JPH10188855A - Image forming apparatus - Google Patents

Image forming apparatus

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JPH10188855A
JPH10188855A JP35013096A JP35013096A JPH10188855A JP H10188855 A JPH10188855 A JP H10188855A JP 35013096 A JP35013096 A JP 35013096A JP 35013096 A JP35013096 A JP 35013096A JP H10188855 A JPH10188855 A JP H10188855A
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JP
Japan
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electron
spacer
substrate
voltage
aluminum nitride
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Application number
JP35013096A
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Japanese (ja)
Inventor
Hirotsugu Takagi
博嗣 高木
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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  • Vessels, Lead-In Wires, Accessory Apparatuses For Cathode-Ray Tubes (AREA)
  • Cathode-Ray Tubes And Fluorescent Screens For Display (AREA)
  • Transforming Electric Information Into Light Information (AREA)
  • Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the dielectric withstand voltage, mechanical strength so as to enable application of a high acceleration voltage and visualization of clear image by supporting a substrate on which a plurality of electron radiation elements are formed and a transparent substrate in which a luminous material is formed by means of an aluminum nitride and a spacer covering its surface with the aluminum nitride. SOLUTION: A spacer 10 is fabricated on an aluminum nitride plate of 1.0mm in thickness by processing a hole of 0.25mm in diameter corresponding to an electron source by a carbonate gas laser. A face plate 7 is sufficiently aligned upwardly of a rear plate 2 and disposed via a side wall 3 and a spacer 10, and each bonding part is sealed with a flit glass. Thus, by forming the spacer 10 by the aluminum nitride, since a secondary electron emission rate is small, charge due to electron radiation is small, a creeping discharge is hardly generated, the dielectric withstand voltage is enhanced, and heat resistance and mechanical strength are enhanced.

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利用
した画像形成装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image forming apparatus using an electron-emitting device.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、電子放出素子を利用した画像形成
装置として、電子放出素子を多数形成した電子源基板
と、透明電極および蛍光体を具備した陽極基板とを平行
に対向させ、真空に排気した平面型の電子線表示パネル
が知られている。
2. Description of the Related Art Conventionally, as an image forming apparatus using an electron-emitting device, an electron source substrate on which a large number of electron-emitting devices are formed and an anode substrate provided with a transparent electrode and a phosphor are arranged in parallel and evacuated to a vacuum. A flat type electron beam display panel is known.

【0003】電子放出素子としては、熱電子型と冷陰極
型の2種類が知られており、冷陰極型電子放出素子には
電界放出型電子放出素子(以下FE型と略す)、表面伝
導型電子放出素子(以下SCEと略す)や、金属/絶縁
層/金属型電子放出素子(以下MIM型と略す)等があ
る。
[0003] Two types of electron-emitting devices are known: a thermionic type and a cold-cathode type. The cold-cathode-type electron-emitting devices include a field emission type (hereinafter abbreviated as FE type) and a surface conduction type. There are an electron-emitting device (hereinafter abbreviated as SCE) and a metal / insulating layer / metal-type electron-emitting device (hereinafter abbreviated as MIM type).

【0004】電子線表示パネルのような画像形成装置に
おいて、FE型を用いたものは、例えば、W.P.Dyke&W.
W.Dolan、"Field emission"、Advance in Electron Physi
cs、8、89(1956) あるいはC.A.Spindt,"PHYSICAL Propert
ies of thin-film field emission cathodes with moly
bdenium cones",J.Appl.Phys.,47,5248(1976)さらにはI
. Brodie, "Advanced technology:flat cold-cathode
CRTs", Information Display , 1/89 , 17 (1989) に開
示されたもの等が知られている。
In an image forming apparatus such as an electron beam display panel, an apparatus using an FE type is disclosed, for example, in WPDyke & W.
W. Dolan, "Field emission", Advance in Electron Physi
cs, 8, 89 (1956) or CASpindt, "PHYSICAL Propert
ies of thin-film field emission cathodes with moly
bdenium cones ", J. Appl. Phys., 47, 5248 (1976) and I
Brodie, "Advanced technology: flat cold-cathode
CRTs ", Information Display, 1/89, 17 (1989) and the like are known.

【0005】また、SCE型の例としては、M.I.Elinso
n、Radio Eng. Electron Pys.、10、(1965)等がある。SC
E型は基板上に形成された小面積の薄膜に、膜面に平行
に電流を流すことにより、電子放出が生ずる現象を利用
するものである。この表面伝導型電子放出素子として
は、前記エリンソン等によるSnO2薄膜を用いたも
の、Au薄膜によるもの[G.Dittmer:"Thin Solid Film
s"、9、317(1972)]、In23/SnO2薄膜によるもの
[M.Hartwell and C.G.Fonstad:"IEEE Trans. ED Con
f."、519(1975)]、カーボン薄膜によるもの[荒木久
他:真空、第26巻、第1号、22頁(1983)]、
特開平 7-45221 号公報等が知られている。
As an example of the SCE type, MIElinso
n, Radio Eng. Electron Pys., 10, (1965). SC
The E type 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. Examples of the surface conduction electron-emitting device include a device using an SnO 2 thin film by Elinson et al. And a device using an Au thin film [G. Dittmer: “Thin Solid Film”.
s ", 9,317 (1972)] , In 2 O 3 / SnO 2 by thin film [M.Hartwell and CGFonstad:". IEEE Trans ED Con
f. ", 519 (1975)], using a carbon thin film [Hisashi Araki
Others: Vacuum, Vol. 26, No. 1, p. 22 (1983)],
JP-A-7-45221 is known.

【0006】MIM型の例としてはC.A.Mead、"The tunn
el-emission amplifier、J.Appl.Phys.、32、646(1961)等
が知られている。
As an example of the MIM type, CAMead, "The tunn"
el-emission amplifier, J. Appl. Phys., 32, 646 (1961) and the like are known.

【0007】平面型の電子線表示パネルは、現在広く用
いられている陰極線管(cathode ray tube : CRT )表
示装置に比べ、軽量化、大画面化を図ることができ、ま
た、液晶を利用した平面型表示パネルやプラズマ・ディ
スプレイ、エレクトロルミネッセント・ディスプレイ等
の他の平面型表示パネルに比べて、より高輝度、高品質
な画像を提供することができる。図13、図14に、電
子放出素子を利用した画像形成装置の一例として、従来
の平面型電子線表示パネルの概略構成図を示す。ここ
で、図14は、図13のA-A'断面図である。
[0007] The flat type electron beam display panel can be made lighter and larger in size than a cathode ray tube (CRT) display device which is widely used at present, and uses a liquid crystal. As compared with other flat display panels such as a flat display panel, a plasma display, and an electroluminescent display, it is possible to provide higher brightness and higher quality images. FIGS. 13 and 14 are schematic configuration diagrams of a conventional flat electron beam display panel as an example of an image forming apparatus using an electron-emitting device. Here, FIG. 14 is a sectional view taken along the line AA ′ of FIG.

【0008】図13、図14に示される従来の平面型電
子線表示パネルの構成について詳述すると、図中、101
は電子源基板であるリアプレート、102 は陽極基板であ
るフェースプレート、103 は外枠であり、これらにより
真空外囲器を構成している。104 はリアプレートの基体
であるガラス基板、105 は電子放出素子であり、106aお
よび106bは、電子放出素子105 に電圧を印加するための
電極である。107a(走査電極)及び107b(信号電極)は
電極配線であり、それぞれ、電極106a、106bに接続され
ている。108 はフェースプレートの基体であるガラス基
板、109 は透明電極、110 は蛍光体である。111 はスペ
ーサで、リアプレート101 とフェースプレート102 を所
定間隔に保持するとともに、大気圧に対する支持部材と
して配置されている。
The structure of the conventional flat type electron beam display panel shown in FIGS. 13 and 14 will be described in detail.
Is a rear plate which is an electron source substrate, 102 is a face plate which is an anode substrate, and 103 is an outer frame, and these constitute a vacuum envelope. 104 is a glass substrate serving as a base of the rear plate, 105 is an electron-emitting device, and 106a and 106b are electrodes for applying a voltage to the electron-emitting device 105. 107a (scanning electrode) and 107b (signal electrode) are electrode wirings, which are connected to the electrodes 106a and 106b, respectively. Reference numeral 108 denotes a glass substrate which is a base of the face plate, 109 denotes a transparent electrode, and 110 denotes a phosphor. Reference numeral 111 denotes a spacer which holds the rear plate 101 and the face plate 102 at a predetermined interval and is arranged as a support member for atmospheric pressure.

【0009】この電子線表示パネルにおいて画像を形成
するには、マトリックス状に配置された走査配線107aと
信号配線107bに所定の電圧を順次印加することで、マト
リックスの交点に位置する所定の電子放出素子105 を選
択的に駆動し、放出された電子を蛍光体110 に照射して
所定の位置に輝点を得る。なお、透明電極109 は、放出
電子を加速してより高い輝度の輝点を得るために、素子
105 に対して正電位となるように高電圧が印加される。
ここで、印加される電圧は、蛍光体の性能にもよるが、
数百V から数十kV程度の電圧である。従って、リアプレ
ート101 とフェースプレート102 間の距離(正確には配
線107bと透明電極109 との距離)d は、この印加電圧に
よって真空の絶縁破壊(すなわち放電)が生じないよう
にするため、百μm から数mm程度に設定されるのが一般
的である。
In order to form an image on the electron beam display panel, a predetermined voltage is sequentially applied to the scanning wiring 107a and the signal wiring 107b arranged in a matrix, so that a predetermined electron emission position located at the intersection of the matrix is formed. The element 105 is selectively driven, and the emitted electrons are irradiated on the phosphor 110 to obtain a bright spot at a predetermined position. Note that the transparent electrode 109 is an element for accelerating the emitted electrons and obtaining a bright spot with higher luminance.
A high voltage is applied so as to be positive with respect to 105.
Here, the applied voltage depends on the performance of the phosphor,
It is a voltage of several hundred V to several tens kV. Therefore, the distance d between the rear plate 101 and the face plate 102 (more precisely, the distance between the wiring 107b and the transparent electrode 109) is set to 100% in order to prevent a vacuum dielectric breakdown (ie, discharge) from being caused by the applied voltage. Generally, it is set to be from μm to several mm.

【0010】表示パネルの表示面積が大きくなるに従
い、外囲器内部の真空と外部の大気圧差による基板の変
形を抑えるためには、リアプレート基板104 およびフェ
ースプレート基板108 を厚くする必要がでてきた。基板
を厚くすることは表示パネルの重量を増加させるだけで
なく、斜め方向から見た時に歪みを生ずる。そこで、ス
ペーサ111 を配置することにより、基板104 、108 の強
度負担を軽減でき、軽量化、低コスト化、大画面化が可
能となるので、平面型電子線表示パネルの利点を十分に
発揮することができる様になる。
As the display area of the display panel increases, the rear plate substrate 104 and the face plate substrate 108 need to be thickened in order to suppress the deformation of the substrate due to the difference between the vacuum inside the envelope and the atmospheric pressure outside. Have been. Increasing the thickness of the substrate not only increases the weight of the display panel, but also causes distortion when viewed from an oblique direction. Therefore, by arranging the spacer 111, the load on the strength of the substrates 104 and 108 can be reduced, and the weight, cost, and size of the screen can be reduced. Therefore, the advantages of the flat type electron beam display panel can be fully exhibited. You will be able to do it.

【0011】このスペーサ111 に使用される材質として
は、 i) 十分な耐大気圧強度(圧縮強度)を有すること。 ii) 製造工程及び高真空形成工程における加熱工程に
耐えうる耐熱性を有し、表示パネルの基板、外枠等との
熱膨張係数の整合が取れていること。 iii) 高電圧印加に耐えうる絶縁耐圧を有する高抵抗体
(絶縁体)であること。 iv) 高真空を維持するために、ガス放出レートが小さ
いこと。 v) 寸法の精度良く加工でき、量産性に優れること。 等が要求され、一般的にはガラス材料が用いられる。
The material used for the spacer 111 is to have i) sufficient atmospheric pressure resistance (compression strength). ii) It has heat resistance enough to withstand the heating process in the manufacturing process and the high vacuum forming process, and has a matching thermal expansion coefficient with the display panel substrate, outer frame, and the like. iii) A high-resistance body (insulator) having a withstand voltage that can withstand high voltage application. iv) Outgassing rate should be low to maintain high vacuum. v) To be able to machine with high dimensional accuracy and to be excellent in mass productivity. Etc. are required, and a glass material is generally used.

【0012】一方、『Advanced technology:flat cold-
cathode CRTs』(Information Display 1/89の17〜19
頁)や米国特許第 5,063,327 号において、Ivor Brodie
氏は、ポリイミドを用いたスペーサを開示している。
これは、感光性のポリイミドをスピン法で基板に塗布
し、前ベークした後、フォトリソグラフィ(マスク露
光、現像、洗浄)の工程を経て真空ベークを行う手法で
あり、最終的に陰極基板表面に100 μmの高さのポリイ
ミドスペーサを作っている。さらに感光性のポリイミド
を利用した例として米国特許第 5,371,433 号等も挙げ
ることができる。
On the other hand, "Advanced technology: flat cold-
cathode CRTs ”(17-19 of Information Display 1/89
Page) and US Patent No. 5,063,327.
Discloses a spacer using polyimide.
In this method, a photosensitive polyimide is applied to a substrate by a spin method, pre-baked, and then vacuum baked through a photolithography (mask exposure, development, washing) process, and finally applied to the cathode substrate surface. A polyimide spacer with a height of 100 μm is made. Further, U.S. Pat. No. 5,371,433 can be cited as an example utilizing photosensitive polyimide.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ようなスペーサ材料を使用した場合、以下に述べるよう
な問題がある。
However, when the above-mentioned spacer material is used, there are the following problems.

【0014】一般的なガラス材料は、機械強度、熱物
性、放出ガス特性については比較的良好な材料である。
また、加工性、量産性もよいので、スペーサとして使用
しやすい材料である。しかし、絶縁耐圧については、特
に表面の帯電(二次電子放出が原因と考えられる。)に
より沿面放電を生じやすいので、あまり大きな高電圧を
印加することはできず、十分な明るさの表示を行なうこ
とは困難である。
A general glass material is a material having relatively good mechanical strength, thermophysical properties, and emission gas characteristics.
In addition, the material is easy to use as a spacer because of good workability and mass productivity. However, with respect to the dielectric strength, creeping discharge is likely to occur particularly due to charging of the surface (which is considered to be due to secondary electron emission), so that a very high voltage cannot be applied, and a display with sufficient brightness is required. It is difficult to do.

【0015】一方、ポリイミド樹脂をフォトリソグラフ
ィの手法でスペーサ形成する場合、機械強度はガラス材
料に劣るものの、配置するスペーサの個数を増やすこと
が容易なので、耐大気圧強度を得ることができる。耐熱
性、放出ガス特性については、ガラス材料に比べて若干
劣る場合があるが、適当なアニーリング処理等を施すこ
とで、ガラス製の外囲器中で問題なく用いることができ
る。電気物性については、絶縁耐性は良好で、沿面耐圧
も高い。しかしながら、加工性については、以下のよう
な問題がある。
On the other hand, when a spacer is formed from a polyimide resin by photolithography, the mechanical strength is inferior to that of a glass material, but the number of spacers to be arranged can be easily increased, so that atmospheric pressure resistance can be obtained. Although heat resistance and outgassing characteristics may be slightly inferior to those of glass materials, they can be used in glass envelopes without any problem by performing appropriate annealing treatment or the like. Regarding the electrical properties, the insulation resistance is good and the creepage withstand voltage is high. However, the workability has the following problems.

【0016】上述のフォトリソグラフィ加工によると、
一回の工程でできるポリイミドスペーサの高さは、せい
ぜい数〜数十μmであり、所望の高さd を得るために
は、何回も工程を繰り返す必要がある。従って、現実的
に利用可能なスペーサ高さは精々数百μm程度以下とな
り、フェースプレートに印加できる電圧は制限されてし
まう。このため、現行のCRT で用いられている性能の高
い高加速電子用蛍光体(加速電圧数kV〜数十kV程度)は
使用しにくく、輝度、色純度等の性能の劣る低加速電子
用蛍光体を用いなければならなかった。
According to the photolithography process described above,
The height of the polyimide spacer formed in one process is at most several to several tens of μm, and it is necessary to repeat the process many times to obtain the desired height d. Therefore, the height of the spacer that can be actually used is at most about several hundred μm or less, and the voltage that can be applied to the face plate is limited. For this reason, high-acceleration electron phosphors (acceleration voltage several kV to several tens of kV) used in current CRTs are difficult to use, and low-acceleration electron phosphors with poor performance such as luminance and color purity are difficult to use. I had to use my body.

【0017】さらに、スペーサ形成工程はリアプレート
またはフェースプレート上で行なわれるために、ポリイ
ミドの残査がリアプレートまたはフェースプレート上に
残ったり、該工程中に、電子放出素子にダメージを与え
てしまうといった心配もあった。また、ポリイミドスペ
ーサ形成工程途中で何らかの不具合が生じた場合は、ポ
リイミドスペーサとリアプレートないしフェースプレー
トの両方を破棄せざるを得ず、コストの上昇、資源の無
駄使いとなってしまうこととなる。
Further, since the spacer forming step is performed on the rear plate or the face plate, the residue of the polyimide remains on the rear plate or the face plate or damages the electron-emitting device during the step. There was also a concern. Further, if any trouble occurs during the process of forming the polyimide spacer, both the polyimide spacer and the rear plate or face plate must be discarded, resulting in an increase in cost and waste of resources.

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段および作用】本発明の画像
形成装置は、複数の電子放出素子を形成した基板と発光
材料を形成した透明基板とをスペーサを介して対向させ
た構造を有する画像形成装置において、該スペーサの表
面が窒化アルミニウムからなることを特徴とするもので
ある。
An image forming apparatus according to the present invention has a structure in which a substrate on which a plurality of electron-emitting devices are formed and a transparent substrate on which a luminescent material is formed are opposed to each other via a spacer. In the apparatus, the surface of the spacer is made of aluminum nitride.

【0019】また本発明の画像形成装置は、複数の電子
放出素子を形成した基板と発光材料を形成した透明基板
とをスペーサを介して対向させた構造を有する画像形成
装置において、該スペーサが窒化アルミニウムからなる
又は基材に窒化アルミニウム膜が被覆されたものからな
ることを特徴とするものである。
Further, according to the image forming apparatus of the present invention, there is provided an image forming apparatus having a structure in which a substrate on which a plurality of electron-emitting devices are formed and a transparent substrate on which a luminescent material is formed are opposed to each other via a spacer. It is characterized by being made of aluminum or a base material coated with an aluminum nitride film.

【0020】すなわち、本発明は表面を窒化アルミニウ
ムとしたスペーサ、特に窒化アルミニウムあるいは窒化
アルミニウムで表面を被覆したスペーサ、により複数の
電子源を形成した基板(リアプレート)と蛍光体基板
(フェースプレート)を対向支持し、該複数の電子源か
らの放出電子を加速して蛍光体に照射することにより画
像を表示する画像形成装置である。
That is, according to the present invention, a substrate (rear plate) and a phosphor substrate (face plate) in which a plurality of electron sources are formed by a spacer having a surface of aluminum nitride, particularly a spacer whose surface is coated with aluminum nitride or aluminum nitride. Are opposed to each other, and an image is displayed by accelerating the emitted electrons from the plurality of electron sources and irradiating the phosphor with the electrons.

【0021】なお、本発明においてはスペーサの表面を
窒化アルミニウムで構成すればよく、後述する実施形態
や実施例のものに限定されるものではない。
In the present invention, the surface of the spacer may be made of aluminum nitride, and is not limited to the embodiments and examples described later.

【0022】既に説明したように、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。そし
て、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(以下
SCEと略す)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。
As described above, two types of electron-emitting devices, thermionic type and cold-cathode type, are known. The cold-cathode type electron-emitting devices include a field emission type (hereinafter abbreviated as FE type), a surface conduction electron-emitting device (hereinafter abbreviated as SCE), and a metal / insulating layer / metal type (hereinafter MIM).
Abbreviated as type). The type of the electron-emitting device in the present invention is not particularly limited, but a cold cathode type is particularly preferably used.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】以下、本発明の画像形成装置の実
施形態について図面を用いて具体的に述べる。図1はス
ペーサを中心とした画像形成装置の断面模式図である。
図中、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。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、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。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the image forming apparatus of the present invention will be specifically described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an image forming apparatus centering on a spacer.
In the drawing, 1 is an electron source, 2 is a rear plate, 3 is a side wall, and 7 is a face plate. An airtight container (outside) for maintaining the inside of the display panel at a vacuum with the rear plate 2, the side wall 3, and the face plate 7 is provided. An enclosure 8) is formed. In assembling the airtight container, it is necessary to seal the joints of the members in order to maintain sufficient strength and airtightness. For example, frit glass is applied to the joints, and in a nitrogen atmosphere, 400 to 500 degrees Celsius. Seal by baking for 10 minutes or more.

【0024】10は窒化アルミニウム製のスペーサであ
り、電子源1からの放出電子を遮らないように図1では
X方向配線9上に立ててある。スペーサ10はX方向配
線9上に限らずY方向配線上その他の場所に設けること
も可能である。さらには、フェースプレート7とリアプ
レート2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され
ていてもよい。
Numeral 10 denotes a spacer made of aluminum nitride, which is set up on the X-direction wiring 9 in FIG. 1 so as not to block the electrons emitted from the electron source 1. The spacer 10 can be provided not only on the X-directional wiring 9 but also on other places on the Y-directional wiring. Further, in a configuration in which an intermediate electrode plate (grid electrode or the like) is provided between the face plate 7 and the rear plate 2 for the purpose of shaping an electron beam or preventing electrification of a substrate insulating portion, the spacer serves as an intermediate electrode plate or the like. It may penetrate or may be separately connected via an intermediate electrode plate or the like.

【0025】窒化アルミニウムがスペーサとして優れる
理由は二次電子放出率が小さいために、電子照射による
帯電が少なく、沿面放電を起こしにくいためと考えられ
る。また、窒化アルミニウムは耐熱性にすぐれ(融点22
00℃)かつ機械的強度が高い。
It is considered that the reason why aluminum nitride is excellent as a spacer is that the secondary electron emission rate is small, so that the charge due to electron irradiation is small and the surface discharge is unlikely to occur. Aluminum nitride has excellent heat resistance (melting point 22
00 ° C) and high mechanical strength.

【0026】スペーサ10の形状、配置、配置本数は外
囲器8の形状ならびに外囲器の受ける大気圧を考慮して
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、適宜決定される。あるいは図3(a)の
ように窒化アルミニウム板に各電子源に対応した穴をあ
けた形状も使用できる。さらには、穴が複数個の電子源
を含むようにすることもできる(図3(b))。スペー
サは大気圧を十分支持できる個数配置される。スペーサ
は直線状あるいは格子状に配置しても、千鳥格子状に配
置することができる。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 shape, arrangement and number of the spacers 10 are determined in consideration of the shape of the envelope 8 and the atmospheric pressure applied to the envelope. The shape of the spacer can be flat, cross, L
There are character shapes and the like, which are determined as appropriate. Alternatively, as shown in FIG. 3A, a shape in which holes corresponding to each electron source are formed in an aluminum nitride plate can be used. Further, the hole may include a plurality of electron sources (FIG. 3B). The number of spacers that can sufficiently support the atmospheric pressure is arranged. Even if the spacers are arranged in a straight line or in a lattice, they can be arranged in a staggered lattice. The effect of using the spacer 10 becomes remarkable as the size of the image forming apparatus increases.

【0027】また、スペーサ材が他の絶縁性材料であ
り、その表面に窒化アルミニウム膜を被覆しても同様の
効果がある。窒化アルミニウム膜はスパッタ法、反応性
スパッタ法、ゾルゲル法等によって形成することが可能
である。窒化アルミニウム膜は下地材がほぼ完全に被覆
されるに十分な厚みを形成すればよく、10nm以上あれば
良い。
The same effect can be obtained even if the spacer material is another insulating material and its surface is coated with an aluminum nitride film. The aluminum nitride film can be formed by a sputtering method, a reactive sputtering method, a sol-gel method, or the like. The aluminum nitride film may have a thickness sufficient to cover the base material almost completely, and may have a thickness of 10 nm or more.

【0028】スペーサの固定にはフリットガラス等耐熱
性の高い接着剤が用いられる。平板型スペーサでは図1
あるいは図2のように電極およびフェースプレートにフ
リットガラス11を用いフェースプレートおよびリアプ
レートに垂直にたてられる。
For fixing the spacer, an adhesive having high heat resistance such as frit glass is used. Fig. 1
Alternatively, as shown in FIG. 2, frit glass 11 is used for the electrode and the face plate, and the electrode and the face plate are vertically set on the face plate and the rear plate.

【0029】図2は、本実施形態例に用いた表示パネル
の斜視図であり、内部構造を示すためにパネルの1部を
切り欠いて示している。
FIG. 2 is a perspective view of a display panel used in this embodiment, in which a part of the panel is cut away to show the internal structure.

【0030】リアプレート2には、基板13が固定され
ているが、該基板13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。図2では電子源の個数
は簡略化のため4列のみ表示してある。)。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12、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, and N × M cold cathode type electron-emitting devices 1 are formed on the substrate 13 (N and M are two or more positive electrodes). This is an integer, and is appropriately set according to the target number of display pixels.
For example, in an image forming apparatus for displaying high-definition television, it is desirable to set N = 3000 and M = 1000 or more. In FIG. 2, the number of electron sources is shown in only four columns for simplification. ). N × M
The cold cathode type electron-emitting devices are composed of M X-directional wirings 9 and N
Simple matrix wiring is performed by the Y-directional wirings 12. The cold cathode type electron-emitting device 1, the X-directional wiring 9, the Y
The part constituted by the directional wiring 12 and 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.

【0031】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.

【0032】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。また、黒色体5bを導電性としてもよい。
On the lower surface of the face plate 7, a fluorescent film 5 is formed. 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 when the irradiation position of the electron beam is slightly shifted, to prevent reflection of external light, and to prevent a decrease in display contrast. It is. Although graphite was used as the main component for the black body 5b,
Other materials may be used as long as they are suitable for the above purpose. Further, the black body 5b may be made conductive.

【0033】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.

【0034】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、また黒色体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 body is not necessarily used.

【0035】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。
On the surface of the fluorescent film 5 on the rear plate side, a metal back 6 known in the field of CRT is provided. 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 low voltage is used for the fluorescent film 5, the metal back 6 may not be used.

【0036】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.

【0037】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9
と、Dy1〜Dynはマルチ電子ビーム源のY 方向配線12
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 X-direction wirings 9 of the multi-electron beam source.
And Dy1 to Dyn are the Y-direction wirings 12 of the multi-electron beam source.
And Hv are electrically connected to the metal back 6 of the face plate.

【0038】フェースプレート、リアプレート、枠から
なる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 airtight container including the face plate, the rear plate, and the frame, after assembling the airtight container, an exhaust pipe (not shown) and a vacuum pump are connected.
The inside of the airtight container is evacuated to a pressure of about 10 −5 [Pa]. 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 adsorption action of the getter film. Pa].

【0039】以上、本発明の実施形態例の表示パネルの
基本構成と製法を説明した。
The basic configuration and manufacturing method of the display panel according to the embodiment of the present invention have been described above.

【0040】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.

【0041】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 case of the MIM type, it is necessary to make the thicknesses of the insulating layer and the upper electrode thin and uniform, which is also a disadvantageous factor in achieving a large area and a reduction in manufacturing cost. On the other hand, since the surface conduction electron-emitting device has a relatively simple manufacturing method, it is easy to increase the area and reduce the manufacturing cost. 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.

【0042】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 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.

【0043】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 ceramics substrates such as alumina, or an insulating layer made of, for example, SiO 2 is formed on the various substrates described above. A laminated substrate or the like can be used.

【0044】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, other methods (eg, printing technique)
It can be formed by using the same.

【0045】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 spacing L is usually designed by selecting an appropriate value from the range of several tens of nm to several tens of μm. μm range. As for the thickness d of the device electrode, an appropriate numerical value is usually selected from the range of several tens nm to several μm.

【0046】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 arranged 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.

【0047】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, the preferable one is 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.

【0048】また、微粒子膜を形成するのに用いられう
る材料としては、たとえば、Pd,Pt,Ru,Ag,
Au,Ti,In,Cu,Cr,Fe,Zn,Sn,T
a,W,Pb,などをはじめとする金属や、PdO,S
nO2 ,In23 ,PbO,Sb23 ,などをはじ
めとする酸化物や、HfB2 ,ZrB2 ,LaB6 ,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.

【0049】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].

【0050】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 the conductive thin film 16 and the device electrodes 14 and 15 are desirably 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.

【0051】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.

【0052】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.

【0053】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。なお、実際の薄膜1
8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。
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. The actual thin film 1
Since it is difficult to precisely illustrate the position and shape of the position 8 in FIG.
Is schematically shown.

【0054】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.

【0055】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15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, other than the method of applying an organometallic solution used in this embodiment, for example, a vacuum deposition 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 device electrodes 14 and 15 from the forming power supply 19 to perform the energization forming process, and
To form

【0056】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15の間で計測される電気抵抗は大幅
に増加する。
The energization forming process is 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. Note that the electrical resistance measured between the device electrodes 14 and 15 after the formation is significantly increased as compared with before the electron emission portion 17 is formed.

【0057】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.

【0058】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。
[0058] In the example embodiment, for example, in a vacuum atmosphere of about 10 -3 Pa, for example a pulse width T1 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, when the electric resistance between the device electrodes 14 and 15 becomes 1 × 10 6 ohms, that is, when the current measured by the ammeter 20 when the monitor pulse is applied is 1 × 10 6 ohms.
When the current became 10 −7 A or less, the energization related to the forming process was terminated.

【0059】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 preferable 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.
An appropriate voltage is applied between 1 and the device electrodes 14 and 15,
A current activation process is performed to improve electron emission characteristics.

【0060】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.

【0061】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.

【0062】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 describe 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.

【0063】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.

【0064】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 the 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.

【0065】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.

【0066】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 flat 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.

【0067】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 Surface Conduction Electron-Emitting Device Used in Image Forming Apparatus] The element configuration and manufacturing method of the planar and vertical surface-conduction electron-emitting devices have been described above. The characteristics will be described.

【0068】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 the elements used in the image forming apparatus.
Typical examples of (emission current Ie) versus (device applied voltage Vf) characteristics and (device current If) versus (device applied voltage Vf) characteristics are shown. 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.

【0069】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 device used in the image forming apparatus has an emission current I
e has three characteristics described below.

【0070】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.

【0071】第二に、放出電流Ieは素子に印加する電
圧Vfに依存して変化するため、電圧Vfで放出電流I
eの大きさを制御できる。
Secondly, since the emission current Ie changes depending on the voltage Vf applied to the element, the emission current Ie varies with the voltage Vf.
The magnitude of e can be controlled.

【0072】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 device is fast with respect to the voltage Vf applied to the device, the amount of charge of the electrons emitted from the device depends on the length of time for applying the voltage Vf. Can control.

【0073】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。
With the above characteristics, the surface conduction electron-emitting device can 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 being driven, and a voltage lower than the threshold voltage Vth is applied to the element in a non-selected state. By sequentially switching the elements to be driven, the display screen can be sequentially scanned and displayed.

【0074】また、第二の特性かまたは第三の特性を利
用することにより、発光輝度を制御することができるた
め、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, by using the second characteristic or the third characteristic, the light emission luminance can be controlled, so that 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.

【0075】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.
Wires are arranged in a simple matrix by the direction wiring electrodes 12. An insulating layer (not shown) is formed between the X-directional wiring electrodes 9 and the Y-directional wiring electrodes 12 at the intersections thereof to maintain electrical insulation. FIG. 12 shows a cross section along the line AA ′ in FIG.

【0076】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
12、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.
After forming the X-direction wiring electrode 9, the Y-direction wiring electrode 12, the interelectrode insulating layer (not shown), the device electrode of the surface conduction electron-emitting device and the conductive thin film on the substrate in advance, the X-direction wiring electrode 9 and the It was manufactured by performing a power supply energization forming process and an energization activation process on each element via the Y-direction wiring electrode 12.

【0077】[0077]

【実施例】以下、本発明の実施例について具体的に図面
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240 個×
480 個マトリクス状に形成した。素子電極14、15は
Ni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厚さ10nmのPdO
微粒子膜である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be specifically described below with reference to the drawings. (Example 1) In this example, first, a plurality of unformed surface conduction electron sources 1 were formed on a rear plate 2.
A cleaned blue plate glass is used as the rear plate 2, and 240 surface conduction electron-emitting devices shown in FIG.
480 pieces were formed in a matrix. The device electrodes 14 and 15
The X 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 10 nm thick PdO layer obtained by firing a Pd amine complex solution.
It is a fine particle film.

【0078】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 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 the phosphor 5a of each color was applied to a gap between the black body 5b and the phosphor film 5 was formed. As a material of the black stripe (black body 5b), a material mainly containing graphite, which is generally used, was used. A slurry method was used to apply the phosphor 5a to the glass substrate 4.

【0079】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、本実験
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 experimental example, only a metal back is provided. Was omitted because sufficient conductivity was obtained.

【0080】複数の電子を形成したリアプレート2の1.
2mm 上方にフェースプレート7を支持枠3およびスペー
サ10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の接合部をフリットガ
ラスを430 ℃で10分以上窒素中で焼成することで封着し
た。
The rear plate 2 in which a plurality of electrons have been formed is:
The face plate 7 is disposed 2 mm above via the support frame 3 and the spacer 10, and the joint between the rear plate 2, the face plate 7, the support frame 3 and the spacer 10 is fired with frit glass at 430 ° C. for 10 minutes or more in nitrogen. It was sealed.

【0081】スペーサは1.0mm 厚の窒化アルミニウム板
に電子源に対応して0.25mmφの穴をあけたものである。
穴は窒化アルミニウムの焼結基板に炭酸ガスレーザで加
工を行うことで作製した。封着を行う際、各色蛍光体と
電子放出素子とを対応させなくてはいけないため、リア
プレート2、フェースプレート7、及びスペーサ10は
十分な位置合わせを行った。
The spacer is a 1.0 mm thick aluminum nitride plate having a hole of 0.25 mmφ corresponding to the electron source.
The holes were formed by processing a sintered substrate of aluminum nitride with a carbon dioxide gas laser. At the time of sealing, the rear plate 2, the face plate 7, and the spacer 10 were sufficiently aligned because the phosphors of each color had to correspond to the electron-emitting devices.

【0082】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(不図示)を通じ真空ポンプにて排気し、
十分低い圧力に達した後、容器外端子Dx1 〜Dxm とDy1
〜Doyn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、導電性薄膜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17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 (not shown).
After reaching a sufficiently low pressure, terminals Dx1 to Dxm and Dy1
A voltage was applied between the device electrodes 14 and 15 of the electron-emitting device 1 through Do Doyn, and the conductive thin film 16 was subjected to an energization process (forming process) to form an electron-emitting portion 17. The forming process was performed by applying a voltage having a waveform shown in FIG.

【0083】その後に容器外端子Dx〜Dxm とDy1 〜Dyn
までに電圧パルスを定期的に印加することにより、真空
雰囲気下に存在する炭素、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。
Thereafter, the external terminals Dx to Dxm and Dy1 to Dyn
By the time, a voltage pulse is applied periodically to perform an activation process for depositing carbon or a carbon compound existing in a vacuum atmosphere. The energization was activated by applying a waveform as shown in FIG.

【0084】次に、10-4Pa程度の圧力で、不図示の排気
管をガスバーナーで熱することで溶着し外囲器8の封止
を行った。
Next, at a pressure of about 10 -4 Pa, an exhaust pipe (not shown) was welded by heating with a gas burner, and the envelope 8 was sealed.

【0085】最後に、封止後の圧力を維持するために、
ゲッター処理を行った。
Finally, in order to maintain the pressure after sealing,
Getter processing was performed.

【0086】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 〜Dxm 、Dy
1 〜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、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, the external terminals Dx1 to Dxm, Dy
Electrons are emitted by applying a scanning signal and a modulation signal through signal generation means (not shown) through 1 to Dyn, respectively, and the emitted electron beam is accelerated by applying a high voltage to the metal back 6 through a high voltage terminal Hv. An image was displayed by causing electrons to collide with the phosphor film 5 to excite and emit light from the phosphor. The voltage applied between the device electrodes 14 and 15
Vf was set to 14V.

【0087】本実施例では加速電圧Vaを8kV まで放電す
ることなく印加することができ、画像形成装置として実
用上十分な輝度(100ftL)を得た。
In this embodiment, the acceleration voltage Va can be applied to 8 kV without discharging, and a practically sufficient luminance (100 ftL) as an image forming apparatus was obtained.

【0088】(実施例2)洗浄した厚み0.25mmソーダラ
イムガラス基板の両面にAlN をターゲットとして窒化ア
ルミニウム膜を0.1 μm 厚スパッタ蒸着したのち巾1.3m
m 、長さ20mmに切断し、これをスペーサとした。成膜は
アルゴンガス1Pa、窒素ガス0.5Paの混合ガス中
で高周波電力500Wの条件下で行った。
Example 2 An aluminum nitride film having a thickness of 0.1 μm was sputter-deposited on both sides of a washed 0.25 mm-thick soda-lime glass substrate using AlN as a target and then 1.3 m wide.
m, and cut to a length of 20 mm, which was used as a spacer. The film was formed in a mixed gas of 1 Pa of argon gas and 0.5 Pa of nitrogen gas under the condition of high frequency power of 500 W.

【0089】以上のように作製したスペーサは図1に示
すように、フェースプレートおよびX方向配線にフリッ
トガラスによって固定した。スペーサはX方向配線20本
おきに千鳥状に配置した。
As shown in FIG. 1, the spacer manufactured as described above was fixed to the face plate and the X-direction wiring by frit glass. Spacers were arranged in a zigzag pattern every 20 wires in the X direction.

【0090】電子源、蛍光体等は実施例1と同一であ
り、スペーサの他の工程も実施例1と同様にして画像形
成装置を作製した。
The electron source, the phosphor, and the like were the same as in Example 1, and the other steps of the spacer were the same as in Example 1 to produce an image forming apparatus.

【0091】本実施例ではVaを7kV まで放電することな
く印加することができ、十分な輝度を得た。
In this embodiment, Va can be applied to 7 kV without discharging, and sufficient luminance was obtained.

【0092】以上の実施例では電子源として表面伝導型
電子放出素子を用いたが、これに限らず電界放出型電子
放出素子等の冷陰極型電子源を用いても同様の効果が得
られた。 (比較例)実施例2のスペーサにかわり窒化アルミニウ
ム膜を形成しないソーダライムガラスのままのスペーサ
を使用して、実施例2と同様の画像形成装置を作製した
が、Va=3.5kVで放電がみられ、これ以上の電圧を印加す
ることができなかった。
In the above embodiment, the surface conduction electron-emitting device was used as the electron source. However, the present invention is not limited to this, and the same effect can be obtained by using a cold cathode electron source such as a field emission electron-emitting device. . (Comparative Example) An image forming apparatus similar to that of Example 2 was manufactured by using a spacer of soda lime glass without forming an aluminum nitride film instead of the spacer of Example 2, but discharge was performed at Va = 3.5 kV. However, no more voltage could be applied.

【0093】[0093]

【発明の効果】以上説明したように、複数の電子放出素
子を形成した基板と発光材料を形成した透明基板とを、
表面を窒化アルミニウムとしたスペーサ、特に窒化アル
ミニウムあるいは表面を窒化アルミニウムで被覆したス
ペーサ、により支持することにより、高い加速電圧を印
加することが可能となり、より鮮明な画像表示が可能と
なった。
As described above, the substrate on which a plurality of electron-emitting devices are formed and the transparent substrate on which a luminescent material is formed are
By supporting with a spacer whose surface is made of aluminum nitride, in particular, a spacer whose surface is coated with aluminum nitride or aluminum nitride, a high acceleration voltage can be applied, and a clearer image display can be realized.

【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を中心とした
断面模式図である。
FIG. 1 is a schematic sectional view centering on 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】本発明の画像形成装置に適応可能なスペーサ形
状の概略図である。
FIG. 3 is a schematic view of a spacer shape applicable to the image forming apparatus of 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】通電活性化工程印加パルス波形図である。FIG. 8 is a waveform diagram of a pulse for applying 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素子電圧と素子電
流、放出電流の関係を示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the device voltage, the device current, and the emission current of the 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】従来の平面型電子線表示パネルの概略構成図
である。
FIG. 13 is a schematic configuration diagram of a conventional flat electron beam display panel.

【図14】図13のA−A´断面図である。FIG. 14 is a sectional view taken along line AA ′ of FIG.

【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 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 11 良導電性の電極 12 Y方向配線 13 基板 REFERENCE SIGNS LIST 1 electron source (electron emitting element) 2 rear plate 3 side wall 4 glass substrate 5 fluorescent film 6 metal back 7 face plate 8 envelope 9 X-direction wiring 10 spacer 11 good conductive electrode 12 Y-direction wiring 13 substrate

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 複数の電子放出素子を形成した基板と発
光材料を形成した透明基板とをスペーサを介して対向さ
せた構造を有する画像形成装置において、 該スペーサの表面が窒化アルミニウムからなることを特
徴とする画像形成装置。
1. An image forming apparatus having a structure in which a substrate on which a plurality of electron-emitting devices are formed and a transparent substrate on which a light emitting material is formed are opposed to each other via a spacer, wherein the surface of the spacer is made of aluminum nitride. Characteristic image forming apparatus.
【請求項2】 複数の電子放出素子を形成した基板と発
光材料を形成した透明基板とをスペーサを介して対向さ
せた構造を有する画像形成装置において、 該スペーサが窒化アルミニウムからなることを特徴とす
る画像形成装置。
2. An image forming apparatus having a structure in which a substrate on which a plurality of electron-emitting devices are formed and a transparent substrate on which a luminescent material is formed are opposed to each other via a spacer, wherein the spacer is made of aluminum nitride. Image forming apparatus.
【請求項3】 複数の電子放出素子を形成した基板と発
光材料を形成した透明基板とをスペーサを介して対向さ
せた構造を有する画像形成装置において、 該スペーサは基材に窒化アルミニウム膜が被覆されたス
ペーサであることを特徴とする画像形成装置。
3. An image forming apparatus having a structure in which a substrate on which a plurality of electron-emitting devices are formed and a transparent substrate on which a light-emitting material is formed are opposed to each other via a spacer. An image forming apparatus characterized in that the spacer is a formed spacer.
【請求項4】 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1〜3のいずれかの請求項に記載の画
像形成装置。
4. The image forming apparatus according to claim 1, wherein said electron-emitting device is a surface conduction electron-emitting device.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100560509B1 (en) * 1999-04-22 2006-03-14 삼성에스디아이 주식회사 Flat panel display and method of manufacturing the same

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