JP3305169B2 - Electron beam generator and image forming apparatus using the same - Google Patents
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、電子線発生装置お
よびこれを用いた画像表示装置等の画像形成装置に関わ
り、特に表面伝導型電子放出素子を多数個備える電子線
発生装置および画像形成装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electron beam generator and an image forming apparatus such as an image display using the same, and more particularly to an electron beam generator and an image forming apparatus having a large number of surface conduction electron-emitting devices. About.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、電子放出素子としては、熱電子源
と冷陰極電子源の2種類が知られており、また、これら
の電子源を利用した画像形成装置が知られている。2. Description of the Related Art Conventionally, two types of electron-emitting devices, a thermionic electron source and a cold-cathode electron source, are known, and an image forming apparatus using these electron sources is also known.
【0003】熱電子源を用いた平面型の画像形成装置と
しては、図11に示すものが知られている。図11は、
熱電子源を用いた従来の画像形成装置の概略構成図であ
る。この画像形成装置は、絶縁支持体1501上に平行
に配置され、表面に電子線衝撃により発光する部材(蛍
光体)が塗布された複数の陽極1502と、陽極150
2と平行に、かつ、対向して配置された複数のフィラメ
ント1503と、陽極1502とフィラメント1503
との間に、陽極1502およびフィラメント1503と
直交して配置された複数のグリッド1504とを有し、
これら陽極1502、フィラメント1503およびグリ
ッド1504は、透明の容器1505内に保持されてい
る。容器1505は、その内部の真空を保持できるよう
に絶縁支持体1501に気密接着(以下、「封着」とい
う)され、容器1505と絶縁支持体1501とで構成
される外囲器の内部は10-6Torr程度の真空に保た
れている。FIG. 11 shows a known planar image forming apparatus using a thermionic electron source. FIG.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a conventional image forming apparatus using a thermoelectron source. The image forming apparatus includes a plurality of anodes 1502 disposed in parallel on an insulating support 1501 and having a surface coated with a member (phosphor) that emits light by electron beam impact;
A plurality of filaments 1503 arranged in parallel and opposite to each other, an anode 1502 and a filament 1503
And a plurality of grids 1504 arranged orthogonal to the anode 1502 and the filament 1503,
The anode 1502, the filament 1503, and the grid 1504 are held in a transparent container 1505. The container 1505 is hermetically bonded (hereinafter, referred to as “sealing”) to the insulating support 1501 so that a vacuum inside the container 1505 can be maintained, and the inside of the envelope formed by the container 1505 and the insulating support 1501 The vacuum is maintained at about -6 Torr.
【0004】フィラメント1503は、真空中で加熱さ
れることにより電子を放出し、グリッド1504と陽極
1502に適当な電圧を印加することにより、フィラメ
ント1503から放出された電子が陽極1502に衝突
し、陽極1502上に塗布された蛍光体が発光する。陽
極1502の列(X方向)とグリッド1504の列(Y
方向)をマトリクスアドレッシングすることにより、発
光する位置の制御が可能となり、容器1505を通して
画像を表示することができる。The filament 1503 emits electrons by being heated in a vacuum, and by applying an appropriate voltage to the grid 1504 and the anode 1502, the electrons emitted from the filament 1503 collide with the anode 1502, and The phosphor applied on 1502 emits light. A row of anodes 1502 (X direction) and a row of grids 1504 (Y
By performing matrix addressing of (direction), the position of light emission can be controlled, and an image can be displayed through the container 1505.
【0005】しかし、熱電子源を用いた画像形成装置
は、 (1)消費電力が大きい。 (2)変調スピードが遅いため、大容量の表示が困難で
ある。 (3)各素子間のばらつきが生じやすく、また構造が複
雑となるため大画面化が難しい。 という問題点がある。However, an image forming apparatus using a thermionic electron source has the following disadvantages. (2) Since the modulation speed is slow, it is difficult to display a large capacity. (3) Variations between elements are likely to occur, and the structure is complicated, so that it is difficult to enlarge the screen. There is a problem.
【0006】そこで、熱電子源にかえて、冷陰極電子源
を用いた画像形成装置が考えられている。Therefore, an image forming apparatus using a cold cathode electron source instead of a thermionic electron source has been considered.
【0007】冷陰極電子源には電界放出型(以下、FE
型という)、金属/絶縁層/金属型(以下、MIM型と
いう)や表面伝導型電子放出素子等がある。A field emission type (hereinafter referred to as FE) is used as a cold cathode electron source.
Type), metal / insulating layer / metal type (hereinafter referred to as MIM type), surface conduction electron-emitting devices, and the like.
【0008】FE型の例としては、W.P.Dyke & W.W.Dol
an, "Field emission", Advance inElectron Physics,
8, 89(1956)、あるいはC.A.SPindt, "PHYSICAL Propert
iesof thin-filmfield emission cathodes with moybde
nium coces", J.Appl.Phys., 47, 5248(1976) 等が知ら
れている。As an example of the FE type, WPDyke & WWDol
an, "Field emission", Advance inElectron Physics,
8, 89 (1956), or CASPindt, "PHYSICAL Propert
iesof thin-filmfield emission cathodes with moybde
nium coces ", J. Appl. Phys., 47, 5248 (1976).
【0009】このFE型の電子源を用いた画像形成装置
の例について図12を用いて説明する。図12は、FE
型の電子源を用いた従来の画像形成装置を一部拡大して
示した概略構成図である。An example of an image forming apparatus using this FE type electron source will be described with reference to FIG. FIG.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing a partially enlarged conventional image forming apparatus using a type electron source.
【0010】図12に示すようにこの画像形成装置は、
多数の電子放出素子が形成された電子源2001と、電
子源2001に対向配置されたフェースプレート200
3とを有する。電子源2001は、絶縁性基板上201
1に導電体2012を介して電気的に接続されて形成さ
れた多数のマイクロポイント2013と、マイクロポイ
ント2013に対応した開口を有し、絶縁層2014に
よりマイクロポイントと2013は絶縁されて絶縁性基
板2011に支持されたグリッド2015とで構成され
る。マイクロポイント2013の底部の直径および高さ
は約2μmであり、グリッド2015の開口径も約2μ
mである。フェースプレート2003は、ガラス板20
31の内面に塗布された蛍光体2032と、蛍光体20
32を被覆し、マイクロポイント2013から放出され
た電子を加速するための電圧が印加される加速電極とし
て作用する導電膜2033とで構成される。[0010] As shown in FIG.
An electron source 2001 on which a number of electron-emitting devices are formed, and a face plate 200 opposed to the electron source 2001
And 3. The electron source 2001 is provided on the insulating substrate 201.
1 has a number of micropoints 2013 formed electrically connected to each other via a conductor 2012, and an opening corresponding to the micropoints 2013. The micropoints and the 2013 are insulated by an insulating layer 2014 to form an insulating substrate. And a grid 2015 supported by 2011. The diameter and height of the bottom of the micropoint 2013 is about 2 μm, and the opening diameter of the grid 2015 is also about 2 μm.
m. The face plate 2003 is a glass plate 20
A phosphor 2032 coated on the inner surface of the phosphor 31;
32, and a conductive film 2033 acting as an acceleration electrode to which a voltage for accelerating the electrons emitted from the micropoint 2013 is applied.
【0011】上記構造において、マイクロポイント20
13の先端部とグリッド2015間の距離は非常に小さ
く(1μm以下)、また、マイクロポイント2013の
先端部が突起状であることから、マイクロポイント20
13とグリッド2015間には100V以下の電位差で
も、電界電子放出可能な強電界(107 V/cm以上)
が形成できる。1つのマイクロポイント2013からの
電子放出量は数μA程度得られるが、平方mm当り数万
個程度のマイクロポイント2013を形成することが可
能なため、画像形成装置においては、通常は数千個から
数万個程度のマイクロポイント2013の集合で1つの
画素に対応する電子放出素子を構成する。したがって、
1画素に対応する電子放出素子当り数mA以上の電子放
出量が得られる。In the above structure, the micropoint 20
13 is very small (1 μm or less), and since the tip of the micropoint 2013 is protruding, the distance between the micropoint 20 and the grid 2015 is small.
Strong electric field capable of emitting field electrons even at a potential difference of 100 V or less between 13 and grid 2015 (10 7 V / cm or more)
Can be formed. An electron emission amount from one micropoint 2013 can be obtained in the order of several μA. However, since it is possible to form about tens of thousands of micropoints 2013 per square mm, in an image forming apparatus, usually, several thousands are obtained. An electron emission element corresponding to one pixel is constituted by a set of about tens of thousands of micropoints 2013. Therefore,
An electron emission amount of several mA or more can be obtained per electron emission element corresponding to one pixel.
【0012】グリッド2015およびマイクロポイント
2013へ与える電位としては、例えばグリッド201
5にアース電位(0V)を与え、マイクロポイント20
13には導電体2012を通じて負電位(−100V程
度)を印加することで電子放出が可能となる。さらに、
フェースプレート2003に導電膜2033を通じ、グ
リッド2015と同じかそれ以上の電位が印加されるこ
とにより、電子源2001から放出された電子が蛍光体
2032に衝突し、蛍光体を励起、発光させる。As the potential applied to the grid 2015 and the micropoint 2013, for example, the grid 201
5 to the ground potential (0V),
Electrons can be emitted by applying a negative potential (about -100 V) to the conductor 13 through the conductor 2012. further,
When a potential equal to or higher than that of the grid 2015 is applied to the face plate 2003 through the conductive film 2033, electrons emitted from the electron source 2001 collide with the phosphor 2032 to excite and emit the phosphor.
【0013】この発光点を制御するために、複数のマイ
クロポイント2013が電気的に接続された導電体20
12がX方向に帯状に配列されて形成される複数の行配
線2041と、グリッド2015がY方向に電気的に接
続される列配線2042とを設け、この行列状の配線パ
ターンの交差部に形成される複数の電子放出素子領域2
010のうち所望の領域に、外部電源2043、204
4により所望の電子放出開始電圧以上の電圧が印加され
るようにマトリクスアドレッシングし、加速電圧印加電
源2045から導電膜2033を通じて電圧が印加され
ている蛍光体2032に電子が照射される位置を選択す
ることで画像を表示することができる。In order to control the light emitting point, a plurality of micropoints 2013 are electrically connected to a conductor 20.
A plurality of row wirings 2041 formed by arranging strips 12 in a band in the X direction and column wirings 2042 to which grids 2015 are electrically connected in the Y direction are provided at intersections of the matrix wiring pattern. Electron emitting element regions 2 to be formed
010, external power supplies 2043, 204
4, matrix addressing is performed so that a voltage equal to or higher than a desired electron emission start voltage is applied, and a position where electrons are irradiated to the phosphor 2032 to which the voltage is applied from the acceleration voltage applying power supply 2045 through the conductive film 2033 is selected. Thus, an image can be displayed.
【0014】一方、MIM型の例としては、C.A.Mead,
"Operation of Tunnel-emission Devices", J.Appl.Ph
ys., 32, 646(1961) 等が知られている。On the other hand, CAMead,
"Operation of Tunnel-emission Devices", J.Appl.Ph
ys., 32, 646 (1961) and the like.
【0015】表面伝導型電子放出素子の例としては、M.
I.Elinson, Radio Eng. Electron Phys., 10, (1965)等
がある。表面伝導型電子放出素子は、基板上に形成され
た小面積の薄膜に、膜面に平行に電流を流すことによ
り、電子放出が生ずる現象を利用するものである。この
表面伝導型電子放出素子としては、前記エリンソン等に
よるSnO2 薄膜を用いたもの、Au薄膜によるもの
[G.Dittmer:"Thin SolidFilms", 9, 317(1972)]、I
n2O3/SnO2 薄膜によるもの[M.Hartwell andC.G.
Fonstad:"IEEE Trans. ED Conf.", 519(1975)]、カー
ボン薄膜によるもの[荒木久 他:真空、第26巻、第
1号、22頁(1983)]等が報告されている。As an example of the surface conduction electron-emitting device, M.
I. Elinson, Radio Eng. Electron Phys., 10, (1965). The surface conduction electron-emitting device utilizes the phenomenon that electron emission occurs when a current flows in a small-area thin film formed on a substrate in parallel with the film surface. Examples of the surface conduction electron-emitting device include a device using an SnO 2 thin film by Elinson et al., A device using an Au thin film [G. Dittmer: “Thin Solid Films”, 9, 317 (1972)],
n 2 O 3 / SnO 2 thin film [M. Hartwell and C.G.
Fonstad: "IEEE Trans. ED Conf.", 519 (1975)], and a method using a carbon thin film [Hisashi Araki et al .: Vacuum, Vol. 26, No. 1, p. 22 (1983)] and the like have been reported.
【0016】これらの表面伝導型電子放出素子の素子構
成の典型的な例として、前述のM.Hartwellら
による素子の平面図を図13に示す。同図において30
01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3004に後述の通電フォーミングと呼ばれる
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、0.5〜1mm、Wは0.1
mmで設定されている。尚、図示の便宜から、電子放出
部305は導電性薄膜3004の中央に矩形の形状で示
したが、これは摸式的なものであり、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。As a typical example of the device configuration of these surface conduction electron-emitting devices, the above-mentioned M.D. FIG. 13 shows a plan view of the device by Hartwell et al. In FIG.
Reference numeral 01 denotes a substrate, and reference numeral 3004 denotes a conductive thin film made of a metal oxide formed by sputtering. The conductive thin film 3004 is formed in an H-shaped planar shape as shown. An electron emission portion 3005 is formed by performing an energization process called energization forming described later on the conductive thin film 3004. The interval L in the figure is 0.5 to 1 mm, and W is 0.1
mm. For convenience of illustration, the electron emitting portion 305 is shown in a rectangular shape at the center of the conductive thin film 3004, but this is a schematic shape, and the position and shape of the actual electron emitting portion are faithfully represented. I am not doing it.
【0017】M.Hartwellらによる素子をはじ
めとして上述の表面伝導型電子放出素子においては、電
子放出を行う前に導電性薄膜3004に通電フォーミン
グと呼ばれる通電処理を施すことによりでんし放出部3
005を形成するのが一般的であった。すなわち、通電
フォーミングとは、前記導電性薄膜3004の両端に一
定の直流電流、もしくは、例えば1V/分程度の非常に
ゆっくりとしたレートで昇圧する直流電流を印加して通
電し、導電性薄膜3004を局所的に破壊もしくは変形
もしくは変質させ、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。前記通電フォーミング後に導電性
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。M. In the above-described surface conduction type electron-emitting device including the device by Hartwell et al., The conductive thin film 3004 is subjected to an energization process called energization forming before electron emission, so that the electron emission portion 3 is formed.
005 was commonly formed. That is, the energization forming means that a constant DC current or a DC current which is stepped up at a very slow rate of, for example, about 1 V / min is applied to both ends of the conductive thin film 3004 and energized. Is locally destroyed, deformed, or altered to form an electron-emitting portion 3005 in an electrically high-resistance state. Note that a crack is generated in a part of the conductive thin film 3004 that is locally broken, deformed, or altered. When an appropriate voltage is applied to the conductive thin film 3004 after the energization forming, electron emission is performed in the vicinity of the crack.
【0018】上述した冷陰極電子源は、例えばフォトリ
ソグラフィやエッチング等の技術を用いて形成できるた
め、多数個の素子を微小な間隔で配置することが可能で
ある。しかも熱電子源と比較すると、陰極や周辺部が比
較的低温の状態で駆動できるため、より微細な配列ピッ
チのマルチ電子線発生源を容易に実現できる。このよう
な冷陰極電子源の中でも、特に表面伝導型電子放出素子
は、素子構造が単純でしかも製造が容易であり、大面積
のものを容易に製造できるという利点があるので、近年
求められている大画面の画像形成装置に使用される電子
放出素子としては好適である。Since the above-mentioned cold cathode electron source can be formed by using, for example, a technique such as photolithography and etching, it is possible to arrange a large number of elements at minute intervals. Moreover, as compared with a thermionic source, the cathode and the peripheral portion can be driven at a relatively low temperature, so that a multi-electron beam generating source having a finer arrangement pitch can be easily realized. Among such cold cathode electron sources, particularly, a surface conduction electron-emitting device has an advantage that the device structure is simple and easy to manufacture, and it has an advantage that a large-area one can be easily manufactured. It is suitable as an electron-emitting device used in a large-screen image forming apparatus.
【0019】例えば、この種の電子放出素子を用いた画
像形成装置としては、図14に示すように、電子放出素
子が設けられた電子源1001をリアプレート1002
に搭載し、ガラス基板1006の内面に電子の衝突によ
り発光する蛍光膜1007を備えた画像形成部材100
3を、支持枠1004を介して電子源1001に対向配
置し、リアプレート1002と画像形成部材1003と
支持枠1004とで構成される外囲器1010の内部を
真空にしたものが知られている。また、画像形成部材1
003には、電子源1001から放出された電子を画像
形成部材1003に向けて加速するための加速電極とし
て作用する導電体1008が備えられ、導電体1008
に高電圧を印加することで放出電子が画像形成部材10
03へ向けて加速され、画像形成部材1003に衝突す
る。そのため支持枠1004は、高電圧に耐える絶縁性
材料で構成されている。For example, in an image forming apparatus using this type of electron-emitting device, as shown in FIG. 14, an electron source 1001 provided with an electron-emitting device is connected to a rear plate 1002.
Image forming member 100 provided with a fluorescent film 1007 that emits light by collision of electrons on the inner surface of a glass substrate 1006
3 is disposed facing the electron source 1001 via a support frame 1004, and the inside of an envelope 1010 formed by a rear plate 1002, an image forming member 1003, and a support frame 1004 is evacuated. . Further, the image forming member 1
003 includes a conductor 1008 that acts as an acceleration electrode for accelerating the electrons emitted from the electron source 1001 toward the image forming member 1003.
When a high voltage is applied to the image forming member 10
03, and collides with the image forming member 1003. Therefore, the support frame 1004 is made of an insulating material that can withstand high voltage.
【0020】[0020]
【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の画像形成装置においては、電子源から放出される電子
が画像形成部材の蛍光体に衝突することによって発光す
る現象を利用しているが、電子の画像形成部材への衝突
の際の反応や、装置内部の雰囲気ガスを電離子すること
によりイオンが発生する。一方、画像形成部材の内面に
は、図14に示したようにガラス基板1006と支持枠
1004との固定のために導電体1008と支持枠10
04との間に間隙部Aが必要となり、絶縁性のガラス基
板1006が露出している。そのため、これらイオンが
この間隙部Aに帯電する場合がある。As described above, the conventional image forming apparatus utilizes a phenomenon in which electrons emitted from an electron source collide with a phosphor of an image forming member to emit light. In addition, ions are generated by a reaction when electrons collide with the image forming member or by ionizing an atmospheric gas inside the apparatus. On the other hand, on the inner surface of the image forming member, a conductor 1008 and a support frame 10 for fixing the glass substrate 1006 and the support frame 1004 as shown in FIG.
A gap A is required between the insulating glass substrate and the insulating glass substrate 1006. Therefore, these ions may be charged in the gap A.
【0021】例えば正イオンが帯電すると、電子源10
01から放出された電子は正規の軌道(aで示した軌
道)からずれ、正イオンに引かれて外側に飛翔する
(a’で示した軌道)。逆に負イオンが帯電すると、電
子源1001から放出された電子は内側に飛翔する
(a”で示した軌道)。いずれの場合でも、帯電した部
分の電位が不定となって電子の軌道がずれ、発光位置の
ずれなどの問題が生じる。また、帯電電荷によって放電
等が引き起こされる確率が高くなり、装置の信頼性や寿
命も損なわれてしまう。For example, when positive ions are charged, the electron source 10
The electrons emitted from 01 deviate from the normal orbit (the orbit indicated by a) and fly outward by the positive ions (the orbit indicated by a ′). Conversely, when the negative ions are charged, the electrons emitted from the electron source 1001 fly inward (orbit indicated by a ″). In any case, the potential of the charged portion becomes unstable, and the orbit of the electrons shifts. In addition, there arises a problem such as a shift of a light emitting position, etc. In addition, a probability that a discharge or the like is caused by a charged charge is increased, and the reliability and life of the device are impaired.
【0022】本出願人は、表面伝導型電子放出素子を用
いた画像形成装置をより簡単な構成で実現する方法とし
て、複数本の行方向配線と複数本の列方向配線とによっ
て、表面伝導型電子放出素子の対向する1対の素子電極
をそれぞれ結線することで、行列状に、多数個の表面伝
導型電子放出素子を配列した単純マトリクス型の電子源
を構成し、行方向と列方向に適当な駆動信号を与えるこ
とで、多数の表面伝導型電子放出素子を選択し、電子放
出量を制御し得る系を考えている。このような、表面伝
導型電子放出素子を用いた単純マトリクス型の画像形成
装置においても、同様に絶縁性部材の表面に帯電が生
じ、電子軌道に影響が出るおそれがある。The present applicant has proposed a method of realizing an image forming apparatus using a surface conduction type electron-emitting device with a simpler configuration by using a plurality of row direction wirings and a plurality of column direction wirings. By connecting a pair of device electrodes facing each other of the electron-emitting device, a simple matrix type electron source in which a large number of surface conduction electron-emitting devices are arranged in a matrix is formed. A system capable of selecting a large number of surface conduction electron-emitting devices and controlling the amount of electron emission by giving an appropriate drive signal is being considered. In such a simple matrix type image forming apparatus using the surface conduction electron-emitting device, similarly, the surface of the insulating member may be charged, which may affect the electron trajectory.
【0023】上述した電子の軌道がずれるという問題
は、電子被照射部材として蛍光体を用いていない電子線
発生装置においても画像形成装置と同様に発生する。The above-mentioned problem that the electron trajectory is displaced also occurs in an electron beam generator in which a phosphor is not used as an electron irradiation member, similarly to the image forming apparatus.
【0024】そこで本発明は、電子被照射部材の帯電を
防止することで放出電子軌道を安定させる電子線発生装
置および画像形成装置を提供することを目的とする。Accordingly, an object of the present invention is to provide an electron beam generator and an image forming apparatus that stabilize the trajectories of emitted electrons by preventing electrification of an electron irradiation member.
【0025】[0025]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明の電子線発生装置は、複数の行方向配線と複数の
列方向配線によって結線された複数の電子放出素子が行
列状に設けられた電子源と、前記電子放出素子から放出
された電子を照射させるために前記電子源に真空雰囲気
中で対向配置され、前記電子放出素子から放出された電
子を加速するための加速電極を備えた電子被照射部材を
有する基板とを有する電子線発生装置において、前記複
数の電子放出素子の各電子放出部から見て、前記電子源
の面に垂直な方向に対する角度をθとしたとき、前記基
板の前記電子源に対向する面の少なくともtanθ≦2
を満たす全ての範囲内の部材が電位規定されていること
を特徴とする。In order to achieve the above object, an electron beam generator according to the present invention comprises a plurality of row wirings and a plurality of row wirings.
A plurality of electron-emitting devices row is wired by the row direction wirings
An electron source provided in a row, and an electron source arranged to face the electron source in a vacuum atmosphere to irradiate electrons emitted from the electron-emitting device, and to accelerate electrons emitted from the electron-emitting device. in the electron beam generating device having a substrate having an electron irradiated member having an accelerating electrode, said double
When viewed from the electron emitting portion of the electron-emitting device having, when the angle with respect to the direction perpendicular to the surface of the electron source was theta, the group
At least tanθ ≦ 2 on the surface of the plate facing the electron source
It is characterized in that the members within the entire range satisfying the potential are defined with the potential.
【0026】また、前記電子源と電子被照射部材との間
の真空雰囲気を維持するための外囲器の一部をなす支持
枠を有し、前記電子被照射部材の内面および前記支持枠
の内面に前記加速電極と電気的に接続された導電膜が形
成されていることで、前記導電膜により前記範囲内の部
材が構成されているものや、前記電子放出素子と電子被
照射部材との対向距離をdとしたとき、前記電子被照射
部材の、前記電子放出素子の電子放出部と対向する位置
から、前記電子源との対向面上のいずれの方向にも少な
くとも2dの範囲内に前記加速電極が形成されているこ
とで、前記加速電極により前記範囲内の部材が構成され
ているものや、前記電子被照射部材の外周に前記加速電
極に電気的に接続され、かつ、前記電子源に向かって突
出する壁状電極が形成されていることで、前記加速電極
および前記壁状電極により前記範囲内の部材が構成され
ているものであってもよい。[0026] Further, a support frame forming a part of an envelope for maintaining a vacuum atmosphere between the electron source and the electron irradiation member is provided, and an inner surface of the electron irradiation member and the support frame are formed. By forming a conductive film electrically connected to the accelerating electrode on the inner surface, the conductive film forms a member within the above range, and the electron emitting element and the electron-irradiated member When the facing distance is d, the position of the electron irradiation member is at least 2d in any direction on the surface facing the electron source from a position facing the electron emitting portion of the electron emitting element. Since the acceleration electrode is formed, a member in the range defined by the acceleration electrode or an outer periphery of the electron irradiation member is electrically connected to the acceleration electrode, and the electron source Wall-shaped electrode protruding toward By being made, members within said range by said accelerating electrode and the wall-shaped electrode may be one that is configured.
【0027】さらに、前記電子放出素子は、冷陰極型電
子放出素子であってもよく、その中でも特に表面伝導型
電子放出素子を用いたものであってもよい。Further, the electron-emitting device may be a cold cathode type electron-emitting device, and in particular, a surface conduction type electron-emitting device may be used.
【0028】この場合、前記表面伝導型電子放出素子が
2次元のマトリクス状に複数個配置され、前記各表面伝
導型電子放出素子は、複数本の行方向配線と複数本の列
方向配線とによって、それぞれ結線されているものであ
ってもよい。In this case, a plurality of the surface conduction electron-emitting devices are arranged in a two-dimensional matrix, and each of the surface conduction electron-emitting devices is composed of a plurality of row wirings and a plurality of column wirings. May be connected to each other.
【0029】本発明の画像形成装置は、上記本発明の電
子線発生装置を用い、前記電子被照射部材に代えて、前
記電子源に対向配置され、前記電子放出素子から放出さ
れた電子が衝突することにより発光する蛍光体および前
記電子放出素子から放出された電子を加速するための加
速電極を備えた画像形成部材としたものである。An image forming apparatus according to the present invention uses the electron beam generating apparatus according to the present invention, and is disposed in opposition to the electron source instead of the electron-irradiated member, and electrons emitted from the electron-emitting devices collide. Thus, the image forming member is provided with a phosphor that emits light and an acceleration electrode for accelerating the electrons emitted from the electron-emitting device.
【0030】上記のとおり構成された本発明の電子線発
生装置では、電子源の電子放出素子から電子が放出さ
れ、電子被照射部材に衝突すると、電子被照射部材から
はイオンが発生する。また、この他に、電子源と電子被
照射部材との間にあるガスに電子が衝突してイオンが発
生することもある。一方、記電子放出素子の電子放出部
から見て、電子源の面に垂直な方向に対する角度をθと
したとき、tanθ≦2を満たす範囲内の部材が電位規
定されているので、電子放出素子から放出される電子が
照射される可能性のある全ての範囲が電位規定される。
その結果、電子放出素子から放出された電子が照射され
ても前記イオンにより電子被照射部材が帯電することが
なくなり、電子の軌道が安定する。In the electron beam generator of the present invention configured as described above, electrons are emitted from the electron emitting element of the electron source, and when the electrons collide with the electron irradiated member, ions are generated from the electron irradiated member. In addition, in some cases, electrons may collide with a gas present between the electron source and the electron irradiation member to generate ions. On the other hand, assuming that the angle with respect to the direction perpendicular to the surface of the electron source is θ when viewed from the electron-emitting portion of the electron-emitting device, the members within the range satisfying tan θ ≦ 2 are regulated in potential. The entire range in which the electrons emitted from are likely to be irradiated is potential-defined.
As a result, even if the electrons emitted from the electron-emitting device are irradiated, the electron irradiation member is not charged by the ions, and the trajectory of the electrons is stabilized.
【0031】また、電子源と電子被照射部材との間に支
持枠を有し、電子被照射部材の内面および支持枠の内面
に加速電極と電気的に接続された導電膜が形成すること
により、前記範囲内にある部材が確実に電位規定される
し、電子放出素子と電子被照射部材との対向距離をdと
したとき、電子被照射部材の、電子放出素子の電子放出
部と対向する位置から、電子源との対向面上のいずれの
方向にも少なくとも2dの範囲内に加速電極を形成する
ことにより、前記範囲内を電位規定する部材の構成が簡
単になる。さらに、電子被照射部材の外周に加速電極に
電気的に接続され、かつ、電子源に向かって突出する壁
状電極を形成することで、前記範囲のうち加速電極から
外れる範囲では壁状電極によって電位が規定されるの
で、加速電極の大きさが小さくてすむ。その結果、同じ
電子被照射部材の大きさでより小さな電子線発生装置が
構成される。Further, a supporting frame is provided between the electron source and the electron irradiation member, and a conductive film electrically connected to the acceleration electrode is formed on the inner surface of the electron irradiation member and the inner surface of the supporting frame. When the potential of the member within the range is reliably defined and the distance between the electron-emitting device and the electron-irradiated member is d, the electron-irradiated member faces the electron-emitting portion of the electron-emitting device. By forming the accelerating electrode within a range of at least 2d in any direction on the surface facing the electron source from the position, the configuration of the member for defining the potential in the range is simplified. Furthermore, by forming a wall-shaped electrode electrically connected to the acceleration electrode on the outer periphery of the electron irradiation member and protruding toward the electron source, a wall-shaped electrode in a range deviating from the acceleration electrode out of the above-described range. Since the potential is defined, the size of the acceleration electrode can be small. As a result, a smaller electron beam generator is configured with the same size of the electron irradiation member.
【0032】そして本発明は、複数本の行方向配線と複
数本の列方向配線とによって表面伝導型電子放出素子を
それぞれ結線することで、行列状に多数個の表面伝導型
電子放出素子を配列した単純マトリクス型の電子源を用
いた電子線発生装置に好適である。上記単純マトリクス
型の電子源は、行方向と列方向に適当な駆動信号を与え
ることで、多数の表面伝導型電子放出素子を選択し電子
放出量を制御し得るので、基本的には他の制御電極を付
加する必要がなく、1枚の基板上で容易に構成できる。According to the present invention, a plurality of surface conduction electron-emitting devices are arranged in a matrix by connecting the surface conduction electron-emitting devices with a plurality of row-direction wirings and a plurality of column-direction wirings. It is suitable for an electron beam generator using a simple matrix type electron source. The above-mentioned simple matrix type electron source can select a large number of surface conduction electron-emitting devices and control the amount of electron emission by giving appropriate drive signals in the row direction and the column direction. There is no need to add a control electrode, and it can be easily formed on one substrate.
【0033】もちろん、本発明は電子源と電子被照射部
材との間に何らかの付加構造(例えば集束電極や偏向電
極等)を有する場合についても、上記の考え方を該付加
構造間の各々の空間に適用し、支持部材に設けられる複
数の電極の構成を決めることで同様の効果を与える。さ
らに、上記付加構造が上記複数の電極の一部を兼ねる場
合についても適用できる。Of course, the present invention can be applied to a case where some additional structure (for example, a focusing electrode or a deflection electrode) is provided between the electron source and the electron irradiation member. The same effect is provided by applying and determining the configuration of the plurality of electrodes provided on the support member. Furthermore, the present invention can be applied to a case where the additional structure also serves as a part of the plurality of electrodes.
【0034】本発明の画像形成装置では、本発明の電子
線発生装置で用いた電子被照射部材に代えて、電子源に
対向配置され、電子放出素子から放出された電子が衝突
することにより発光する蛍光体および電子放出素子から
放出された電子を加速するための加速電極を備えた画像
形成部材を用いているので、上述したように電子放出素
子から放出される電子の軌道が安定し、その結果、発光
位置のずれのない良好な画像が形成される。In the image forming apparatus of the present invention, instead of the electron-irradiated member used in the electron beam generating apparatus of the present invention, light is emitted by colliding electrons emitted from the electron-emitting devices, which are arranged opposite to the electron source. Since the image forming member provided with the phosphor and the accelerating electrode for accelerating the electrons emitted from the electron-emitting device is used, the trajectory of the electrons emitted from the electron-emitting device is stabilized as described above. As a result, a good image with no shift in the light emitting position is formed.
【0035】[0035]
【発明の実施の形態】次に、本発明について図面を参照
して説明する。Next, the present invention will be described with reference to the drawings.
【0036】(第1実施例)図1は、本発明の電子線発
生装置を応用した画像形成装置の第1実施例の一部を破
断した斜視図であり、図2は、図1に示した画像形成装
置の概略断面図である。(First Embodiment) FIG. 1 is a partially cutaway perspective view of a first embodiment of an image forming apparatus to which an electron beam generator according to the present invention is applied, and FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an image forming apparatus according to an embodiment.
【0037】図1において、リアプレート2には、複数
の表面伝導型の電子放出素子15がマトリクス状に配列
された電子源1が固定されている。電子源1には、ガラ
ス基板6の内面に蛍光膜7と加速電極であるメタルバッ
ク8が形成された、画像形成部材としてのフェースプレ
ート3が、絶縁性材料からなる支持枠4を介して対向配
置されており、メタルバック8には、不図示の電源によ
り高電圧が印加される。これらリアプレート2、支持枠
4およびフェースプレート3は互いにフリットガラス等
で封着され、リアプレート2と支持枠4とフェースプレ
ート3とで外囲器10を構成する。In FIG. 1, an electron source 1 in which a plurality of surface conduction electron-emitting devices 15 are arranged in a matrix is fixed to a rear plate 2. A face plate 3 as an image forming member having a fluorescent film 7 and a metal back 8 as an accelerating electrode formed on the inner surface of a glass substrate 6 is opposed to the electron source 1 via a support frame 4 made of an insulating material. A high voltage is applied to the metal back 8 by a power supply (not shown). The rear plate 2, the support frame 4, and the face plate 3 are sealed with each other with frit glass or the like, and the rear plate 2, the support frame 4, and the face plate 3 constitute an envelope 10.
【0038】また、図2に示すように、支持枠4の内
面、およびフェースプレート3のガラス基板6が露出し
ている部位には、メタルバック8に電気的に接続された
導電膜9が形成されている。この導電膜9は電子源1よ
りも下方まで延びており、そのためにリアプレート2の
支持枠4との接合部分は、電子源1が搭載される部分よ
りも低く形成されている。As shown in FIG. 2, a conductive film 9 electrically connected to the metal back 8 is formed on the inner surface of the support frame 4 and on the portion of the face plate 3 where the glass substrate 6 is exposed. Have been. The conductive film 9 extends below the electron source 1, and therefore, the junction between the rear plate 2 and the support frame 4 is formed lower than the portion where the electron source 1 is mounted.
【0039】以下に、上述した各構成要素について詳細
に説明する。The components described above will be described in detail below.
【0040】(1)電子源1 図3は、図1に示した画像形成装置の電子源の要部平面
図であり、図4は、図3に示した電子源のA−A’線断
面図である。(1) Electron Source 1 FIG. 3 is a plan view of a main part of the electron source of the image forming apparatus shown in FIG. 1, and FIG. 4 is a cross-sectional view of the electron source taken along line AA ′ of FIG. FIG.
【0041】図3および図4に示すように、ガラス基板
等からなる絶縁性基板11には、m本のX方向配線12
とn本のY方向配線13とが、層間絶縁層14で電気的
に分離されてマトリクス状に配線されている。各X方向
配線12と各Y方向配線13との間には、それぞれ表面
伝導型の電子放出素子15が電気的に接続されている。
各電子放出素子15は、それぞれX方向に間をおいて配
置された1対の素子電極16、17と、各素子電極1
6、17を連絡する電子放出部形成用薄膜18とで構成
され、1対の素子電極16、17のうち一方の素子電極
16が、層間絶縁層14に形成されたコンタクトホール
14aを介してX方向配線12に電気的に接続され、他
方の素子電極17がY方向配線13に電気的に接続され
る。各素子電極16、17は、それぞれ導電性金属等か
らなるものであり、真空蒸着法、印刷法、スパッタ法等
で形成される。As shown in FIGS. 3 and 4, an insulating substrate 11 such as a glass substrate
And n Y-directional wirings 13 are electrically separated by an interlayer insulating layer 14 and wired in a matrix. A surface conduction electron-emitting device 15 is electrically connected between each X-direction wiring 12 and each Y-direction wiring 13.
Each electron-emitting device 15 includes a pair of device electrodes 16 and 17 spaced from each other in the X direction, and
6 and 17, and one of the pair of device electrodes 16 and 17 is connected to X through a contact hole 14a formed in the interlayer insulating layer 14. The other element electrode 17 is electrically connected to the Y-directional wiring 13 while being electrically connected to the directional wiring 12. Each of the element electrodes 16 and 17 is made of a conductive metal or the like, and is formed by a vacuum deposition method, a printing method, a sputtering method, or the like.
【0042】絶縁性基板11の大きさ及び厚みは、絶縁
性基板11に設置される電子放出素子15の個数および
個々の素子の設計上の形状や、電子源1の使用時に容器
の一部を構成する場合には、その容器を真空に保持する
ための条件等に依存して適宜設定される。The size and thickness of the insulating substrate 11 depend on the number of electron-emitting devices 15 installed on the insulating substrate 11 and the design shape of each device, and a part of the container when the electron source 1 is used. When it is configured, it is appropriately set depending on conditions for maintaining the container in a vacuum.
【0043】各X方向配線12および各Y方向配線13
は、それぞれ絶縁性基板11上に、真空蒸着法、印刷
法、スパッタ法等により所望のパターンに形成された導
電性金属等からなり、多数の電子放出素子15にできる
だけ均等な電圧が供給されるように、材料、膜厚、配線
巾が設定される。また、層間絶縁層14は、真空蒸着
法、印刷法、スパッタ法等で形成されたSiO2 等であ
り、X方向配線12を形成した絶縁性基板11の全面或
いは一部に所望の形状で形成され、特にX方向配線12
とY方向配線13の交差部の電位差に耐え得るように、
膜厚、材料、製法が適宜設定される。Each X direction wiring 12 and each Y direction wiring 13
Are made of a conductive metal or the like formed in a desired pattern on the insulating substrate 11 by a vacuum deposition method, a printing method, a sputtering method, or the like, and a voltage as uniform as possible is supplied to a large number of electron-emitting devices 15. Thus, the material, the film thickness, and the wiring width are set. The interlayer insulating layer 14 is made of SiO 2 or the like formed by a vacuum deposition method, a printing method, a sputtering method, or the like, and is formed in a desired shape on the entire surface or a part of the insulating substrate 11 on which the X-directional wiring 12 is formed. In particular, the X-direction wiring 12
To withstand the potential difference at the intersection of the
The thickness, material, and manufacturing method are appropriately set.
【0044】また、X方向配線12には、X方向に配列
する電子放出素子15の行を任意に走査するための走査
信号を印加するための不図示の走査信号発生手段と電気
的に接続されている。一方、Y方向配線13には、Y方
向に配列する電子放出素子15の各列を任意に変調する
ための変調信号を印加するための不図示の変調信号発生
手段と電気的に接続されている。ここにおいて、各電子
放出素子15に印加される駆動電圧は、当該素子に印加
される走査信号と変調信号の差電圧として供給されてい
るものである。The X-direction wiring 12 is electrically connected to a scanning signal generating means (not shown) for applying a scanning signal for arbitrarily scanning a row of the electron-emitting devices 15 arranged in the X-direction. ing. On the other hand, the Y-direction wiring 13 is electrically connected to a modulation signal generating means (not shown) for applying a modulation signal for arbitrarily modulating each column of the electron-emitting devices 15 arranged in the Y direction. . Here, the drive voltage applied to each electron-emitting device 15 is supplied as a difference voltage between the scanning signal and the modulation signal applied to the device.
【0045】ここで、電子源1の製造方法の一例につい
て図5により工程順に従って具体的に説明する。尚、以
下の工程a〜hは、図5の(a)〜(h)に対応する。Here, an example of a method of manufacturing the electron source 1 will be specifically described with reference to FIGS. Note that the following steps a to h correspond to (a) to (h) in FIG.
【0046】工程a:清浄化した青板ガラス上に厚さ
0.5μmのシリコン酸化膜をスパッタ法で形成した絶
縁性基板11上に、真空蒸着により厚さ50オングスト
ロームのCr、厚さ6000オングストロームのAuを
順次積層した後、ホトレジスト(AZ1370 ヘキス
ト社製)をスピンナーにより回転塗布、べークした後、
ホトマスク像を露光、現像して、X方向配線12のレジ
ストパターンを形成し、Au/Cr堆積膜をウエットエ
ッチングして、所望の形状のX方向配線12を形成す
る。Step a: A 50 .ANG. Thick Cr film and a 6000 .ANG. Thick Cr film are formed by vacuum deposition on an insulating substrate 11 having a 0.5 .mu.m thick silicon oxide film formed on a cleaned blue plate glass by a sputtering method. After sequentially laminating Au, photoresist (AZ1370 Hoechst) was spin-coated with a spinner and baked.
The photomask image is exposed and developed to form a resist pattern for the X-directional wiring 12, and the Au / Cr deposited film is wet-etched to form the X-directional wiring 12 having a desired shape.
【0047】工程b:次に、厚さ0.1μmのシリコン
酸化膜からなる層間絶縁層14をRFスパッタ法により
堆積する。Step b: Next, an interlayer insulating layer 14 of a silicon oxide film having a thickness of 0.1 μm is deposited by RF sputtering.
【0048】工程c:工程bで堆積したシリコン酸化膜
にコンタクトホール14aを形成するためのホトレジス
トパターンを作り、これをマスクとして層間絶縁層14
をエッチングしてコンタクトホール14aを形成する。
エッチングはCF4 H2 とガスを用いたRIE(Rea
ctive Ion Etching)法による。Step c: A photoresist pattern for forming a contact hole 14a is formed in the silicon oxide film deposited in step b, and the photoresist pattern is used as a mask to form a photoresist pattern.
Is etched to form a contact hole 14a.
Etching is performed by RIE (Rea) using CF 4 H 2 and gas.
active ion etching) method.
【0049】工程d:その後、素子電極と素子電極間ギ
ャップとなるべきパターンをホトレジスト(RDー20
00Nー41 日立化成社製)で形成し、真空蒸着法に
より厚さ50オングストロームのTi、厚さ1000オ
ングストロームのNiを順次堆積した。ホトレジストパ
ターンを有機溶剤で溶解し、Ni/Ti堆積膜をリフト
オフし、素子電極間隔L1(図3参照)が3μm、素子
電極幅W1(図3参照)が300μmである素子電極1
6、17を形成する。Step d: Thereafter, a pattern to be a gap between the device electrodes and the device electrode is formed by a photoresist (RD-20).
00N-41 manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.), and a 50 Å thick Ti and a 1000 Å thick Ni were sequentially deposited by a vacuum evaporation method. The photoresist pattern is dissolved with an organic solvent, the Ni / Ti deposited film is lifted off, and the device electrode 1 having a device electrode interval L1 (see FIG. 3) of 3 μm and a device electrode width W1 (see FIG. 3) of 300 μm.
6 and 17 are formed.
【0050】工程e:素子電極16、17の上にY方向
配線13のホトレジストパターンを形成した後、厚さ5
0オングストロームのTi、厚さ5000オングストロ
ームのAuを順次真空蒸着により堆積し、リフトオフに
より不要の部分を除去して、所望の形状のY方向配線1
3を形成する。Step e: After forming a photoresist pattern of the Y-directional wiring 13 on the device electrodes 16 and 17,
0 angstrom Ti and 5000 angstrom thick Au are sequentially deposited by vacuum evaporation, unnecessary portions are removed by lift-off, and a Y-directional wiring 1 having a desired shape is formed.
Form 3
【0051】工程f:図6に示すような、素子電極間隔
L1だけ間をおいて位置する1対の素子電極16、17
を跨ぐような開口20aを有するマスク20を用い、膜
厚1000オングストロームのCr膜21を真空蒸着に
より堆積・パターニングし、その上に有機Pd(ccp
4230 奥野製薬(株)社製)をスピンナーにより回
転塗布、300℃で10分間の加熱焼成処理をした。Step f: As shown in FIG. 6, a pair of device electrodes 16 and 17 located at an interval L1 between device electrodes.
A Cr film 21 having a thickness of 1000 Å is deposited and patterned by vacuum deposition using a mask 20 having an opening 20a that straddles the organic Pd (ccp).
4230 Okuno Pharmaceutical Co., Ltd.) was spin-coated with a spinner and heated and baked at 300 ° C. for 10 minutes.
【0052】このようにして形成されたPdを主元素と
する微粒子からなる電子放出部形成用薄膜18の膜厚は
約100オングストローム、シート抵抗値は5×104
Ω/□であった。なお、ここで述べる微粒子膜とは、複
数の微粒子が集合した膜であり、その微細構造として、
微粒子が個々に分散配置した状態のみならず、微粒子が
互いに隣接、あるいは、重なり合った状態(島状も含
む)の膜をさし、その粒径とは、前記状態で粒子形状が
認識可能な微粒子についての径をいう。The thus formed electron-emitting-portion-forming thin film 18 made of fine particles containing Pd as a main element has a thickness of about 100 Å and a sheet resistance of 5 × 10 4.
Ω / □. In addition, the fine particle film described here is a film in which a plurality of fine particles are aggregated.
Not only a state in which the fine particles are individually dispersed and arranged, but also a film in which the fine particles are adjacent to each other or overlapped (including an island shape), and the particle size is a fine particle whose particle shape can be recognized in the above state. About diameter.
【0053】工程g:酸エンチャントによりCr膜21
を除去して、所望のパターン形状を有する電子放出部形
成用薄膜18を形成した。Step g: Cr film 21 with acid enchant
Was removed to form an electron-emitting-portion-forming thin film 18 having a desired pattern shape.
【0054】工程h:コンタクトホール14a部分以外
にレジストを塗布するようなパターンを形成し、真空蒸
着により厚さ50オングストロームのTi、厚さ500
0オングストロームのAuを順次堆積した。リフトオフ
により不要の部分を除去することにより、コンタクトホ
ール14aを埋め込んだ。Step h: A pattern is formed such that a resist is applied to portions other than the contact hole 14a, and 50 angstrom Ti and 500 thick are formed by vacuum evaporation.
0 Å of Au was sequentially deposited. Unnecessary portions were removed by lift-off to fill the contact holes 14a.
【0055】以上の工程を経て、X方向配線12、Y方
向配線13および電子放出素子15が絶縁性基板11上
に2次元状に等間隔に形成配置される。Through the above steps, the X-directional wiring 12, the Y-directional wiring 13, and the electron-emitting devices 15 are formed and arranged two-dimensionally at equal intervals on the insulating substrate 11.
【0056】そして、外囲器10(図1参照)を、不図
示の排気管を通じて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Dox1ないしDoxmとD
oy1ないしDoynを通じ、電子放出素子15の素子
電極16、17間に電圧を印加し、電子放出部形成用薄
膜18を通電処理(フォーミング処理)することにより
電子放出部形成用薄膜18が局所的に破壊して電子放出
部形成用薄膜18に電子放出部23(図4参照)が形成
される。例えば、フォーミング処理として、10-6To
rrの真空雰囲気下で、図7に示すようなパルス幅T1
が1ミリ秒、波高値(フォーミング時のピーク電圧)が
5Vの三角波を、10ミリ秒のパルス間隔T2 で60秒
間、素子電極16、17間に通電することにより、電子
放出部形成用薄膜18が局所的に破壊され、電子放出部
形成用薄膜18に電子放出部23を形成できる。Then, the envelope 10 (see FIG. 1) is evacuated by a vacuum pump through an exhaust pipe (not shown), and after reaching a sufficient degree of vacuum, the outer terminals Dox1 to Doxm and Dx1
A voltage is applied between the device electrodes 16 and 17 of the electron-emitting device 15 through oy1 to Doyn, and the electron-emitting-portion forming thin film 18 is locally energized by applying current (forming process). The electron emission portions 23 (see FIG. 4) are formed on the thin film 18 for forming electron emission portions by breaking. For example, as forming processing, 10 -6 To
Under a vacuum atmosphere of rr, a pulse width T 1 as shown in FIG.
There one millisecond, a triangular wave wave height (the peak voltage for the forming) is 5V, 10 ms for 60 seconds at a pulse interval T 2 of the, by energizing between the device electrodes 16 and 17, the thin film for electron-emitting region The electron emission portion 23 is locally destroyed, so that the electron emission portion 23 can be formed in the electron emission portion forming thin film 18.
【0057】このようにして形成された電子放出部23
は、パラジウム元素を主成分とする微粒子が分散配置さ
れた状態となり、その微粒子の平均粒径は30オングス
トロームであった。The electron emitting portion 23 thus formed
Was in a state where fine particles mainly composed of palladium element were dispersed and arranged, and the average particle diameter of the fine particles was 30 angstroms.
【0058】(2)蛍光膜7 蛍光膜7は、モノクロームの場合は蛍光体のみから成る
が、カラーの場合は、図8に示されるように蛍光体の配
列によりブラックストライプあるいはブラックマトリク
スなどと呼ばれる黒色導電材7bと蛍光体7aとで構成
される。蛍光体7aは電子放出素子15に対応して配置
する必要があるので、外囲器10を構成する場合、フェ
ースプレート3とリアプレート2との位置合わせを精度
よく行なわなければならない。ブラックストライプ、ブ
ラックマトリクスが設けられる目的は、カラー表示の場
合必要となる三原色蛍光体の、各蛍光体7a間の塗り分
け部を黒くすることで混色を目立たなくすることと、蛍
光膜7における外光反射によるコントラストの低下を抑
制することである。黒色導電材7bの材料としては、通
常よく用いられている黒鉛を主成分とする材料だけでな
く、導電性があり、光の透過及び反射が少ない材料であ
れば適用できる。また、ガラス基板6に蛍光体7aを塗
布する方法はモノクローム、カラーによらず、沈殿法や
印刷法が用いられる。(2) Phosphor Film 7 The phosphor film 7 is made of only a phosphor in the case of monochrome, but is called a black stripe or a black matrix depending on the arrangement of the phosphor as shown in FIG. 8 in the case of color. It is composed of a black conductive material 7b and a phosphor 7a. Since the phosphor 7a needs to be arranged corresponding to the electron-emitting device 15, when the envelope 10 is configured, the face plate 3 and the rear plate 2 must be accurately aligned. The purpose of providing the black stripes and the black matrix is to make the mixed colors inconspicuous by making the painted portions between the respective phosphors 7a of the three primary color phosphors necessary for color display less noticeable. The purpose is to suppress a decrease in contrast due to light reflection. As the material of the black conductive material 7b, not only a material mainly containing graphite, which is often used, but also a material having conductivity and low transmission and reflection of light can be applied. The method of applying the phosphor 7a to the glass substrate 6 is not limited to monochrome or color, and a precipitation method or a printing method is used.
【0059】(3)メタルバック8 メタルバック8の目的は、蛍光体7aの蛍光のうち内面
側への光をフェースプレート3側へ鏡面反射することに
より輝度を向上すること、電子ビーム加速電圧を印加す
るための加速電極として作用すること、外囲器10内で
発生した負イオンの衝突によるダメージからの蛍光体7
aの保護等である。メタルバック8は、蛍光膜7を作製
後、蛍光膜7の内側表面の平滑化処理(通常フィルミン
グと呼ばれる)を行い、その後Alを真空蒸着等で堆積
することで作製できる。フェースプレート3には、さら
に蛍光膜7の導電性を高めるため、蛍光膜7とガラス基
板6との間にITO等の透明電極(不図示)を設けても
よい。(3) Metal Back 8 The purpose of the metal back 8 is to improve the brightness by specularly reflecting the light of the fluorescent light of the phosphor 7a directed toward the inner surface toward the face plate 3 and to reduce the electron beam acceleration voltage. Acting as an accelerating electrode for applying, phosphor 7 from damage caused by collision of negative ions generated in envelope 10
a. The metal back 8 can be manufactured by performing a smoothing process (usually called filming) on the inner surface of the fluorescent film 7 after manufacturing the fluorescent film 7 and then depositing Al by vacuum evaporation or the like. The face plate 3 may be provided with a transparent electrode (not shown) such as ITO between the fluorescent film 7 and the glass substrate 6 in order to further increase the conductivity of the fluorescent film 7.
【0060】(4)外囲器10 外囲器10は、不図示の排気管に通じ、10-6Torr
程度の真空度にされた後、封止される。そのため、外囲
器10を構成するリアプレート2、フェースプレート
3、支持枠4は、外囲器10に加わる大気圧に耐えて真
空雰囲気を維持でき、かつ、電子源1とメタルバック8
間に印加される高電圧に耐えるだけの絶縁性を有するも
のを用いることが望ましい。その材料としては、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、
青板ガラス、アルミナ等のセラミックス部材等が挙げら
れる。ただし、フェースプレート3については可視光に
対して一定以上の透過率を有するものを用いる必要があ
る。また、各々の部材の熱膨張率が互いに近いものを組
み合わせることが好ましい。(4) Enclosure 10 The envelope 10 is connected to an exhaust pipe (not shown) and is connected to 10 -6 Torr.
After a degree of vacuum is applied, it is sealed. Therefore, the rear plate 2, the face plate 3, and the support frame 4 constituting the envelope 10 can withstand the atmospheric pressure applied to the envelope 10, maintain a vacuum atmosphere, and maintain the electron source 1 and the metal back 8.
It is desirable to use a material having an insulating property enough to withstand a high voltage applied therebetween. As the material, for example, quartz glass, glass having a reduced content of impurities such as Na,
Blue sheet glass, ceramic members such as alumina and the like can be mentioned. However, it is necessary to use a face plate 3 having a certain or higher transmittance for visible light. In addition, it is preferable to combine the members whose thermal expansion coefficients are close to each other.
【0061】また、図2に示したように支持枠4の内
面、およびフェースプレート3のガラス基板6が露出し
ている部位には導電膜9が形成されているが、この導電
膜9の形成は、以下のようにして行なわれる。As shown in FIG. 2, a conductive film 9 is formed on the inner surface of the support frame 4 and on the portion of the face plate 3 where the glass substrate 6 is exposed. Is performed as follows.
【0062】まず、支持枠4とフェースプレート3との
接合部にフリットガラスを塗布し、大気中あるいは窒素
雰囲気中で400〜500℃で10分以上焼成して支持
枠4とフェースプレート3とを封着する。その後、メタ
ルバック8の表面をマスクし、支持枠4およびフェース
プレート3の内面に厚さ500〜1000オングストロ
ームのカーボンを、メタルバック8面から見て図2中の
Z方向の塗布範囲が電子源1とメタルバック8との間隔
dよりも大きくなるように真空蒸着する。これにより、
メタルバック8に電気的に接続された導電膜9が形成さ
れる。本実施例では、電子源1とメタルバック8との間
隔dを5mmとし、導電膜9の先端(図示下端)が電子
源1の表面から1mm(図2中、hで示した寸法)図示
下方に位置するように導電膜9を形成した。また、導電
膜9はメタルバック8に電気的に接続されているので、
メタルバック8に電圧を印加することにより電子放出素
子15から放出された電子が支持枠4に向かって加速さ
れないようにするために、電子放出素子15の電子放出
部23から導電膜9までの距離は十分大きくとる必要が
ある。本実施例では、最も導電膜9に近い位置にある電
子放出素子15の電子放出部23から導電膜9までの距
離Bを10mmとした。First, frit glass is applied to the joint between the support frame 4 and the face plate 3 and baked at 400 to 500 ° C. for 10 minutes or more in the air or in a nitrogen atmosphere to separate the support frame 4 and the face plate 3. Seal. Thereafter, the surface of the metal back 8 is masked, and carbon having a thickness of 500 to 1000 angstroms is applied to the inner surfaces of the support frame 4 and the face plate 3 so that the coating range in the Z direction in FIG. Vacuum deposition is performed so as to be larger than the distance d between 1 and the metal back 8. This allows
A conductive film 9 electrically connected to the metal back 8 is formed. In this embodiment, the distance d between the electron source 1 and the metal back 8 is set to 5 mm, and the leading end (the lower end in the figure) of the conductive film 9 is 1 mm from the surface of the electron source 1 (dimension h in FIG. 2). The conductive film 9 was formed so as to be located at. Since the conductive film 9 is electrically connected to the metal back 8,
To prevent electrons emitted from the electron-emitting device 15 from being accelerated toward the support frame 4 by applying a voltage to the metal back 8, the distance from the electron-emitting portion 23 of the electron-emitting device 15 to the conductive film 9 is reduced. Must be large enough. In this embodiment, the distance B from the electron-emitting portion 23 of the electron-emitting device 15 closest to the conductive film 9 to the conductive film 9 was set to 10 mm.
【0063】次に、電子源1が固定されたリアプレート
2との支持枠3の接合部をフリットガラスで封着し、外
囲器10を完成した。Next, the joining portion of the support frame 3 with the rear plate 2 to which the electron source 1 was fixed was sealed with frit glass to complete the envelope 10.
【0064】リアプレート2は、主に電子源1の強度を
補強する目的で設けられるため、電子源1自体で十分な
強度をもつ場合にはリアプレート2は不要であり、電子
源1に直接支持枠4を封着し、電子源1と支持枠4とフ
ェースプレート3とで外囲器10を構成してもよい。Since the rear plate 2 is provided mainly for the purpose of reinforcing the strength of the electron source 1, if the electron source 1 itself has a sufficient strength, the rear plate 2 is unnecessary, and is directly connected to the electron source 1. The support frame 4 may be sealed, and the envelope 10 may be configured by the electron source 1, the support frame 4, and the face plate 3.
【0065】また、外囲器10の封止後の真空度を維持
するために、ゲッター処理を行う場合もある。これは、
外囲器10の封止を行う直前あるいは封止後に、抵抗加
熱あるいは高周波加熱等により、外囲器10内の所定の
位置(不図示)に配置されたゲッターを加熱し、蒸着膜
を形成する処理である。ゲッターは通常Baが主成分で
あり、該蒸着膜の吸着作用により、たとえば1×10-5
〜1×10-7Torrの真空度を維持するものである。In some cases, a getter process is performed to maintain the degree of vacuum after sealing the envelope 10. this is,
Immediately before or after sealing of the envelope 10, a getter disposed at a predetermined position (not shown) in the envelope 10 is heated by resistance heating, high-frequency heating, or the like to form a deposition film. Processing. A getter typically contains Ba is a main component, the adsorption effect of the vapor deposition film, for example, 1 × 10 -5
It maintains a degree of vacuum of about 1 × 10 −7 Torr.
【0066】次に、本実施例の動作について図1および
図2を参照して説明する。Next, the operation of this embodiment will be described with reference to FIGS.
【0067】各電子放出素子15に、容器外端子Dox
1ないしDoxmとDoy1ないしDoynを通じて電
圧を印加すると、電子放出部23から電子が放出され
る。それと同時にメタルバック8(あるいは不図示の透
明電極)に高圧端子HV を通じて数kV以上の高電圧を
印加して電子放出部から放出された電子を加速し、フェ
ースプレート3の内面に衝突させる。これにより、蛍光
膜7の蛍光体7a(図8参照)が励起されて発光し、画
像が表示される。Each of the electron-emitting devices 15 has a terminal Dox outside the container.
When a voltage is applied through 1 to Doxm and Doy1 to Doyn, electrons are emitted from the electron emission unit 23. At the same by applying a high voltage of several kV or more through a high-voltage terminal H V to accelerate electrons emitted from the electron emission portion to the metal back 8 (or a transparent electrode (not shown)) at the same time, to impinge on the inner surface of the face plate 3. Thereby, the phosphor 7a (see FIG. 8) of the phosphor film 7 is excited to emit light, and an image is displayed.
【0068】ところで、電子放出素子15から放出され
た電子は、電子源1の面と平行な方向、具体的には電子
放出素子15の各素子電極16、17(図3参照)の正
極側の方向に初速度を持っている。そのため、電子放出
素子15から放出された電子は、加速されることによっ
て放物線軌道を描いて飛翔する。The electrons emitted from the electron-emitting device 15 are directed in a direction parallel to the surface of the electron source 1, specifically, on the positive electrode side of each of the device electrodes 16 and 17 (see FIG. 3) of the electron-emitting device 15. Has initial speed in the direction. Therefore, the electrons emitted from the electron-emitting device 15 fly in a parabolic orbit by being accelerated.
【0069】ここで、電子放出素子15とメタルバック
8との間の電位差をVa、電子放出素子15から放出さ
れた電子の水平方向の初期運動エネルギーの最大値をe
Vi(エレクトロンボルト;eは電子の電荷量)とする
と、電子放出素子15から放出された電子が距離dだけ
離れたメタルバック8に到達するまでに電子源1の面に
平行な方向への移動距離ΔSは、電子の垂直方向への初
速度を0としたとき、 ΔS=2d×√(eVi/Va) …(1) で表わされる。なお、本実施例では、メタルバック8と
蛍光体7とをあわせた厚さは約50μm以下であり、し
かも絶縁性基板11(図4参照)に形成された電子放出
素子15の厚さは約10μm以下なので、電子放出素子
15とメタルバック8との距離dを、絶縁性基板11と
ガラス基板6との距離としても実用上は差し支えない。Here, the potential difference between the electron-emitting device 15 and the metal back 8 is Va, and the maximum value of the initial initial kinetic energy of the electrons emitted from the electron-emitting device 15 in the horizontal direction is e.
Assuming that Vi (electron volt; e is the amount of charge of electrons), the electrons emitted from the electron-emitting device 15 move in a direction parallel to the surface of the electron source 1 until reaching the metal back 8 separated by the distance d. The distance ΔS is represented by ΔS = 2d × √ (eVi / Va) (1) when the initial velocity of the electrons in the vertical direction is set to 0. In this embodiment, the total thickness of the metal back 8 and the phosphor 7 is about 50 μm or less, and the thickness of the electron-emitting device 15 formed on the insulating substrate 11 (see FIG. 4) is about Since it is 10 μm or less, the distance d between the electron-emitting device 15 and the metal back 8 may be the distance between the insulating substrate 11 and the glass substrate 6 for practical use.
【0070】ここで、仮に電子放出素子15から放出さ
れた電子が、メタルバック8に印加された電圧によるエ
ネルギーの全てを受けて電子源1の面と水平な方向に飛
び出したとすると、この電子がメタルバック8に到達す
るまでの移動距離ΔSは、(1)式においてViにVa
を代入し、2dとなる。すなわち、電子放出素子15の
電子放出部23から電子源1の面に対する垂線を延ば
し、フェースプレート3の内面上において、この垂線の
フェースプレート3との交点を中心とする半径2dの範
囲内が、電子放出素子15から放出された電子が到達す
る可能性のある部位である。これを角度で表わすと、電
子が到達する可能性のある範囲は、 tanθ≦2d/d=2 …(2) を満たす範囲ということになる。Here, suppose that the electrons emitted from the electron-emitting device 15 receive all of the energy due to the voltage applied to the metal back 8 and fly out in the direction parallel to the surface of the electron source 1. The moving distance ΔS to reach the metal back 8 is calculated by adding Va to Va in the equation (1).
And 2d is obtained. That is, a perpendicular to the surface of the electron source 1 is extended from the electron-emitting portion 23 of the electron-emitting device 15, and a range of a radius 2 d on the inner surface of the face plate 3 around the intersection of the perpendicular with the face plate 3 is as follows: This is a site where electrons emitted from the electron-emitting device 15 may reach. Expressing this as an angle, the range in which electrons may reach is a range satisfying tan θ ≦ 2d / d = 2 (2).
【0071】したがって、少なくとも(2)式を満たす
範囲内を電位規定しておけば、電子放出素子15から放
出された電子の飛翔方向に電位不定面が存在せず、帯電
することがなくなる。本実施例では、上述したように、
フェースプレートの内面に導電膜を形成しているので、
(2)式を満たしている。その結果、フェースプレート
の内面の帯電が発生しなくなるので、電子放出素子15
から放出された電子の軌道が安定し、位置ずれのない良
好な画像が得られた。また、放電等が引き起こされる確
率も極めて低くなり、信頼性の高い画像形成装置が得ら
れた。Therefore, if the potential is defined at least in the range that satisfies the expression (2), there is no potential indeterminate surface in the flight direction of the electrons emitted from the electron-emitting device 15, and the electron is not charged. In the present embodiment, as described above,
Since a conductive film is formed on the inner surface of the face plate,
Equation (2) is satisfied. As a result, no charge is generated on the inner surface of the face plate.
The trajectory of the electrons emitted from the semiconductor device was stabilized, and a good image without displacement was obtained. Further, the probability of causing discharge or the like was extremely low, and a highly reliable image forming apparatus was obtained.
【0072】通常、電子放出素子15の対の素子電極1
6、17間の印加電圧は12〜16V程度、メタルバッ
ク8と電子源1との距離dは2mm〜8mm程度、メタ
ルバック8の印加電圧Vaは1kV〜10kV程度であ
る。本実施例では、対の素子電極16、17間の印加電
圧は14V、メタルバック8と電子源1との距離は上述
したように5mm、メタルバック8の印加電圧Vaは5
kVとした。Normally, a pair of device electrodes 1 of the electron-emitting device 15
The applied voltage between 6 and 17 is about 12 to 16 V, the distance d between the metal back 8 and the electron source 1 is about 2 mm to 8 mm, and the applied voltage Va of the metal back 8 is about 1 kV to 10 kV. In this embodiment, the applied voltage between the pair of device electrodes 16 and 17 is 14 V, the distance between the metal back 8 and the electron source 1 is 5 mm as described above, and the applied voltage Va of the metal back 8 is 5
kV.
【0073】(第2実施例)図9は、本発明の画像形成
装置の第2実施例の概略断面図である。(Second Embodiment) FIG. 9 is a schematic sectional view of a second embodiment of the image forming apparatus of the present invention.
【0074】本実施例では、リアプレート52としては
平らなものを用い、また、フェースプレート53および
支持枠54の内面に導電膜を形成する代りに、メタルバ
ック58の大きさを大きくした点が第1実施例のものと
異なる。In the present embodiment, a flat plate is used as the rear plate 52, and the size of the metal back 58 is increased instead of forming a conductive film on the inner surfaces of the face plate 53 and the support frame 54. This is different from that of the first embodiment.
【0075】メタルバック58の大きさは、前述の
(2)式を満たすように、最も外側に位置する電子放出
素子65の電子放出部から電子源51の面に対して垂線
を延ばし、この垂線からX方向およびそれに垂直なY方
向に2dずつ外側までの範囲に形成されている。ここ
で、dはメタルバック58と電子放出素子65との距離
であり、本実施例でも第1実施例と同様に5mmとし
た。その他の構成および駆動条件については第1実施例
と同様なので、その説明は省略する。The size of the metal back 58 extends from the outermost electron-emitting portion of the electron-emitting device 65 to the surface of the electron source 51 so as to satisfy the above equation (2). To the outside in the X direction and 2d each in the Y direction perpendicular thereto. Here, d is the distance between the metal back 58 and the electron-emitting device 65, and was set to 5 mm in this embodiment as in the first embodiment. Other configurations and driving conditions are the same as those in the first embodiment, and thus description thereof is omitted.
【0076】このようにメタルバック58の大きさを大
きくすることで、電子放出素子65から放出された電子
の飛翔方向には電位不定面が存在せず支持枠54やガラ
ス基板56の内面に帯電しなくなるので、第1実施例と
同様に電子放出素子65から放出される電子の軌道が安
定し、良好な画像が形成できる。また、本実施例ではメ
タルバック58を大きくしただけなので、構成は非常に
簡単なものとなる。By increasing the size of the metal back 58 in this manner, there is no potential indeterminate surface in the flight direction of the electrons emitted from the electron-emitting device 65, and the inner surfaces of the support frame 54 and the glass substrate 56 are charged. The trajectory of the electrons emitted from the electron-emitting device 65 is stabilized as in the first embodiment, and a good image can be formed. Further, in the present embodiment, since the metal back 58 is merely enlarged, the configuration is very simple.
【0077】(第3実施例)図10は、本発明の画像形
成装置の第3実施例の概略断面図である。(Third Embodiment) FIG. 10 is a schematic sectional view of a third embodiment of the image forming apparatus of the present invention.
【0078】本実施例では、リアプレート102として
は平らなものを用い、また、フェースプレート103お
よび支持枠104の内面に導電膜を形成する代りに、メ
タルバック108の外周に、メタルバック108の素子
電極と電気的に接続する壁状電極105を設けた点が第
1実施例のものと異なる。In this embodiment, a flat plate is used as the rear plate 102. Instead of forming a conductive film on the inner surfaces of the face plate 103 and the support frame 104, the metal back 108 is The difference from the first embodiment is that a wall-shaped electrode 105 electrically connected to the element electrode is provided.
【0079】この壁状電極105は、最も外側の電子放
出素子115の電子放出部から垂直な方向となす角度を
θとしたとき、tanθ=2なる範囲で延ばした直線上
に、少なくとも先端(図示下端)が位置し、前述した
(2)式において、メタルバック108の最外端までの
範囲ではメタルバック108により電位規定され、それ
を越える範囲では壁状電極105により電位規定される
構成となっている。具体的には、最も外側の電子放出素
子115からの距離Cが4mmの位置に、高さが3mm
の壁状電極105を設けた。また、電子源101とメタ
ルバック108との距離は5mmとした。壁状電極10
5は導電材であれば特に材料は限定されないが、ここで
は厚さ100μmの426合金を用い、フリットガラス
により固定した。その他の構成および駆動条件について
は第1実施例と同様なので、その説明は省略する。The wall-shaped electrode 105 has at least a tip (not shown) on a straight line extending within a range of tan θ = 2, where θ is the angle between the electron emitting portion of the outermost electron emitting element 115 and a direction perpendicular to the electron emitting portion. (Lower end) is located, and in the above-described equation (2), the potential is defined by the metal back 108 in the range up to the outermost end of the metal back 108, and the potential is defined by the wall-shaped electrode 105 in the range beyond the outermost end. ing. Specifically, at a position where the distance C from the outermost electron-emitting device 115 is 4 mm, the height is 3 mm.
Was provided. The distance between the electron source 101 and the metal back 108 was 5 mm. Wall-shaped electrode 10
The material 5 is not particularly limited as long as it is a conductive material, but here, a 426 alloy having a thickness of 100 μm is used and fixed with frit glass. Other configurations and driving conditions are the same as those in the first embodiment, and thus description thereof is omitted.
【0080】このように壁状電極105を設けることで
も、電子放出素子115から放出された電子の飛翔方向
には電位不定面が存在せず、支持枠104やガラス基板
106の内面に帯電しなくなるので、第1実施例と同様
に電子放出素子115から放出される電子の軌道が安定
し、良好な画像が形成できる。また、本実施例ではメタ
ルバック108の大きさを小さくできるので、同じ画面
の大きさでより小さな画像形成装置を構成することがで
きる。By providing the wall-shaped electrode 105 in this manner, there is no potential indeterminate surface in the direction in which the electrons emitted from the electron-emitting device 115 fly, and the inner surfaces of the support frame 104 and the glass substrate 106 are not charged. Therefore, similarly to the first embodiment, the trajectory of the electrons emitted from the electron-emitting device 115 is stabilized, and a good image can be formed. Further, in this embodiment, since the size of the metal back 108 can be reduced, a smaller image forming apparatus can be configured with the same screen size.
【0081】以上の実施例においては、本発明の画像形
成装置を画像表示装置に応用した例で示したが、本発明
はこの範囲に限られるものではなく、光プリンタの画像
形成用発光ユニットとして用いるなど、記録装置への応
用も可能である。この場合、通常の形態としては1次元
的に配列された画像形成ユニットを用いることが多い
が、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。In the above embodiment, an example in which the image forming apparatus of the present invention is applied to an image display apparatus has been described. However, the present invention is not limited to this range, and may be applied to an image forming light emitting unit of an optical printer. It can be applied to a recording device, for example, when used. In this case, the image forming units arranged one-dimensionally are often used as a normal mode. However, by appropriately selecting the above-described m row-directional wirings and n column-directional wirings, the line-shaped wirings can be formed. It can be applied not only to a light emitting source but also to a two-dimensional light emitting source.
【0082】また、電子被照射体は特定せず、マルチの
平面電子源をなす電子線発生装置としての応用も可能で
ある。The electron irradiation object is not specified, and application as an electron beam generator serving as a multi-plane electron source is also possible.
【0083】[0083]
【発明の効果】本発明は以上説明したとおり構成されて
いるので、以下に記載する効果を奏する。Since the present invention is configured as described above, the following effects can be obtained.
【0084】本発明の電子線発生装置は、記電子放出素
子の電子放出部から見て、電子源の面に垂直な方向に対
する角度をθとしたとき、tanθ≦2を満たす範囲内
の部材が電位規定されているので、電子放出素子から放
出された電子が照射されても電子源と電子被照射部材と
の間に発生するイオンにより電子被照射部材が帯電する
ことがなくなり、電子の軌道を安定させることができ
る。In the electron beam generator of the present invention, when the angle with respect to the direction perpendicular to the surface of the electron source is θ when viewed from the electron-emitting portion of the electron-emitting device, members within a range satisfying tan θ ≦ 2 Since the potential is regulated, even if the electrons emitted from the electron-emitting device are irradiated, the electron-irradiated member is not charged by ions generated between the electron source and the electron-irradiated member. Can be stabilized.
【0085】また、電子源と電子被照射部材との間に支
持枠を有し、電子被照射部材の内面および支持枠の内面
に加速電極と電気的に接続された導電膜が形成すること
により、前記範囲内にある部材を確実に電位規定するこ
とができる。Further, by providing a support frame between the electron source and the electron irradiation member, a conductive film electrically connected to the acceleration electrode is formed on the inner surface of the electron irradiation member and the inner surface of the support frame. Thus, the potential of members within the above range can be reliably defined.
【0086】さらに、電子放出素子と電子被照射部材と
の対向距離をdとしたとき、電子被照射部材の、電子放
出素子の電子放出部と対向する位置から、電子源との対
向面上のいずれの方向にも少なくとも2dの範囲内に加
速電極を形成することにより、前記範囲内を電位規定す
る部材の構成を簡単にすることができる。Further, when the distance between the electron-emitting device and the electron-irradiated member is d, the position of the electron-irradiated member facing the electron-emitting portion of the electron-emitting device is changed from the position on the surface facing the electron source. By forming the accelerating electrode in at least the range of 2d in any direction, it is possible to simplify the configuration of the member for defining the potential in the range.
【0087】また、電子被照射部材の外周に加速電極に
電気的に接続され、かつ、電子源に向かって突出する壁
状電極を形成することで、前記範囲のうち加速電極から
外れる範囲では壁状電極によって電位を規定でき、同じ
電子被照射部材の大きさでより小さな電子線発生装置を
構成することができる。Further, by forming a wall-shaped electrode which is electrically connected to the accelerating electrode and protrudes toward the electron source on the outer periphery of the electron-irradiated member, the wall-shaped electrode in the range deviating from the accelerating electrode out of the above-mentioned range. The potential can be defined by the electrode, and a smaller electron beam generator can be configured with the same size of the electron irradiation member.
【0088】電子放出素子として冷陰極型電子放出素子
を用いることで、省電力で応答速度が速く、しかも大型
の電子線発生装置を構成することができる。その中でも
特に表面伝導型電子放出素子は、素子構造が簡単で、か
つ複数の素子を容易に配置することができるので、表面
伝導型電子放出素子を用いることによって、構造が簡単
で、しかも大型の電子線発生装置が達成できる。By using a cold-cathode type electron-emitting device as the electron-emitting device, it is possible to configure a large-sized electron beam generator with a low power consumption and a high response speed. Among them, in particular, the surface conduction electron-emitting device has a simple structure and a large number of devices can be easily arranged. An electron beam generator can be achieved.
【0089】さらに、複数個の表面伝導型電子放出素子
を2次元のマトリクス状に配置し、複数本の行方向配線
と複数本の列方向配線とによってそれぞれを結線するこ
とで、行方向と列方向に適当な駆動信号を与えること
で、多数の表面伝導型電子放出素子を選択し電子放出量
を制御し得るので、基本的には他の制御電極を付加する
必要がなく、電子源を1枚の基板上で容易に構成でき
る。Further, a plurality of surface conduction electron-emitting devices are arranged in a two-dimensional matrix and are connected by a plurality of row-direction wirings and a plurality of column-direction wirings, respectively. By providing an appropriate drive signal in the direction, a large number of surface conduction electron-emitting devices can be selected and the amount of electron emission can be controlled. It can be easily configured on a single substrate.
【0090】本発明の画像形成装置は、本発明の電子線
発生装置を用いているので上述したように電子の軌道が
安定し、発光位置ずれのない良好な画像を形成すること
ができるようになる。特に、電子放出素子として表面伝
導型電子放出素子を用いることで、構造が簡単で、か
つ、大画面の画像形成装置が達成できる。Since the image forming apparatus of the present invention uses the electron beam generating apparatus of the present invention, as described above, the trajectory of electrons is stable, and a good image with no light emission position shift can be formed. Become. In particular, by using a surface conduction electron-emitting device as the electron-emitting device, an image forming apparatus with a simple structure and a large screen can be achieved.
【図1】本発明の画像形成装置の第1実施例の一部を破
断した斜視図である。FIG. 1 is a partially broken perspective view of a first embodiment of an image forming apparatus according to the present invention.
【図2】図1に示した画像形成装置の概略断面図であ
る。FIG. 2 is a schematic sectional view of the image forming apparatus shown in FIG.
【図3】図1に示した画像形成装置の電子源の要部平面
図である。FIG. 3 is a plan view of a main part of an electron source of the image forming apparatus shown in FIG.
【図4】図3に示した電子源のA−A’線断面図であ
る。FIG. 4 is a sectional view taken along line AA ′ of the electron source shown in FIG. 3;
【図5】図1に示した画像形成装置の電子源の製造工程
を順に示した図である。FIG. 5 is a view sequentially illustrating a manufacturing process of the electron source of the image forming apparatus illustrated in FIG. 1;
【図6】電子放出部形成用薄膜を形成する際に用いられ
るマスクの一例の平面図である。FIG. 6 is a plan view of an example of a mask used when forming a thin film for forming an electron-emitting portion.
【図7】フォーミング処理に用いられる電圧波形の一例
を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing an example of a voltage waveform used for forming processing.
【図8】蛍光膜の構成を説明するための図である。FIG. 8 is a diagram illustrating a configuration of a fluorescent film.
【図9】本発明の画像形成装置の第2実施例の概略断面
図である。FIG. 9 is a schematic sectional view of a second embodiment of the image forming apparatus of the present invention.
【図10】本発明の画像形成装置の第3実施例の概略断
面図である。FIG. 10 is a schematic sectional view of a third embodiment of the image forming apparatus of the present invention.
【図11】熱電子源を用いた従来の画像形成装置の概略
構成図である。FIG. 11 is a schematic configuration diagram of a conventional image forming apparatus using a thermionic electron source.
【図12】電界放出型の電子源を用いた従来の画像形成
装置を一部拡大して示した概略構成図である。FIG. 12 is a schematic configuration diagram showing a partially enlarged conventional image forming apparatus using a field emission type electron source.
【図13】表面伝導型電子放出素子の典型的な素子構成
を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing a typical device configuration of a surface conduction electron-emitting device.
【図14】表面伝導型電子放出素子を用いた従来の画像
形成装置の概略断面図である。FIG. 14 is a schematic sectional view of a conventional image forming apparatus using a surface conduction electron-emitting device.
1、51、101 電子源 2、52、102 リアプレート 3、53、103 フェースプレート 4、54、104 支持枠 6、56、106 ガラス基板 7 蛍光膜 7a 蛍光体 8、58、108 メタルバック 9 導電膜 10 外囲器 11 絶縁性基板 12 X方向配線 13 Y方向配線 14 層間絶縁層 14a コンタクトホール 15、65、115 電子放出素子 16、17 素子電極 18 電子放出部形成用薄膜 20 マスク 20a 開口 21 Cr膜 23 電子放出部 105 壁状電極 1, 51, 101 Electron source 2, 52, 102 Rear plate 3, 53, 103 Face plate 4, 54, 104 Support frame 6, 56, 106 Glass substrate 7 Phosphor film 7a Phosphor 8, 58, 108 Metal back 9 Conduction Film 10 Enclosure 11 Insulating substrate 12 X-direction wiring 13 Y-direction wiring 14 Interlayer insulating layer 14a Contact hole 15, 65, 115 Electron-emitting device 16, 17 Device electrode 18 Thin film for forming electron-emitting portion 20 Mask 20a Opening 21 Cr Film 23 electron emitting portion 105 wall-shaped electrode
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平1−298624(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01J 31/12 Continuation of the front page (56) References JP-A-1-298624 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01J 31/12
Claims (8)
よって結線された複数の電子放出素子が行列状に設けら
れた電子源と、前記電子放出素子から放出された電子を
照射させるために前記電子源に真空雰囲気中で対向配置
され、前記電子放出素子から放出された電子を加速する
ための加速電極を備えた電子被照射部材を有する基板と
を有する電子線発生装置において、 前記複数の電子放出素子の各電子放出部から見て、前記
電子源の面に垂直な方向に対する角度をθとしたとき、
前記基板の前記電子源に対向する面の少なくともtan
θ≦2を満たす全ての範囲内の部材が電位規定されてい
ることを特徴とする電子線発生装置。1. A plurality of row-direction wirings and a plurality of column-direction wirings
Accordingly, a plurality of connected electron-emitting devices are arranged in a matrix and an electron source is arranged in a vacuum atmosphere to irradiate electrons emitted from the electron-emitting devices in a vacuum atmosphere. the electron beam generating apparatus having a substrate with <br/> having an electron irradiated member having an acceleration electrode for accelerating the emitted electrons from, as viewed from the electron-emitting portion of said plurality of electron-emitting devices, When an angle with respect to a direction perpendicular to the plane of the electron source is θ,
At least tan of a surface of the substrate facing the electron source;
An electron beam generator characterized in that members within the entire range satisfying θ ≦ 2 are regulated in potential.
空雰囲気を維持するための外囲器の一部をなす支持枠を
有し、前記電子被照射部材の内面および前記支持枠の内
面に前記加速電極と電気的に接続された導電膜が形成さ
れていることで、前記導電膜により前記範囲内の部材が
構成されている請求項1に記載の電子線発生装置。2. A support frame forming a part of an envelope for maintaining a vacuum atmosphere between the electron source and the electron-irradiated member, wherein an inner surface of the electron-irradiated member and the support frame 2. The electron beam generator according to claim 1, wherein a conductive film electrically connected to the acceleration electrode is formed on an inner surface, so that the conductive film forms a member within the range. 3.
対向距離をdとしたとき、前記電子被照射部材の、前記
電子放出素子の電子放出部と対向する位置から、前記電
子源との対向面上のいずれの方向にも少なくとも2dの
範囲内に前記加速電極が形成されていることで、前記加
速電極により前記範囲内の部材が構成されている請求項
1に記載の電子線発生装置。3. When the facing distance between the electron-emitting device and the electron-irradiated member is d, a position of the electron-irradiated member between the electron-emitting device and the electron source from a position facing the electron-emitting portion of the electron-emitting device. 2. The electron beam generator according to claim 1, wherein the acceleration electrode is formed in at least a range of 2 d in any direction on the facing surface, so that the acceleration electrode forms a member in the range. 3. .
極に電気的に接続され、かつ、前記電子源に向かって突
出する壁状電極が形成されていることで、前記加速電極
および前記壁状電極により前記範囲内の部材が構成され
ている請求項1に記載の電子線発生装置。4. The acceleration electrode and the wall are formed by forming a wall-shaped electrode electrically connected to the acceleration electrode and protruding toward the electron source on an outer periphery of the electron irradiation member. The electron beam generator according to claim 1, wherein a member within the range is formed by the shape electrode.
素子である請求項1ないし4のいずれか1項に記載の電
子線発生装置。5. The electron beam generator according to claim 1, wherein the electron-emitting device is a cold cathode type electron-emitting device.
電子放出素子である請求項5に記載の電子線発生装置。6. The electron beam generator according to claim 5, wherein said cold cathode type electron-emitting device is a surface conduction type electron-emitting device.
マトリクス状に複数個配置され、前記各表面伝導型電子
放出素子は、複数本の行方向配線と複数本の列方向配線
とによって、それぞれ結線されている請求項6に記載の
電子線発生装置。7. A plurality of said surface conduction electron-emitting devices are arranged in a two-dimensional matrix, and each of said surface conduction electron-emitting devices is constituted by a plurality of row-direction wirings and a plurality of column-direction wirings. 7. The electron beam generator according to claim 6, wherein the electron beam generators are connected.
の電子線発生装置を用いた画像形成装置であって、 前記電子被照射部材に代えて、前記電子源に対向配置さ
れ、前記電子放出素子から放出された電子が衝突するこ
とにより発光する蛍光体および前記電子放出素子から放
出された電子を加速するための加速電極を備えた画像形
成部材とした画像形成装置。8. An image forming apparatus using the electron beam generator according to claim 1, wherein the image forming apparatus is arranged to face the electron source instead of the electron irradiation member, An image forming apparatus comprising: a phosphor that emits light when electrons emitted from an electron-emitting device collide with each other; and an image-forming member including an acceleration electrode for accelerating the electrons emitted from the electron-emitting device.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP17362395A JP3305169B2 (en) | 1995-07-10 | 1995-07-10 | Electron beam generator and image forming apparatus using the same |
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Publication Number | Publication Date |
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JPH0927264A JPH0927264A (en) | 1997-01-28 |
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