si, Ge, carbon, etc. And these are appropriately selected from these.

【0103】以上述べたように、導電性薄膜1104を
微粒子膜で形成したが、そのシ−ト抵抗値については、
103から107乗[オ−ム/sq]の範囲に含まれるよ
う設定した。
As described above, the conductive thin film 1104 is formed of a fine particle film.
It was set so as to be included in the range of 10 3 to 10 7 [ohm / sq].

【0104】なお、導電性薄膜1104と素子電極11
02および1103とは、電気的に良好に接続されるの
が望ましいため、互いの一部が重なりあうような構造を
とっている。その重なり方は、図8の例においては、下
から、基板、素子電極、導電性薄膜の順序で積層した
が、場合によっては下から基板、導電性薄膜、素子電
極、の順序で積層してもさしつかえない。
Note that the conductive thin film 1104 and the device electrode 11
Since it is desirable that the wires 02 and 1103 be electrically connected well, they have a structure in which a part of each overlaps with the other. In the example of FIG. 8, the overlapping is performed in the order of the substrate, the element electrode, and the conductive thin film from the bottom, but in some cases, the substrate, the conductive thin film, and the element electrode are stacked in the order of the bottom. I can't wait.

【0105】また、電子放出部1105は、導電性薄膜
1104の一部に形成された亀裂状の部分であり、電気
的には周囲の導電性薄膜よりも高抵抗な性質を有してい
る。亀裂は、導電性薄膜1104に対して、後述する通
電フォ−ミングの処理を行うことにより形成する。亀裂
内には、数オングストロ−ムから数百オングストロ−ム
の粒径の微粒子を配置する場合がある。なお、実際の電
子放出部の位置や形状を精密かつ正確に図示するのは困
難なため、図8においては模式的に示した。
The electron-emitting portion 1105 is a crack-like portion formed in a part of the conductive thin film 1104, and has an electrically higher resistance than the surrounding conductive thin film. The crack is formed by performing a later-described energization forming process on the conductive thin film 1104. Fine particles having a particle size of several Angstroms to several hundred Angstroms may be arranged in the crack. Since it is difficult to accurately and accurately show the actual position and shape of the electron-emitting portion, they are schematically shown in FIG.

【0106】また、薄膜1113は、炭素もしくは炭素
化合物よりなる薄膜で、電子放出部1105およびその
近傍を被覆している。薄膜1113は、通電フォ−ミン
グ処理後に、後述する通電活性化の処理を行うことによ
り形成する。薄膜1113は、単結晶グラファイト、多
結晶グラファイト、非晶質カ−ボンのいずれかか、もし
くはその混合物であり、膜厚は500オングストロ−ム
以下とするが、300オングストロ−ム以下とするのが
さらに好ましい。なお、実際の薄膜1113の位置や形
状を精密に図示するのは困難なため、図8においては模
式的に示した。また、平面図(a)においては、薄膜1
113の一部を除去した素子を図示した。
The thin film 1113 is a thin film made of carbon or a carbon compound, and covers the electron emitting portion 1105 and its vicinity. The thin film 1113 is formed by performing an energization activation process described later after the energization forming process. The thin film 1113 is any one of single crystal graphite, polycrystal graphite, and amorphous carbon, or a mixture thereof, and has a thickness of 500 Å or less, but preferably 300 Å or less. More preferred. Since it is difficult to precisely show the actual position and shape of the thin film 1113, it is schematically shown in FIG. Also, in the plan view (a), the thin film 1
The device from which a part of 113 is removed is shown.

【0107】以上、好ましい素子の基本構成を述べた
が、本実施形態においては以下のような素子を用いた。
The basic structure of the preferred element has been described above. In this embodiment, the following element is used.

【0108】すなわち、基板1101には青板ガラスを
用い、素子電極1102と1103にはNi薄膜を用い
た。素子電極の厚さdは1000[オングストロ−
ム]、電極間隔Lは2[マイクロメ−タ−]とした。微
粒子膜の主要材料としてPdもしくはPdOを用い、微
粒子膜の厚さは約100[オングストロ−ム]、幅Wは
100[マイクロメ−タ]とした。
That is, blue glass was used for the substrate 1101, and Ni thin films were used for the device electrodes 1102 and 1103. The thickness d of the device electrode is 1000 [angstrom].
And the electrode interval L was 2 [micrometer]. Pd or PdO was used as the main material of the fine particle film, and the thickness of the fine particle film was about 100 [angstrom] and the width W was 100 [micrometer].

【0109】(平面型の表面伝導型電子放出素子の製造
方法)次に、好適な平面型の表面伝導型電子放出素子の
製造方法について説明する。図9の(a)〜(d)は、
表面伝導型電子放出素子の製造工程を説明するための断
面図で、各部材の表記は前記図8と同一である。
(Manufacturing Method of Planar Surface-Conduction Electron Emission Device) Next, a preferred method of manufacturing a flat surface conduction electron-emitting device will be described. (A) to (d) of FIG.
8 is a cross-sectional view for explaining a manufacturing process of the surface conduction electron-emitting device, in which notation of each member is the same as that in FIG.

【0110】(1)まず、図9(a)に示すように、基
板1101上に素子電極1102および1103を形成
する。形成するにあたっては、あらかじめ基板1101
を洗剤、純水、有機溶剤を用いて十分に洗浄後、素子電
極の材料を堆積させる。堆積する方法としては、たとえ
ば、蒸着法やスパッタ法などの真空成膜技術を用ればよ
い。その後、堆積した電極材料を、フォトリソグラフィ
−・エッチング技術を用いてパタ−ニングし、図9
(a)に示した一対の素子電極1102,1103を形
成する。
(1) First, as shown in FIG. 9A, device electrodes 1102 and 1103 are formed on a substrate 1101. Before forming, the substrate 1101
Is thoroughly washed using a detergent, pure water, and an organic solvent, and then a material for an element electrode is deposited. As a deposition method, for example, a vacuum film forming technique such as an evaporation method or a sputtering method may be used. Thereafter, the deposited electrode material is patterned by using a photolithography-etching technique, and FIG.
A pair of element electrodes 1102 and 1103 shown in FIG.

【0111】(2)次に、同図(b)に示すように、導
電性薄膜1104を形成する。形成するにあたっては、
まず前記(a)の基板に有機金属溶液を塗布して乾燥
し、加熱焼成処理して微粒子膜を成膜した後、フォトリ
ソグラフィ−・エッチングにより所定の形状にパタ−ニ
ングする。ここで、有機金属溶液とは、導電性薄膜に用
いる微粒子の材料を主要元素とする有機金属化合物の溶
液である。具体的には、本実施形態では主要元素として
Pdを用いた。また、実施形態では塗布方法として、デ
ィッピング法を用いたが、それ以外のたとえばスピンナ
−法やスプレ−法を用いてもよい。また、微粒子膜で作
られる導電性薄膜の成膜方法としては、本実施形態で用
いた有機金属溶液の塗布による方法以外の、たとえば真
空蒸着法やスパッタ法、あるいは化学的気相堆積法など
を用いる場合もある。
(2) Next, a conductive thin film 1104 is formed as shown in FIG. In forming,
First, an organic metal solution is applied to the substrate (a), dried, heated and baked to form a fine particle film, and then patterned into a predetermined shape by photolithography and etching. Here, the organometallic solution is a solution of an organometallic compound whose main element is a material of fine particles used for the conductive thin film. Specifically, in this embodiment, Pd is used as a main element. In the embodiment, the dipping method is used as a coating method, but other methods such as a spinner method and a spray method may be used. In addition, as a method for forming a conductive thin film made of a fine particle film, other than the method of applying the organometallic solution used in the present embodiment, for example, a vacuum evaporation method, a sputtering method, or a chemical vapor deposition method may be used. Sometimes used.

【0112】(3)次に、同図(c)に示すように、フ
ォ−ミング用電源1110から素子電極1102と11
03の間に適宜の電圧を印加し、通電フォ−ミング処理
を行って、電子放出部1105を形成する。
(3) Next, as shown in FIG. 13C, the forming power supply 1110 switches the device electrodes 1102 and 1111 from each other.
The electron emitting portion 1105 is formed by applying an appropriate voltage during the period 03 and performing the energization forming process.

【0113】通電フォ−ミング処理とは、微粒子膜で作
られた導電性薄膜1104に通電を行って、その一部を
適宜に破壊、変形、もしくは変質せしめ、電子放出を行
うのに好適な構造に変化させる処理のことである。微粒
子膜で作られた導電性薄膜のうち電子放出を行うのに好
適な構造に変化した部分(すなわち電子放出部110
5)においては、薄膜に適当な亀裂が形成されている。
なお、電子放出部1105が形成される前と比較する
と、形成された後は素子電極1102と1103の間で
計測される電気抵抗は大幅に増加する。
The energization forming process is a structure suitable for applying an electric current to the conductive thin film 1104 made of a fine particle film to break, deform, or alter a part of the conductive thin film 1104 as appropriate to emit electrons. Is a process for changing the A portion of the conductive thin film made of a fine particle film that has been changed to a structure suitable for emitting electrons (that is, the electron emitting portion 110
In 5), an appropriate crack is formed in the thin film.
Note that the electrical resistance measured between the device electrodes 1102 and 1103 is significantly increased after the formation of the electron emission portions 1105 as compared to before the formation.

【0114】通電方法をより詳しく説明するために、図
10に、フォ−ミング用電源1110から印加する適宜
の電圧波形の一例を示す。微粒子膜で作られた導電性薄
膜をフォ−ミングする場合には、パルス状の電圧が好ま
しく、本実施形態の場合には、同図に示したようにパル
ス幅T1の三角波パルスをパルス間隔T2で連続的に印
加した。その際には、三角波パルスの波高値Vpfを、
順次昇圧した。また、電子放出部1105の形成状況を
モニタ−するためのモニタ−パルスPmを適宜の間隔で
三角波パルスの間に挿入し、その際に流れる電流を電流
計1111で計測した。
FIG. 10 shows an example of an appropriate voltage waveform applied from the forming power supply 1110 in order to explain the energization method in more detail. When forming a conductive thin film made of a fine particle film, a pulse-like voltage is preferable. In the case of this embodiment, a triangular wave pulse having a pulse width T1 and a pulse interval T2 as shown in FIG. Was applied continuously. At that time, the peak value Vpf of the triangular wave pulse is
The pressure was increased sequentially. In addition, a monitor pulse Pm for monitoring the state of formation of the electron-emitting portion 1105 was inserted between triangular-wave pulses at appropriate intervals, and the current flowing at that time was measured by an ammeter 1111.

【0115】本実施形態においては、たとえば10
-5[torr]程度の真空雰囲気下において、たとえば
パルス幅T1を1[ミリ秒]、パルス間隔T2を10
[ミリ秒]とし、波高値Vpfを1パルスごとに0.1
[V]ずつ昇圧した。そして、三角波を5パルス印加す
るたびに1回の割りで、モニタ−パルスPmを挿入し
た。フォ−ミング処理に悪影響を及ぼすことがないよう
に、モニタ−パルスの電圧Vpmは0.1[V]に設定
した。そして、素子電極1102と1103の間の電気
抵抗が1×106[オ−ム]になった段階、すなわちモ
ニタ−パルス印加時に電流計1111で計測される電流
が1×10-7[A]以下になった段階で、フォ−ミング
処理にかかわる通電を終了した。
In this embodiment, for example, 10
Under a vacuum atmosphere of about -5 [torr], for example, the pulse width T1 is 1 [millisecond] and the pulse interval T2 is 10
[Milliseconds], and the peak value Vpf is set to 0.1 for each pulse.
The voltage was increased by [V]. Then, each time five triangular waves were applied, a monitor pulse Pm was inserted once. The monitor pulse voltage Vpm was set to 0.1 [V] so as not to adversely affect the forming process. Then, when the electric resistance between the element electrodes 1102 and 1103 becomes 1 × 10 6 [ohm], that is, the current measured by the ammeter 1111 when the monitor pulse is applied is 1 × 10 −7 [A]. At the following stage, the energization related to the forming process was terminated.

【0116】なお、上記の方法は、本実施形態の表面伝
導型電子放出素子に関する好ましい方法であり、たとえ
ば微粒子膜の材料や膜厚、あるいは素子電極間隔Lなど
表面伝導型放出素子の設計を変更した場合には、それに
応じて通電の条件を適宜変更するのが望ましい。
The above method is a preferable method for the surface conduction electron-emitting device of this embodiment. For example, the design of the surface conduction electron-emitting device such as the material and film thickness of the fine particle film or the element electrode interval L is changed. In such a case, it is desirable to appropriately change the energization conditions accordingly.

【0117】(4)次に、図9の(d)に示すように、
活性化用電源1112から素子電極1102と1103
の間に適宜の電圧を印加し、通電活性化処理を行って、
電子放出特性の改善を行う。
(4) Next, as shown in FIG.
The device electrodes 1102 and 1103 are supplied from the activation power source 1112.
During the energization activation process, apply an appropriate voltage during
Improve electron emission characteristics.

【0118】通電活性化処理とは、前記通電フォ−ミン
グ処理により形成された電子放出部1105に適宜の条
件で通電を行って、その近傍に炭素もしくは炭素化合物
を堆積せしめる処理のことである。図9においては、炭
素もしくは炭素化合物よりなる堆積物を部材1113と
して模式的に示した。
The energization activating process is a process of energizing the electron-emitting portion 1105 formed by the energization forming process under appropriate conditions to deposit carbon or a carbon compound in the vicinity thereof. In FIG. 9, a deposit made of carbon or a carbon compound is schematically shown as a member 1113.

【0119】なお、通電活性化処理を行うことにより、
行う前と比較して、同じ印加電圧における放出電流を、
典型的には100倍以上に増加させることができる。具
体的には、10-4ないし10-5乗[torr]の範囲内
の真空雰囲気中で、電圧パルスを定期的に印加すること
により、真空雰囲気中に存在する有機化合物を起源とす
る炭素もしくは炭素化合物を堆積させる。堆積物111
3は、単結晶グラファイト、多結晶グラファイト、非晶
質カ−ボン、のいずれかか、もしくはその混合物であ
り、膜厚は500[オングストロ−ム]以下、より好ま
しくは300[オングストロ−ム]以下である。
By performing the activation process,
The emission current at the same applied voltage compared to before
Typically, it can be increased by a factor of 100 or more. Specifically, by applying a voltage pulse periodically in a vacuum atmosphere in the range of 10 -4 to 10 -5 power [torr], carbon or carbon originating from an organic compound existing in the vacuum atmosphere can be obtained. The carbon compound is deposited. Sediment 111
Reference numeral 3 denotes one of single-crystal graphite, polycrystalline graphite, and amorphous carbon, or a mixture thereof, and has a film thickness of 500 [Å] or less, more preferably 300 [Å] or less. It is.

【0120】通電方法をより詳しく説明するために、図
11の(a)に、活性化用電源1112から印加する適
宜の電圧波形の一例を示す。本実施形態においては、一
定電圧の矩形波を定期的に印加して通電活性化処理を行
ったが、具体的には,矩形波の電圧Vacは14
[V],パルス幅T3は1[ミリ秒],パルス間隔T4
は10[ミリ秒]とした。なお、上述の通電条件は、本
実施形態の表面伝導型電子放出素子に関する好ましい条
件であり、表面伝導型電子放出素子の設計を変更した場
合には、それに応じて条件を適宜変更するのが望まし
い。
In order to explain the energizing method in more detail, FIG. 11A shows an example of an appropriate voltage waveform applied from the activation power supply 1112. In the present embodiment, the energization activation process is performed by applying a rectangular wave of a constant voltage periodically, but specifically, the rectangular wave voltage Vac is 14
[V], pulse width T3 is 1 [millisecond], pulse interval T4
Was set to 10 [milliseconds]. Note that the above-described energization conditions are preferable conditions for the surface conduction electron-emitting device of the present embodiment, and when the design of the surface conduction electron-emitting device is changed, it is desirable to appropriately change the conditions accordingly. .

【0121】図9の(d)に示す1114は該表面伝導
型放出素子から放出される放出電流Ieを捕捉するため
のアノ−ド電極で、直流高電圧電源1115および電流
計1116が接続されている。なお、基板1101を、
表示パネルの中に組み込んでから活性化処理を行う場合
には、表示パネルの蛍光面をアノ−ド電極1114とし
て用いる。活性化用電源1112から電圧を印加する
間、電流計1116で放出電流Ieを計測して通電活性
化処理の進行状況をモニタ−し、活性化用電源1112
の動作を制御する。電流計1116で計測された放出電
流Ieの一例を図11(b)に示すが、活性化電源11
12からパルス電圧を印加しはじめると、時間の経過と
ともに放出電流Ieは増加するが、やがて飽和してほと
んど増加しなくなる。このように、放出電流Ieがほぼ
飽和した時点で活性化用電源1112からの電圧印加を
停止し、通電活性化処理を終了する。
An anode electrode 1114 shown in FIG. 9D for capturing the emission current Ie emitted from the surface conduction electron-emitting device is connected to a DC high voltage power supply 1115 and an ammeter 1116. I have. Note that the substrate 1101 is
When the activation process is performed after being incorporated in the display panel, the phosphor screen of the display panel is used as the anode electrode 1114. While the voltage is applied from the activation power supply 1112, the emission current Ie is measured by the ammeter 1116 to monitor the progress of the energization activation process, and the activation power supply 1112 is monitored.
Control the operation of. An example of the emission current Ie measured by the ammeter 1116 is shown in FIG.
When the application of the pulse voltage starts from 12, the emission current Ie increases with the passage of time, but eventually saturates and hardly increases. As described above, when the emission current Ie is substantially saturated, the application of the voltage from the activation power supply 1112 is stopped, and the energization activation process ends.

【0122】なお、上述の通電条件は、本実施形態の表
面伝導型電子放出素子に関する好ましい条件であり、表
面伝導型電子放出素子の設計を変更した場合には、それ
に応じて条件を適宜変更するのが望ましい。
The above-described energization conditions are preferable conditions for the surface conduction electron-emitting device of the present embodiment, and when the design of the surface conduction electron-emitting device is changed, the conditions are appropriately changed accordingly. It is desirable.

【0123】以上のようにして、図9(e)に示す平面
型の表面伝導型電子放出素子を製造した。
As described above, the plane type surface conduction electron-emitting device shown in FIG. 9E was manufactured.

【0124】(垂直型の表面伝導型電子放出素子の製造
方法)次に、電子放出部もしくはその周辺を微粒子膜か
ら形成した表面伝導型放出素子のもうひとつの代表的な
構成、すなわち垂直型の表面伝導型電子放出素子の構成
について説明する。
(Method of Manufacturing Vertical Type Surface Conduction Electron-Emitting Element) Next, another typical structure of a surface conduction electron-emitting element in which an electron-emitting portion or its periphery is formed of a fine particle film, that is, a vertical type. The configuration of the surface conduction electron-emitting device will be described.

【0125】図12は、垂直型の基本構成を説明するた
めの模式的な断面図であり、図中の1201は基板、1
202と1203は素子電極、1206は段差形成部
材、1204は微粒子膜を用いた導電性薄膜、1205
は通電フォ−ミング処理により形成した電子放出部、1
213は通電活性化処理により形成した薄膜、である。
FIG. 12 is a schematic cross-sectional view for explaining the basic structure of the vertical type. In FIG.
202 and 1203 are device electrodes, 1206 is a step forming member, 1204 is a conductive thin film using a fine particle film, 1205
Are electron emitting portions formed by an energization forming process;
213 is a thin film formed by the activation process.

【0126】垂直型が先に説明した平面型と異なる点
は、素子電極のうちの片方(1202)が段差形成部材
1206上に設けられており、導電性薄膜1204が段
差形成部材1206の側面を被覆している点にある。し
たがって、前記図8の平面型における素子電極間隔L
は、垂直型においては段差形成部材1206の段差高L
sとして設定される。なお、基板1201、素子電極1
202および1203、微粒子膜を用いた導電性薄膜1
204、については、前記平面型の説明中に列挙した材
料を同様に用いることが可能である。また、段差形成部
材1206には、たとえばSiO2のような電気的に絶
縁性の材料を用いる。
The difference between the vertical type and the flat type described above is that one of the element electrodes (1202) is provided on the step forming member 1206, and the conductive thin film 1204 is provided on the side surface of the step forming member 1206. It is in the point of coating. Therefore, the element electrode interval L in the planar type shown in FIG.
Is the step height L of the step forming member 1206 in the vertical type.
s. In addition, the substrate 1201, the element electrode 1
202 and 1203, conductive thin film 1 using fine particle film
204, the materials listed in the description of the planar type can be used in the same manner. For the step forming member 1206, an electrically insulating material such as SiO 2 is used.

【0127】次に、垂直型の表面伝導型電子放出素子の
製法について説明する。図13の(a)〜(f)は、製
造工程を説明するための断面図で、各部材の表記は前記
図12と同一である。
Next, a method of manufacturing a vertical surface conduction electron-emitting device will be described. FIGS. 13A to 13F are cross-sectional views for explaining a manufacturing process, and the notation of each member is the same as that in FIG.

【0128】(1)まず、図13(a)に示すように、
基板1201上に素子電極1203を形成する。
(1) First, as shown in FIG.
An element electrode 1203 is formed over a substrate 1201.

【0129】(2)次に、同図(b)に示すように、段
差形成部材を形成するための絶縁層を積層する。絶縁層
は、たとえばSiO2をスパッタ法で積層すればよい
が、たとえば真空蒸着法や印刷法などの他の成膜方法を
用いてもよい。
(2) Next, as shown in FIG. 13B, an insulating layer for forming a step forming member is laminated. The insulating layer may be formed by stacking, for example, SiO 2 by a sputtering method, but another film forming method such as a vacuum evaporation method or a printing method may be used.

【0130】(3)次に、同図(c)に示すように、絶
縁層の上に素子電極1202を形成する。
(3) Next, as shown in FIG. 13C, an element electrode 1202 is formed on the insulating layer.

【0131】(4)次に、同図(d)に示すように、絶
縁層の一部を、たとえばエッチング法を用いて除去し、
素子電極1203を露出させる。
(4) Next, as shown in FIG. 13D, a part of the insulating layer is removed by using, for example, an etching method.
The device electrode 1203 is exposed.

【0132】(5)次に、同図(e)に示すように、微
粒子膜を用いた導電性薄膜1204を形成する。形成す
るには、前記平面型の場合と同じく、たとえば塗布法な
どの成膜技術を用いればよい。
(5) Next, as shown in FIG. 14E, a conductive thin film 1204 using a fine particle film is formed. For the formation, as in the case of the flat type, a film forming technique such as a coating method may be used.

【0133】(6)次に、前記平面型の場合と同じく、
通電フォ−ミング処理を行い、電子放出部を形成する。
通電フォ−ミング処理は、図9(c)を用いて説明した
平面型の通電フォ−ミング処理と同様の処理を行えばよ
い。
(6) Next, as in the case of the flat type,
An energization forming process is performed to form an electron emission portion.
The energization forming process may be the same as the planar energization forming process described with reference to FIG.

【0134】(7)次に、前記平面型の場合と同じく、
通電活性化処理を行い、電子放出部近傍に炭素もしくは
炭素化合物を堆積させる。通電活性化処理は、図9
(d)を用いて説明した平面型の通電活性化処理と同様
の処理を行えばよい。
(7) Next, as in the case of the flat type,
An energization activation process is performed to deposit carbon or a carbon compound near the electron emission portion. The energization activation process is shown in FIG.
What is necessary is just to perform the same process as the planar type energization activation process described using (d).

【0135】以上のようにして、図13(f)に示す垂
直型の表面伝導型電子放出素子を製造した。
As described above, the vertical surface conduction electron-emitting device shown in FIG. 13F was manufactured.

【0136】(表面伝導型電子放出素子の特性)以上、
平面型と垂直型の表面伝導型電子放出素子について素子
構成と製法を説明したが、次に画像形成装置に用いた素
子の特性について述べる。
(Characteristics of surface conduction electron-emitting device)
The device configuration and manufacturing method of the planar and vertical surface conduction electron-emitting devices have been described. Next, the characteristics of the devices used in the image forming apparatus will be described.

【0137】図14に、表示装置に用いた素子の、(放
出電流Ie)対(素子印加電圧Vf)特性、および(素
子電流If)対(素子印加電圧Vf)特性の典型的な例
を示す。なお、放出電流Ieは素子電流Ifに比べて著
しく小さく、同一尺度で図示するのが困難であるうえ、
これらの特性は素子の大きさや形状等の設計パラメ−タ
を変更することにより変化するものであるため、2本の
グラフは各々任意単位で図示した。
FIG. 14 shows typical examples of (emission current Ie) versus (device applied voltage Vf) characteristics and (device current If) versus (device applied voltage Vf) characteristics of the device used in the display device. . Note that the emission current Ie is significantly smaller than the element current If, and it is difficult to show the same current on the same scale.
Since these characteristics are changed by changing design parameters such as the size and shape of the element, the two graphs are shown in arbitrary units.

【0138】画像形成装置に用いた素子は、放出電流I
eに関して、以下に述べる3つの特性を有している。
The element used in the image forming apparatus has an emission current I
e has three characteristics described below.

【0139】第一に、ある電圧(これを閾値電圧Vth
と呼ぶ)以上の大きさの電圧を素子に印加すると急激に
放出電流Ieが増加するが、一方、閾値電圧Vth未満
の電圧では放出電流Ieはほとんど検出されない。すな
わち、放出電流Ieに関して、明確な閾値電圧Vthを
持った非線形素子である。
First, a certain voltage (this is referred to as a threshold voltage Vth
When a voltage of the above magnitude is applied to the element, the emission current Ie sharply increases. On the other hand, at a voltage lower than the threshold voltage Vth, the emission current Ie is hardly detected. That is, it is a non-linear element having a clear threshold voltage Vth with respect to the emission current Ie.

【0140】第二に、放出電流Ieは素子に印加する電
圧Vfに依存して変化するため、電圧Vfで放出電流I
eの大きさを制御できる。
Secondly, since the emission current Ie changes depending on the voltage Vf applied to the element, the emission current Ie varies with the voltage Vf.
The magnitude of e can be controlled.

【0141】第三に、素子に印加する電圧Vfに対して
素子から放出される電流Ieの応答速度が速いため、電
圧Vfを印加する時間の長さによって素子から放出され
る電子の電荷量を制御できる。
Third, since the response speed of the current Ie emitted from the element is faster with respect to the voltage Vf applied to the element, the amount of charge of the electrons emitted from the element depends on the length of time during which the voltage Vf is applied. Can control.

【0142】以上のような特性を有するため、表面伝導
型電子放出素子を画像形成装置に好適に用いることがで
きた。たとえば多数の素子を表示画面の画素に対応して
設けた画像形成装置において、第一の特性を利用すれ
ば、表示画面を順次走査して表示を行うことが可能であ
る。
Because of the above characteristics, the surface conduction electron-emitting device could be suitably used for an image forming apparatus. For example, in an image forming apparatus in which a large number of elements are provided corresponding to pixels of a display screen, if the first characteristic is used, it is possible to sequentially scan the display screen to perform display.

【0143】すなわち、駆動中の素子には所望の発光輝
度に応じて閾値電圧Vth以上の電圧を適宜印加し、非
選択状態の素子には閾値電圧Vth未満の電圧を印加す
る。駆動する素子を順次切り替えてゆくことにより、表
示画面を順次走査して表示を行うことが可能である。
That is, a voltage equal to or higher than the threshold voltage Vth is appropriately applied to the element under driving according to the desired light emission luminance, and a voltage lower than the threshold voltage Vth is applied to the element in the non-selected state. By sequentially switching the elements to be driven, the display screen can be sequentially scanned and displayed.

【0144】また、第二の特性かまたは第三の特性を利
用することにより、発光輝度を制御することができるた
め、階調表示を行うことが可能である。
Further, by utilizing the second characteristic or the third characteristic, the light emission luminance can be controlled, so that gradation display can be performed.

【0145】(マルチ電子ビ−ム源の構造)次に、上述
の表面伝導型電子放出素子を基板上に配列して単純マト
リクス配線したマルチ電子ビ−ム源の構造について述べ
る。
(Structure of Multi-Electron Beam Source) Next, the structure of a multi-electron beam source in which the above-mentioned surface conduction electron-emitting devices are arranged on a substrate and arranged in a simple matrix will be described.

【0146】図15に示すのは、図4の表示パネルに用
いたマルチ電子ビ−ム源の平面図である。基板上には、
図8で示したものと同様な表面伝導型放出素子が配列さ
れ、これらの素子は行方向配線電極1003と列方向配
線電極1004により単純マトリクス状に配線されてい
る。行方向配線電極1003と列1004の交差する部
分には、電極間に絶縁層(不図示)が形成されており、
電気的な絶縁が保たれている。
FIG. 15 is a plan view of the multi-electron beam source used for the display panel of FIG. On the board,
Surface conduction type emission elements similar to those shown in FIG. 8 are arranged, and these elements are wired in a simple matrix by row-direction wiring electrodes 1003 and column-direction wiring electrodes 1004. An insulating layer (not shown) is formed between the electrodes at the intersections of the row wiring electrodes 1003 and the columns 1004.
Electrical insulation is maintained.

【0147】図15のB−B’に沿った断面を、図16
に示す。このような構造のマルチ電子源は、あらかじめ
基板上に行方向配線電極1003、列方向配線電極10
04、電極間絶縁層(不図示)、および表面伝導型電子
放出素子の素子電極1102、1103と導電性薄膜1
104を形成した後、行方向配線電極1003および列
方向配線電極1004を介して各素子に給電して通電フ
ォ−ミング処理と通電活性化処理を行うことにより製造
した。
FIG. 16 is a sectional view taken along the line BB ′ of FIG.
Shown in The multi-electron source having such a structure includes a row-direction wiring electrode 1003 and a column-direction wiring electrode 103 on a substrate in advance.
04, an inter-electrode insulating layer (not shown), and device electrodes 1102 and 1103 of the surface conduction electron-emitting device and the conductive thin film 1
After the formation of 104, power was supplied to each element via the row-direction wiring electrodes 1003 and the column-direction wiring electrodes 1004 to perform a current-forming process and a current-activation process.

【0148】図17は、NTSC方式のテレビ信号に基
づいてテレビジョン表示を行う為の駆動回路の概略構成
をプロック図で示したものである。同図中、表示パネル
1701は前述した表示パネルに相当するもので、前述
した様に製造され、動作する。また、走査回路1702
は表示ラインを走査し、制御回路1703は走査回路へ
入力する信号等を生成する。シフトレジスタ1704は
1ライン毎のデータをシフトし、ラインメモリ1705
は、シフトレジスタ1704からの1ライン分のデータ
を変調信号発生器1707に入力する。同期信号分離回
路1706はNTSC信号から同期信号を分離する。
FIG. 17 is a block diagram showing a schematic configuration of a driving circuit for performing television display based on an NTSC television signal. In the figure, a display panel 1701 corresponds to the above-described display panel, and is manufactured and operates as described above. In addition, the scanning circuit 1702
Scans the display line, and the control circuit 1703 generates a signal to be input to the scanning circuit. The shift register 1704 shifts data for each line, and stores the data in a line memory 1705.
Inputs one line of data from the shift register 1704 to the modulation signal generator 1707. The synchronization signal separation circuit 1706 separates the synchronization signal from the NTSC signal.

【0149】以下、図17の装置各部の機能を詳しく説
明する。まず表示パネル1701は、端子Dx1ないし
Dxmおよび端子Dy1ないしDyn、および高圧端子
Hvを介して外部の電気回路と接続されている。このう
ち、端子Dx1ないしDxmには、表示パネル1701
内に設けられているマルチ電子ビーム源、すなわちm行
n列の行列状にマトリクス配線された冷陰極素子を1行
(n素子〉ずつ順次駆動してゆく為の走査信号が印加さ
れる。一方、端子Dy1ないしDynには、前記走査信
号により選択された1行分のn個の各素子の出力電子ビ
ームを制御する為の変調信号が印加される。また、高圧
端子Hvには、直流電圧源Vaより、たとえば5[k
V]の直流電圧が供給されるが、これはマルチ電子ビー
ム源より出力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為の加速電圧である。
Hereinafter, the function of each unit of the apparatus shown in FIG. 17 will be described in detail. First, the display panel 1701 is connected to an external electric circuit through terminals Dx1 to Dxm, terminals Dy1 to Dyn, and a high-voltage terminal Hv. Among them, the terminals Dx1 to Dxm are connected to the display panel 1701.
A scanning signal for sequentially driving one row (n elements) of the multi-electron beam sources provided therein, that is, the cold cathode elements arranged in a matrix of m rows and n columns is applied. , Terminals Dy1 to Dyn are applied with a modulation signal for controlling the output electron beam of each of the n elements for one row selected by the scanning signal, and a DC voltage is applied to the high voltage terminal Hv. From the source Va, for example, 5 [k
V], which is an accelerating voltage for applying sufficient energy to the electron beam output from the multi-electron beam source to excite the phosphor.

【0150】次に、走査回路1702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(図中、
S1ないしSmで模式的に示されている)を備えるもの
で、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0[V](グランドレベル)のいずれか一方を
選択し、表示パネル1701の端子Dx1ないしDxm
と電気的に接続するものである。S1ないしSmの各ス
イッチング素子は、制御回路1703が出力する制御信
号Tscanに基づいて動作するものだが、実際にはた
とえばFETのようなスイッチング素子を組合わせる事
により容易に構成することが可能である。なお、前記直
流電圧源Vxは、図14に例示した電子放出素子の特性
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
電子放出しきい値電圧Vth電圧以下となるよう、一定
電圧を出力するよう設定されている。
Next, the scanning circuit 1702 will be described. This circuit has m switching elements inside (in the figure,
S1 to Sm), each switching element selects either the output voltage of the DC voltage source Vx or 0 [V] (ground level), and the switching element of the display panel 1701 Terminals Dx1 to Dxm
It is electrically connected to. Each of the switching elements S1 to Sm operates based on the control signal Tscan output from the control circuit 1703. However, in practice, the switching elements can be easily configured by combining switching elements such as FETs. . The DC voltage source Vx outputs a constant voltage so that the driving voltage applied to the unscanned element is equal to or lower than the electron emission threshold voltage Vth based on the characteristics of the electron emission element illustrated in FIG. Is set to

【0151】制御回路1703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
動作を整合させる働きをもつものである。次に説明する
同期信号分離回路1706より送られる同期信号Tsy
ncに基づいて、各部に対してTscanおよびTsf
tおよびTmryの各制御信号を発生する。
The control circuit 1703 has a function of coordinating the operation of each unit so that appropriate display is performed based on an image signal input from the outside. A synchronization signal Tsy sent from a synchronization signal separation circuit 1706 described below.
Tscan and Tsf for each part based on nc
The control signals t and Tmry are generated.

【0152】同期信号分離回路1706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為の回路で、良く知られて
いるように周波数分離(フィルタ)回路を用いれば容易
に構成できるものである。同期信号分離回路1706に
より分離された同期信号は、良く知られるように垂直同
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。一方、前記テレビ
信号から分離された画像の輝度信号成分を便宜上DAT
A信号と表すが、同信号はシフトレジスタ1704に入
力される。
A synchronizing signal separating circuit 1706 is a circuit for separating a synchronizing signal component and a luminance signal component from an NTSC television signal input from the outside. As is well known, a frequency separating (filter) is used. It can be easily configured by using a circuit. The synchronization signal separated by the synchronization signal separation circuit 1706 is composed of a vertical synchronization signal and a horizontal synchronization signal, as is well known, but is illustrated here as a Tsync signal for convenience of explanation. On the other hand, the luminance signal component of the image separated from the television signal is referred to as DAT for convenience.
This signal is represented by an A signal, which is input to a shift register 1704.

【0153】シフトレジスタ1704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1703より送られる制御信号Tsftに基づ
いて動作する。すなわち、制御信号Tsftは、シフト
レジスタ1704のシフトクロックであると言い換える
ことができる。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す
る)のデータは、Id1ないしIdnのn個の信号とし
て前記シフトレジスタ1704より出力される。
A shift register 1704 is for serially / parallel-converting the DATA signal input serially in time series for each line of an image, and is based on a control signal Tsft sent from the control circuit 1703. Works. That is, the control signal Tsft can be rephrased as a shift clock of the shift register 1704. The data for one line of the image subjected to the serial / parallel conversion (corresponding to drive data for n electron-emitting devices) is output from the shift register 1704 as n signals Id1 to Idn.

【0154】ラインメモリ1705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為の記憶装置であ
り、制御回路1703より送られる制御信号Tmryに
したがって適宜Id1ないしIdnの内容を記憶する。
記憶された内容は、I’d1ないしI’dnとして出力
され、変調信号発生器1707に入力される。
The line memory 1705 is a storage device for storing data of one line of an image for a required time, and stores the contents of Id1 to Idn as appropriate according to a control signal Tmry sent from the control circuit 1703.
The stored contents are output as I'd1 to I'dn and input to the modulation signal generator 1707.

【0155】変調信号発生器1707は、前記画像デー
タI’d1ないしI’dnの各々に応じて、電子放出素
子1015の各々を適切に駆動変調する為の信号源で、
その出力信号は、端子Dy1ないしDynを通じて表示
パネル1701内の電子放出素子1015に印加され
る。
A modulation signal generator 1707 is a signal source for appropriately driving and modulating each of the electron-emitting devices 1015 in accordance with each of the image data I'd1 to I'dn.
The output signal is applied to the electron-emitting device 1015 in the display panel 1701 through the terminals Dy1 to Dyn.

【0156】図14を用いて説明したように、本発明に
関わる表面伝導型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。
As described with reference to FIG. 14, the surface conduction electron-emitting device according to the present invention has the following basic characteristics with respect to the emission current Ie.

【0157】すなわち、電子放出には明確な閾値電圧V
th(後述する実施例の表面伝導型電子放出素子では8
[V])があり、閾値Vth以上の電圧を印加された時
のみ電子放出が生じる。また、電子放出閾値Vth以上
の電圧に対しては、図14のグラフのように電圧の変化
に応じて放出電流Ie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、たとえば電子放出
閾値Vth以下の電圧を印加しても電子放出は生じない
が、電子放出閾値Vth以上の電圧を印加する場合には
表面伝導型放出素子から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。
That is, a clear threshold voltage V is required for electron emission.
th (8 in the surface conduction electron-emitting device of the embodiment described later)
[V]), and electron emission occurs only when a voltage equal to or higher than the threshold value Vth is applied. For a voltage equal to or higher than the electron emission threshold Vth, the emission current Ie also changes according to the change in the voltage as shown in the graph of FIG. For this reason, when a pulse-like voltage is applied to the device, for example, when a voltage equal to or lower than the electron emission threshold Vth is applied, no electron emission occurs. An electron beam is output from the conduction type emission device. At this time, the intensity of the output electron beam can be controlled by changing the pulse peak value Vm. In addition, it is possible to control the total amount of charges of the output electron beam by changing the pulse width Pw.

【0158】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。
Therefore, a voltage modulation method, a pulse width modulation method, or the like can be adopted as a method of modulating the electron-emitting device according to the input signal.

【0159】電圧変調方式を実施するに際しては、変調
信号発生器1707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。
When implementing the voltage modulation method, the modulation signal generator 1707 generates a voltage pulse of a fixed length, and modulates the peak value of the pulse appropriately according to input data. A circuit can be used.

【0160】また、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1707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。シフトレジスタ1704やライ
ンメモリ1705は、デジタル信号式のものでもアナロ
グ信号式のものでも採用できる。すなわち、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われれ
ばよいからである。
When the pulse width modulation method is performed, the modulation signal generator 1707 generates a voltage pulse having a constant peak value and modulates the width of the voltage pulse appropriately according to input data. A pulse width modulation circuit can be used. The shift register 1704 and the line memory 1705 can be of a digital signal type or an analog signal type. That is, the serial / parallel conversion and storage of the image signal may be performed at a predetermined speed.

【0161】デジタル信号式を用いる場合には、同期信
号分離回路1706の出力信号DATAをデジタル信号
化する必要があるが、これには同期信号分離回路170
6の出力部にA/D変換器を設ければよい。これに関連
してラインメモリ115の出力信号がデジタル信号かア
ナログ信号かにより、変調信号発生器に用いられる回路
が若干異なったものとなる。すなわち、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1707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。
When the digital signal type is used, the output signal DATA of the synchronization signal separation circuit 1706 needs to be converted into a digital signal.
An A / D converter may be provided at the output unit 6. In this connection, the circuit used for the modulation signal generator differs slightly depending on whether the output signal of the line memory 115 is a digital signal or an analog signal. That is, in the case of the voltage modulation method using a digital signal, for example, a D / A conversion circuit is used as the modulation signal generator 1707, and an amplification circuit and the like are added as necessary.

【0162】パルス幅変調方式の場合、変調信号発生器
1707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)および計数器の
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。
In the case of the pulse width modulation method, the modulation signal generator 1707 includes, for example, a high-speed oscillator, a counter for counting the number of waves output from the oscillator, and a comparison between the output value of the counter and the output value of the memory. A circuit in which a comparator (comparator) is combined is used. If necessary, an amplifier for amplifying the pulse width modulated signal output from the comparator to the drive voltage of the electron-emitting device can be added.

【0163】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1707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、必要に応じてシフトレ
ベル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、必要に応じて電子放出素子の駆動電圧また
は電圧増幅するための増幅器を付加することもできる。
In the case of the voltage modulation method using an analog signal, the modulation signal generator 1707 can employ an amplification circuit using, for example, an operational amplifier, and can add a shift level circuit and the like as necessary. In the case of the pulse width modulation method, for example, a voltage controlled oscillator (VCO)
And, if necessary, an amplifier for amplifying the driving voltage or voltage of the electron-emitting device can be added.

【0164】このような構成をとりうる本発明の適用可
能な画像形成装置においては、各電子放出素子に、容器
外端子Dx1乃至Dxm、Dy1乃至Dynを介して電
圧を印加することにより、電子放出が生じる。高圧端子
Hvを介してメタルバック1019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1018に衝突し、発光が生じ
て画像が形成される。
In the image forming apparatus to which the present invention can be applied in such a configuration, by applying a voltage to each of the electron-emitting devices via the terminals Dx1 to Dxm and Dy1 to Dyn outside the container, the electron-emitting devices can emit electrons. Occurs. A high voltage is applied to the metal back 1019 or a transparent electrode (not shown) via the high voltage terminal Hv to accelerate the electron beam. The accelerated electrons collide with the fluorescent film 1018 and emit light to form an image.

【0165】ここで述べた画像形成装置の構成は、本発
明を適用可能な画像形成装置の一例であり、本発明の思
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るも
のではなく、PAL、SECAM方式など他、これらよ
り多数の走査線からなるTV信号(MUSE方式をはじ
めとする高品位TV)方式をも採用できる。
The configuration of the image forming apparatus described here is an example of an image forming apparatus to which the present invention can be applied, and various modifications can be made based on the concept of the present invention. The input signal is described in the NTSC system. However, the input signal is not limited to the NTSC system, but may be a PAL or SECAM system or a TV signal (MUSE system or other high-definition TV) system including a larger number of scanning lines. Can also be adopted.

【0166】なお、上記実施形態では、スペーサの形状
を薄板状の例を示しているが、その他平板型、十字型、
L型、櫛型等があり、さらに図18(a),(b)に示
すように蜂の巣状に円柱の孔を開けたりライン状に切り
欠いた基板に各電子源又は複数の電子源に対応して、種
々の形態で設定される。また、帯電防止膜で覆ったスペ
ーサ1020の利用により、画像形成装置が大型化する
のに従って効果が顕著になる。
In the above-mentioned embodiment, the example of the shape of the spacer is shown as a thin plate.
There are L type, comb type, etc., and furthermore, as shown in FIGS. 18 (a) and (b), a cylindrical hole is formed in a honeycomb shape or a substrate cut out in a line shape corresponds to each electron source or a plurality of electron sources. Then, it is set in various forms. Further, by using the spacer 1020 covered with the antistatic film, the effect becomes remarkable as the size of the image forming apparatus increases.

【0167】[0167]

【実施例】以下に、実施例を挙げて本発明をさらに詳述
する。
The present invention will be described in more detail with reference to the following examples.

【0168】以下に述べる各実施例においては、マルチ
電子ビーム源として、前述した、電極間の導電性微粒子
膜に電子放出部を有するタイプのn×m個(ここで、n
=3072、m=1024とする)の表面伝導型放出素
子を、m本の行方向配線と、n本の列方向配線とによ
り、マトリクス配線(図4および図15参照)したマル
チ電子ビーム源を用いた。
In each of the embodiments described below, as the multi-electron beam source, n × m (here, n × m) types of the above-described type having an electron emission portion in the conductive fine particle film between the electrodes.
= 3072, m = 1024) in the form of a matrix electron beam (see FIGS. 4 and 15) using m row wirings and n column wirings. Using.

【0169】本実施例では、前述した図4に示すスペー
サ1020を配置した表示パネルを作製した。以下、図
4および図6、図7を用いて詳述する。
In this embodiment, a display panel on which the spacer 1020 shown in FIG. Hereinafter, this will be described in detail with reference to FIG. 4, FIG. 6, and FIG.

【0170】まず、あらかじめ基板上に行方向配線電極
1013、列方向配線電極1014、電極間絶縁層(不
図示)、および表面伝導型放出素子の素子電極と導電性
薄膜を形成した基板1011を、リアプレート1015
に固定した。次に、ソーダライムガラスからなる絶縁性
部材1020aの表面のうち、気密容器内に露出する4
面に後述の半導電膜1020bおよびカーボン1020
dを形成し、当接面に導電膜1020cを成膜したスペ
ーサ1020(高さ5[mm]、板厚200[マイクロ
メートル]、長さ20mm)を、基板1011の行方向
配線1013上に等間隔で、行方向配線1013と平行
に固定した。その後、基板1011の5mm上方に、内
面に蛍光膜1018とメタルバック1019が付設され
たフェースプレート1017を側壁1016を介し配置
し、リアプレート1015、フェースプレート101
7、側壁1016およびスペーサ1020の各接合部を
固定した。基板1011とリアプレート1015の接合
部、リアプレート1015と側壁1016の接合部、お
よびフェースプレート1017と側壁1016の接合部
は、フリットガラス(不図示)を塗布し、大気中で40
0℃乃至500℃で10分以上焼成することで封着し
た。
First, a substrate 1011 on which a row direction wiring electrode 1013, a column direction wiring electrode 1014, an interelectrode insulating layer (not shown), a device electrode of a surface conduction electron-emitting device, and a conductive thin film are formed in advance is formed on a substrate. Rear plate 1015
Fixed to. Next, of the surface of the insulating member 1020a made of soda lime glass,
The surface has a semiconductive film 1020b and carbon 1020 to be described later.
d, and a spacer 1020 (height 5 [mm], plate thickness 200 [micrometer], length 20 mm) having a conductive film 1020 c formed on the contact surface is placed on the row-direction wiring 1013 of the substrate 1011. At intervals, it was fixed parallel to the row direction wiring 1013. Thereafter, a face plate 1017 having a fluorescent film 1018 and a metal back 1019 attached to the inner surface thereof is disposed 5 mm above the substrate 1011 via a side wall 1016, and a rear plate 1015 and a face plate 101 are disposed.
7. The joints of the side wall 1016 and the spacer 1020 were fixed. The joint between the substrate 1011 and the rear plate 1015, the joint between the rear plate 1015 and the side wall 1016, and the joint between the face plate 1017 and the side wall 1016 are coated with frit glass (not shown).
Sealing was performed by baking at 0 ° C. to 500 ° C. for 10 minutes or more.

【0171】また、スペーサ1020は、基板1011
側では行方向配線1013(線幅300[マイクロメー
トル])上に、フェースプレート1017側ではメタル
バック1019面上に、導電性フィラーあるいは金属等
の導電材を混合した導電性フリットガラス(不図示)を
介して配置し、上記気密容器の封着と同時に、大気中で
400℃乃至500℃で、10分以上焼成することで、
接着しかつ電気的な接続をとった。なお、本実施例にお
いては、蛍光膜1018は、図19に示すように、各色
蛍光体21aが列方向(Y方向)に延びるストライプ形
状を採用し、黒色の導電体21bは各色蛍光体(R,
G,B)21a間だけでなく、Y方向の各画素間をも分
離するように配置された蛍光膜が用いられ、スペーサ1
020は、行方向(X方向)に平行な黒色の導電体21
b領域(線幅300[マイクロメートル])内にメタル
バック1019を介して配置された。なお、前述の封着
を行う際には、各色蛍光体21aと基板1011上に配
置された各素子とを対応させなくてはいけないため、リ
アプレート1015、フェースプレート1017および
スペーサ1020は十分な位置合わせを行った。
Further, the spacer 1020 is connected to the substrate 1011.
A conductive frit glass (not shown) in which a conductive material such as a conductive filler or metal is mixed on the row direction wiring 1013 (line width 300 [micrometer]) on the side and on the metal back 1019 surface on the face plate 1017 side. By baking at 400 ° C. to 500 ° C. in the air for 10 minutes or more at the same time as sealing the airtight container,
Glued and electrical connections were made. In the present embodiment, as shown in FIG. 19, the fluorescent film 1018 adopts a stripe shape in which each color phosphor 21a extends in the column direction (Y direction), and the black conductor 21b is made of each color phosphor (R ,
G, B) A fluorescent film disposed so as to separate not only between the pixels 21a but also between the pixels in the Y direction is used.
020 is a black conductor 21 parallel to the row direction (X direction).
It was arranged in a region b (line width 300 [micrometer]) via a metal back 1019. When the above-mentioned sealing is performed, each color phosphor 21a must correspond to each element arranged on the substrate 1011. Therefore, the rear plate 1015, the face plate 1017, and the spacer 1020 are located at a sufficient position. Matching was performed.

【0172】以上のようにして完成した気密容器内を排
気管(不図示)を通じ真空ポンプにて排気し、十分な真
空度に達した後、容器外端子Dx1〜DxmとDy1〜
Dynを通じ、行方向配線電極1013および列方向配
線電極1014を介して各素子に給電して、前述の通電
フォーミング処理と通電活性化処理を行うことによりマ
ルチ電子ビーム源を製造した。
The inside of the airtight container completed as described above is evacuated by a vacuum pump through an exhaust pipe (not shown), and after reaching a sufficient degree of vacuum, the outer terminals Dx1 to Dxm and Dy1 to Dy1.
Power was supplied to each element through Dyn through the row wiring electrode 1013 and the column wiring electrode 1014, and the above-described energization forming process and energization activation process were performed to manufacture a multi-electron beam source.

【0173】次に、10-6[Torr]程度の真空度
で、不図示の排気管をガスバーナーで熱することで溶着
し外囲器(気密容器)の封止を行った。最後に、封止後
の真空度を維持するために、ゲッター処理を行った。
Next, at a degree of vacuum of about 10 −6 [Torr], an exhaust pipe (not shown) was welded by heating with a gas burner to seal the envelope (airtight container). Finally, a getter process was performed to maintain the degree of vacuum after sealing.

【0174】[実施例1]表示パネル内に配置されたス
ペーサ1020を以下のようにして作製した。ソーダラ
イムガラスからなる絶縁性部材1020aの表面のう
ち、気密容器内に露出する4面に、カーボンが分散した
層を有するCr−Al合金窒化膜の半導電膜1020b
を形成し、当接面に導電膜1020cを成膜してスペー
サ1020とした。Cr−Al合金窒化膜は、Crおよ
びAlのターゲットを高周波電源で同時スパッタするこ
とにより形成した。スパッタガスはAr:N2 が7:3
の混合ガスで全圧力は4×10-3Torrである。C
r,Alターゲットに加える高周波電力をそれぞれ13
W、500Wに調整し、所望の比抵抗を持つ合金窒化膜
を作製した。Cr濃度が1〜3atom%の範囲で、比
抵抗5×104 〜 3×105 Ωcmの膜が得られる。
膜厚が180nmで表面抵抗Rs=3×109 ΩのCr
−Al合金窒化膜を形成した後、炭素のターゲットに替
え、スパッタガスをAr:H2 =7:3として同様に高
周波電源でスパッタして厚さ2nmの島状のカーボンを
形成した。Ar+H2 の全圧力は4×10-3Torrと
した。この後、再びターゲットをCrとAlに替えてA
r:N2 が7:3の混合ガスで、全圧力は4×10-3
orrとして高周波電源で同時にスパッタすることによ
り、厚さが2nmの島状のCr−Al合金窒化物を形成
した。炭素をターゲットとしたスパッタとCr,Alを
ターゲットとした高周波電源でのスパッタを交互に行う
ことによりカーボンが分散したCr−Al合金窒化膜を
20nm形成した。
[Example 1] A spacer 1020 arranged in a display panel was manufactured as follows. Among the surfaces of the insulating member 1020a made of soda lime glass, the semiconductive film 1020b of a Cr-Al alloy nitride film having a layer in which carbon is dispersed is provided on four surfaces exposed in the airtight container.
Was formed, and a conductive film 1020c was formed on the contact surface to form a spacer 1020. The Cr-Al alloy nitride film was formed by simultaneously sputtering Cr and Al targets with a high frequency power supply. The sputtering gas is Ar: N 2 7: 3.
And the total pressure is 4 × 10 −3 Torr. C
The RF power applied to the r and Al targets was 13
W was adjusted to 500 W to produce an alloy nitride film having a desired specific resistance. When the Cr concentration is in the range of 1 to 3 atom%, a film having a specific resistance of 5 × 10 4 to 3 × 10 5 Ωcm can be obtained.
Cr having a thickness of 180 nm and a surface resistance Rs = 3 × 10 9 Ω
After forming the -Al alloy nitride film, instead of the target of carbon, a sputtering gas Ar: H 2 = 7: to form an island-shaped carbon thick 2nm by sputtering in the same high frequency power source as 3. The total pressure of Ar + H 2 was 4 × 10 −3 Torr. After this, the target was changed again to Cr and Al and A
r: N 2 is a mixed gas of 7: 3, and the total pressure is 4 × 10 −3 T
Simultaneous sputtering with a high frequency power supply as orr formed an island-shaped Cr-Al alloy nitride having a thickness of 2 nm. By alternately performing sputtering using carbon as a target and sputtering using a high frequency power supply using Cr and Al as targets, a Cr-Al alloy nitride film in which carbon is dispersed was formed to a thickness of 20 nm.

【0175】本試料をそれぞれ、425℃熱処理、真空
中200℃熱処理後の抵抗値を測定したが、抵抗値は安
定であった。すなわち本発明帯電防止膜は熱処理後も抵
抗変化が小さいので、電子線ディスプレイのように使用
環境が真空であったり、作製工程に高温熱処理、真空熱
処理を含む用途に対して特に有効なものである。
The resistance value of each of the samples after the heat treatment at 425 ° C. and after the heat treatment at 200 ° C. in vacuum was measured, and the resistance values were stable. That is, since the antistatic film of the present invention has a small resistance change even after the heat treatment, the antistatic film is particularly effective for applications in which the use environment is vacuum, such as an electron beam display, or where the manufacturing process includes a high-temperature heat treatment and a vacuum heat treatment. .

【0176】次に低抵抗膜1020cとしてフェースプ
レート、リアプレートとの接続部に接続部と平行に30
μmの帯状に0.1μm厚みのPt膜を形成した。
Next, a low-resistance film 1020c is connected to the connection with the face plate and the rear plate in parallel with the connection.
A Pt film having a thickness of 0.1 μm was formed in a belt shape of μm.

【0177】以上のように作製したスペーサを、図4お
よび図6、図7に示されるような表示パネル内に組み込
んだ画像表示装置において、各冷陰極素子(表面伝導型
放出素子)1012には、容器外端子Dx1〜Dxm,
Dy1〜Dynを通じ、走査信号及び変調信号を不図示
の信号発生手段よりそれぞれ印加することにより電子を
放出させ、メタルバック1019には、高圧端子Hvを
通じて高電圧Vaを印加することにより放出電子ビーム
を加速し、蛍光膜1018に電子を衝突させ、各色蛍光
体21a(図19のR,G,B)を励起・発光させるこ
とで画像を表示した。なお、高圧端子Hvへの印加電圧
Vaは3[kV]ないし10[kV]、各配線101
3,1014間への印加電圧Vfは14[V]とした。
In an image display device in which the spacer manufactured as described above is incorporated in a display panel as shown in FIGS. 4, 6, and 7, each cold cathode element (surface conduction type emission element) 1012 is provided. , External terminals Dx1 to Dxm,
Electrons are emitted by applying a scanning signal and a modulation signal from signal generation means (not shown) through Dy1 to Dyn, and an emitted electron beam is applied to the metal back 1019 by applying a high voltage Va through a high voltage terminal Hv. The image was displayed by accelerating and causing electrons to collide with the fluorescent film 1018 to excite and emit the phosphors 21a (R, G, B in FIG. 19) of each color. The voltage Va applied to the high-voltage terminal Hv is 3 kV to 10 kV, and each wiring 101
The applied voltage Vf between 3,1014 was 14 [V].

【0178】このとき、スペーサ1020に近い位置に
ある冷陰極素子1012からの放出電子による発光スポ
ットも含め、2次元状に等間隔の発光スポット列が形成
され、鮮明で色再現性のよいカラー画像表示ができた。
このことは、スペーサ1020を設置しても電子軌道に
影響を及ぼすような電界の乱れは発生しなかったことを
示した。
At this time, a two-dimensional array of light emitting spots including light emitting spots due to electrons emitted from the cold cathode element 1012 located close to the spacer 1020 is formed at two-dimensional intervals, so that a clear color image with good color reproducibility can be obtained. Display was completed.
This indicated that even when the spacer 1020 was installed, no disturbance of the electric field that would affect the electron trajectory occurred.

【0179】[実施例2]本実施例においては、表示パ
ネル内に配置されたスペーサ1020帯電防止膜をCr
−Al合金窒化膜の半導電膜上にカーボンを島状に堆積
した構成とする以外は、実施例1と同じである。本実施
例においては実施例1と同じ条件で膜厚190nmのC
r−Al合金窒化膜を作製した後、炭素のターゲットに
替え、スパッタガスをAr:H2 =7:3として同様に
高周波電源でスパッタして厚さ10nmの島状のカーボ
ンを形成した。Ar+H2 の全圧力は4×10-3Tor
rとした。本試料をそれぞれ、425℃熱処理、真空
中、真空中200℃熱処理後の抵抗値を測定したが、抵
抗値は安定であった。すなわち本発明による帯電防止膜
は、熱処理後も抵抗変化が小さいので、電子線ディスプ
レイのように使用環境が真空であったり、作製工程に高
温熱処理、真空熱処理を含む用途に対して特に有効なも
のである。実施例1と同様に画像を表示させたところ、
スペーサ1020に近い位置にある冷陰極素子1012
からの放出電子による発光スポットも含め、2次元状に
等間隔の発光スポット列が形成され、鮮明で色再現性の
よいカラー画像表示ができた。
[Embodiment 2] In this embodiment, the spacer 1020 antistatic film disposed in the display panel is made of Cr.
Example 1 is the same as Example 1 except that carbon is deposited in an island shape on a semiconductive film of an Al alloy nitride film. In the present embodiment, a 190 nm-thick C
After the formation of the r-Al alloy nitride film, the sputtering gas was changed to Ar: H 2 = 7: 3 in the same manner as in the case of using a carbon target, and a high-frequency power source was similarly used to form an island-like carbon having a thickness of 10 nm. The total pressure of Ar + H 2 is 4 × 10 −3 Torr
r. The resistance value of each of the samples was measured after heat treatment at 425 ° C., in a vacuum, and after heat treatment at 200 ° C. in a vacuum. The resistance value was stable. That is, the antistatic film according to the present invention has a small change in resistance even after heat treatment, and is particularly effective for applications in which the use environment is vacuum, such as an electron beam display, or where the manufacturing process includes high-temperature heat treatment and vacuum heat treatment. It is. When an image was displayed in the same manner as in Example 1,
Cold cathode element 1012 located at a position close to spacer 1020
A row of light-emitting spots was formed two-dimensionally at equal intervals, including light-emitting spots generated by electrons emitted from the device, and a clear, color-reproducible color image could be displayed.

【0180】[実施例3]本実施例においては、表示パ
ネル内に配置されたスペーサ1020の帯電防止膜をカ
ーボンを分散した層を有するCr−Al合金窒化膜の半
導電膜上に、カーボンを島状に堆積した以外は実施例1
と同じである。
[Embodiment 3] In this embodiment, the antistatic film of the spacer 1020 disposed in the display panel is formed by depositing carbon on a semiconductive film of a Cr-Al alloy nitride film having a layer in which carbon is dispersed. Example 1 except that it was deposited in an island shape
Is the same as

【0181】本実施例においては、実施例1と同じ条件
で膜厚180nmのCr−Al合金窒化膜を作製した
後、炭素のターゲットに替え、スパッタガスをAr:H
2 =7:3として同様に高周波電源でスパッタして厚さ
2nmの島状のカーボンを形成した。Ar+H2 の全圧
力は4×10-3Torrとした。この後再びターゲット
をCrとAlに替えて、Ar:N2 が7:3の混合ガス
で全圧力は4×10-3Torrをスパッタガスとして高
周波電源で同時にスパッタすることにより、厚さが2n
mの島状のCr−Al合金窒化物を形成した。炭素をタ
ーゲットとしたスパッタと、Cr,Alをターゲットと
した高周波電源でのスパッタを交互に行うことにより、
カーボンが分散したCr−Al合金窒化膜を200nm
形成した。
In this embodiment, after forming a 180 nm-thick Cr—Al alloy nitride film under the same conditions as in the first embodiment, the sputtering gas is changed to Ar: H instead of a carbon target.
Similarly, 2 = 7: 3, and an island-like carbon having a thickness of 2 nm was similarly formed by sputtering with a high frequency power supply. The total pressure of Ar + H 2 was 4 × 10 −3 Torr. After that, the target is changed again to Cr and Al, and the mixed gas of Ar: N 2 is 7: 3, and the total pressure is 4 × 10 −3 Torr, and the sputtering is performed at the same time with a high frequency power supply using a sputtering gas, so that the thickness is 2 n.
Thus, an island-shaped Cr-Al alloy nitride of m was formed. By alternately performing sputtering with a high-frequency power supply with targets of carbon and targets of Cr and Al,
200 nm of carbon-dispersed Cr-Al alloy nitride film
Formed.

【0182】さらに、当該半導電膜の表面に、炭素をタ
ーゲットに替え、スパッタガスをAr:H2 =7:3と
して同様に高周波電源でスパッタして厚さ10nmの島
状のカーボンを作成した。Ar+H2 の全圧力は4×1
-3Torrとした。本試料をそれぞれ、425℃熱処
理、真空中、真空中200℃熱処理後の抵抗値を測定し
たが、抵抗値は安定であった。すなわち本発明帯電防止
膜は熱処理後も抵抗変化が小さいので、電子線ディスプ
レイのように使用環境が真空であったり、作製工程に高
温熱処理、真空熱処理を含む用途に対して特に有効なも
のである。
Further, on the surface of the semiconductive film, a carbon was used as a target, the sputtering gas was Ar: H 2 = 7: 3, and a high-frequency power source was similarly sputtered to produce island-shaped carbon having a thickness of 10 nm. . The total pressure of Ar + H 2 is 4 × 1
0 -3 Torr was set. The resistance value of each of the samples was measured after heat treatment at 425 ° C., in a vacuum, and after heat treatment at 200 ° C. in a vacuum. The resistance value was stable. That is, since the antistatic film of the present invention has a small resistance change even after the heat treatment, the antistatic film is particularly effective for applications in which the use environment is vacuum, such as an electron beam display, or where the manufacturing process includes a high-temperature heat treatment and a vacuum heat treatment. .

【0183】実施例1と同様に、画像を表示させたとこ
ろスペーサ1020に近い位置にある冷陰極素子101
2からの放出電子による発光スポットも含め、2次元状
に等間隔の発光スポット列が形成され、鮮明で色再現性
のよいカラー画像表示ができた。
As in the case of the first embodiment, when an image is displayed, the cold cathode element 101 located near the spacer 1020 is displayed.
A row of light-emitting spots was formed two-dimensionally at equal intervals, including light-emitting spots generated by electrons emitted from 2, and a clear color image with good color reproducibility was obtained.

【0184】[実施例4]実施例2において示した島状
のカーボンの作成法において、スパッタ法に換えてプラ
ズマCVD法を用いた以外は実施例2と同じである。原
料としてはH2 で希釈したメタンガスを用いてプラズマ
CVD法によりCr−Al合金窒化膜上に非晶質カーボ
ン膜を2nm厚形成した。
[Example 4] [0184] The method of producing island-like carbon shown in Example 2 is the same as Example 2 except that a plasma CVD method was used instead of the sputtering method. An amorphous carbon film having a thickness of 2 nm was formed on the Cr—Al alloy nitride film by a plasma CVD method using methane gas diluted with H 2 as a raw material.

【0185】本試料をそれぞれ、425℃熱処理、真空
中、真空中200℃熱処理後の抵抗値を測定したが、抵
抗値は安定であった。すなわち本発明帯電防止膜は熱処
理後も抵抗変化が小さいので、電子線ディスプレイのよ
うに使用環境が真空であったり、作製工程に高温熱処
理、真空熱処理を含む用途に対して特に有効なものであ
る。
The resistance value of each of the samples was measured after heat treatment at 425 ° C., in vacuum, and after heat treatment at 200 ° C. in vacuum. The resistance values were stable. That is, since the antistatic film of the present invention has a small resistance change even after the heat treatment, the antistatic film is particularly effective for applications in which the use environment is vacuum, such as an electron beam display, or where the manufacturing process includes a high-temperature heat treatment and a vacuum heat treatment. .

【0186】実施例1と同様に、画像を表示させたとこ
ろスペーサ1020に近い位置にある冷陰極素子101
2からの放出電子による発光スポットも含め、2次元状
に等間隔の発光スポット列が形成され、鮮明で色再現性
のよいカラー画像表示ができた。
As in the case of the first embodiment, when an image is displayed, the cold cathode element 101 located near the spacer 1020 is displayed.
A row of light-emitting spots was formed two-dimensionally at equal intervals, including light-emitting spots generated by electrons emitted from 2, and a clear color image with good color reproducibility was obtained.

【0187】[0187]

【発明の効果】本発明によれば、電子線装置に用いるス
ペーサにカーボンを分散、堆積した帯電防止膜で覆って
いいるので、安定した高抵抗値が得られ、電子線の放射
による2次電子量の発生を防止できる。また、高抵抗膜
を島状に成膜したり、極めて薄い膜として成膜すること
で、高抵抗膜の面内で帯電が除去される程度のバラツキ
を抑えることができた。
According to the present invention, since a spacer used in an electron beam device is covered with an antistatic film in which carbon is dispersed and deposited, a stable high resistance value can be obtained, and secondary electrons generated by the emission of an electron beam can be obtained. The generation of quantity can be prevented. Further, by forming the high-resistance film in an island shape or by forming the film as an extremely thin film, it was possible to suppress variations in the degree to which charge was removed in the plane of the high-resistance film.

【0188】また、本発明により、安定性の高いスペー
サ用帯電防止膜およびそれを用いた画像形成装置を提供
することで、画像の揺らぎ等の発生を防止し、品質の良
い画像を形成できた。
Further, according to the present invention, by providing a highly stable antistatic film for a spacer and an image forming apparatus using the same, it is possible to prevent the occurrence of image fluctuations and to form a high quality image. .

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施形態の帯電防止膜の概略断面図で
ある。
FIG. 1 is a schematic sectional view of an antistatic film according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明による表面に島状に堆積された粒子近傍
での電子ビームの入射角度を示す概略図である。
FIG. 2 is a schematic diagram showing an incident angle of an electron beam in the vicinity of particles deposited in an island shape on a surface according to the present invention.

【図3】本発明による表面に島状に堆積された粒子近傍
での電子ビームの入射角度を示す概略図である。
FIG. 3 is a schematic view showing an incident angle of an electron beam in the vicinity of particles deposited in an island shape on a surface according to the present invention.

【図4】本発明の実施形態である画像形成装置の、表示
パネルの一部を切り欠いて示した斜視図である。
FIG. 4 is a perspective view of the image forming apparatus according to the embodiment of the present invention, in which a part of a display panel is cut away.

【図5】本発明による表示パネルのフェ−スプレ−トの
蛍光体配列を例示した平面図である。
FIG. 5 is a plan view illustrating a phosphor array of a face plate of a display panel according to the present invention.

【図6】本発明の実施形態である表示パネルのA−A’
断面図である。
FIG. 6 is an AA ′ diagram of a display panel according to an embodiment of the present invention.
It is sectional drawing.

【図7】本発明の実施形態の帯電防止膜の概略断面図で
ある。
FIG. 7 is a schematic sectional view of an antistatic film according to an embodiment of the present invention.

【図8】本発明による実施形態で用いた平面型の表面伝
導型放出素子の平面図(a),断面図(b)である。
FIGS. 8A and 8B are a plan view and a cross-sectional view, respectively, of a planar type surface conduction electron-emitting device used in an embodiment according to the present invention.

【図9】本発明による平面型の表面伝導型放出素子の製
造工程を示す断面図である。
FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating a step of manufacturing a planar surface conduction electron-emitting device according to the present invention.

【図10】本発明による通電フォ−ミング処理の際の印
加電圧波形である。
FIG. 10 is an applied voltage waveform in the energization forming process according to the present invention.

【図11】本発明による通電活性化処理の際の印加電圧
波形(a),放出電流Ieの変化(b)である。
FIG. 11 shows an applied voltage waveform (a) and a change (b) in the emission current Ie in the activation process according to the present invention.

【図12】本発明による実施形態で用いた垂直型の表面
伝導型放出素子の断面図である。
FIG. 12 is a sectional view of a vertical surface conduction electron-emitting device used in an embodiment according to the present invention.

【図13】本発明による垂直型の表面伝導型放出素子の
製造工程を示す断面図である。
FIG. 13 is a cross-sectional view illustrating a process of manufacturing a vertical surface conduction electron-emitting device according to the present invention.

【図14】本発明による実施形態で用いた表面伝導型放
出素子の典型的な特性を示すグラフである。
FIG. 14 is a graph showing typical characteristics of a surface conduction electron-emitting device used in an embodiment according to the present invention.

【図15】本発明による実施形態で用いたマルチ電子ビ
−ム源の基板の平面図である。
FIG. 15 is a plan view of a substrate of a multi-electron beam source used in an embodiment according to the present invention.

【図16】本発明による実施形態で用いたマルチ電子ビ
−ム源の基板の一部断面図である。
FIG. 16 is a partial cross-sectional view of a substrate of a multi-electron beam source used in an embodiment according to the present invention.

【図17】本発明の実施形態である画像形成装置の駆動
回路の概略構成を示すブロック図である。
FIG. 17 is a block diagram illustrating a schematic configuration of a drive circuit of the image forming apparatus according to the exemplary embodiment of the present invention.

【図18】本発明による実施形態で用いることのできる
スペーサの形状を示す外観図である。
FIG. 18 is an external view showing a shape of a spacer that can be used in the embodiment according to the present invention.

【図19】本発明による蛍光体の他の構成例を説明する
為の図である。
FIG. 19 is a view for explaining another configuration example of the phosphor according to the present invention.

【図20】従来知られた表面伝導型放出素子の一例であ
る。
FIG. 20 is an example of a conventionally known surface conduction electron-emitting device.

【図21】従来知られたFE型素子の一例である。FIG. 21 is an example of a conventionally known FE element.

【図22】従来知られたMIM型素子の一例である。FIG. 22 is an example of a conventionally known MIM element.

【図23】画像形成装置の表示パネルの一部を切り欠い
て示した斜視図である。
FIG. 23 is a perspective view of the display panel of the image forming apparatus with a part cut away.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 スペーサ基体である絶縁性部材 2 帯電防止膜 3 堆積されたカーボン 4 分散されたカーボン 5 半導電膜 1011,3111 基板 1012,3112 冷陰極素子 1013,3113 行方向配線 1014,3114 列方向配線 1015,3115 リアプレート 1016,3116 側壁 1017,3117 フェースプレート 1018,3118 蛍光膜 1019,3119 メタルバック 1020,3120 スペーサ 1040 導電性接合材 1101 基板 1102,1103 素子電極 1104 導電性薄膜 1105 電子放出部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Insulating member which is a spacer base 2 Antistatic film 3 Deposited carbon 4 Dispersed carbon 5 Semiconductive film 1011, 3111 Substrate 1012, 3112 Cold cathode element 1013, 3113 Row direction wiring 1014, 3114 Column direction wiring 1015 3115 Rear plate 1016, 3116 Side wall 1017, 3117 Face plate 1018, 3118 Phosphor film 1019, 3119 Metal back 1020, 3120 Spacer 1040 Conductive bonding material 1101 Substrate 1102, 1103 Device electrode 1104 Conductive thin film 1105 Electron emitting portion

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI H04N 5/68 H01J 1/30 E (56)参考文献 特開 平8−180821(JP,A) 特開 平9−22649(JP,A) 特開 平4−132136(JP,A) 特開 平8−250032(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01J 29/87 H01J 31/12 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI H04N 5/68 H01J 1/30 E (56) References JP-A-8-180821 (JP, A) JP-A-9-22649 ( JP, A) JP-A-4-132136 (JP, A) JP-A-8-250032 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01J 29/87 H01J 31/12

Claims (12)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 電子放出素子を有する電子源と、前記電
子源より放出された電子を制御する電極と、前記電子源
より放出される電子が照射されるターゲットと、前記電
子源と前記電極との間に配置されたスペーサを有する電
子線装置において、 前記スペーサは、絶縁体部材に高抵抗膜を有し、且つ前
記高抵抗膜にカーボンが分散している、及び/又は前記
カーボンが島状に堆積していることを特徴とする電子線
装置。
An electron source having an electron emission element; an electrode for controlling electrons emitted from the electron source; a target irradiated with electrons emitted from the electron source; and an electron source and the electrode. In the electron beam apparatus having a spacer disposed between the spacers, the spacer has a high-resistance film on an insulator member, and carbon is dispersed in the high-resistance film, and / or the carbon has an island shape. An electron beam apparatus characterized by being deposited on a substrate.
【請求項2】 前記スペーサは、絶縁性部材上の高抵抗
膜中にカーボンが分散している層を有した構成であり、
かつ、前記電子源および前記電極に対して電気的に接続
されていることを特徴とする請求項1に記載の電子線装
置。
2. A structure in which the spacer has a layer in which carbon is dispersed in a high resistance film on an insulating member,
The electron beam device according to claim 1, wherein the electron beam device is electrically connected to the electron source and the electrode.
【請求項3】 前記スペーサは、絶縁性部材上に高抵抗
膜を有し、該高抵抗膜の表面に島状に形成されたカーボ
ンを有した構成であり、前記電子源および前記電極に対
して電気的に接続されていることを特徴とする請求項1
に記載の電子線装置。
3. The structure according to claim 1, wherein the spacer has a high resistance film on an insulating member, and has carbon formed in an island shape on a surface of the high resistance film. 2. The electrical connection according to claim 1, wherein
An electron beam apparatus according to claim 1.
【請求項4】 前記スペーサは、絶縁性部材上の高抵抗
膜中にカーボンが分散している層を有しかつ、該高抵抗
膜の表面に島状に形成されたカーボンを有した構成であ
り、かつ、前記電子源および前記電極に対して電気的に
接続されていることを特徴とする請求項1に記載の電子
線装置。
4. A structure in which the spacer has a layer in which carbon is dispersed in a high-resistance film on an insulating member, and has carbon formed in an island shape on the surface of the high-resistance film. The electron beam apparatus according to claim 1, wherein the electron beam device is provided, and is electrically connected to the electron source and the electrode.
【請求項5】 前記高抵抗膜は0.1から1×108Ω
cmの比抵抗を有することを特徴とする請求項1乃至4
のいずれか1項に記載の電子線装置。
5. The high resistance film has a thickness of 0.1 to 1 × 10 8 Ω.
5. The device according to claim 1, wherein the material has a specific resistance of 0.5 cm.
The electron beam device according to any one of the above.
【請求項6】 前記高抵抗膜の厚さが50〜500nm
であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項
に記載の電子線装置。
6. The high-resistance film has a thickness of 50 to 500 nm.
The electron beam apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein
【請求項7】 前記高抵抗膜中にカーボンが分散してい
る層は、厚さが少なくとも10nmであることを特徴と
する請求項1に記載の電子線装置。
7. The electron beam apparatus according to claim 1, wherein the layer in which carbon is dispersed in the high resistance film has a thickness of at least 10 nm.
【請求項8】 前記高抵抗膜に島状に堆積しているカー
ボンは、その粒径が20nm以下であることを特徴とす
る請求項1に記載の電子線装置。
8. The electron beam apparatus according to claim 1, wherein the carbon deposited in an island shape on the high resistance film has a particle size of 20 nm or less.
【請求項9】 請求項1に記載の電子線装置における電
子源において、電子放出素子を配列した素子列を少なく
とも一列以上有し、該電子放出素子を駆動するための配
線を有することを特徴とする電子源。
9. The electron source according to claim 1, wherein the electron source has at least one or more element rows in which the electron-emitting devices are arranged, and has a wiring for driving the electron-emitting elements. Electron source.
【請求項10】 請求項9に記載の電子源において、前
記配線がマトリックス配置されていることを特徴とする
電子源。
10. The electron source according to claim 9, wherein said wirings are arranged in a matrix.
【請求項11】 請求項9に記載の電子源において、前
記配線が梯子状配置されていることを特徴とする電子
源。
11. The electron source according to claim 9, wherein the wiring is arranged in a ladder shape.
【請求項12】 請求項9乃至11のいずれか1項に記
載の電子源を用いた画像形成装置において、前記ターゲ
ットは、少なくとも前記電子源からの電子線の照射によ
り画像を形成する画像形成部材とから構成されたことを
特徴とする画像形成装置。
12. An image forming apparatus using the electron source according to claim 9, wherein the target forms an image by irradiating at least an electron beam from the electron source. An image forming apparatus comprising:
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