JP2000248267A - Electrification-reducing membrane, membrane forming method therefor, and image formation device and its production - Google Patents

Electrification-reducing membrane, membrane forming method therefor, and image formation device and its production

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JP2000248267A
JP2000248267A JP4907599A JP4907599A JP2000248267A JP 2000248267 A JP2000248267 A JP 2000248267A JP 4907599 A JP4907599 A JP 4907599A JP 4907599 A JP4907599 A JP 4907599A JP 2000248267 A JP2000248267 A JP 2000248267A
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electron
silicon
image forming
spacer
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JP4907599A
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Japanese (ja)
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Nobuaki Oguri
宣明 大栗
Yoshimasa Okamura
好真 岡村
Yoichi Osato
陽一 大里
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Canon Inc
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  • Elimination Of Static Electricity (AREA)
  • Manufacture Of Electron Tubes, Discharge Lamp Vessels, Lead-In Wires, And The Like (AREA)
  • Vessels, Lead-In Wires, Accessory Apparatuses For Cathode-Ray Tubes (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prepare an electrification-reducing membrane capable of reducing undesirable influences on emitted electrons, hardly varying electric resistance, excellent in stability and reproducibility and useful for an image formation device, or the like, by making a nitride of both a transition metal and silicon, obtained under a specific condition, exist in the membrane. SOLUTION: This membrane is prepared by making a nitride of both a transition metal and silicon which is obtained by sputtering a target made of both at least one transition metal selected from the group consisting of Cr, Ti, Ta, Mo and W and silicon (or silicon nitride) exist in the membrane itself. The surface nitrification degree of silicon, i.e., the weight ratio of (silicon nitride/silicon) in the nitride is >=60%. It is preferable to produce an image formation device containing both emissive elements and image formation members in an envelope and a spacer containing an electrification-reducing membrane having 10 nm-1 μm thickness, 10-7×Va2-105 Ωm resistivity and <=1% absolute value of negative temperature coefficient of resistance on the surface of a substrate material.

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、電子放出素子を内
包する容器内に配置される帯電緩和膜、及び、容器内
に、電子放出素子と画像形成部材とスペーサとを備える
画像形成装置、更には、該帯電緩和膜の成膜方法、画像
形成装置の製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a charge-relaxation film disposed in a container containing an electron-emitting device, an image forming apparatus including an electron-emitting device, an image forming member, and a spacer in the container. The present invention relates to a method for forming the charge relaxation film and a method for manufacturing an image forming apparatus.

【0002】[0002]

【従来の技術】奥行きの薄い平面型ディスプレイは省ス
ペースかつ軽量であることから、ブラウン管型ディスプ
レイに置き変わるものとして注目される。現在平面型デ
ィスプレイには液晶型、プラズマ発光型、マルチ電子源
を用いたものがある。プラズマ発光型およびマルチ電子
源ディスプレイは視野角が大きく、画質がブラウン管並
みであるために高品位な画像の表示が可能である。
2. Description of the Related Art Flat-panel displays having a small depth are attracting attention as a replacement for cathode-ray tube displays because they are space-saving and lightweight. At present, there are flat type displays using a liquid crystal type, a plasma emission type, and a multi-electron source. The plasma emission type and the multi-electron source display have a large viewing angle and the image quality is comparable to that of a cathode ray tube, so that high-quality images can be displayed.

【0003】図14は多数の微小な電子源を使用したデ
ィスプレイの断面模式図であり、51がガラスからなる
リアプレート52上に形成された電子源、54は蛍光体
等が形成されたガラスからなるフェースプレートであ
る。電子源は高密度化が可能な円錐状あるいは針状の先
端から電子を電界放出させる電界放出型電子放出素子あ
るいは表面伝導型電子放出素子などの冷陰極型電子放出
素子が開発されている。この図14は電子源を駆動する
ための配線は省略してある。ディスプレイの表示面積が
大きくなるにしたがい、内部の真空と外部の大気圧差に
よる基板の変形を抑えるためリアプレートおよびフェー
スプレートを厚くする必要がある。これはディスプレイ
の重量を増加させるのみならず、斜めから見たときに画
像のひずみをもたらす。そこで、比較的薄いガラス板を
使用して大気圧を支えるためリアプレートとフェースプ
レートとの間はスペーサあるいはリブと呼ばれる構造支
持体が用いられる。電子源が形成されたリアプレートと
蛍光体が形成されたフェースプレートとの間は通常サブ
ミリないし数ミリに保たれ、前述したように内部は高真
空に保持されている。
FIG. 14 is a schematic cross-sectional view of a display using a large number of minute electron sources, where 51 is an electron source formed on a rear plate 52 made of glass, and 54 is made of glass formed with a phosphor or the like. Face plate. As the electron source, cold cathode type electron-emitting devices such as a field emission type electron-emitting device or a surface conduction type electron-emitting device which emits electrons from a conical or needle-like tip capable of increasing the density have been developed. In FIG. 14, wiring for driving the electron source is omitted. As the display area of the display increases, the rear plate and the face plate need to be thicker in order to suppress the deformation of the substrate due to the difference between the internal vacuum and the external atmospheric pressure. This not only increases the weight of the display, but also causes distortion of the image when viewed at an angle. In order to support the atmospheric pressure using a relatively thin glass plate, a structural support called a spacer or a rib is used between the rear plate and the face plate. The distance between the rear plate on which the electron source is formed and the face plate on which the phosphor is formed is usually maintained at a sub-millimeter to several millimeters, and the inside is maintained at a high vacuum as described above.

【0004】電子源からの放出電子を加速するために電
子源と蛍光体との間には数百V以上の高電圧が不図示の
アノード電極(メタルバック)に印加されている。すな
わち、蛍光体と電子源との間には電界強度にして1kV/mm
を越える強電界が印加されるため、スペーサ部での放電
が懸念される。また、スペーサは近傍電子源から放出さ
れた電子の一部が当たることにより、あるいは放出電子
によりイオン化した正イオンがスペーサに付着すること
により帯電をひきおこす。スペーサの帯電により電子源
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、表示画像を前面ガ
ラスを介して見たとき、スペーサ近傍の画像がゆがんで
表示される。
A high voltage of several hundred volts or more is applied between an electron source and a phosphor to an unillustrated anode electrode (metal back) in order to accelerate electrons emitted from the electron source. That is, the electric field strength between the phosphor and the electron source is 1 kV / mm
Is applied, and there is a concern about discharge at the spacer portion. Further, the spacer is charged by a part of the electrons emitted from the nearby electron source or by a positive ion ionized by the emitted electrons being attached to the spacer. Electrons emitted from the electron source due to the charging of the spacer are bent in their trajectories, reach a different position from the normal position on the phosphor, and when the display image is viewed through the front glass, the image near the spacer is It is distorted.

【0005】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61-124031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 61-124031). 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.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】上記従来例に使用され
た酸化スズ等の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、これらの材料や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。
The thin film of tin oxide or the like used in the above-mentioned conventional example is so sensitive to a gas as oxygen that it is applied to a gas sensor, and its resistance value is likely to change in an atmosphere. In addition, since these materials and metal films have low specific resistance, they need to be formed in an island shape or extremely thinned in order to increase the resistance.

【0007】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(ディスプレイ内を真空にひきながら加
熱する工程)といった熱工程で抵抗値が変化しやすいと
いう欠点がある。
That is, the resistance of the conventional high-resistance film changes due to a difficulty in the reproducibility of film formation or a frit sealing in a display manufacturing process or a baking process (a process of heating the display while applying a vacuum). There is a drawback that it is easy to do.

【0008】本発明は、上述の問題に鑑みなされた発明
であって、その主たる目的は、電子放出素子を内包する
容器内の帯電を低減する帯電緩和膜を提供することにあ
る。
The present invention has been made in view of the above problems, and a main object of the present invention is to provide a charge relieving film for reducing charge in a container containing an electron-emitting device.

【0009】また、本発明の目的は、熱的に安定な、上
記帯電緩和膜を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide the above-mentioned charge relaxation film which is thermally stable.

【0010】また、本発明の目的は、放出電子への悪影
響を低減し得る、上記帯電緩和膜を提供することにあ
る。
Another object of the present invention is to provide the above-mentioned charge relaxation film which can reduce the adverse effect on the emitted electrons.

【0011】また、本発明の目的は、帯電が低減される
スペーサを備える画像形成装置を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide an image forming apparatus having a spacer for reducing charging.

【0012】また、本発明の目的は、熱的に安定な、上
記スペーサを備える画像形成装置を提供することにあ
る。
Another object of the present invention is to provide an image forming apparatus having the above-mentioned spacer, which is thermally stable.

【0013】また、本発明の目的は、スペーサによる放
出電子への悪影響が低減され、画像形成部材への照射位
置ずれの極力少ない画像形成装置を提供することにあ
る。
Another object of the present invention is to provide an image forming apparatus in which the adverse effect on the emitted electrons due to the spacer is reduced and the irradiation position on the image forming member is minimized.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】本発明の帯電緩和膜は、
遷移金属と珪素または窒化珪素とのターゲットをスパッ
タして得られる遷移金属と珪素との窒化化合物を有する
ことを特徴とする。
Means for Solving the Problems The charge relaxation film of the present invention comprises:
It has a nitride compound of a transition metal and silicon obtained by sputtering a target of a transition metal and silicon or silicon nitride.

【0015】本発明の帯電緩和膜の成膜方法は、遷移金
属と珪素または窒化珪素とのターゲットをスパッタする
ことで、遷移金属と珪素との窒化化合物を有する帯電緩
和膜を成膜することを特徴とする。
The method of forming a charge relaxation film according to the present invention comprises forming a charge relaxation film having a nitride compound of a transition metal and silicon by sputtering a target of a transition metal and silicon or silicon nitride. Features.

【0016】本発明の画像形成装置は、外囲器内に、電
子放出素子、画像形成部材、及び、スペーサとを備える
画像形成装置において、前記スペーサは基材表面に、上
記の帯電緩和膜を有するスペーサであることを特徴とす
る。
An image forming apparatus according to the present invention is an image forming apparatus including an electron-emitting device, an image forming member, and a spacer in an envelope. Characterized in that it has a spacer.

【0017】本発明の画像形成装置の製造方法は、外囲
器内に、電子放出素子、画像形成部材、及び、スペーサ
とを備える画像形成装置の製造方法において、基材表面
に上記のいずれかの帯電緩和膜を被覆しスペーサを形成
する工程と、該スペーサ、電子放出素子、及び、画像形
成部材を外囲器内に配置後、該外囲器を非酸化雰囲気と
して、該外囲器の封着を行う工程を有することを特徴と
する。
According to a method of manufacturing an image forming apparatus of the present invention, there is provided a method of manufacturing an image forming apparatus including an electron emitting element, an image forming member, and a spacer in an envelope. Forming a spacer by covering the charge-relaxation film, and disposing the spacer, the electron-emitting device, and the image forming member in the envelope, and then setting the envelope to a non-oxidizing atmosphere to form the spacer. It is characterized by having a step of performing sealing.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】以下に詳述される帯電緩和膜は、
電子放出素子を用いた画像形成装置のスペーサ表面に適
用されるのが本発明において好ましい態様であるが、該
画像形成装置と同様に、容器内に電子放出素子を内包す
る装置で、上述同様の問題を生じるような場合において
は、該容器内面あるいは容器内に配置された部材表面に
適用することで、上述した帯電による放出電子の軌道へ
の悪影響を低減でき、あるいは、装置の製造時の熱工程
による該帯電緩和膜の特性変化を低減することができる
といった同様の効果を得ることができる。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
It is a preferred embodiment of the present invention that the present invention is applied to a spacer surface of an image forming apparatus using an electron-emitting device. However, similarly to the image forming apparatus, a device including an electron-emitting device in a container is used. In the case where a problem occurs, by applying the method to the inner surface of the container or the surface of a member arranged in the container, it is possible to reduce the adverse effect on the trajectory of the emitted electrons due to the charging described above, or to reduce the heat generated during manufacturing of the device. The same effect can be obtained that the change in the characteristics of the charge relaxation film due to the process can be reduced.

【0019】帯電緩和膜は絶縁性基材の表面を導電性膜
で被覆することにより、絶縁性基材表面に蓄積した電荷
を除去するものであり、通常、帯電緩和膜の表面抵抗
(シート抵抗Rs)が1012Ω以下であることが望まし
い。さらに、十分な帯電防止効果を得るためにはより低
い抵抗値であればよく1011Ω以下であることが好まし
く、より低抵抗であれば除電効果が向上する。
The charge-relaxation film removes the electric charge accumulated on the surface of the insulative substrate by coating the surface of the insulative substrate with a conductive film. Rs) is preferably 10 12 Ω or less. Furthermore, in order to obtain a sufficient antistatic effect, a lower resistance value is sufficient and it is preferably 10 11 Ω or less, and if the resistance is lower, the static elimination effect is improved.

【0020】帯電緩和膜を上記ディスプレイのスペーサ
に適応した場合においては、スペーサの表面抵抗値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。シート抵抗の下限はスペーサにおける消費電力に
より制限される。低抵抗であるほどスペーサに蓄積する
電荷を速やかに除去することが可能となるが、スペーサ
で消費される電力が大きくなる。スペーサに使用する帯
電緩和膜としては比抵抗が小さい金属膜よりは半導電性
の材料であることが好ましい。その理由は比抵抗が小さ
い材料を用いた場合、表面抵抗Rsを所望の値にするため
には帯電緩和膜の厚みを極めて薄くしなければならない
からである。薄膜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よ
り小さい薄膜は島状となり、抵抗が不安定で成膜再現性
に乏しい。
In the case where the charge relaxation film is applied to the spacer of the display, the surface resistance Rs of the spacer is set in a desirable range from the viewpoint of antistatic and power consumption. The lower limit of the sheet resistance is limited by the power consumption of the spacer. The lower the resistance, the quicker the charge accumulated in the spacer can be removed, but the more power is consumed by the spacer. It is preferable that the charge relaxation film used for the spacer is a semiconductive material rather than a metal film having a small specific resistance. The reason is that when a material having a small specific resistance is used, the thickness of the charge relaxation film must be extremely thin in order to make the surface resistance Rs a desired value. Although it depends on the surface energy of the thin film material, the adhesion to the substrate, and the substrate temperature, a thin film smaller than 10 nm generally has an island shape, has an unstable resistance, and has poor film reproducibility.

【0021】従って、比抵抗値が金属導電体より大き
く、絶縁体よりは小さい範囲にある半導電性材料が好ま
しいのであるが、これらは抵抗温度係数が負の材料が多
い。抵抗温度係数が負であると、スペーサ表面で消費さ
れる電力による温度上昇で抵抗値が減少し、さらに発熱
し温度が上昇しつづけ、過大な電流が流れる、いわゆる
熱暴走を引き起こす。しかし、発熱量すなわち消費電力
と放熱がバランスした状況では熱暴走は発生しない。ま
た、帯電緩和膜材料の抵抗温度係数(TCR)の絶対値が
小さければ熱暴走しにくい。
Accordingly, it is preferable to use semiconductive materials having a specific resistance value larger than that of a metal conductor and smaller than that of an insulator. However, these materials often have a negative temperature coefficient of resistance. If the temperature coefficient of resistance is negative, the resistance value decreases due to the temperature rise due to the power consumed on the spacer surface, and furthermore, the temperature continues to rise due to heat generation, causing an excessive current to flow, so-called thermal runaway. However, thermal runaway does not occur in a situation where the calorific value, that is, power consumption and heat radiation are balanced. If the absolute value of the temperature coefficient of resistance (TCR) of the charge relaxation film material is small, thermal runaway hardly occurs.

【0022】TCRが−1%の帯電緩和膜を用いた条件で
スペーサ1平方cm当たりの消費電力がおよそ0.1Wを越え
るようになるとスペーサに流れる電流が増加しつづけ、
熱暴走状態となることが実験で認められた。これはもち
ろんスペーサ形状とスペーサ間に印加される電圧Vaおよ
び帯電緩和膜の抵抗温度係数により左右されるが、以上
の条件から、消費電力が1平方cmあたり0.1Wを越えない
Rsの値は10×Va2/h2Ω以上である。尚、hは該スペーサ
が配置される部材間距離で、上記ディスプレイにおいて
は、フェースプレートとリアプレート間の距離である。
すなわち、平面型ディスプレイで代表される画像形成装
置のhは1cm以下に設定されるので、スペーサ上に形
成した帯電緩和膜のシート抵抗Rsは10×Va2Ωから1011
Ωの範囲に設定されることが望ましい。
When the power consumption per square cm of the spacer exceeds about 0.1 W under the condition that the charge relaxation film having the TCR of -1% is used, the current flowing through the spacer continues to increase.
Experiments have shown that a thermal runaway condition may occur. This depends, of course, on the shape of the spacer, the voltage Va applied between the spacers, and the temperature coefficient of resistance of the charge relaxation film, but from the above conditions, the power consumption does not exceed 0.1 W per square cm.
The value of Rs is 10 × Va 2 / h 2 Ω or more. Here, h is the distance between members where the spacers are arranged, and in the above display, it is the distance between the face plate and the rear plate.
That is, since the h of the image forming apparatus represented by the flat display is set to 1 cm or less, the sheet resistance Rs of the charge relaxation film formed on the spacer is 10 × Va 2 Ω to 10 11
It is desirable to set in the range of Ω.

【0023】上述したように絶縁性基材上に形成された
帯電緩和膜の厚みtは10nm以上が望ましい。一方膜厚t
が1μmを超えると膜応力が大きくなって膜はがれの危険
性が高まり、また成膜時間が長くなるため生産性が悪
い。従って、膜厚は10nm〜1μm、さらに好適には20〜50
0nmであることが望ましい。
As described above, the thickness t of the charge relaxation film formed on the insulating substrate is desirably 10 nm or more. On the other hand, the film thickness t
If it exceeds 1 μm, the film stress increases and the risk of film peeling increases, and the productivity is poor because the film formation time is prolonged. Therefore, the film thickness is 10 nm to 1 μm, more preferably 20 to 50
Desirably, it is 0 nm.

【0024】比抵抗ρはシート抵抗Rsと膜厚tの積であ
り、以上に述べたRsとtの好ましい範囲から、帯電緩和
膜の比抵抗ρは10-7×Va2Ωm〜105Ωmであることが望
ましい。さらにシート抵抗と膜厚のより好ましい範囲を
実現するためには、ρは(2×10-7)Va2Ωm〜5×104Ω
mとするのが良い。
The specific resistance ρ is the product of the sheet resistance Rs and the film thickness t. From the preferable range of Rs and t described above, the specific resistance ρ of the charge relaxation film is 10 −7 × Va 2 Ωm to 10 5 Ωm. It is desirable that Further, in order to realize more preferable ranges of the sheet resistance and the film thickness, ρ is (2 × 10 −7 ) Va 2 Ωm to 5 × 10 4 Ω.
m.

【0025】ディスプレイにおける電子の加速電圧Vaは
100V以上であり、CRTに通常用いられる高速電子用
蛍光体を平面型ディスプレイに用いた場合に十分な輝度
を得るためには1kV以上の電圧を要する。Va=1kVの条件
においては、帯電緩和膜の比抵抗は0.1Ωm〜105Ωmが
好ましい範囲である。
The electron acceleration voltage Va in the display is
The voltage is 100 V or more, and a voltage of 1 kV or more is required to obtain sufficient luminance when a high-speed electronic phosphor generally used for a CRT is used for a flat panel display. In terms of va = 1 kV, the specific resistance of the charge relaxation film is preferably ranges 0.1Ωm~10 5 Ωm.

【0026】以上に述べた帯電緩和膜の特性を実現する
材料を鋭意検討した結果、特に、遷移金属と珪素の窒素
化合物が、帯電緩和膜として極めて優れていることを見
いだした。遷移金属はTi,V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni,Cu,Zr,Nb,M
o,Hf,Ta,W等の中から選ばれるものであり、これらを単
独で使用しても良いが、2種以上の遷移金属を合わせて
用いることも可能である。遷移金属またはその窒化物は
良導電体であり、窒化珪素は絶縁体である。よって、上
記の窒素化合物膜は遷移金属と珪素との組成を調整する
ことにより、良導電体から絶縁体まで広い範囲に比抵抗
値を制御できる。すなわち、スペーサ用帯電緩和膜とし
て望ましい上述した比抵抗値を遷移金属組成を変えるこ
とにより実現することができる。
As a result of intensive studies on materials for realizing the above-described characteristics of the charge relaxation film, it has been found that a transition metal and a nitrogen compound of silicon are particularly excellent as a charge relaxation film. Transition metals are Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zr, Nb, M
It is selected from o, Hf, Ta, W, etc., and these may be used alone, but it is also possible to use two or more transition metals together. Transition metals or their nitrides are good conductors, and silicon nitride is an insulator. Therefore, by adjusting the composition of the transition metal and silicon in the above-mentioned nitrogen compound film, the specific resistance value can be controlled in a wide range from a good conductor to an insulator. That is, the above-described specific resistance desirable as the charge relaxation film for the spacer can be realized by changing the composition of the transition metal.

【0027】ここで、珪素と遷移金属の窒素化合物にお
いては、好ましい比抵抗が得られる遷移金属比率(遷移
金属/珪素)は、Crの場合でおよそ7〜40at.
%、Taの場合およそ36〜80at.%、Tiの場合
およそ28〜67at.%が好ましい組成範囲である。
Here, in the case of a nitrogen compound of silicon and a transition metal, a transition metal ratio (transition metal / silicon) at which a preferable specific resistance is obtained is about 7 to 40 at.
%, About 36 to 80 at. %, About 28 to 67 at. % Is a preferable composition range.

【0028】さらには後述する画像形成装置作製の工程
においてとりわけ、上述の遷移金属と珪素との窒素化合
物の帯電緩和膜は、抵抗値の変化が少なく安定な材料で
あることがわかった。かつ、その抵抗温度係数は負であ
るが絶対値は1%より小さく熱暴走しにくい材料であ
る。さらに、窒化物は二次電子放出率が小さいことか
ら、電子の照射により帯電しにくく、電子線を利用した
ディスプレイに適した材料である。
Further, it was found that the above-mentioned charge relaxation film made of a nitrogen compound of a transition metal and silicon is a stable material having a small change in resistance value, particularly in a process of manufacturing an image forming apparatus described later. The material has a negative temperature coefficient of resistance but an absolute value of less than 1% and is unlikely to cause thermal runaway. Furthermore, nitride has a low secondary electron emission rate, and therefore is not easily charged by electron irradiation, and is a material suitable for a display using an electron beam.

【0029】本発明の帯電緩和膜である上述の遷移金属
と珪素の窒素化合物膜はスパッタ法、反応性スパッタ
法、電子ビーム蒸着法、イオンプレーティング法、イオ
ンアシスト蒸着法、CVD法等の薄膜形成手段により絶縁
性基材上に形成することができる。たとえばスパッタ法
の場合は、珪素および遷移金属のターゲットを窒素ある
いはアンモニアの少なくとも一方を含むガス中でスパッ
タすることにより、スパッタ金属原子を窒化し、上述の
遷移金属と珪素との窒素化合物膜が得られる。あらかじ
め組成を調整した珪素と遷移金属の合金ターゲットを用
いることも可能である。ガス圧、窒素分圧、成膜速度等
のスパッタ条件を調整することにより、窒化膜中の窒素
量が変化するが、十分窒化させたほうが膜の安定性が良
い。
The transition metal and silicon nitrogen compound film, which is the charge relaxation film of the present invention, is a thin film formed by a sputtering method, a reactive sputtering method, an electron beam evaporation method, an ion plating method, an ion assisted evaporation method, a CVD method, or the like. It can be formed on an insulating substrate by a forming means. For example, in the case of a sputtering method, a target of silicon and a transition metal is sputtered in a gas containing at least one of nitrogen and ammonia to nitride sputtered metal atoms and obtain a nitrogen compound film of the above transition metal and silicon. Can be It is also possible to use an alloy target of silicon and transition metal whose composition has been adjusted in advance. By adjusting the sputtering conditions such as gas pressure, nitrogen partial pressure, film forming rate, etc., the amount of nitrogen in the nitride film changes, but the more the nitrided, the better the stability of the film.

【0030】窒化物の抵抗値は窒化膜中の窒素濃度や欠
陥によっても変化するものであるが、欠陥に起因する導
電性は熱工程で欠陥が緩和されると変化してしまう。し
たがって、十分窒化されており、欠陥の少ない窒化膜の
ほうが抵抗値の安定性に優れたものとなりやすい。本発
明でスペーサに用いられる帯電緩和膜は珪素は窒化物を
形成し、導電性は遷移金属元素により付与されるために
安定性がよいのである。抵抗値が安定な窒素化合物膜を
得ることができるという点で珪素原子の60at.%以
上が窒化物であることが好ましく、特に、65%以上が
窒化物であることが好ましい。
Although the resistance value of the nitride changes depending on the nitrogen concentration and the defect in the nitride film, the conductivity caused by the defect changes when the defect is relaxed in the thermal process. Therefore, a nitride film that has been sufficiently nitrided and has few defects tends to have excellent resistance value stability. The charge relaxation film used for the spacer in the present invention has a good stability because silicon forms nitride and conductivity is given by the transition metal element. Since a nitrogen compound film having a stable resistance value can be obtained, 60 at. % Or more is preferably a nitride, and particularly preferably 65% or more is a nitride.

【0031】スペーサ表面の窒素化合物膜が酸化されな
い雰囲気で画像形成装置を製造するのが望ましいが、封
着工程のように画像表示装置の作製工程で高温酸化雰囲
気にさらされることもある。化学量論比より少ない窒素
含有量の窒化物は酸化されやすく、また本発明で用いら
れる窒素化合物膜は多結晶であるが、結晶配向が良いほ
うが酸化されにくい傾向がある。帯電に影響する二次電
子放出率は表面の数十nmの材質により支配されるた
め、画像表示装置工程中で表面が酸化され二次電子放出
率が大きくなると除電効果が小さくなる。したがって、
スペーサに用いる窒化物としては酸化層が形成されにく
い性質、すなわち十分窒化されている、あるいは結晶配
向性がよい窒化膜が好ましい。
Although it is desirable to manufacture the image forming apparatus in an atmosphere in which the nitrogen compound film on the spacer surface is not oxidized, the image forming apparatus may be exposed to a high-temperature oxidizing atmosphere in a manufacturing process of the image display device such as a sealing process. A nitride having a nitrogen content lower than the stoichiometric ratio is easily oxidized, and the nitrogen compound film used in the present invention is polycrystalline. Since the secondary electron emission rate that affects charging is dominated by the material having a surface of several tens of nanometers, if the surface is oxidized during the image display device process and the secondary electron emission rate increases, the charge removal effect decreases. Therefore,
As a nitride used for the spacer, a nitride film that has a property that an oxide layer is hardly formed, that is, a nitride film that is sufficiently nitrided or has good crystal orientation is preferable.

【0032】高いエネルギーの窒素イオンを薄膜の堆積
表面に入射させる作製条件、たとえば基体に負のバイア
スを印加しながらスパッタ蒸着する条件において、窒化
物中の窒素含有量(窒化度)を高くすることができる。
この作製条件は結晶配向性がよくなる傾向があり、窒化
度の向上は帯電緩和膜の性能向上をもたらすものであ
る。本発明において、窒化度とは珪素元素に対し、窒化
物となっているそれらの原子濃度比であり、XPS(X
線光電子分光装置)により測定した値である。
In a manufacturing condition in which high-energy nitrogen ions are incident on a deposition surface of a thin film, for example, in a condition in which a negative bias is applied to a substrate to perform sputter deposition, the nitrogen content (nitridity) in the nitride is increased. Can be.
Under these manufacturing conditions, the crystal orientation tends to be improved, and an increase in the degree of nitridation leads to an improvement in the performance of the charge relaxation film. In the present invention, the degree of nitridation is the atomic concentration ratio of those nitrides to silicon elements, and XPS (X
(Line photoelectron spectroscopy).

【0033】以上、帯電緩和膜をディスプレイ用スペー
サに用いた場合を説明したが、上述の窒素化合物は高融
点材料でかつ硬度が高い性質を有するので、ディスプレ
イのスペーサ用途のみならず前述したように、容器内に
電子放出素子を内包する装置の、容器内面あるいは容器
内に配置された部材表面に被覆し、他は以上のスペーサ
の仕様と同様に用いるならば有用性が高い材料である。
The case where the charge relaxation film is used as a spacer for a display has been described above. However, since the above-mentioned nitrogen compound is a material having a high melting point and a high hardness, it is not only used as a spacer for a display but also as described above. It is a highly useful material if it is coated on the inner surface of the container or the surface of a member arranged in the container of the device in which the electron-emitting device is enclosed in the container, and the other components are used in the same manner as the above specification of the spacer.

【0034】ここで本発明において用いられる電子放出
素子としては、熱電子型と冷陰極型の2種類が知られて
いる。冷陰極型電子放出素子には既に説明した電界放出
型(以下FE型と略す)、表面伝導型電子放出素子や、
金属/絶縁層/金属型(以下MIM型と略す)等があ
る。本発明における電子放出素子の方式は特に限定され
ないが、特に冷陰極型が好適に用いられる。
Here, as the electron-emitting device used in the present invention, two types of a thermionic type and a cold cathode type are known. The cold-cathode type electron-emitting device includes a field emission type (hereinafter abbreviated as FE type), a surface conduction type electron-emitting device,
Metal / insulating layer / metal type (hereinafter abbreviated as MIM type) and the like. The type of the electron-emitting device in the present invention is not particularly limited, but a cold cathode type is particularly preferably used.

【0035】表面伝導型電子放出素子の例としては、M.
I.Elinson、Radio Eng. Electron Pys.、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Sn
2薄膜を用いたもの、Au薄膜によるもの[G.Dittme
r:"Thin Solid Films"、9、317(1972)]、In23/Sn
2薄膜によるもの[M.Hartwell and C.G.Fonstad:"IEE
E 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(1
983)]等が報告されている。また、後述する実施形
態で説明するような電子放出部等に微粒子膜を用いたも
のもある。FE型の例としてはW.P.Dyke&W.W.Dolan、"Fi
eld emission"、Advance in Electron Physics、8、89(195
6)あるいはC.A.Spindt,"PHYSICAL Properties of thin-
film field emission cathodes with molybdenium cone
s",J.Appl.Phys.,47,5248(1976)等が知られている。M
IM型の例としてはC.A.Mead、"The tunnel-emission am
plifier、J.Appl.Phys.、32、646(1961)等が知られてい
る。
As an example of the surface conduction electron-emitting device, M.
I. Elinson, Radio Eng. Electron Pys., 10, (1965). 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. The surface conduction type electron-emitting device may be formed of Sn by Elinson et al.
Those using O 2 thin film, by an Au thin film [G.Dittme
r: "Thin Solid Films", 9,317 (1972)], In 2 O 3 / Sn
O 2 due to the thin film [M.Hartwell and CGFonstad: "IEE
E Trans. ED Conf. ", 519 (1975)], using a carbon thin film [Hisashi Araki et al .: Vacuum, Vol. 26, No. 1, p. 22 (1
983)] has been reported. Further, there is also a device using a fine particle film for an electron emission portion or the like as described in an embodiment described later. Examples of FE types include WPDyke & W.W.Dolan, "Fi
eld emission ", Advance in Electron Physics, 8, 89 (195
6) Or CASpindt, "PHYSICAL Properties of thin-
film field emission cathodes with molybdenium cone
s ", J. Appl. Phys., 47, 5248 (1976).
CAMead, "The tunnel-emission am
plifier, J. Appl. Phys., 32, 646 (1961) and the like are known.

【0036】本発明の画像形成装置は、以下のような形
態を有するものであってもよい。
The image forming apparatus of the present invention may have the following configuration.

【0037】(1) 画像形成装置は、入力信号に応じ
て電子放出素子から放出された電子を画像形成部材に照
射して画像を形成するものである。特に、前記画像形成
部材が蛍光体である画像表示装置を構成することができ
る。
(1) The image forming apparatus forms an image by irradiating the image forming member with electrons emitted from the electron-emitting device in response to an input signal. In particular, an image display device in which the image forming member is a phosphor can be configured.

【0038】(2) 前記電子放出素子は、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をとるこ
とができる。
(2) The electron-emitting devices can be arranged in a simple matrix having a plurality of cold cathode devices arranged in a matrix with a plurality of row wirings and a plurality of column wirings.

【0039】(3) 前記電子放出素子は、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をとることができ
る。
(3) In the electron-emitting device, a plurality of rows of cold-cathode devices, each having a plurality of cold-cathode devices arranged in parallel and connected at both ends (referred to as a row direction), are arranged in a direction perpendicular to the wiring. A control electrode (also referred to as a grid) disposed above the cold cathode device along the column direction (called a column direction) can form a ladder-like arrangement for controlling electrons from the cold cathode device.

【0040】(4) また、本発明の思想によれば、画
像表示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、以下の実施例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。
(4) According to the concept of the present invention, the present invention is not limited to an image display device, and may be used as an alternative light source such as a light emitting diode of an optical printer including a photosensitive drum and a light emitting diode. Can also. At this time,
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 emits light directly, such as a phosphor used in the following embodiments, and a member that forms a latent image by electron charging can also be used.

【0041】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 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.

【0042】以下、本発明の帯電緩和膜およびその帯電
緩和膜を用いたスペーサを備えた画像形成装置について
図面を用いて具体的に述べる。
Hereinafter, an image forming apparatus provided with a charge relaxation film of the present invention and a spacer using the charge relaxation film will be specifically described with reference to the drawings.

【0043】図1はスペーサ10を中心とした画像形成
装置の断面模式図である。同図において、1は電子源、
2はリアプレート、3は側壁、7はフェースプレートで
あり、リアプレート2,側壁3,フェースプレート7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
(外囲器8)を形成している。
FIG. 1 is a schematic sectional view of the image forming apparatus with the spacer 10 as a center. In the figure, 1 is an electron source,
Reference numeral 2 denotes a rear plate, 3 denotes a side wall, and 7 denotes a face plate. The rear plate 2, the side wall 3, and the face plate 7 form an airtight container (enclosure 8) for maintaining the inside of the display panel in a vacuum. I have.

【0044】スペーサ10は絶縁性基材10aの表面に
本発明に係わる帯電緩和膜10cが形成されている。ス
ペーサ10は外囲器8内を真空にすることにより大気圧
を受けて、真空外囲器8が破損あるいは変形するのを避
けるために設けられる。スペーサ10の材質、形状、配
置、配置本数は外囲器8の形状ならびに熱膨張係数等、
外囲器の受ける大気圧、熱等を考慮して決定される。ス
ペーサの形状には、平板型、十字型、L字型等があり、
また図15(a)(b)のように基板に各電子源又は複
数の電子源に対応して穴を開けた形状でもよく、適宜設
定される。スペーサ10の利用は、画像形成装置が大型
化するにしたがって効果が顕著になる。
The spacer 10 has a charge relaxation film 10c according to the present invention formed on the surface of an insulating base material 10a. The spacer 10 is provided to prevent the vacuum envelope 8 from being damaged or deformed by receiving the atmospheric pressure by evacuating the envelope 8. The material, shape, arrangement, and number of the spacers 10 are the shape of the envelope 8 and the coefficient of thermal expansion.
It is determined in consideration of the atmospheric pressure, heat and the like that the envelope receives. The shape of the spacer includes a flat plate type, a cross type, an L-shaped type, and the like.
In addition, as shown in FIGS. 15A and 15B, the substrate may have a shape in which holes are formed corresponding to each electron source or a plurality of electron sources, and are appropriately set. The effect of using the spacer 10 becomes remarkable as the size of the image forming apparatus increases.

【0045】絶縁性基材10aはフェースプレート7お
よびリアプレート2にかかる大気圧を支持する必要から
ガラス、セラミクス等の機械的強度が高く耐熱性の高い
材料が適する。フェースプレート、リアプレートの材質
としてガラスを用いた場合、画像形成装置作製工程中の
熱応力を抑えるために、スペーサ絶縁性基材10aはで
きるだけこれらの材質と同じものか、同様の熱膨張係数
の材料であることが望ましい。
Since the insulating base material 10a needs to support the atmospheric pressure applied to the face plate 7 and the rear plate 2, a material having high mechanical strength and high heat resistance, such as glass and ceramics, is suitable. When glass is used as the material of the face plate and the rear plate, in order to suppress thermal stress during the image forming apparatus manufacturing process, the spacer insulating base material 10a is made of the same material as these materials as much as possible or has the same thermal expansion coefficient. Desirably, it is a material.

【0046】絶縁性基材10aにソーダガラス等アルカ
リイオンを含むガラスを使用した場合、例えばNaイオン
により帯電緩和膜の導電性等を変化させるおそれがある
が、窒化Si、酸化Al等の Naブロック層10bを絶縁性基
材10aと帯電緩和膜10cの中間に形成することでNa等
アルカリイオンの帯電緩和膜10cへの侵入を抑制する
ことができる。
When a glass containing alkali ions such as soda glass is used for the insulating base material 10a, for example, the conductivity of the charge relaxation film may be changed by Na ions. By forming the layer 10b between the insulating base material 10a and the charge relaxation film 10c, it is possible to suppress the penetration of alkali ions such as Na into the charge relaxation film 10c.

【0047】帯電緩和膜10cは遷移金属と珪素の窒化
化合物膜であり、例えば遷移金属として、Ti,Cr,
Taを用いた。ディスプレイ用のスペーサとして好まし
い比抵抗が得られる(遷移金属/珪素)比率はクロムの
場合で7at.%〜40at.%である。ディスプレイ
以外の用途に使用する場合には上記の範囲に限ることな
く広い比率の材料を用いることができる。
The charge relaxation film 10c is a nitride compound film of a transition metal and silicon. For example, Ti, Cr,
Ta was used. A (transition metal / silicon) ratio at which a preferable specific resistance is obtained as a spacer for a display is 7 at. % To 40 at. %. When used for applications other than display, a wide range of materials can be used without being limited to the above range.

【0048】遷移金属と珪素との窒化化合物膜を帯電緩
和膜として用いる提案は、すでに本件出願人によってな
されている(特願平9−360957号)。
A proposal to use a nitride compound film of a transition metal and silicon as a charge relaxation film has already been made by the present applicant (Japanese Patent Application No. 9-360957).

【0049】スペーサ10はメタルバック6および電子
源を駆動するためのX方向配線9(詳しくは後述する)
と電気的に接続することにより、スペーサ10の両端に
はほぼ加速電圧Vaが印加される。本例ではスペーサは配
線上と接続されているが別途形成した電極に接続させて
もよい。さらに、フェースプレート7とリアプレート2
との間に電子ビームの整形あるいは基板絶縁部の帯電防
止を目的とした中間電極板(グリッド電極等)を設置し
た構成においては、スペーサが中間電極板等を貫通して
もよいし、中間電極板等を介して別々に接続してもよ
い。
The spacer 10 is an X-direction wiring 9 for driving the metal back 6 and the electron source (details will be described later).
By electrically connecting to both ends, almost the acceleration voltage Va is applied to both ends of the spacer 10. In this example, the spacer is connected to the wiring, but may be connected to a separately formed electrode. Furthermore, the face plate 7 and the rear plate 2
In a configuration in which an intermediate electrode plate (grid electrode or the like) for shaping an electron beam or preventing electrification of a substrate insulating portion is provided between the intermediate electrode and the intermediate electrode plate, the spacer may penetrate the intermediate electrode plate or the like. You may connect separately via a board etc.

【0050】Al,Au等良導電性である電極11をスペー
サの両端に形成すると、帯電緩和膜とフェースプレート
上の電極およびリアプレート上の電極との電気的接続の
向上に効果がある。
When electrodes 11 of good conductivity, such as Al and Au, are formed at both ends of the spacer, there is an effect of improving the electrical connection between the charge relaxation film and the electrodes on the face plate and the rear plate.

【0051】次に、上記スペーサ10を用いた画像形成
装置の基本構成について説明する。図2は、上記スペー
サを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1部を切り欠いて示している。
Next, the basic configuration of an image forming apparatus using the spacer 10 will be described. FIG. 2 is a perspective view of a display panel using the spacer, and a part of the panel is cut away to show the internal structure.

【0052】図2において、図1と同様に、2はリアプ
レート、3は側壁、7はフェースプレートであり、リア
プレート2、側壁3、フェースプレート7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(外囲器
8)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
400〜500度で10分以上焼成することにより封着
するが、窒素等非酸化雰囲気中で行った方がスペーサ表
面に形成した窒素化合物膜が酸化しないために好まし
い。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。
In FIG. 2, similarly to FIG. 1, 2 is a rear plate, 3 is a side wall, and 7 is a face plate. The rear plate 2, the side wall 3, and the face plate 7 maintain the inside of the display panel at a vacuum. (Enclosure 8) is formed. 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, The sealing is performed by baking at 400 to 500 degrees for 10 minutes or more, but it is preferable to perform the sealing in a non-oxidizing atmosphere such as nitrogen because the nitrogen compound film formed on the spacer surface is not oxidized. A method of evacuating the inside of the airtight container to a vacuum will be described later.

【0053】リアプレート2には、基板13が固定され
ているが、該基板上には冷陰極型電子放出素子1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画像形
成装置においては、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
極型電子放出素子は、M本のX方向配線9とN本のY方向
配線12により単純マトリクス配線されている。前記、
冷陰極型電子放出素子1、X方向配線9、Y方向配線1
2、基板13によって構成される部分をマルチ電子ビー
ム源と呼ぶ。なお、マルチ電子ビーム源の製造方法や構
造については、後で詳しく述べる。
A substrate 13 is fixed to the rear plate 2. On the substrate, the cold cathode type electron-emitting device 1 is 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 an image forming apparatus for displaying a high-definition television, It is desirable to set N = 3000 and M = 1000 or more.) The N × M cold cathode type electron-emitting devices are arranged in a simple matrix by M X-directional wirings 9 and N Y-directional wirings 12. Said,
Cold cathode type electron-emitting device 1, X-direction wiring 9, Y-direction wiring 1
2. The part constituted by the substrate 13 is called a multi-electron beam source. The manufacturing method and structure of the multi-electron beam source will be described later in detail.

【0054】本実施形態例においては、気密容器のリア
プレート2にマルチ電子ビーム源の基板13を固定する
構成としたが、マルチ電子ビーム源の基板13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
ートとしてマルチ電子ビーム源の基板13自体を用いて
もよい。
In this embodiment, the substrate 13 of the multi-electron beam source is fixed to the rear plate 2 of the hermetic container. However, when the substrate 13 of the multi-electron beam source has a sufficient strength. The substrate 13 of the multi-electron beam source may be used as the rear plate of the hermetic container.

【0055】また、フェースプレート7の下面には、蛍
光膜5が形成されている。本実施形態例はカラー画像形
成装置であるため、蛍光膜5の部分にはCRT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4(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
プの間には黒色体5bが設けてある。黒色体5bを設ける
目的は、電子ビー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ことや、外光の反射
を防止して表示コントラストの低下を防ぐことなどであ
る。黒色体5b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。又は黒色体5bを導電性としても良い。
The fluorescent film 5 is formed on the lower surface of the face plate 7. Since the present embodiment is a color image forming apparatus, phosphors of three primary colors of red, green and blue used in the field of CRT are separately applied to a portion of the fluorescent film 5. The phosphors of each color are separately applied in stripes as shown in FIG. 4A, for example, and black bodies 5b are provided between the stripes of the phosphors. The purpose of providing the black body 5b is to prevent the display color from being shifted even if there is a slight shift in the irradiation position of the electron beam, to prevent reflection of external light, and to prevent the display contrast from lowering. It is. Although graphite is used as the main component for the black body 5b, any other material may be used as long as it is suitable for the above purpose. Alternatively, the black body 5b may be made conductive.

【0056】また、3原色の蛍光体の塗り分け方は前記
図4(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4(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. 4A, but may be, for example, a delta arrangement as shown in FIG. Other arrangements may be used.

【0057】なお、モノクロー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5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 formed, a monochromatic phosphor material may be used for the phosphor film 5, and a black conductive material is not necessarily used.

【0058】また、蛍光膜5のリアプレート側の面に
は、CRTの分野では公知のメタルバック6を設けてあ
る。メタルバック6を設けた目的は、蛍光膜5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ことや、
負イオンの衝突から蛍光膜5を保護することや、電子ビ
ーム加速電圧を印加するための電極として作用させるこ
とや、蛍光膜5を励起した電子の導電路として作用させ
ることなどである。メタルバック6は、蛍光膜5をフェ
ースプレート基板4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5に低加速電圧用の蛍光体材料を用
いた場合には、メタルバック6は用いない場合がある。
A metal back 6 known in the field of CRTs is provided on the surface of the fluorescent film 5 on the rear plate side. The purpose of providing the metal back 6 is to improve the light utilization rate by mirror-reflecting a part of the light emitted from the fluorescent film 5,
Examples include protecting the fluorescent film 5 from collision with negative ions, acting as an electrode for applying an electron beam acceleration voltage, and acting as a conductive path for excited electrons of the fluorescent film 5. The metal back 6 was formed by forming the fluorescent film 5 on the face plate substrate 4, then smoothing the surface of the fluorescent film, and vacuum-depositing Al thereon. When a fluorescent material for a low acceleration voltage is used for the fluorescent film 5, the metal back 6 may not be used.

【0059】また、本実施形態例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等を目的とし
て、フェースプレート基板4と蛍光膜5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,
A transparent electrode made of, for example, ITO may be provided between the face plate substrate 4 and the fluorescent film 5 for the purpose of applying an acceleration voltage or improving the conductivity of the fluorescent film.

【0060】また、Dx1〜DxmおよびDy1〜Dyn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X方向配線と、
Dy1〜Dynはマルチ電子ビーム源のY方向配線と、Hv
はフェースプレートのメタルバック6と電気的に接続し
ている。
Dx1 to Dxm, Dy1 to Dyn and Hv are electric connection terminals having an airtight structure provided for electrically connecting the display panel to an electric circuit (not shown). Dx1 to Dxm are wirings in the X direction of the multi-electron beam source,
Dy1 to Dyn are the wirings in the Y direction of the multi-electron beam source and Hv
Is electrically connected to the metal back 6 of the face plate.

【0061】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10-5[Pa]程度の圧力ま
で排気する。その後、排気管を封止するが、気密容器内
の圧力を維持するために、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ー膜(不図示)を形成
する。ゲッター膜とは、たとえばBaを主成分とするゲ
ッター材料をヒーター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、該ゲッター膜の吸着作用に
より気密容器内は10-3ないしは10-5[Pa]の圧力に維持
される。
In order to evacuate the inside of the hermetic container, after the hermetic container is assembled, an exhaust pipe (not shown) and a vacuum pump are connected, and the inside of the hermetic container is reduced to a pressure of about 10 -5 [Pa]. Exhaust. Thereafter, the exhaust pipe is sealed, but a getter film (not shown) is formed at a predetermined position in the airtight container immediately before or after the sealing in order to maintain the pressure in the airtight container. 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 10 −3 to 10 −5 by the adsorbing action of the getter film. Pa].

【0062】次に、前記実施形態例の表示パネルに用い
たマルチ電子ビーム源の製造方法について説明する。本
発明の画像形成装置に用いるマルチ電子ビーム源は、冷
陰極型電子放出素子を単純マトリクス配線した電子源で
あれば、冷陰極型電子放出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電子
放出素子やFE型、あるいはMIM型などの冷陰極型電
子放出素子を用いることができる。
Next, a method of manufacturing the multi-electron beam source used for the display panel of the embodiment will be described. 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 cold-cathode electron-emitting devices are arranged in a simple matrix wiring. Therefore, for example, a cold cathode electron-emitting device such as a surface conduction electron-emitting device, an FE type, or an MIM type can be used.

【0063】ただし、表示画面が大きくてしかも安価な
画像形成装置が求められる状況のもとでは、これらの冷
陰極型電子放出素子の中でも、表面伝導型電子放出素子
が特に好ましい。すなわち、FE型ではエミッタコーン
とゲー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、表面伝導型電子放出素子は、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。また、本発明者らは、表面伝導型電子放出
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ー
ム源に用いるには、最も好適であると言える。そこで、
上記実施形態例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電
子放出素子を用いた。そこで、まず好適な表面伝導型電
子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
ルチ電子ビーム源の構造について述べる。 〔表面伝導型電子放出素子の好適な素子構成と製法〕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
面伝導型電子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。 (平面型の表面伝導型電子放出素子)まず最初に、平面
型の表面伝導型電子放出素子の素子構成と製法について
説明する。
However, in a situation where an inexpensive image forming apparatus having a large display screen is required, a surface conduction type electron-emitting device is particularly preferable among these cold cathode type electron-emitting devices. 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, but this achieves a large area and a reduction in manufacturing cost. Is a disadvantageous factor. In the MIM type, it is necessary to make the thickness 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. The present inventors have also 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. . Therefore, it can be said that it is most suitable for use in a multi-electron beam source of a high-luminance, 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 configuration, 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 many devices are arranged in a simple matrix will be described. [Suitable device configuration and manufacturing method of surface conduction electron-emitting device] The surface-conduction electron-emitting device in which the electron-emitting portion or its peripheral portion is formed of a fine particle film has two typical types, a flat type and a vertical type. Is raised. (Flat-Type Surface-Conduction-Type Electron-Emitting Device) First, the device configuration and manufacturing method of a flat-type surface-conduction-type electron-emitting device will be described.

【0064】図5(a)は、平面型の表面伝導型電子放
出素子の構成を説明するための平面図、図5(b)は図
5(a)の断面図である。図中、13は基板、14と1
5は素子電極、16は導電性薄膜、17は通電フォーミ
ング処理により形成した電子放出部、18は通電活性化
処理により形成した薄膜である。
FIG. 5A is a plan view for explaining the structure of a plane type surface conduction electron-emitting device, and FIG. 5B is a cross-sectional view of FIG. 5A. In the figure, 13 is a substrate, 14 and 1
5 is an element electrode, 16 is a conductive thin film, 17 is an electron-emitting portion formed by an energization forming process, and 18 is a thin film formed by an energization activation process.

【0065】基板13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 13, for example, various glass substrates such as quartz glass and blue plate glass, various ceramic 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.

【0066】また、基板13上に基板面と平行に対向し
て設けられた素子電極14と15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、Ni,Cr,A
u,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ー、エッチングな
どのパター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 14 and 15 provided on the substrate 13 in parallel with the substrate surface are formed of a conductive material. For example, Ni, Cr, A
Metals such as u, Mo, W, Pt, Ti, Cu, Pd, Ag and the like, alloys of these metals, metal oxides such as In 2 O 3 -SnO 2 , and semiconductors such as polysilicon The material may be appropriately selected from the following. An electrode can be easily formed by using a combination of a film forming technique such as vacuum evaporation and a patterning technique such as photolithography and etching. However, the electrode can be formed by other methods (for example, printing technique). I can't wait.

【0067】素子電極14と15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は通常は数十nmから数十μmの範囲から
適当な数値を選んで設計されるが、なかでも画像形成装
置に応用するために好ましいのは数μmより数十μmの範
囲である。また、素子電極の厚さdについては、通常は
数十nmから数μmの範囲から適当な数値が選ばれる。
The shapes of the device electrodes 14 and 15 are appropriately designed according to the application purpose of the electron-emitting device. Generally, the electrode interval L is usually designed by selecting an appropriate numerical value from the range of several tens nm to several tens of μm. It is in the range of μm. As for the thickness d of the device electrode, an appropriate numerical value is usually selected from a range of several tens nm to several μm.

【0068】また、導電性薄膜16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。
Further, a fine particle film is used for the portion of the conductive thin film 16. The fine particle film described here refers to a film including a large number of fine particles as constituent elements (including an island-shaped aggregate). When the fine particle film is examined microscopically, usually, a structure in which the individual fine particles are spaced apart from each other, 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.

【0069】微粒子膜に用いた微粒子の粒径は、数nmの
1/10から数百nmの範囲に含まれるものであるが、なかで
も好ましいのは1nmから20nm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14あるい
は15と電気的に良好に接続するのに必要な条件、後述
する通電フォー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nmの1/10から
数百nmの範囲のなかで設定するが、なかでも好ましいの
は1nmから50nmの間である。
The particle size of the fine particles used for the fine particle film is several nm.
Although it is included in the range of 1/10 to several hundreds of nm, particularly preferred is the one in the range of 1 to 20 nm. Further, the thickness of the fine particle film is appropriately set in consideration of various conditions described below. That is, conditions necessary for good electrical connection with the device electrode 14 or 15, conditions necessary for good energization forming described later, and electric resistance of the fine particle film itself to an appropriate value described later. Necessary conditions, etc. Specifically, it is set in the range of 1/10 to several hundred nm of several nm, but the range is preferably 1 nm to 50 nm.

【0070】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 ,In2 3 ,PbO,Sb2 3 ,などをはじ
めとする酸化物や、HfB2 ,ZrB2 ,LaB6 ,C
eB6 ,YB4 ,GdB4 ,などをはじめとする硼化物
や、TiC,ZrC,HfC,TaC,SiC,WC,
などをはじめとする炭化物や、TiN,ZrN,Hf
N,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、カーボン、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 , C
Borides such as eB 6 , YB 4 , GdB 4 , etc., TiC, ZrC, HfC, TaC, SiC, WC,
And other carbides, TiN, ZrN, Hf
Nitrides such as N, etc., semiconductors such as Si, Ge, etc., carbon, and the like are listed, and are appropriately selected from these.

【0071】以上述べたように、導電性薄膜16を微粒
子膜で形成したが、そのシート抵抗値については、10
3から107[オーム/sq]の範囲に含まれるよう設定
した。
As described above, the conductive thin film 16 is formed of a fine particle film.
It was set to be within the range of 3 to 10 7 [Ohm / sq].

【0072】なお、導電性薄膜16と素子電極14およ
び15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5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。
Since it is desirable that the conductive thin film 16 and the device electrodes 14 and 15 are electrically connected well, they have a structure in which a part of each of them overlaps.
In the example of FIG. 5, the overlapping manner is as follows.
Although the device electrode and the conductive thin film are laminated in this order, the substrate, the conductive thin film and the device electrode may be laminated in this order from the bottom in some cases.

【0073】また、電子放出部17は、導電性薄膜16
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16に対して、後述する通電フォーミン
グの処理を行うことにより形成する。亀裂内には、数nm
の1/10から数十nm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5においては模式的に
示した。
The electron emitting portion 17 is formed of a conductive thin film 16
Is a crack-like portion formed in a part of the conductive thin film, and has a property of being higher in electrical resistance than the surrounding conductive thin film. The cracks are formed by performing a later-described energization forming process on the conductive thin film 16. Within a crack, a few nm
In some cases, fine particles having a particle diameter of 1/10 to several tens of nm are arranged. 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.

【0074】また、薄膜18は、炭素もしくは炭素化合
物よりなる薄膜で、電子放出部17およびその近傍を被
覆している。薄膜18は、通電フォーミング処理後に、
後述する通電活性化の処理を行うことにより形成する。
The thin film 18 is a thin film made of carbon or a carbon compound, and covers the electron emitting portion 17 and its vicinity. After the energization forming process, the thin film 18
It is formed by performing an energization activation process described later.

【0075】薄膜18は、単結晶グラファイト、多結晶
グラファイト、非晶質カーボン、のいずれかか、もしく
はその混合物であり、膜厚は50nm以下とするが、30
nm以下とするのがさらに好ましい。
The thin film 18 is made of any one of single-crystal graphite, polycrystalline graphite, and amorphous carbon, or a mixture thereof, and has a thickness of 50 nm or less.
More preferably, it is set to nm or less.

【0076】なお、実際の薄膜18の位置や形状を精密
に図示するのは困難なため、図5においては模式的に示
した。
Since it is difficult to accurately show the actual position and shape of the thin film 18, it is schematically shown in FIG.

【0077】以上、好ましい素子の基本構成を述べた
が、実施形態例においては以下のような素子を用いた。
The basic structure of the preferred device has been described above. In the embodiment, the following device was used.

【0078】すなわち、基板13には青板ガラスを用
い、素子電極14と15にはPt薄膜を用いた。素子電
極の厚さdは100nm、電極間隔Lは2μmとした。
That is, blue glass was used for the substrate 13 and Pt thin films were used for the device electrodes 14 and 15. The thickness d of the device electrode was 100 nm, and the electrode interval L was 2 μm.

【0079】微粒子膜の主要材料としてPdもしくはP
dOを用い、微粒子膜の厚さは約10nm、幅Wは10nm
とした。
Pd or P is used as the main material of the fine particle film.
Using dO, the thickness of the fine particle film is about 10 nm, and the width W is 10 nm.
And

【0080】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6(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、各構成部材において図5の構成部材と同一
なものは同一符号を付する。 1) まず、図6(a)に示すように、基板13上に素
子電極14および15を形成する。形成するにあたって
は、あらかじめ基板13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ー・エッチング技術を用い
てパターニングし、一対の素子電極14,15を形成す
る。 2) 次に、図6(b)に示すように、導電性薄膜16
を形成する。形成するにあたっては、まず素子電極1
4,15が形成された基板13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
ォトリソグラフィー・エッチングにより所定の形状にパ
ターニングする。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、本実施形態例では主要元
素としてPdを用いた。また、実施形態例では塗布方法
として、ディッピング法を用いたが、それ以外のたとえ
ばスピンナー法やスプレー法を用いてもよい。
Next, a description will be given of a method of manufacturing a suitable flat surface conduction electron-emitting device. 6 (a) to 6 (d)
Is a cross-sectional view for explaining a manufacturing process of the surface conduction electron-emitting device. In each of the constituent members, the same components as those in FIG. 5 are denoted by the same reference numerals. 1) First, device electrodes 14 and 15 are formed on a substrate 13 as shown in FIG. In the formation, the substrate 13 is sufficiently washed in advance with a detergent, pure water, and an organic solvent, and then the material of the element electrode is deposited (for example, vacuum deposition such as a vapor deposition method or a sputtering method). Technology can be used.) Thereafter, the deposited electrode material is patterned by using a photolithography and etching technique to form a pair of device electrodes 14 and 15. 2) Next, as shown in FIG.
To form In forming, first, the device electrode 1
An organic metal solution is applied to the substrate 13 on which the layers 4 and 15 are formed, 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 was used as a main element. In the embodiment, the dipping method is used as the coating method, but other methods such as a spinner method and a spray method may be used.

【0081】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、本実施形態例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。 3) 次に、図6(c)に示すように、フォーミング用
電源19から素子電極14と素子電極15との間に適宜
の電圧を印加し、通電フォーミング処理を行って、電子
放出部17を形成する。
As a method of forming a conductive thin film made of a fine particle film, a method other than the method of applying an organic metal solution used in the present embodiment, for example, a vacuum evaporation method, a sputtering method, or a chemical vapor deposition method In some cases, a deposition method or the like is used. 3) Next, as shown in FIG. 6C, an appropriate voltage is applied between the element electrode 14 and the element electrode 15 from the forming power supply 19, and the energization forming process is performed. Form.

【0082】通電フォーミング処理とは、微粒子膜で作
られた導電性薄膜16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17)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17が形成される前と比較すると、形成された後
は素子電極14と素子電極15の間で計測される電気抵
抗は大幅に増加する。
The energization forming treatment is to energize the conductive thin film 16 made of a fine particle film, and to appropriately break, deform, or alter a part of the conductive thin film 16 to change into a structure suitable for emitting electrons. This is the process that causes In a portion of the conductive thin film made of the fine particle film that has been changed to a structure suitable for emitting electrons (that is, the electron emitting portion 17), an appropriate crack is formed in the thin film. It should be noted that the electrical resistance measured between the element electrode 14 and the element electrode 15 is significantly increased after the formation, as compared to before the electron emission portion 17 is formed.

【0083】通電方法をより詳しく説明するために、図
7に、フォーミング用電源19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
ォーミングする場合には、パルス状の電圧が好ましく、
本実施形態例の場合には同図に示したようにパルス幅T
1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17の形成状況をモニターするた
めのモニターパルス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20で計測し
た。
FIG. 7 shows an example of an appropriate voltage waveform applied from the forming power supply 19 in order to explain the energization method in more detail. When forming a conductive thin film made of a fine particle film, a pulsed voltage is preferable,
In the case of the present embodiment, as shown in FIG.
One triangular wave pulse was continuously applied at a pulse interval T2.
At that time, the peak value Vpf of the triangular wave pulse was sequentially increased. In addition, monitor pulses Pm for monitoring the state of formation of the electron-emitting portion 17 were inserted at appropriate intervals between the triangular-wave pulses, and the current flowing at that time was measured by the ammeter 20.

【0084】実施形態例においては、たとえば10-3Pa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0.1V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、モニターパ
ルスPmを挿入した。フォーミング処理に悪影響を及ぼ
すことがないように、モニターパルスの電圧Vpmは0.
1Vに設定した。そして、素子電極14と素子電極15
の間の電気抵抗が1×106オームになった段階、すな
わちモニターパルス印加時に電流計20で計測される電
流が1×10-7A以下になった段階で、フォーミング処
理にかかわる通電を終了した。
In the embodiment, for example, in a vacuum atmosphere of about 10 −3 Pa, for example, the pulse width T 1 is set to 1
Milliseconds, the pulse interval T2 is 10 milliseconds, and the peak value Vpf
Was increased by 0.1 V for each pulse. Then, each time five triangular waves were applied, the monitor pulse Pm was inserted once. The monitor pulse voltage Vpm is set to 0. 1 so as not to adversely affect the forming process.
It was set to 1V. Then, the device electrode 14 and the device electrode 15
When the electrical resistance during the period becomes 1 × 10 6 ohms, that is, when the current measured by the ammeter 20 when the monitor pulse is applied becomes 1 × 10 −7 A or less, the energization related to the forming process is terminated. did.

【0085】なお、上記の方法は、本実施形態例の表面
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
ど表面伝導型電子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。 4) 次に、図6(d)に示すように、活性化用電源2
1から素子電極14と素子電極15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。
The above method is a preferred method for the surface conduction electron-emitting device of this embodiment. For example, the material and film thickness of the fine particle film or the design of the surface conduction electron-emitting device such as the element electrode interval L If you change
It is desirable to appropriately change the energization conditions accordingly. 4) Next, as shown in FIG.
1 to apply an appropriate voltage between the device electrode 14 and the device electrode 15 to perform the activation process to improve the electron emission characteristics.

【0086】通電活性化処理とは、前記通電フォーミン
グ処理により形成された電子放出部17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6(d)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18とし
て模式的に示した。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。
The energization activation process is a process of energizing the electron-emitting portion 17 formed by the energization forming process under appropriate conditions to deposit carbon or a carbon compound in the vicinity thereof. In FIG. 6D,
A deposit made of carbon or a carbon compound is schematically shown as the member 18. Note that by performing the energization activation process, the emission current at the same applied voltage can be typically increased by 100 times or more as compared with before the energization activation process.

【0087】具体的には、10-1ないし10-4Pa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18は、
単結晶グラファイト、多結晶グラファイト、非晶質カー
ボン、のいずれかか、もしくはその混合物であり、膜厚
は50nm以下、より好ましくは30nm以下である。
More specifically, by periodically applying a voltage pulse in a vacuum atmosphere within a range of 10 -1 to 10 -4 Pa, carbon or carbon originating from an organic compound existing in the vacuum atmosphere can be obtained. The carbon compound is deposited. The deposit 18
It is any one of single crystal graphite, polycrystal graphite and amorphous carbon, or a mixture thereof, and has a film thickness of 50 nm or less, more preferably 30 nm or less.

【0088】通電方法をより詳しく説明するために、図
8(a)に、活性化用電源21から印加する適宜の電圧
波形の一例を示す。本実施形態例においては、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14V,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、本実施形態例の表面伝導型電子
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。
FIG. 8A shows an example of an appropriate voltage waveform applied from the activation power supply 21 in order to explain the energization method in more detail. In the present embodiment, the energization activation process is performed by applying a rectangular wave of a constant voltage periodically. Specifically, the voltage Vac of the rectangular wave is 14 V, the pulse width T3 is 1 millisecond, and the pulse width is 3 ms. The interval T4 was 10 milliseconds. The above-described energization conditions are preferable conditions for the surface conduction electron-emitting device of this embodiment, and when the design of the surface conduction electron-emitting device is changed, the conditions should be changed accordingly. desirable.

【0089】図6(d)に示す22は該表面伝導型電子
放出素子から放出される放出電流Ieを捕捉するための
アノード電極で、直流高電圧電源23および電流計24
が接続されている。なお、基板13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
ルの蛍光面をアノード電極22として用いる。
Reference numeral 22 shown in FIG. 6D denotes an anode electrode for capturing the emission current Ie emitted from the surface conduction electron-emitting device.
Is connected. When the activation process is performed after the substrate 13 is incorporated into the display panel, the phosphor screen of the display panel is used as the anode electrode 22.

【0090】活性化用電源21から電圧を印加する間、
電流計24で放出電流Ieを計測して通電活性化処理の
進行状況をモニターし、活性化用電源21の動作を制御
する。電流計24で計測された放出電流Ieの一例を図
8(b)に示すが、活性化電源21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21からの電圧印加を停止し、通電活性化処理を終
了する。
While a voltage is applied from the activation power supply 21,
The emission current Ie is measured by the ammeter 24 to monitor the progress of the energization activation process, and the operation of the activation power supply 21 is controlled. FIG. 8B shows an example of the emission current Ie measured by the ammeter 24. When the pulse voltage is started to be applied from the activation power supply 21, the emission current Ie increases with the passage of time, but eventually saturates. And hardly increase. As described above, when the emission current Ie is substantially saturated, the application of the voltage from the activation power supply 21 is stopped, and the energization activation process ends.

【0091】なお、上述の通電条件は、本実施形態例の
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 this embodiment.
When the design of the surface conduction electron-emitting device is changed, it is desirable to appropriately change the conditions accordingly.

【0092】以上のようにして、図6(e)に示す平面
型の表面伝導型電子放出素子を製造した。 (垂直型の表面伝導型電子放出素子)図9は電子放出部
もしくはその周辺を微粒子膜から形成した表面伝導型電
子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である。図9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25は基板、26と27は素子電極、28は段差形成
部材、29は微粒子膜を用いた導電性薄膜、30は通電
フォーミング処理により形成した電子放出部、31は通
電活性化処理により形成した薄膜である。
As described above, the plane type surface conduction electron-emitting device shown in FIG. 6E was manufactured. (Vertical Type Surface Conduction Electron Emitting Element) FIG. 9 shows another typical configuration 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 surface conduction electron emitting device. Element. FIG. 9 is a schematic cross-sectional view for explaining the basic structure of the vertical type. In the figure, 25 is a substrate, 26 and 27 are device electrodes, 28 is a step forming member, and 29 is a conductive film using a fine particle film. Reference numeral 30 denotes an electron emitting portion formed by an energization forming process, and 31 denotes a thin film formed by an energization activation process.

【0093】垂直型が先に説明した平面型と異なる点
は、片方の素子電極26が段差形成部材28上に設けら
れており、導電性薄膜29が段差形成部材28の側面を
被覆している点にある。したがって、前記図5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28の段差高Lsとして設定される。なお、基板2
5、素子電極26および27、微粒子膜を用いた導電性
薄膜29、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28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。 〔画像形成装置に用いた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。
The difference between the vertical type and the flat type described above is that one element electrode 26 is provided on the step forming member 28, and the conductive thin film 29 covers the side surface of the step forming member 28. On the point. Therefore, the element electrode interval L in the planar type shown in FIG. 5 is set as the step height Ls of the step forming member 28 in the vertical type. In addition, the substrate 2
5, the element electrodes 26 and 27, and the conductive thin film 29 using the fine particle film, the materials listed in the description of the flat type can be similarly used. For the step forming member 28, an electrically insulating material such as SiO 2 is used. [Characteristics of the surface conduction electron-emitting device used in the image forming apparatus] The element configuration and the manufacturing method of the planar and vertical surface conduction electron-emitting devices have been described above. The characteristics will be described.

【0094】図10に、画像形成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
ー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. 10 shows typical examples of (emission current Ie) versus (element applied voltage Vf) characteristics and (element current If) versus (element applied voltage Vf) characteristics of the elements used in the image forming apparatus. . Note that the emission current Ie is significantly smaller than the element current If, and it is difficult to show them on the same scale. In addition, these characteristics are changed by changing design parameters such as the size and shape of the element. Therefore, 2
The graphs in the book are shown in arbitrary units.

【0095】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.

【0096】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, when a voltage higher than a certain voltage (hereinafter referred to as a threshold voltage Vth) is applied to the element, the emission current Ie sharply increases. On the other hand, when the voltage is lower than the threshold voltage Vth, the emission current Ie increases. 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.

【0097】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 depends on the voltage Vf.
The magnitude of e can be controlled.

【0098】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 than 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.

【0099】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。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。
Because of the above characteristics, the surface conduction electron-emitting device could be suitably used in 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. 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.

【0100】また、第二の特性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、諧調表示を行うことが可能である。 〔多数素子を単純マトリクス配線したマルチ電子ビーム
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ーム
源の構造について述べる。
Further, since the emission luminance can be controlled by utilizing the second characteristic or the third characteristic, a gradation display can be performed. [Structure of a multi-electron beam source in which a large number of devices are arranged in a simple matrix] Next, a structure of a multi-electron beam source in which the above-described surface conduction electron-emitting devices are arranged on a substrate and arranged in a simple matrix will be described.

【0101】図11に示すのは、前記図5の表示パネル
に用いたマルチ電子ビーム源の平面図である。基板上に
は、前記図5で示したものと同様な表面伝導型電子放出
素子が配列され、これらの素子はX方向配線電極9とY方
向配線電極12により単純マトリクス状に配線されてい
る。X方向配線電極9とY方向配線電極12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。図11のA−A’に沿っ
た断面図を図12に示す。
FIG. 11 is a plan view of the multi-electron beam source used for the display panel of FIG. On the substrate, surface conduction electron-emitting devices similar to those shown in FIG. 5 are arranged, and these devices are wired in a simple matrix by X-direction wiring electrodes 9 and Y-direction wiring electrodes 12. An insulating layer (not shown) is formed between the X-direction wiring electrodes 9 and the Y-direction wiring electrodes 12 at the intersections between the electrodes.
Electrical insulation is maintained. FIG. 12 shows a cross-sectional view along AA ′ of FIG.

【0102】なお、このような構造のマルチ電子源は、
あらかじめ基板上にX方向配線電極9、Y方向配線電極1
2、電極間絶縁層(不図示)、および表面伝導型電子放
出素子の素子電極と導電性薄膜を形成した後、X方向配
線電極9およびY方向配線電極12を介して各素子に給
電通電フォーミング処理と通電活性化処理を行うことに
より製造した。
The multi-electron source having such a structure is as follows.
X-direction wiring electrode 9 and Y-direction wiring electrode 1
2. After forming an inter-electrode insulating layer (not shown), a device electrode of a surface conduction electron-emitting device and a conductive thin film, power-supply energization forming to each device via an X-direction wiring electrode 9 and a Y-direction wiring electrode 12 It was manufactured by performing a process and an activation process.

【0103】[0103]

【実施例】以下、本発明の具体的な実施例について図面
を用いて説明する。 (実施例1)本実施例では、まず、未フォーミングの複
数の、表面伝導型電子放出素子を用いた電子源1をリア
プレート2に形成した。リアプレート2として清浄化し
た青板ガラスを用い、これに図12に示した表面伝導型
電子放出素子を160個×720個マトリクス状に形成
した。素子電極14,15はPtスパッタ膜であり、X
方向配線9、Y方向配線12はスクリーン印刷法により
形成したAg配線である。導電性薄膜16はPdアミン
錯体溶液を焼成したPdO微粒子膜である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Embodiment 1 In this embodiment, first, a plurality of unformed electron sources 1 using surface conduction electron-emitting devices were formed on a rear plate 2. Cleaned blue plate glass was used as the rear plate 2, and 160 × 720 surface-conduction electron-emitting devices shown in FIG. The device electrodes 14 and 15 are Pt sputtered films, and X
The direction wiring 9 and the Y direction wiring 12 are Ag wirings formed by a screen printing method. The conductive thin film 16 is a PdO fine particle film obtained by firing a Pd amine complex solution.

【0104】画像形成部材であるところの蛍光膜5は図
4(a)に示すように、各色蛍光体5aがY方向にのび
るストライプ形状を採用し、黒色体5bとしては各色蛍
光体5a間だけでなく、X方向にも設けることでY方向
の画素間を分離しかつスペーサ10を設置するための部
分を加えた形状を用いた。先に黒色体(導電体)5bを
形成し、その間隙部に各色蛍光体5aを塗布して蛍光膜
5を作成した。ブラックストライプ(黒色体5b)の材
料として通常よく用いられている黒鉛を主成分とする材
料を用いた。ガラス基板4に蛍光体5aを塗布する方法
はスラリー法を用いた。
As shown in FIG. 4A, the fluorescent film 5 serving as an image forming member adopts a stripe shape in which each color phosphor 5a extends in the Y direction, and the black body 5b is formed only between the color phosphors 5a. However, a shape in which pixels are provided in the X direction to separate the pixels in the Y direction and a portion for installing the spacer 10 is added. First, a black body (conductor) 5b was formed, and a phosphor 5a of each color was applied to a gap between the black body 5b and the phosphor film 5 was formed. As the material of the black stripe (black body 5b), a material mainly containing graphite, which is generally used, was used. A slurry method was used for applying the phosphor 5a to the glass substrate 4.

【0105】また、蛍光膜5より内面側(電子源側)に
設けられるメタルバック6は、蛍光膜5の作成後、蛍光
膜5の内面側表面の平滑化処理(通常フィルミングと呼
ばれる)を行い、その後、Alを真空蒸着することで作
成した。フェースプレート7には、更に蛍光膜5の導電
性を高めるため、蛍光膜5より外面側(ガラス基板と蛍
光膜の間)に透明電極が設けられる場合もあるが、本実
施例ではメタルバックのみで十分な導電性が得られたの
で省略した。
The metal back 6 provided on the inner surface side (electron source side) of the fluorescent film 5 is subjected to a smoothing process (usually called filming) of the inner surface of the fluorescent film 5 after the fluorescent film 5 is formed. Then, Al was formed by vacuum evaporation. The face plate 7 may be provided with a transparent electrode on the outer surface side (between the glass substrate and the fluorescent film) of the fluorescent film 5 in order to further enhance the conductivity of the fluorescent film 5, but in this embodiment, only the metal back is provided. Was omitted because sufficient conductivity was obtained.

【0106】スペーサ10は清浄化したソーダライムガ
ラスからなる絶縁性基材10a(高さ3.8mm、板厚
200μm、長さ40mm)上に、Naブロック層10
bとして窒化シリコン膜を0.5μm成膜し、その上に
クロムと珪素の窒化化合物膜10cを真空成膜法により
形成し成膜した。
The spacer 10 is formed on an insulating base material 10a (3.8 mm in height, 200 μm in thickness, 40 mm in length) made of purified soda lime glass, and a Na block layer 10
As b, a silicon nitride film having a thickness of 0.5 μm was formed, and a nitride compound film 10c of chromium and silicon was formed thereon by a vacuum film forming method.

【0107】本実施例で用いたクロムと珪素の窒化化合
物膜はスパッタリング装置を用いてアルゴンと窒素混合
雰囲気中でクロムと珪素のターゲットを同時にスパッタ
することにより成膜した。
The nitride compound film of chromium and silicon used in this example was formed by simultaneously sputtering targets of chromium and silicon in a mixed atmosphere of argon and nitrogen using a sputtering apparatus.

【0108】スパッタ装置は図13のようになってい
る。図13において、41は成膜室、42はスペーサ部
材、43,44はクロム,珪素のターゲット、45,4
7はターゲット43,44にそれぞれ高周波電圧を印加
するための高周波電源、46,48はマッチングボック
ス、49,50はアルゴン、窒素を導入するための導入
管である。
FIG. 13 shows a sputtering apparatus. In FIG. 13, reference numeral 41 denotes a film forming chamber, reference numeral 42 denotes a spacer member, reference numerals 43 and 44 denote targets of chromium and silicon, and reference numerals 45 and 4.
7 is a high-frequency power supply for applying a high-frequency voltage to the targets 43 and 44, 46 and 48 are matching boxes, and 49 and 50 are introduction pipes for introducing argon and nitrogen.

【0109】スパッタチャンバーの背圧は、2×10-5
Paであった。スパッタ時には、N 2分圧が15%にな
るように、ArとN2の混合ガスを流した。スパッタガ
ス全圧は0.50Paであった。装置は5インチの大き
さのターゲットを備え、基板ホルダーとターゲットの距
離は120mmであった。
The back pressure of the sputtering chamber is 2 × 10-Five
Pa. At the time of sputtering, N TwoThe partial pressure is 15%
Ar and NTwoWas flowed. Spatter
The total pressure was 0.50 Pa. The device is 5 inches large
With a target of
The separation was 120 mm.

【0110】ソーダライムガラスからなる絶縁性基材1
0aは、耐熱テープまたは固定治具を用いて基板ホルダ
ーに固定された。350℃までの基板加熱成膜は、膜質
を良くするために行っても良い。ただしこの実施例1で
は基板加熱は行わなかった。
Insulating substrate 1 made of soda lime glass
Oa was fixed to the substrate holder using a heat-resistant tape or a fixing jig. The substrate heat deposition up to 350 ° C. may be performed to improve the film quality. However, in Example 1, the substrate was not heated.

【0111】珪素のターゲットに500W、クロムのタ
ーゲットに35Wの高周波電力を投入し、50分間で膜
厚が200nmのクロムと珪素の窒化膜を設けた。この
とき、珪素のターゲットを用いたが窒化珪素のターゲッ
トを用いても構わない。窒化珪素のターゲットを用いた
場合でもクロムのターゲット、窒化珪素のターゲットに
かける電力を変化させることにより、組成、膜厚の調整
を行い所望の値を得ることができる。
A high frequency power of 500 W was applied to a silicon target and a high power of 35 W was applied to a chromium target, and a chromium and silicon nitride film having a thickness of 200 nm was formed in 50 minutes. At this time, a silicon target was used, but a silicon nitride target may be used. Even when a silicon nitride target is used, by changing the power applied to the chromium target and the silicon nitride target, the composition and the film thickness can be adjusted to obtain desired values.

【0112】このクロムと珪素の窒化膜の比抵抗値は
8.00×104Ωcm、抵抗温度係数は−0.3%で
あった。
The specific resistance of the nitride film of chromium and silicon was 8.00 × 10 4 Ωcm, and the temperature coefficient of resistance was −0.3%.

【0113】膜の表面組成分析は、以下の装置を使用し
て各構成元素の組成や表面窒化率などの較正を行った。
In the analysis of the surface composition of the film, the composition of each constituent element and the surface nitriding ratio were calibrated by using the following apparatus.

【0114】10-8Pa以上の高真空を保った同一真空
室内に、Arスパッタエッチ機構およびRHEED(反
射高速電子回折パターン計測機構)とXPS(X線光電
子分光分析機構)を備えた装置を使用した。上記記載の
ように形成したCrと珪素の窒化膜10cをこの分析装
置にセットしRHEED法によりCrと珪素の窒化膜が
形成されたことを確認した。その後XPS測定を行っ
た。
An apparatus equipped with an Ar sputter etch mechanism, a RHEED (reflection high-speed electron diffraction pattern measurement mechanism) and an XPS (X-ray photoelectron spectroscopy analysis mechanism) is used in the same vacuum chamber maintaining a high vacuum of 10 −8 Pa or more. did. The Cr and silicon nitride film 10c formed as described above was set in this analyzer, and it was confirmed that a Cr and silicon nitride film was formed by the RHEED method. Thereafter, an XPS measurement was performed.

【0115】この時のSi 2pスペクトルおよびN
1sスペクトルのピーク面積比を用いて、クロムと珪素
の窒化膜の表面組成を較正した。
At this time, the Si 2p spectrum and N
The surface composition of the chromium and silicon nitride film was calibrated using the peak area ratio of the 1s spectrum.

【0116】クロム元素と珪素元素の割合「クロム」/
「珪素」は0.11であった。またクロム元素は表面で
はほとんど酸化物であるが、珪素は窒化物と酸化物が混
在しており、窒化物として存在する割合(「窒化ケイ
素」/「窒化ケイ素+酸化ケイ素」)が0.90であっ
た。
Ratio of chromium element and silicon element "chromium" /
“Silicon” was 0.11. The chromium element is almost an oxide on the surface, but silicon is a mixture of nitride and oxide, and the ratio of existing as nitride (“silicon nitride” / “silicon nitride + silicon oxide”) is 0.90. Met.

【0117】次に、この実施例1のスペーサ10は、X
方向配線あるいはメタルバックとの接続を確実にするた
めにその接続部にAlによる電極11を設けた。
Next, the spacer 10 of the first embodiment is
An electrode 11 made of Al was provided at the connection portion to ensure the connection with the directional wiring or the metal back.

【0118】この電極11はX方向配線からフェースプ
レートに向かって200μm、メタルバックからリアプ
レートに向かって200μmの範囲で外囲器8内に露出
するスペーサ10の4面を完全に被覆した。
The electrodes 11 completely covered the four surfaces of the spacer 10 exposed in the envelope 8 within a range of 200 μm from the X-direction wiring toward the face plate and 200 μm from the metal back toward the rear plate.

【0119】ここでAlによる電極11両端に500V
の電圧を印加し、スペーサ10に流れる電流値を測定し
てスペーサ抵抗値を測定したところ3.4×108オー
ムであった。このクロムと珪素の窒化膜10cを成膜し
たスペーサ10を、等間隔でX方向配線9上に固定し
た。
Here, 500 V is applied to both ends of the electrode 11 made of Al.
Was applied, the current flowing through the spacer 10 was measured, and the spacer resistance was measured to be 3.4 × 10 8 ohms. The spacers 10 on which the nitride films 10c of chromium and silicon were formed were fixed on the X-directional wiring 9 at equal intervals.

【0120】その後、電子源1の3.8mm上方にフェ
ースプレート7を支持枠3を介し配置し、リアプレート
2、フェースプレート7、支持枠3及びスペーサ10の
接合部を固定した。
Thereafter, the face plate 7 was disposed 3.8 mm above the electron source 1 via the support frame 3, and the joint between the rear plate 2, the face plate 7, the support frame 3 and the spacer 10 was fixed.

【0121】リアプレート2と支持枠3の接合部及びフ
ェースプレート7と支持枠3の接合部はフリットガラス
を塗布し(スペーサとフェースプレートとの接合部には
導電性フリットを用いた)、空気中で430℃で10分
以上焼成することで封着した。
The joint between the rear plate 2 and the support frame 3 and the joint between the face plate 7 and the support frame 3 are coated with frit glass (a conductive frit is used for the joint between the spacer and the face plate) and air. Sealing was performed by baking at 430 ° C. for 10 minutes or more.

【0122】この封着処理後、クロムと珪素の窒化膜1
0cの比抵抗値は、2.0×105オームcmと約2倍
ほど大きな値になった。これは加熱による膜の構造緩
和、クロム元素が酸化して膜から離脱することなどによ
ると思われる。
After this sealing treatment, the nitride film 1 of chromium and silicon
The specific resistance value of 0c was 2.0 × 10 5 ohm cm, which was about twice as large. This is considered to be due to relaxation of the structure of the film due to heating, chromium element being oxidized and detached from the film.

【0123】また本実施例の実験後、このスペーサ10
を一部取り外して、クロムと珪素の窒化膜10cの表面
組成分析を行った。
After the experiment of this embodiment, the spacer 10
Was partially removed, and the surface composition of the chromium and silicon nitride film 10c was analyzed.

【0124】クロム元素と珪素元素の割合「クロム」/
「珪素」は0.11で、封着前の「クロム」/「珪素」
の元素量比は殆ど同じであった。
Ratio of chromium element and silicon element "chromium" /
“Silicon” is 0.11, “Chrome” / “Silicon” before sealing
Were almost the same.

【0125】またクロムは表面でほとんど酸化物である
が、珪素は窒化物と酸化物が混在しており、表面窒化率
(「窒化ケイ素」/「ケイ素」)は0.72に低下して
いた。
Although chromium is almost an oxide on the surface, silicon has a mixture of nitride and oxide, and the surface nitridation ratio (“silicon nitride” / “silicon”) has been reduced to 0.72. .

【0126】この表面分析値は、スパッタリング形成後
(アズデポ;アズデポは成膜後を意味する。)のクロム
と珪素の窒化膜を、封着温度430℃、10分間以上焼
成処理を行った後同様に表面分析を行った値(アニール
値)とほぼ同じであった。
The surface analysis values are the same as those obtained after a chromium and silicon nitride film after sputtering formation (as deposited; as deposited means after film formation) is subjected to a baking treatment at a sealing temperature of 430 ° C. for 10 minutes or more. Was almost the same as the value (annealing value) obtained by performing the surface analysis.

【0127】スペーサ10はフェースプレート7側では
黒色導電材5b(線幅300μm)上に、Auを被覆シ
リカ球を含有した導電性フリットガラスを用いることに
より、帯電緩和膜とフェースプレートとの導通を確保し
た。
The spacer 10 uses the conductive frit glass containing silica spheres coated with Au on the black conductive material 5b (line width 300 μm) on the face plate 7 side, so that conduction between the charge relaxation film and the face plate is achieved. Secured.

【0128】以上のようにして完成した外囲器8内の雰
囲気を排気管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〜D
ynを通じ電子放出素子1の素子電極14,15間に電
圧を印加し、電子放出部形成用薄膜16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18を形成
した。フォーミング処理は、図7に示した波形の電圧を
印加することにより行った。
The atmosphere in the envelope 8 completed as described above is exhausted by a vacuum pump through an exhaust pipe, and after a sufficient degree of vacuum is reached, the outer terminals Dx1 to Dxm and Dy1 to Dx1
A voltage was applied between the device electrodes 14 and 15 of the electron-emitting device 1 through yn, and the electron-emitting portion 18 was formed by conducting (forming) the electron-emitting portion forming thin film 16. The forming process was performed by applying a voltage having a waveform shown in FIG.

【0129】次に排気管を通してアセトンを1mTor
rとなるように真空容器に導入し、容器外端子Dx1〜
DxmとDy1〜Dynに電圧パルスを定期的に印加す
ることにより、炭素、あるいは炭素化合物を堆積する通
電活性化処理を行った。通電活性化は図8に示すような
波形を印加することにより行った。
Next, acetone was passed through the exhaust pipe for 1 mTorr.
r into the vacuum container, and terminals Dx1 to Dx1 outside the container.
An energization activation process for depositing carbon or a carbon compound was performed by periodically applying a voltage pulse to Dxm and Dy1 to Dyn. The energization was activated by applying a waveform as shown in FIG.

【0130】次に、容器全体を200℃に加熱しつつ1
0時間真空排気した後、10-6Torr程度の真空度
で、排気管をガスバーナーで熱することで溶着し外囲器
8の封止を行った。
Next, while heating the whole container to 200 ° C.,
After evacuating for 0 hour, the envelope was sealed by heating the exhaust pipe with a gas burner at a degree of vacuum of about 10 −6 Torr.

【0131】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。
Finally, gettering was performed to maintain the degree of vacuum after sealing.

【0132】以上のように完成した画像形成装置におい
て、各電子放出素子1には、容器外端子Dx1〜Dx
m、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6には、高圧端子Hvを通じ
て高圧を印加することにより放出電子ビームを加速し、
蛍光膜5に電子を衝突させ、蛍光体を励起・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1kV〜5kV、素子電極14,15間への印
加電圧Vfは14Vとした。
In the image forming apparatus completed as described above, each electron-emitting device 1 has external terminals Dx1 to Dx
m, the scanning signal and the modulation signal are applied from the signal generating means (not shown) through Dy1 to Dyn, respectively, to emit electrons. The metal back 6 is applied with a high voltage through the high voltage terminal Hv to accelerate the emitted electron beam. And
An image was displayed by causing electrons to collide with the phosphor film 5 to excite and emit light from the phosphor. The voltage Va applied to the high voltage terminal Hv was 1 kV to 5 kV, and the voltage Vf applied between the device electrodes 14 and 15 was 14 V.

【0133】スペーサ10について帯電緩和膜10cの
抵抗値及び性能を表1に示す。組み込み前、フェースプ
レートへの封着後、リアプレートへの封着後、真空排気
後、素子電極通電処理後等各工程で計測した。
Table 1 shows the resistance value and performance of the charge relaxation film 10c for the spacer 10. The measurement was performed in each step before assembling, after sealing to the face plate, after sealing to the rear plate, after evacuation, after element electrode energization treatment, and the like.

【0134】既に説明したように組み込み前の比抵抗値
は8×104Ωcm、封着処理後の比抵抗値は2×105
Ωcmと大きくなった。さらに真空排気後の比抵抗値は
4×106Ωcmとさらに大きくなったが、以降の工程
では変化なく安定していた。
As described above, the specific resistance before the incorporation was 8 × 10 4 Ωcm, and the specific resistance after the sealing treatment was 2 × 10 5.
Ωcm. Furthermore, the specific resistance after evacuation further increased to 4 × 10 6 Ωcm, but was stable without change in the subsequent steps.

【0135】このことはクロムと珪素の窒化膜が安定で
あり、帯電緩和膜として使えることを示している。
This indicates that the nitride film of chromium and silicon is stable and can be used as a charge relaxation film.

【0136】実施例1のスペーサについてはスペーサに
近い位置にある電子放出素子1からの放出電子による発
光スポットも含め、二次元状に等間隔の発光スポット列
が形成され、鮮明で色再現性の良いカラー画像表示がで
きた。このことはスペーサ10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せず、スペーサ1
0の帯電もおこっていないことを示している。
With respect to the spacer of the first embodiment, a two-dimensional array of light emitting spots including light emitting spots generated by electrons emitted from the electron-emitting device 1 located close to the spacer is formed two-dimensionally at equal intervals. A good color image could be displayed. This means that even if the spacer 10 is provided, no disturbance of the electric field which affects the electron trajectory occurs, and the spacer 1
This indicates that no charging of 0 has occurred.

【0137】また、本材料の抵抗温度係数は画像表示装
置に組み込まれた後でも−0.3%であり、Va=5k
Vにおいても熱暴走はみられなかった。 (実施例2−実施例7)実施例2−7は、クロムのター
ゲットのスパッタパワーを変え、クロムと珪素の窒化膜
のクロム量を変えた実施例である。
The temperature coefficient of resistance of the present material is -0.3% even after being incorporated in the image display device, and Va = 5 k
There was no thermal runaway in V. (Embodiment 2-Embodiment 7) Embodiment 2-7 is an embodiment in which the sputtering power of the chromium target is changed and the chromium content of the chromium and silicon nitride films is changed.

【0138】実施例1とまったく同様に、導電膜10c
として、クロムと珪素の窒化膜を形成した。但し、表1
に示すようにクロムターゲットへのスパッタパワーを、
24Wから45Wまで変化させた。この結果、封着アニ
ール処理後の窒化膜のクロム/珪素元素比は、0.07
から0.16まで変化した。
[0138] Just like in the first embodiment, the conductive film 10c
As a result, a nitride film of chromium and silicon was formed. However, Table 1
As shown in the figure, the sputtering power to the chromium target is
The power was changed from 24 W to 45 W. As a result, the chromium / silicon element ratio of the nitride film after the sealing annealing treatment was 0.07.
To 0.16.

【0139】導電膜10cを形成後は実施例1と同様に
画像形成装置に組み込みカラー画像を表示し、スペーサ
近傍の画像の乱れを調べた。
After the formation of the conductive film 10c, the color image was displayed in a built-in image forming apparatus in the same manner as in Example 1, and the disturbance of the image near the spacer was examined.

【0140】表1に、各実施例のスペーサ10について
測定した結果をまとめて示す。なお、以下に示す表1及
び後述する表2〜8において、aE+b(a,bは任意
の数)はa×10bを意味し(例えば8.0E+04は8.0×104
を意味する)、aE−b(a,bは任意の数)はa×1
-bを意味し(例えば8.0E-04は8.0×10-4を意味す
る)。
Table 1 summarizes the results of measurements on the spacers 10 of the examples. In Table 1 and Tables 2 to 8 described below, aE + b (a and b are arbitrary numbers) means a × 10 b (for example, 8.0E + 04 is 8.0 × 10 4).
), AE-b (a and b are arbitrary numbers) is a × 1
0- b (for example, 8.0E-04 means 8.0 × 10 -4 ).

【0141】[0141]

【表1】 実施例1−実施例7は、全圧を0.5Pa、N2分圧比
を0.15に固定したものである。
[Table 1] Example 1 Example 7, a total pressure 0.5 Pa, is obtained by fixing the pressure ratio N 2 minutes 0.15.

【0142】クロムターゲットへのスパッタパワーを大
きくすると、クロムと珪素の窒化膜のクロム濃度が増加
し、比抵抗値は小さくなる。
When the sputtering power for the chromium target is increased, the chromium concentration of the chromium and silicon nitride film increases, and the specific resistance value decreases.

【0143】実施例2の封着アニール後のクロム/珪素
の元素比が0.07では、比抵抗値が107Ωcmを超
え、窒化膜の帯電が大きくなり、スペーサ近傍の画像の
乱れが目立つようになる。また実施例7のクロム/珪素
の元素比が0.16では、比抵抗値が104Ωcmにな
り、クロムと珪素の窒化膜に過電流が流れて、熱暴走を
生じ、高電圧が印加できなくなった。
When the element ratio of chromium / silicon after the sealing annealing in Example 2 was 0.07, the specific resistance exceeded 10 7 Ωcm, the charging of the nitride film became large, and the image disorder near the spacer was noticeable. Become like Further, when the element ratio of chromium / silicon in Example 7 was 0.16, the specific resistance value was 10 4 Ωcm, an overcurrent flowed through the nitride film of chromium and silicon, thermal runaway occurred, and a high voltage could be applied. lost.

【0144】また、実施例2−実施例7のクロムと珪素
の窒化膜はアニール処理によって表面の酸化が起こり、
酸化クロムと酸化珪素を生成するため、酸化によって導
電膜10cの比抵抗値は、5倍程大きくなった。
In addition, the chromium and silicon nitride films of Examples 2 to 7 were oxidized on the surface by the annealing treatment.
Since the chromium oxide and the silicon oxide were generated, the specific resistance of the conductive film 10c was increased about five times by the oxidation.

【0145】加えて、組み立てた画像形成装置を真空排
気すると、導電膜10cの比抵抗値はさらに、最大で1
桁程高くなった。以後の工程では殆ど変化せず安定して
いた。このことから、クロムと珪素の窒化膜は耐熱性及
び工程の安定性に優れていることが解る。但し、珪素の
表面窒化率(「窒化珪素」/「窒化珪素+酸化珪素」)
はアニール処理によって低下し、クロムと珪素の窒化膜
において、クロム量が多いほど、アニール処理後の表面
窒化率は高くなり、反対にクロムの量が少ないほどアニ
ール処理後の表面窒化率は低くなった(表1のアニール
の項の分析値は画像形成装置を組み立て、駆動後にスペ
ーサ10を取り外し、導電膜10cの表面を分析したも
のである。)。 (実施例8−実施例14)実施例8−実施例14は窒素
分圧比を0.2に固定し、全圧を0.15Paから1.
5Paまで変化させた実施例である。
In addition, when the assembled image forming apparatus is evacuated to vacuum, the specific resistance of the conductive film 10c is further increased to 1 at the maximum.
It was about an order of magnitude higher. In the subsequent steps, it was stable with almost no change. From this, it is understood that the nitride film of chromium and silicon has excellent heat resistance and process stability. However, the surface nitriding rate of silicon (“silicon nitride” / “silicon nitride + silicon oxide”)
Is reduced by the annealing treatment, and in the chromium and silicon nitride film, the higher the amount of chromium, the higher the surface nitridation rate after the annealing treatment. (The analysis values in the annealing section in Table 1 were obtained by assembling the image forming apparatus, removing the spacer 10 after driving, and analyzing the surface of the conductive film 10c.) (Examples 8 to 14) In Examples 8 to 14, the nitrogen partial pressure ratio was fixed at 0.2, and the total pressure was 0.15 Pa to 1.15.
This is an example in which the pressure is changed to 5 Pa.

【0146】表2に、各実施例のスペーサ10について
測定した結果をまとめて示す。
Table 2 summarizes the results of measurements on the spacers 10 of the examples.

【0147】[0147]

【表2】 全圧を増加させると、同じ窒素分圧でもクロムと珪素の
窒化膜の比抵抗値はやや高くなる。但し、全圧を増加さ
せるほど窒化珪素の表面窒化率は若干、低下する傾向に
ある。特に実施例13、14の全圧1.0Pa及び1.
5Paでは、アニール処理後の表面窒化率の低下が著し
く、窒化膜の帯電が大きくなり、スペーサ近傍の画像の
乱れが目立つようになる。
[Table 2] When the total pressure is increased, the specific resistance of the nitride film of chromium and silicon is slightly increased even at the same partial pressure of nitrogen. However, as the total pressure increases, the surface nitriding rate of silicon nitride tends to decrease slightly. In particular, the total pressure of Examples 13 and 14 was 1.0 Pa and 1.
At 5 Pa, the surface nitridation rate after the annealing treatment is remarkably reduced, the charging of the nitride film becomes large, and the disturbance of the image near the spacer becomes noticeable.

【0148】実施例14のスペーサ10を組み込んだ画
像形成装置では、帯電によるスペーサ近傍の画像乱れ
(影)が見られた。
In the image forming apparatus incorporating the spacer 10 of Example 14, image disturbance (shadow) near the spacer due to charging was observed.

【0149】これは窒化珪素の表面窒化率が低下しクロ
ムと珪素の窒化膜の除電能力が低下したこと、及び比抵
抗値が大きくなりすぎたことによるものである。
This is due to the fact that the surface nitriding rate of silicon nitride has decreased, the charge removal ability of the nitride film of chromium and silicon has decreased, and the specific resistance has become too large.

【0150】加えて、全圧を変化させると膜応力が大き
く変化した。実施例8、9の全圧0.15Pa及び0.
3Paではアニール後も良好な窒化率を示したが、応力
(圧縮)のために膜剥がれが生じた。しかし、実施例1
0から実施例14の全圧が0.4Pa以上では膜剥がれ
が生じなくなった。
In addition, changing the total pressure greatly changed the film stress. The total pressures of Examples 8 and 9 were 0.15 Pa and 0.15 Pa.
At 3 Pa, a good nitriding rate was shown after annealing, but film peeling occurred due to stress (compression). However, Example 1
When the total pressure was from 0 to 0.4 Pa or more in Example 14, film peeling did not occur.

【0151】以上のことから、スペーサ近傍での画像の
乱れ、及び膜剥がれの発生が生じない全圧の適正条件
は、0.4Paから1.0Paの範囲が好ましい。 (実施例15−実施例22)実施例15−実施例22
は、全圧を0.5Paと0.8Paに固定し、窒素分圧
比を0から1.0まで変化させた実施例である。
From the above, it is preferable that the appropriate condition of the total pressure in which the image is not disturbed near the spacer and the film peeling does not occur is in the range of 0.4 Pa to 1.0 Pa. (Example 15-Example 22) Example 15-Example 22
Is an example in which the total pressure is fixed at 0.5 Pa and 0.8 Pa, and the nitrogen partial pressure ratio is changed from 0 to 1.0.

【0152】表3に、各実施例のスペーサ10について
測定した結果をまとめて示す。
Table 3 summarizes the results of measurements on the spacers 10 of the examples.

【0153】[0153]

【表3】 実施例15の窒素分圧0では純珪素膜となり、低抵抗の
ため、高電圧を印加することができなかった。
[Table 3] At a nitrogen partial pressure of 0 in Example 15, a pure silicon film was formed, and high voltage could not be applied due to low resistance.

【0154】実施例15から実施例18の全圧0.5P
a固定で窒素分圧を増加させた場合、窒素分圧の増加に
伴い、比抵抗値はやや、高くなる。同じく、実施例19
から実施例22の全圧0.8Pa固定で窒素分圧を増加
させた場合、窒素分圧の増加に伴い、比抵抗値はやや、
高くなる。
The total pressure of Example 15 to Example 18 was 0.5 P
When the nitrogen partial pressure is increased at a fixed value of a, the specific resistance value is slightly increased with the increase of the nitrogen partial pressure. Example 19
When the nitrogen partial pressure was increased with the total pressure fixed at 0.8 Pa in Example 22, the specific resistance value was slightly increased with the increase in the nitrogen partial pressure.
Get higher.

【0155】実施例16では窒素分圧が僅か、0.02
Paでも窒化珪素膜となり、所定の抵抗値になる。表面
窒化率と窒素分圧の関係では実施例19から実施例22
のように、窒素分圧が0.1を超えて増加させると、同
じ全圧でも窒化珪素の表面窒化率は若干、低下するが全
圧を変化(全圧が増加すると表面窒化率が低下する)さ
せた時ほど大きな低下はなかった。
In Example 16, the nitrogen partial pressure was slightly lower than 0.02.
Even at Pa, it becomes a silicon nitride film and has a predetermined resistance value. The relationship between the surface nitridation rate and the nitrogen partial pressure was as shown in Examples 19 to 22.
When the nitrogen partial pressure is increased beyond 0.1, the surface nitridation rate of silicon nitride slightly decreases at the same total pressure, but changes the total pressure (the surface nitridation rate decreases as the total pressure increases). ) Did not drop as much as it did.

【0156】窒素分圧と膜剥がれの関係では実施例21
及び実施例22のように窒素分圧が0.5Pa以上では
膜はがれを生じ、逆に実施例15から実施例20のよう
に窒素分圧が0.4Pa以下になると膜剥がれは生じな
い。膜剥がれは窒素分圧が低くなるほど改善された。
The relationship between the nitrogen partial pressure and the film peeling was shown in Example 21.
When the nitrogen partial pressure is 0.5 Pa or more as in Example 22, film peeling occurs, and when the nitrogen partial pressure becomes 0.4 Pa or less as in Examples 15 to 20, film peeling does not occur. The film peeling was improved as the nitrogen partial pressure became lower.

【0157】以上のことから、膜はがれが生じない窒素
分圧の条件は0.5Pa以下、好ましくは0.4Pa以
下が望ましい。 (実施例23、実施例24)実施例23、実施例24
は、全圧を0.45Pa、窒素分圧比を0.45に固定
し、成膜時の基板加熱の有無を比較した実施例である。
As described above, the condition of the nitrogen partial pressure at which the film does not peel off is preferably 0.5 Pa or less, more preferably 0.4 Pa or less. (Examples 23 and 24) Examples 23 and 24
Is an example in which the total pressure was fixed at 0.45 Pa and the nitrogen partial pressure ratio was fixed at 0.45, and the presence or absence of substrate heating during film formation was compared.

【0158】表4に、各実施例のスペーサ10について
測定した結果をまとめて示す。
Table 4 summarizes the results of measurements on the spacers 10 of the examples.

【0159】[0159]

【表4】 実施例24では基板温度を200℃に加熱を行ったが基
板加熱を行わない実施例23と比較してアズデポ膜の表
面窒化率は若干、低くなるが封着熱工程(アニール)を
通した後の窒化率の値は殆ど変わらない。基板加熱の有
無による比抵抗の差もなく、基板加熱の有無による大き
な変化は生じなかった。 (実施例25−実施例29)実施例25−実施例29
は、全圧を0.45Pa、窒素分圧比を0.15に固定
し、スパッタチャンバーの背圧を変化させて成膜を行っ
た実施例である。
[Table 4] In Example 24, the substrate was heated to 200 ° C., but the surface nitridation rate of the as-deposited film was slightly lower than in Example 23 in which the substrate was not heated, but after passing through the sealing heat process (annealing). Hardly change the value of the nitriding ratio. There was no difference in specific resistance depending on whether the substrate was heated or not, and no significant change occurred depending on whether the substrate was heated. (Example 25-Example 29) Example 25-Example 29
Is an example in which the total pressure is fixed at 0.45 Pa and the nitrogen partial pressure ratio is fixed at 0.15, and the back pressure of the sputtering chamber is changed to form a film.

【0160】表5に、各実施例のスペーサ10について
測定した結果をまとめて示す。
Table 5 summarizes the results of measurements on the spacers 10 of the examples.

【0161】[0161]

【表5】 スパッタチャンバの背圧が高い(真空度が低い)程、表
面窒化率は低下する。これは背圧が高い程、チャンバ内
残留の水分、及び酸素ガス等により、アズデポ膜の酸化
が起るためである。更に、背圧が高い程、封着熱工程を
通した後の表面窒化率の低下が著しい。特に実施例25
は背圧が5×10-3Paであるが、アズデポ膜での表面
窒化率が74%だったのに対してアニール後には52%
に低下した。実施例25のスペーサ10を組み込んだ画
像形成装置では、表面窒化率が著しく低下したため、ク
ロムと珪素の窒化膜の除電能力が不足し、帯電によるス
ペーサ近傍の画像乱れ(影)が見られた。
[Table 5] The higher the back pressure of the sputtering chamber (the lower the degree of vacuum), the lower the surface nitridation rate. This is because the higher the back pressure, the more the oxidation of the as-deposited film occurs due to the moisture remaining in the chamber and the oxygen gas. Furthermore, the higher the back pressure is, the more the surface nitridation rate after passing through the sealing heat process is significantly reduced. In particular, Example 25
Has a back pressure of 5 × 10 −3 Pa, and the surface nitridation rate of the as-deposited film was 74%, whereas the post-annealing was 52%.
Has dropped. In the image forming apparatus incorporating the spacer 10 of Example 25, the surface nitridation rate was significantly reduced, so that the charge removal ability of the nitride film of chromium and silicon was insufficient, and image disturbance (shadow) near the spacer due to charging was observed.

【0162】以上のことから、背圧は5×10-3Paよ
り低い圧力下で成膜することが望ましい。 (実施例30−実施例32)実施例30−実施例32
は、全圧を0.6Pa、窒素分圧比を0.5に固定し、
基板に印加するRFバイアスのパワーを変化させた実施
例である。
From the above, it is desirable to form a film under a back pressure of less than 5 × 10 −3 Pa. (Examples 30-32) Examples 30-32
Fixed the total pressure at 0.6 Pa and the nitrogen partial pressure ratio at 0.5,
This is an embodiment in which the power of the RF bias applied to the substrate is changed.

【0163】表6に、各実施例のスペーサ10について
測定した結果をまとめて示す。
Table 6 summarizes the results of measurements on the spacers 10 of the examples.

【0164】[0164]

【表6】 基板へのバイアスパワーを、0W,100W,200W
と変化させた。この結果、窒化膜のクロム/珪素の元素
比は、0.11から0.13まで変化した。基板へ印加
するRFバイアスのパワーが大きくなるほど、クロムと
珪素の窒化膜のクロム濃度が減少し、比抵抗値は若干、
高くなる。
[Table 6] The bias power to the substrate is 0W, 100W, 200W
Was changed. As a result, the element ratio of chromium / silicon in the nitride film changed from 0.11 to 0.13. As the power of the RF bias applied to the substrate increases, the chromium concentration of the nitride film of chromium and silicon decreases, and the specific resistance value slightly increases.
Get higher.

【0165】また、表面窒化率との関係では、バイアス
パワーが大きくなるほど、表面窒化率は減少する。
In relation to the surface nitriding ratio, the surface nitriding ratio decreases as the bias power increases.

【0166】更に、膜応力との関係では、バイアスパワ
ーが大きくなるほど膜応力は小さくなった。 (実施例33−実施例41)実施例33−実施例41
は、クロムと珪素の窒化膜10cの膜厚を変えた実施例
である。
Further, in relation to the film stress, the larger the bias power, the smaller the film stress. (Example 33-Example 41) Example 33-Example 41
Is an embodiment in which the thickness of the nitride film 10c of chromium and silicon is changed.

【0167】表7に、各実施例のスペーサ10について
測定した結果をまとめて示す。
Table 7 summarizes the results of measurements on the spacers 10 of the examples.

【0168】[0168]

【表7】 実施例33−実施例35は全圧を0.5Pa、窒素分圧
比を0.2に固定し、クロムと珪素の窒化膜の膜厚をそ
れぞれ300,1000,2000Åと変化させた。全
圧が0.5Paと高く、窒素分圧比が0.2と低めに
し、膜剥がれが起りにくい成膜条件のため、膜厚が前記
のように変化しても、膜剥がれは生じなかった。
[Table 7] In Examples 33 to 35, the total pressure was fixed at 0.5 Pa, the nitrogen partial pressure ratio was fixed at 0.2, and the thicknesses of the chromium and silicon nitride films were changed to 300, 1000, and 2000 °, respectively. Because the total pressure was as high as 0.5 Pa and the nitrogen partial pressure ratio was as low as 0.2 and the film was hardly peeled, film peeling did not occur even if the film thickness was changed as described above.

【0169】比抵抗との関係は膜厚が厚くなる程、若
干、比抵抗が低くなった。
The relationship with the specific resistance was such that the specific resistance slightly decreased as the film thickness increased.

【0170】表面窒化率との関係は膜厚が厚くなる程、
高くなる傾向となったが、アズデポ膜で0.7から0.
86、アニール後で0.62から0.76と低い値であ
った。
The relationship with the surface nitriding ratio is such that as the film thickness increases,
Although it tends to be higher, it is 0.7 to 0.1 for the as-deposited film.
86, which was as low as 0.62 to 0.76 after annealing.

【0171】実施例36−実施例38は全圧を0.3P
a、窒素分圧比を0.3に固定し、クロムと珪素の窒化
膜の膜厚をそれぞれ300,1000,2000Åと変
化させた。全圧を0.3Paと低めにし、窒素分圧比が
0.3と高めに設定した。膜剥がれが起りやすくなった
ため、実施例38の膜厚2000Åでは、膜剥がれが生
じた。
Example 36-Example 38 shows that the total pressure is 0.3 P
a, The nitrogen partial pressure ratio was fixed at 0.3, and the thicknesses of the chromium and silicon nitride films were changed to 300, 1000, and 2000 °, respectively. The total pressure was set as low as 0.3 Pa, and the nitrogen partial pressure ratio was set as high as 0.3. Since the film was easily peeled off, the film was peeled off at a film thickness of 2000 ° in Example 38.

【0172】比抵抗との関係は実施例33−実施例35
と同様に膜厚が厚くなる程、若干、比抵抗が低くなっ
た。
The relationship with the specific resistance is shown in Examples 33 to 35.
Similarly, as the film thickness increased, the specific resistance slightly decreased.

【0173】表面窒化率との関係は膜厚が厚くなる程、
高くなる傾向となったが、アズデポ膜で0.85から
0.93、アニール後で0.72から0.8となり、実
施例33−実施例36と比べて高い値であった。
The relationship with the surface nitriding ratio is such that as the film thickness increases,
Although it tended to be higher, the value was 0.85 to 0.93 for the as-deposited film and 0.72 to 0.8 after annealing, which was higher than Examples 33 to 36.

【0174】実施例39−実施例41は全圧を0.15
Pa、窒素分圧比を0.15に固定し、クロムと珪素の
窒化膜の膜厚をそれぞれ300,1000,2000Å
と変化させた。全圧を0.15Paと低めにし、窒素分
圧比を0.15と低めに設定した。全圧を実施例33−
実施例38と比べ更に低くしたため、更に膜剥がれが起
りやすくなった。実施例40,41の膜厚1000Å及
び2000Åでは、膜剥がれが生じた。実施例39の膜
厚300Åでは膜剥がれは生じなかった。
Example 39-Example 41 used a total pressure of 0.15
Pa, the nitrogen partial pressure ratio were fixed at 0.15, and the thicknesses of the chromium and silicon nitride films were 300, 1000, and 2000, respectively.
Was changed. The total pressure was set as low as 0.15 Pa, and the nitrogen partial pressure ratio was set as low as 0.15. Example 33-
Since it was lower than that of Example 38, film peeling was more likely to occur. At the film thicknesses of 1000 ° and 2000 ° in Examples 40 and 41, film peeling occurred. At the film thickness of 300 ° in Example 39, no film peeling occurred.

【0175】比抵抗との関係は実施例33−実施例38
と同様に膜厚が厚くなる程、若干、比抵抗が低くなっ
た。
The relationship with the specific resistance is shown in Examples 33 to 38.
Similarly, as the film thickness increased, the specific resistance slightly decreased.

【0176】表面窒化率との関係は膜厚が厚くなる程、
高くなる傾向となったが、アズデポ膜で0.9から0.
92、アニール後で0.85から0.88となり、実施
例33−実施例38と比べてより高い値であった。
The relationship with the surface nitriding ratio is such that as the film thickness increases,
However, the as-deposited film had a tendency to increase from 0.9 to 0.1.
92, which changed from 0.85 to 0.88 after annealing, which was a higher value than Examples 33 to 38.

【0177】実施例33から実施例37及び実施例39
のスペーサ10を組み込んだ画像形成装置では、帯電に
よるスペーサ近傍の画像乱れ(影)もなく、良好な除電
能を示した。一方、実施例38及び実施例40から実施
例41の膜剥がれを生じたスペーサも膜剥がれのない箇
所ではスペーサ近傍での画像の乱れは全くなく、良好な
除電能を示した。
Embodiment 33 to Embodiment 37 and Embodiment 39
In the image forming apparatus in which the spacer 10 was incorporated, there was no image disturbance (shadow) near the spacer due to charging, and a good static elimination ability was exhibited. On the other hand, in the spacers of Example 38 and Examples 40 to 41 in which the film was peeled off, there was no image disturbance near the spacers in the areas where the film was not peeled off, and good charge eliminating ability was exhibited.

【0178】以上のように、成膜時の全圧、窒素分圧を
変化させたとき、表面窒化率が高く(除電能が高い)な
るような条件、例えば全圧が低くなるように条件を設定
した場合、窒化膜は膜剥がれを生じやすい性質がある。
As described above, when the total pressure during film formation and the partial pressure of nitrogen are changed, the conditions under which the surface nitridation rate is high (the charge removal ability is high), for example, the conditions under which the total pressure is low, are set. When it is set, the nitride film has a property of easily causing film peeling.

【0179】表面窒化率の高い条件を設定した場合、無
理に膜厚を厚くする必要はなく、この時には膜厚を薄く
する。例えば300Åにすれば膜剥がれを抑制すること
ができる。 (実施例42、実施例43)実施例42、実施例43は
クロムと珪素の窒化膜10cを積層構成とした実施例で
ある。
When a condition with a high surface nitriding rate is set, it is not necessary to forcibly increase the film thickness. At this time, the film thickness is reduced. For example, when the angle is set to 300 °, film peeling can be suppressed. Embodiments 42 and 43 Embodiments 42 and 43 are embodiments in which a nitride film 10c of chromium and silicon is laminated.

【0180】表8に、各実施例のスペーサ10について
測定した結果をまとめて示す。
Table 8 summarizes the results of measurements on the spacers 10 of the examples.

【0181】[0181]

【表8】 実施例42、実施例43は絶縁性基材10a上に窒化シ
リコン膜を0.5μm成膜し、次に第2層のクロムと珪
素の窒化膜を設け、更に第1層のクロムと珪素の窒化膜
を設け、積層構成とした。
[Table 8] In Example 42 and Example 43, a silicon nitride film was formed to a thickness of 0.5 μm on the insulating base material 10a, then a second layer of chromium and silicon nitride films was provided, and a first layer of chromium and silicon was further formed. A nitride film was provided to form a laminated structure.

【0182】スペーサの最表面に設ける第1層のクロム
と珪素の窒化膜は実施例22及び実施例39で用いた条
件では膜剥がれを生じやすい。すなわち、実施例22の
窒化膜では窒素分圧が高いために膜厚2000Åでは実
際に膜剥がれを生じた。また、実施例39の窒化膜では
全圧が低いために膜厚2000Åでは実際に膜剥がれを
生じた。しかし、前記実施例22及び実施例39の窒化
膜は表面窒化率が高く、除電能の高い膜であるため、こ
の第1層の窒化膜の成膜条件を実施例22及び実施例3
9の成膜条件を用いて膜厚を膜剥がれを生じない薄い膜
厚として設け、第2層の窒化膜には膜剥がれが生じない
安定性の良い膜(例えば実施例1や実施例34の窒化
膜)を十分な膜厚で設けた。例えば、実施例42では2
000Å、実施例43では1000Åとした。
The first layer of chromium and silicon nitride films provided on the outermost surface of the spacer is liable to peel off under the conditions used in Examples 22 and 39. That is, in the nitride film of Example 22, since the nitrogen partial pressure was high, the film was actually peeled at a film thickness of 2000 °. Further, since the total pressure was low in the nitride film of Example 39, film peeling actually occurred at a film thickness of 2000 °. However, since the nitride films of Examples 22 and 39 have a high surface nitridation rate and a high static elimination ability, the conditions for forming the first nitride film are set to those of Examples 22 and 3.
By using the film formation conditions of No. 9, the film thickness is provided as a thin film that does not cause film peeling, and the second nitride film is a film with good stability that does not cause film peeling (for example, in Examples 1 and 34). Nitride film) with a sufficient film thickness. For example, in Example 42, 2
000 °, and in Example 43, 1000 °.

【0183】このような積層構成を用いることにより、
例えば最表面の第1層に帯電した電荷を第2層を通じて
逃がすことができた。また、絶縁性基材10aからのア
ルカリイオンの第1層への拡散を防ぐことが可能となっ
た。
By using such a laminated structure,
For example, charges charged in the first layer on the outermost surface could be released through the second layer. Further, it has become possible to prevent the diffusion of alkali ions from the insulating base material 10a into the first layer.

【0184】実施例42,43のスペーサ10を組み込
んだ画像形成装置では、帯電によるスペーサ近傍の画像
乱れ(影)もなく、良好な除電能を示した。更に、長時
間の稼動後も特性の変化がなく良好であった。 (実施例44−実施例47)実施例44−実施例47は
スパッタガス全圧、窒素分圧、膜厚を固定し、遷移金属
と珪素の窒化膜の遷移金属を、Crに変えてそれぞれT
i、Ta、Mo、Wと変えて抵抗を揃えた実施例であ
る。
In the image forming apparatus incorporating the spacers 10 of Examples 42 and 43, there was no image disturbance (shadow) near the spacers due to charging, and a good charge removing ability was exhibited. Furthermore, even after a long operation, there was no change in the characteristics, and the result was good. (Examples 44 to 47) In Examples 44 to 47, the total pressure of the sputtering gas, the partial pressure of nitrogen, and the film thickness were fixed, and the transition metal of the transition metal and the transition metal of the silicon nitride film were changed to Cr, respectively.
This is an embodiment in which the resistances are made uniform in place of i, Ta, Mo, and W.

【0185】表9に、各実施例のスペーサ10について
測定した結果をまとめて示す。
Table 9 summarizes the results of measurements on the spacers 10 of the examples.

【0186】[0186]

【表9】 実施例1とまったく同様に、導電膜10cとして、Cr
に変えてそれぞれTi、Ta、Mo、Wと珪素の窒化膜
を形成した。
[Table 9] Just as in the first embodiment, the conductive film 10c is made of Cr
And nitrided films of Ti, Ta, Mo, W and silicon were formed respectively.

【0187】それぞれの導電膜10cを形成後は実施例
1と同様に画像形成装置に組み込みカラー画像を表示、
スペーサ近傍の画像の乱れを調べた。
After forming the respective conductive films 10c, they are incorporated in the image forming apparatus in the same manner as in Embodiment 1 to display a color image.
The image disorder near the spacer was examined.

【0188】実施例44−実施例47のスペーサ10に
ついて帯電緩和膜10cの抵抗値および性能を表9に示
す。組み込み前、フェースプレートへの封着後、リアプ
レートへの封着後、真空排気後、素子電極通電処理後等
各工程で計測したところ全行程を通じてほとんど、実施
例1と同様の抵抗値の挙動であった。このことは実施例
1のCrと同様に遷移金属であるTi、Ta、Mo、W
と珪素の窒化膜が非常に安定であり、帯電緩和膜として
適していることを示している。
Embodiment 44-Table 9 shows the resistance value and performance of the charge relaxation film 10c for the spacers 10 of Embodiment 47. Measured in each process such as before assembly, after sealing to the face plate, after sealing to the rear plate, after evacuation, after energization of the device electrode, and almost the same resistance value behavior as in Example 1 throughout the entire process. Met. This is because the transition metals Ti, Ta, Mo, and W are the same as Cr in Example 1.
This indicates that the silicon nitride film is very stable and is suitable as a charge relaxation film.

【0189】実施例44−実施例47の帯電緩和膜10
cをスペーサ10として画像形成装置に組み込み、カラ
ー画像を表示、スペーサ近傍の画像の乱れを調べた。
Embodiment 44-Electrostatic Relaxation Film 10 of Embodiment 47
c was incorporated into an image forming apparatus as a spacer 10, a color image was displayed, and disturbance of an image near the spacer was examined.

【0190】実施例44−実施例47のスペーサについ
てはスペーサに近い位置にある電子放出素子1からの放
出電子による発光スポットも含め、二次元状に等間隔の
発光スポット列が形成され、鮮明で色再現性の良いカラ
ー画像表示ができた。このことはスペーサ10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せ
ず、スペーサ10の帯電もおこっていないことを示して
いる。
Embodiments 44-47 In the spacers of Embodiments 47 and 47, a two-dimensional array of light-emitting spots is formed at equal intervals, including light-emitting spots generated by the electrons emitted from the electron-emitting devices 1 located close to the spacers. A color image with good color reproducibility could be displayed. This indicates that even if the spacer 10 is provided, no disturbance of the electric field affecting the electron trajectory occurs, and the spacer 10 is not charged.

【0191】また、それぞれのスペーサをとりはずして
XPS(X線光電子分光装置)により表面を分析したと
ころ、Ti、Ta、Mo、Wは表面では酸化物であり、
珪素の表面窒化率(「窒化珪素」/「窒化珪素+酸化珪
素」)は0.83〜0.95であった。この値は、スパ
ッタリング形成後(アズデポ)のTi、Ta、Mo、W
と珪素の窒化膜を、封着温度430℃10分間以上焼成
処理を行った後、同様に表面分析を行った値とほぼ同じ
であった。このことから、遷移金属がそれぞれ、Ti、
Ta、Mo、Wとそれぞれ種類を変えても、比抵抗の安
定性、表面窒化率の低下に影響がないことを示してい
る。尚、本材料(実施例44−実施例47)の抵抗温度
係数は−0.3%から−0.6%であり、それぞれ、V
a=5kVにおいても熱暴走はみられなかった。
When the surface was analyzed by XPS (X-ray photoelectron spectroscopy) with each spacer removed, Ti, Ta, Mo, and W were oxides on the surface.
The surface nitridation rate of silicon (“silicon nitride” / “silicon nitride + silicon oxide”) was 0.83 to 0.95. This value is the value of Ti, Ta, Mo, W after sputtering formation (as deposited).
After the silicon nitride film was subjected to a baking treatment at a sealing temperature of 430 ° C. for 10 minutes or more, the surface analysis was almost the same. From this, the transition metals are Ti,
This shows that even if the types are changed to Ta, Mo, and W, there is no effect on the stability of the specific resistance and the decrease in the surface nitriding ratio. The temperature coefficient of resistance of this material (Example 44 to Example 47) is from -0.3% to -0.6%.
No thermal runaway was observed even at a = 5 kV.

【0192】[0192]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の帯電緩和
膜によれば、酸素等の雰囲気でも抵抗値の変動が小さ
く、高抵抗化する場合でも島状としたり極めて薄膜化す
る必要がないので、安定性、再現性の優れた帯電緩和膜
を形成することができる。また、高融点で、硬度が高い
ので安定性に優れる長所も有している。さらに、窒化珪
素は絶縁体で、遷移金属窒化物は良導電体なので、組成
を調整することで任意の比抵抗値を得ることができる。
本発明の帯電緩和膜は本願の実施形態等で述べた装置の
他、CRT,あるいは放電管等の電子管等に用いること
ができ、その他にも電荷の帯電が問題となる用途に広く
用いることができる。
As described above, according to the charge-relaxation film of the present invention, the fluctuation of the resistance value is small even in an atmosphere such as oxygen, and it is not necessary to form an island or to make it extremely thin even when the resistance is increased. Therefore, it is possible to form a charge relaxation film having excellent stability and reproducibility. In addition, it has the advantage of being excellent in stability because of its high melting point and high hardness. Furthermore, since silicon nitride is an insulator and transition metal nitride is a good conductor, any specific resistance can be obtained by adjusting the composition.
In addition to the devices described in the embodiments of the present application, the charge relaxation film of the present invention can be used for an electron tube such as a CRT or a discharge tube. it can.

【0193】また本発明の画像形成装置によれば、素子
基板とフェースプレート間に配置された絶縁性部材表面
に、遷移金属と珪素との窒化化合物膜を帯電緩和膜とし
て用いることで、組立工程中に抵抗値の変化がほとんど
起こらず、安定した抵抗値を得ることができる。これに
よりスペーサ近傍でのビームの電位の乱れは抑止され、
ビームが蛍光体に衝突する位置と、本来発光するべき蛍
光体との位置ずれの発生が防止され、輝度損失を防ぐこ
とができ鮮明な画像表示が可能となった。
According to the image forming apparatus of the present invention, a nitride compound film of a transition metal and silicon is used as a charge relaxation film on the surface of the insulating member disposed between the element substrate and the face plate, thereby reducing the assembling process. There is almost no change in the resistance value inside, and a stable resistance value can be obtained. This suppresses disturbance of the beam potential near the spacer,
A position shift between the position where the beam collides with the phosphor and the phosphor which should originally emit light is prevented, and a loss of luminance can be prevented, and a clear image can be displayed.

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

【図1】本発明の画像形成装置のスペーサ近傍の概略断
面図である。
FIG. 1 is a schematic sectional view near a spacer of an image forming apparatus of the present invention.

【図2】本発明の実施形態例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. 2 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3】本発明で用いたスペーサの断面模式図である。FIG. 3 is a schematic sectional view of a spacer used in the present invention.

【図4】表示パネルのフェースプレートの蛍光体配列を
例示した平面図である。
FIG. 4 is a plan view illustrating a phosphor array of a face plate of the display panel.

【図5】マルチ電子ビーム源の基板の平面図及び断面図
である。
FIG. 5 is a plan view and a cross-sectional view of a substrate of the multi-electron beam source.

【図6】平面型表面伝導型電子放出素子の形成工程図で
ある。
FIG. 6 is a process chart of forming a planar surface conduction electron-emitting device.

【図7】電子ビーム源のフォーミング形成印加パルス波
形図である。
FIG. 7 is a waveform diagram of a forming application pulse of an electron beam source.

【図8】通電活性化工程の印加パルス波形図である。FIG. 8 is an applied pulse waveform diagram in an energization activation step.

【図9】垂直型表面伝導型電子放出素子の断面図であ
る。
FIG. 9 is a sectional view of a vertical surface conduction electron-emitting device.

【図10】表面伝導型電子放出素子の電流電圧特性の模
式図である。
FIG. 10 is a schematic diagram of current-voltage characteristics of a surface conduction electron-emitting device.

【図11】単純マトリクス配線図である。FIG. 11 is a simple matrix wiring diagram.

【図12】平面型表面伝導型電子放出素子の断面図であ
る。
FIG. 12 is a sectional view of a planar surface conduction electron-emitting device.

【図13】スパッタ装置の概略的構成図である。FIG. 13 is a schematic configuration diagram of a sputtering apparatus.

【図14】多数の微小な電子源を使用したディスプレイ
の断面模式図である。
FIG. 14 is a schematic cross-sectional view of a display using a number of minute electron sources.

【図15】本発明で用いるスペーサの他の形態を示す斜
視図である。
FIG. 15 is a perspective view showing another form of the spacer used in the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 電子源(電子放出素子) 2 リアプレート 3 側壁(支持枠) 4 ガラス基板 5 蛍光膜 6 メタルバック 7 フェースプレート 8 外囲器 9 X方向配線 10 スペーサ 10a 絶縁性基材 10b Naブロック層 10c 帯電緩和膜 11 電極 12 Y方向配線 13 基板 14,15 素子電極 16 導電性薄膜 17 電子放出部 18 通電活性化処理により形成した薄膜 19 フォーミング電源 20 電流計 21 活性化電源 22 放出電流Ieを捕捉するためのアノード電極 23 直流高電圧電源 24 電流計 25 基板 26,27 素子電極 28 段差形成部材 29 微粒子膜を用いた導電性薄膜 30 通電フォーミング処理により形成した電子放出部 31 通電活性化処理により形成した薄膜 REFERENCE SIGNS LIST 1 electron source (electron emitting element) 2 rear plate 3 side wall (support frame) 4 glass substrate 5 fluorescent film 6 metal back 7 face plate 8 envelope 9 X-direction wiring 10 spacer 10a insulating base material 10b Na block layer 10c electrification Relaxing film 11 Electrode 12 Y-direction wiring 13 Substrate 14, 15 Device electrode 16 Conductive thin film 17 Electron emission section 18 Thin film formed by current activation processing 19 Forming power supply 20 Ammeter 21 Activation power supply 22 To capture emission current Ie Anode electrode 23 DC high-voltage power supply 24 Ammeter 25 Substrate 26, 27 Device electrode 28 Step forming member 29 Conductive thin film using fine particle film 30 Electron emission portion formed by energization forming process 31 Thin film formed by energization activation process

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大里 陽一 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 Fターム(参考) 5G067 AA55 CA02 DA02  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (72) Inventor Yoichi Osato 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo F-term in Canon Inc. (reference) 5G067 AA55 CA02 DA02

Claims (20)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 遷移金属と珪素または窒化珪素とのター
ゲットをスパッタして得られる遷移金属と珪素との窒化
化合物を有することを特徴とする帯電緩和膜。
1. A charge relaxation film comprising a nitride compound of a transition metal and silicon obtained by sputtering a target of a transition metal and silicon or silicon nitride.
【請求項2】 前記遷移金属がクロム、チタン、タンタ
ル、モリブデン、タングステンから選ばれる少なくとも
1種である請求項1に記載の帯電緩和膜。
2. The charge relaxation film according to claim 1, wherein the transition metal is at least one selected from chromium, titanium, tantalum, molybdenum, and tungsten.
【請求項3】 前記遷移金属と珪素との窒化化合物の珪
素の表面窒素化率(「窒化珪素」/「珪素」)が、60
%以上であることを特徴とする請求項1又は請求項2に
記載の帯電緩和膜。
3. The silicon nitride compound of the transition metal and silicon has a surface nitrogenation ratio (“silicon nitride” / “silicon”) of 60.
% Or more.
【請求項4】 遷移金属と珪素または窒化珪素とのター
ゲットをスパッタすることで、遷移金属と珪素との窒化
化合物を有する帯電緩和膜を成膜することを特徴とする
帯電緩和膜の成膜方法。
4. A method for forming a charge relaxation film, comprising forming a charge relaxation film having a nitride compound of a transition metal and silicon by sputtering a target of a transition metal and silicon or silicon nitride. .
【請求項5】 遷移金属と珪素のターゲットをスパッタ
して遷移金属と珪素の窒化化合物膜を成膜する際に、ス
パッタガスとしてアルゴンと窒素を用い、遷移金属と珪
素の窒化化合物膜の比抵抗値を、スパッタガス全圧と窒
素分圧を大きく又は小さく制御することにより設定する
ことを特徴とする帯電緩和膜の成膜方法。
5. When a transition metal and silicon target is sputtered to form a transition metal and silicon nitride compound film, argon and nitrogen are used as sputter gases, and a specific resistance of the transition metal and silicon nitride compound film is used. A value is set by controlling the total pressure of the sputtering gas and the partial pressure of nitrogen to be larger or smaller.
【請求項6】 請求項5に記載の帯電緩和膜の成膜方法
において、スパッタガス全圧に対して窒素分圧を50%
未満にすることを特徴とする帯電緩和膜の成膜方法。
6. The method of claim 5, wherein the partial pressure of nitrogen is 50% of the total pressure of the sputtering gas.
A method for forming a charge-relaxation film.
【請求項7】 請求項5に記載の帯電緩和膜の成膜方法
において、スパッタガス全圧を0.4Pa以上、1.0
Pa以下にすることを特徴とする帯電緩和膜の成膜方
法。
7. The method for forming a charge relaxation film according to claim 5, wherein the total pressure of the sputtering gas is 0.4 Pa or more and 1.0 Pa or more.
A method for forming a charge relaxation film, wherein the pressure is set to Pa or less.
【請求項8】 遷移金属と珪素のターゲットをスパッタ
して遷移金属と珪素の窒化化合物膜を成膜する際に、チ
ャンバーの背圧を1.0×10-3Pa以下まで排気する
ことを特徴とする帯電緩和膜の成膜方法。
8. When a transition metal and silicon target is sputtered to form a transition metal and silicon nitride compound film, the back pressure of the chamber is evacuated to 1.0 × 10 −3 Pa or less. Method for forming a charge relaxation film.
【請求項9】 外囲器内に、電子放出素子、画像形成部
材、及び、スペーサとを備える画像形成装置において、
前記スペーサは基材表面に、請求項1〜3のいずれかの
請求項に記載の帯電緩和膜を有するスペーサであること
を特徴とする画像形成装置。
9. An image forming apparatus including an electron emitting element, an image forming member, and a spacer in an envelope,
The image forming apparatus according to claim 1, wherein the spacer is a spacer having a charge relaxation film according to claim 1 on a surface of a base material.
【請求項10】 前記帯電緩和膜は、膜厚が10nm〜
1μmの範囲内で、放出電子の加速電圧をVaとしたと
きの比抵抗が10-7×Va2 〜105 Ωm範囲内にあ
り、絶対値が1%以下の負の抵抗温度係数を有する請求
項9に記載の画像形成装置。
10. The charge relaxation film has a thickness of 10 nm to 10 nm.
Within the range of 1 μm, the specific resistance is within the range of 10 −7 × Va 2 to 10 5 Ωm when the accelerating voltage of the emitted electrons is Va, and the absolute value has a negative temperature coefficient of resistance of 1% or less. Item 10. The image forming apparatus according to Item 9.
【請求項11】 前記基材は、Naを含有する基材であ
り、前記基材と前記窒素化合物の被膜との間にNaブロ
ック層を有する請求項9に記載の画像形成装置。
11. The image forming apparatus according to claim 9, wherein the substrate is a substrate containing Na, and has an Na block layer between the substrate and the coating of the nitrogen compound.
【請求項12】 前記スペーサは、前記外囲器内に配置
された電極部材に接続されている請求項9に記載の画像
形成装置。
12. The image forming apparatus according to claim 9, wherein the spacer is connected to an electrode member disposed in the envelope.
【請求項13】 前記電極部材は、前記電子放出素子に
駆動電圧を印加するための電極である請求項12に記載
の画像形成装置。
13. The image forming apparatus according to claim 12, wherein said electrode member is an electrode for applying a drive voltage to said electron-emitting device.
【請求項14】 前記電極部材は、前記画像形成部材に
設けられた放出電子の加速電極である請求項12に記載
の画像形成装置。
14. The image forming apparatus according to claim 12, wherein the electrode member is an electron accelerating electrode provided on the image forming member.
【請求項15】 前記スペーサは、その両端部間で電位
差が生じるように該両端部に電圧が印加されている請求
項9に記載の画像形成装置。
15. The image forming apparatus according to claim 9, wherein a voltage is applied to both ends of the spacer so that a potential difference occurs between both ends.
【請求項16】 前記スペーサは、前記電子放出素子に
駆動電圧を印加するための電極と前記画像形成部材に設
けられた放出電子の加速電極とに接続されている請求項
9に記載の画像形成装置。
16. The image forming apparatus according to claim 9, wherein said spacer is connected to an electrode for applying a driving voltage to said electron-emitting device and an emitted electron accelerating electrode provided on said image forming member. apparatus.
【請求項17】 前記電子放出素子が、冷陰極型の電子
放出素子である請求項9〜16のいずれかの請求項に記
載の画像形成装置。
17. The image forming apparatus according to claim 9, wherein said electron-emitting device is a cold cathode type electron-emitting device.
【請求項18】 前記電子放出素子が、表面伝導型電子
放出素子である請求項17に記載の画像形成装置。
18. The image forming apparatus according to claim 17, wherein said electron-emitting device is a surface conduction electron-emitting device.
【請求項19】 外囲器内に、電子放出素子、画像形成
部材、及び、スペーサとを備える画像形成装置の製造方
法において、基材表面に請求項1〜3のいずれかに記載
の帯電緩和膜を被覆しスペーサを形成する工程と、該ス
ペーサ、電子放出素子、及び、画像形成部材を外囲器内
に配置後、該外囲器を非酸化雰囲気として、該外囲器の
封着を行う工程を有することを特徴とする画像形成装置
の製造方法。
19. A method for manufacturing an image forming apparatus including an electron-emitting device, an image-forming member, and a spacer in an envelope, wherein the surface of the base material according to claim 1 is relaxed. Forming the spacer by covering the film, and after disposing the spacer, the electron-emitting device, and the image forming member in the envelope, setting the envelope to a non-oxidizing atmosphere, and sealing the envelope. A method for manufacturing an image forming apparatus, comprising the steps of:
【請求項20】 前記非酸化雰囲気は、窒素雰囲気であ
る請求項19に記載の画像形成装置の製造方法。
20. The method according to claim 19, wherein the non-oxidizing atmosphere is a nitrogen atmosphere.
JP4907599A 1999-02-25 1999-02-25 Electrification-reducing membrane, membrane forming method therefor, and image formation device and its production Pending JP2000248267A (en)

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