JP2981764B2 - Electron beam generator, image forming apparatus and optical signal donating apparatus using the same - Google Patents

Electron beam generator, image forming apparatus and optical signal donating apparatus using the same

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【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、電子放出素子を用いた電子線発生装置及
び、この電子線発生装置を用いて構成した画像形成装置
と光信号供与装置に関する。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electron beam generator using an electron-emitting device, and an image forming apparatus and an optical signal donating device configured using the electron beam generator.

[従来の技術] 従来、電子線発生装置の電子放出素子としては、例え
ば、PN接合に逆バイアス電圧を印加し電子なだれ降伏現
像を生ぜしめ素子外へと電子を放出する型のもの、金属
−絶縁体層−金属層の構成を有し該2つの金属の間に電
圧を印加することによりトンネル効果で絶縁体層を通過
してきた電子を金属層から素子外へと放出するもの(MI
M)、高抵抗薄膜にその膜厚方向と直交する方向に電圧
印加し該薄膜表面から素子外へと電子を放出させる表面
伝導形(SCE)のもの、電界集中の生じ易い形状の金属
に対し電圧を印加して局所的に高密度の電界を発生させ
該金属から素子外へと電子を放出させる電界効果形(F
E)のもの等が提案されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, as an electron-emitting device of an electron beam generator, for example, a device that applies a reverse bias voltage to a PN junction to cause avalanche breakdown development to emit electrons out of the device, metal- A device having a structure of an insulator layer and a metal layer, wherein electrons that have passed through the insulator layer are emitted from the metal layer to the outside of the device by a tunnel effect by applying a voltage between the two metals (MI
M), a surface conduction type (SCE) that applies a voltage to a high resistance thin film in a direction perpendicular to its thickness direction and emits electrons from the thin film surface to the outside of the device. A field effect type (F) that locally generates a high-density electric field by applying a voltage and emits electrons from the metal to the outside of the device.
E) and others have been proposed.

ここで、上述SCE形の電子放出素子について詳述する
と、これは、エム・アイ・エリンソン(M.I.Elinson)
等によって発表された[ラジオ・エンジニアリング・エ
レクトロン・フィジィッス(Radio Eng.Electron.Phy
s.)第10巻,1290〜1296頁,1965年]冷陰極素子であり、
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、一般には表面伝導形電子放出素子と呼ばれてい
る。
Here, the above-mentioned SCE type electron-emitting device will be described in detail. This is based on MIElinson.
[Radio Engineering Electron Physis (Radio Eng. Electron. Phy
s.) Volume 10, 1290-1296, 1965] is a cold cathode device,
It utilizes the phenomenon that electron emission occurs when a current flows through a thin film having a small area formed on a substrate in parallel with the film surface, and is generally called a surface conduction electron-emitting device.

この表面伝導形電子放出素子としては、前記エリンソ
ン等により開発されたSnO2(Sb)薄膜を用いたものの
他、Au薄膜によるもの[ジー・ディトマー:“スイン・
ソリド・フィルムス”(G.Dittmer:“Thin Solid Fil
ms"),9巻,317頁,(1972年)]、ITO薄膜によるもの
[エム・ハートウェル・アンド・シー・ジー・フォンス
タッド:“アイ・イー・イー・イー・トランス・イー・
ディー・コンフ”(M.Hartwell and C.G.Fonstad:“I
EEE Trans.ED Conf.")519頁,(1975年)]、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年)]等が報告されている。
Examples of the surface conduction electron-emitting device include a device using an SnO 2 (Sb) thin film developed by Elinson et al., And a device using an Au thin film [G.
Solid Films (G. Dittmer: “Thin Solid Fil
ms "), 9, 317, (1972)], using ITO thin film [M. Hartwell and C. G. Fonstad:" I.E.E.E.Trans.E.E. "
Dee Conf. ”(M. Hartwell and CGFonstad:“ I
EEE Trans. ED Conf. ") P. 519, (1975)], using a carbon thin film [Hisashi Araki et al .:" Vacuum ", Vol. 26, No. 1,
No.22, (1983)].

かかる表面伝導形電子放出素子は、 1)高い電子放出効率が得られる、 2)構造が簡単であるため、製造が容易である、 3)同一基板上に多数の素子を配列形成できる、 4)応答速度が速い、 等の利点があり、今後広く応用される可能性をもってい
る。
Such surface conduction electron-emitting devices are: 1) obtain a high electron emission efficiency; 2) are easy to manufacture because of their simple structure; 3) can be formed with a large number of devices on the same substrate; 4). It has advantages such as fast response speed, and has the potential to be widely applied in the future.

一方、面状に展開した複数の電子源と、この電子源か
らの電子ビームの照射を各々受ける蛍光体ターゲットと
を、各々相対向させた薄形の画像表示装置が、特開昭58
−1956号公報,特開昭60−225342号公報等で開示されて
いる。
On the other hand, a thin image display device in which a plurality of planarly developed electron sources and phosphor targets each receiving irradiation of an electron beam from the electron source are opposed to each other is disclosed in
No. 1956, and Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 60-225342.

第5図は、電子源として熱電子源を用いた場合の画像
表示装置の概要を示すものである。本図中、51はガラス
基板、52は支持体、53は配線電極、54は電子放出部、55
は電子通過孔、56は変調電極、8はガラス板、9は透明
電極、10は画像形成部材で、例えば蛍光体,レジスト材
等電子が衝突することにより発光,変色,帯電,変質等
する部材から成る。7はフェースプレート、12は蛍光体
の輝点である。電子放出部54は薄膜技術により形成さ
れ、ガラス基板51とは接触することがない中空構造を成
すものである。配線電極53は電子放出部材と同一の材料
を用いて形成しても、別材料を用いても良く、一般に融
点が高く電気抵抗の小さいものが用いられる。支持体52
は絶縁体材料もしくは導電体材料で形成されている。
FIG. 5 shows an outline of an image display device when a thermoelectron source is used as an electron source. In this figure, 51 is a glass substrate, 52 is a support, 53 is a wiring electrode, 54 is an electron-emitting portion, 55
Denotes an electron passage hole, 56 denotes a modulation electrode, 8 denotes a glass plate, 9 denotes a transparent electrode, and 10 denotes an image forming member. Consists of 7 is a face plate, and 12 is a luminescent spot of the phosphor. The electron emission portion 54 is formed by a thin film technique and has a hollow structure that does not come into contact with the glass substrate 51. The wiring electrode 53 may be formed using the same material as that of the electron-emitting member, or may be formed using another material. Generally, an electrode having a high melting point and a small electric resistance is used. Support 52
Is formed of an insulator material or a conductor material.

この装置は、配線電極53に電圧を印加せしめ中空構造
をなす電子放出部より電子を放出させ、これら電子流を
情報信号に応じて変調する変調電極56に電圧を印加する
ことにより電子を取り出し、取り出した電子を加速させ
画像形成部材10に衝突させるものである。また、配線電
極53と変調電極56でXYマトリックスを形成せしめ、蛍光
体上に画像表示を行うものである。
This device applies a voltage to the wiring electrode 53, emits electrons from an electron emitting portion having a hollow structure, and extracts electrons by applying a voltage to a modulation electrode 56 that modulates these electron flows according to an information signal. The picked-up electrons are accelerated and collide with the image forming member 10. Further, an XY matrix is formed by the wiring electrode 53 and the modulation electrode 56, and an image is displayed on the phosphor.

また、第6図に示すものは、前述表面伝導形電子放出
素子を電子源として用いた、画像表示装置の構成図であ
る。
FIG. 6 is a configuration diagram of an image display device using the above-mentioned surface conduction electron-emitting device as an electron source.

本図中、60は絶縁性基板、61は配線電極、62は素子電
極、63は電子放出部である。この画像表示装置は、配線
電極61間に素子を並べた線電子源群と変調電極66群でXY
マトリックス駆動を行うことにより画像表示するもので
ある。
In the figure, 60 is an insulating substrate, 61 is a wiring electrode, 62 is a device electrode, and 63 is an electron emitting portion. This image display device uses a linear electron source group in which elements are arranged between wiring electrodes 61 and a modulation electrode 66 group in XY.
An image is displayed by performing matrix driving.

これらの画像表示装置は、通常1×10-7〜1×10-5to
rrの真空状態で駆動させる為に、系全体を真空封止する
ことによりディスプレイ装置を製作しなければならな
い。
These image display devices are usually 1 × 10 −7 to 1 × 10 −5 to
In order to drive in a vacuum state of rr, a display device must be manufactured by vacuum-sealing the entire system.

[発明が解決しようとする課題] しかしながら、上述した画像表示装置(ディスプレ
イ)には、次のような問題点があった。
[Problems to be Solved by the Invention] However, the above-described image display device (display) has the following problems.

.フェースプレート7に設けた画像形成部材10と変調
電極56,66と電子放出部54,63の位置合わせが難しい為、
大画面で高精細なディスプレイが作製しがたい。
. Since it is difficult to align the image forming member 10 provided on the face plate 7, the modulation electrodes 56 and 66, and the electron emission portions 54 and 63,
It is difficult to produce a large screen and high definition display.

.変調電極56,66と電子放出部54,63の絶対的な位置が
場所によって異なると表示画像にむらが生じる。よっ
て、極めて正確に位置合わせをして製造する必要があ
る。
. If the absolute positions of the modulation electrodes 56 and 66 and the electron emission portions 54 and 63 differ depending on the location, the displayed image will be uneven. Therefore, it is necessary to manufacture with extremely accurate alignment.

.,を鑑みて大画面で高精細なディスプレイを製
造するには、多大な設備投資が必要であり、ディスプレ
イの価格も非常に高価になる。
. In view of the above, manufacturing a large-screen and high-definition display requires a large capital investment, and the price of the display is very high.

.上記,,を解消すべく手段、例えば変調電極
の構成位置を異ならしめても、電子放出素子の特性等に
は何ら影響を与えないような構成とする必要がある。
. In order to solve the above-mentioned problems, it is necessary to adopt a configuration in which even if the configuration position of the modulation electrode is changed, the characteristics and the like of the electron-emitting device are not affected at all.

すなわち、本発明の目的とするところは、上述のよう
な問題点を解消した電子線発生装置及びこれを用いた画
像形成装置、さらには光信号供与装置を提供することに
ある。
That is, an object of the present invention is to provide an electron beam generator, an image forming apparatus using the same, and an optical signal providing apparatus that solve the above-mentioned problems.

[課題を解決するための手段] 上記の目的を達成すべく成された本発明の構成は、以
下の通りである。
[Means for Solving the Problems] The configuration of the present invention achieved to achieve the above object is as follows.

すなわち、本発明の第1は、基板上に、基板面に沿っ
て並設された電極間に、該電極を介して電圧が印加され
る電子放出部を有する電子放出素子と、該電子放出素子
から放出される電子ビームを情報信号に応じて変調する
変調電極とを有する電子線発生装置において、前記電子
放出素子が、前記変調電極上に絶縁層を介して積層配置
されており、かつ、前記変調電極が、少なくとも前記電
子放出素子の電子放出部直下を囲む位置に存在し、さら
に変調電極が該電子放出素子の少なくとも電子放出部直
下には存在しないことを特徴とする電子線発生装置にあ
る。
That is, a first aspect of the present invention is an electron-emitting device having an electron-emitting portion to which a voltage is applied via electrodes between electrodes arranged side by side on a substrate, and the electron-emitting device. And a modulation electrode that modulates an electron beam emitted from the electron beam according to an information signal, wherein the electron-emitting device is disposed on the modulation electrode via an insulating layer, and An electron beam generating device, wherein a modulation electrode is present at least at a position surrounding immediately below an electron emission portion of the electron-emitting device, and the modulation electrode is not present at least immediately below the electron emission portion of the electron-emitting device. .

上記本発明の第1の電子線発生装置は、さらにその特
徴として、 前記電子放出素子は、表面伝導形電子放出素子である
こと、 前記絶縁層の厚さが、0.1μm〜5μmであること、 前記電子放出素子の複数が結線された線状電子放出素
子の複数と、前記変調電極の複数とがXYマトリックスを
構成していること、 前記電子放出素子と前記変調電極に電圧を印加する電
圧印加手段が、別個独立であること、をも含む。
The first electron beam generator of the present invention further has the following features: the electron-emitting device is a surface conduction electron-emitting device; and the insulating layer has a thickness of 0.1 μm to 5 μm. A plurality of linear electron-emitting devices to which a plurality of the electron-emitting devices are connected, and a plurality of the modulation electrodes constitute an XY matrix; and a voltage application for applying a voltage to the electron-emitting devices and the modulation electrode. Means are separate and independent.

上記本発明の第1の電子線発生装置によれば、変調電
極と電子放出素子の相互のアライメント精度の向上を図
ると同時に、電子放出素子の電子放出部直下には変調電
極を設けないことでその存在による電子放出素子のダメ
ージ等を解消するものである。また、上記マトリックス
構成によれば、線状電子放出素子群と変調電極群とでXY
マトリックス駆動を行うことにより、電子線を走査させ
ることができる。また、電子放出素子と変調電極に電圧
を印加する電圧印加手段が別個独立である構成によれ
ば、情報信号に応じて変調電極に電圧を印加し、素子駆
動に関係なく電子線を変調させることができる。
According to the first electron beam generator of the present invention, the alignment accuracy between the modulation electrode and the electron-emitting device is improved, and the modulation electrode is not provided immediately below the electron-emitting portion of the electron-emitting device. The purpose is to eliminate damage to the electron-emitting device due to its presence. Further, according to the above matrix configuration, the linear electron emission element group and the modulation electrode group
By performing matrix driving, an electron beam can be scanned. According to the configuration in which the voltage applying means for applying a voltage to the electron-emitting device and the modulation electrode are separate and independent, the voltage is applied to the modulation electrode in accordance with the information signal, and the electron beam is modulated regardless of the device driving. Can be.

また、本発明の第2は、上記本発明の第1の電子線発
生装置の電子放出側に、少なくとも、電子が衝突して画
像を形成する画像形成部材を設けたことを特徴とする画
像形成装置にある。
According to a second aspect of the present invention, at least an image forming member is provided on the electron emission side of the first electron beam generator of the present invention, the image forming member configured to form an image by collision of electrons. In the device.

上記の画像形成部材としては、例えば蛍光体、レジス
ト材等、電子が衝突することにより発光、帯電、変質等
する部材であれば良い。
The above-mentioned image forming member may be any member that emits light, charges, deteriorates, etc. when electrons collide, such as a phosphor and a resist material.

さらに、本発明の第3は、上記本発明の第1の電子線
発生装置の電子放出側に、少なくとも、電子が衝突して
発光する発光体を設け、該電子の衝突による発光を信号
として用い得る構成としたことを特徴とする光信号供与
装置にある。
In a third aspect of the present invention, at least a luminous body that emits light by collision of electrons is provided on the electron emission side of the first electron beam generator of the present invention, and light emission caused by the collision of the electrons is used as a signal. An optical signal providing apparatus characterized in that the optical signal providing apparatus is configured to obtain the optical signal.

以上が本発明の構成であり、その具体的内容について
は実施例にて詳述する。
The above is the configuration of the present invention, and the specific contents will be described in detail in Examples.

[作 用] 本発明において、変調電極上に絶縁層を介して電子放
出素子を積層配置することは、後述する実施例に示すよ
うな薄膜製造技術を用いて変調電極と電子放出素子を絶
縁層を介して一体に形成できるメリットがあり、電子放
出素子と変調電極との位置合わせが容易になり、従来の
ようなアライメントのバラツキを防止することができ
る。
[Operation] In the present invention, the lamination and arrangement of the electron-emitting devices on the modulation electrode with an insulating layer interposed therebetween is performed by using a thin-film manufacturing technique as described in an embodiment to be described later. In addition, there is an advantage that the electron emission element and the modulation electrode can be easily aligned, and the conventional alignment variation can be prevented.

次に、電子放出部直下に変調電極を設けないことで、
それが存在する場合に生じるかかる部位から絶縁層及び
素子の電子放出部にわたる領域での荷電粒子のマイグレ
ーション等が発生しなくなり、結果として素子のダメー
ジが減少し、寿命の向上へと導かれることになる。
Next, by not providing a modulation electrode directly under the electron emission part,
Migration of charged particles in a region extending from such a portion that occurs when it is present to the insulating layer and the electron emission portion of the device does not occur, and as a result, damage to the device is reduced, leading to improvement in life. Become.

さらに付記すれば、単に電子放出素子の下方に変調電
極を設けただけでは、上記荷電粒子のマイグレーション
等を防止する為に絶縁層を厚くしなければならず、一方
絶縁層を厚くすると変調電極による電子流の変調がしに
くくなるので、印加電圧を高くして変調電極を駆動しな
ければならなくなるが、前記のように少なくとも電子放
出部直下に変調電極を設けないことでこれら全ての問題
が解消されることになる。
Further, simply providing the modulation electrode below the electron-emitting device requires that the insulating layer be made thicker in order to prevent the migration of the charged particles and the like. Since the modulation of the electron flow becomes difficult, it is necessary to drive the modulation electrode by increasing the applied voltage, but as described above, all these problems can be solved by not providing the modulation electrode at least immediately below the electron emission portion. Will be done.

すなわち、絶縁層の薄膜化及び変調電極の低電圧駆動
が可能となる。例えば、電子放出部直下に変調電極が存
在すると存在しない場合とで比較すると、絶縁層の厚さ
が0.5〜10μmのものが0.1〜5μmに薄膜化され、印加
電圧においては−40〜−50Vのものを−25〜−40Vに低減
することができる。
That is, the thickness of the insulating layer can be reduced and the modulation electrode can be driven at a low voltage. For example, when compared with the case where the modulation electrode is not present immediately below the electron emitting portion, the thickness of the insulating layer is reduced from 0.5 to 10 μm to 0.1 to 5 μm, and the applied voltage is −40 to −50 V. Can be reduced to -25 to -40V.

さらに、以上のような作用効果を有する電子線発生装
置を用いた画像形成装置及び光信号供与装置にあって
は、高精細で表示むらのない画像表示及び光信号を得る
ことができることになる。
Further, in an image forming apparatus and an optical signal providing apparatus using an electron beam generating apparatus having the above-described functions and effects, it is possible to obtain a high-definition image display and an optical signal without display unevenness.

[実施例] 以下、実施例を用いて本発明を具体的に詳述する。[Examples] Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples.

実施例1 本発明では、電子線発生装置の一例を第1図及び第2
図に基づいて説明する。尚、第2図は第1図中のA−A
断面を示す。
Embodiment 1 In the present invention, an example of an electron beam generator is shown in FIGS.
Description will be made based on the drawings. FIG. 2 is a sectional view taken along the line AA in FIG.
3 shows a cross section.

第1図は、本装置の斜視構成図であり、1は絶縁性基
板、2は本発明の特徴とする変調電極、3は表面伝導形
電子放出素子(SCE)を構成する素子電極、4はその電
子放出部、さらに5は、電子放出素子(3及び4)と基
板1及び変調電極2との間に積層された絶縁層である。
FIG. 1 is a perspective view of the present apparatus, wherein 1 is an insulating substrate, 2 is a modulation electrode characteristic of the present invention, 3 is an element electrode constituting a surface conduction electron-emitting device (SCE), 4 is The electron-emitting portion, and further, an insulating layer 5 is stacked between the electron-emitting devices (3 and 4), the substrate 1, and the modulation electrode 2.

ここで、基板材としては、絶縁性を有するものであれ
ばよく、ガラス,アルミナセラミックス等が好ましい。
また、変調電極材としては、金,ニッケル,タングステ
ン等の導電性材料であればよいが、基板材との熱膨張率
がなるべく近いものが好ましい。さらに、絶縁層を成す
材料としては、二酸化ケイ素,ガラス,その他のセラミ
ックス材料が好適である。
Here, as the substrate material, any material having an insulating property may be used, and glass, alumina ceramics and the like are preferable.
The modulation electrode material may be a conductive material such as gold, nickel or tungsten, but preferably has a coefficient of thermal expansion as close as possible to the substrate material. Further, as the material forming the insulating layer, silicon dioxide, glass, and other ceramic materials are preferable.

次に、本装置の製造工程について説明する。 Next, the manufacturing process of the present apparatus will be described.

.先ず、絶縁性基板1である石英ガラス(コーニング
社製)を中性洗剤によるこすり洗い、有機溶剤による超
音波洗浄等にて十分洗浄した後、ホトリソグラフィー技
術によりレジストパターンを形成した。
. First, quartz glass (made by Corning Incorporated) as the insulating substrate 1 was rubbed with a neutral detergent and sufficiently washed with ultrasonic cleaning with an organic solvent, and then a resist pattern was formed by photolithography.

.次に、抵抗加熱法により、下引き材(密着性向上の
為)であるTiを約50Åと変調電極材であるNiを約950Å
レジストパターン上全面に蒸着した後、リフトオフ法に
より幅(a)約2mm、かつ、40μm×200μm(b×c)
の穴2′を有した変調電極パターン2を形成した。
. Next, by a resistance heating method, Ti as an undercoat material (to improve adhesion) is about 50 mm, and Ni as a modulation electrode material is about 950 mm.
After vapor deposition on the entire surface of the resist pattern, the width (a) is about 2 mm and 40 μm × 200 μm (b × c) by the lift-off method.
The modulation electrode pattern 2 having the holes 2 'was formed.

.次に、スパッタ法により、図示するように変調電極
2及び基板1の一部上面に、絶縁層5としてSiO2膜を約
1.5μmマスクデポジションした。
. Next, as shown in the figure, an SiO 2 film is formed as an insulating layer 5 on the modulation electrode 2 and a part of the upper surface of the substrate 1 by sputtering.
A 1.5 μm mask was deposited.

.次に、前述の変調電極パターン形成法と全く同様
の方法にて、上記変調電極2の穴2′の上方にギャップ
の存在する、SCEの素子電極パターン3を形成した。こ
の時の素子電極幅は、15μm、電極ギャップは2μmで
あった。
. Next, an SCE element electrode pattern 3 having a gap above the hole 2 'of the modulation electrode 2 was formed in exactly the same manner as the modulation electrode pattern formation method described above. At this time, the device electrode width was 15 μm, and the electrode gap was 2 μm.

.次に、後述する電子放出材料をパターニングするた
めのCrを、抵抗加熱法により約1000Å全面蒸着した。
. Next, Cr for patterning an electron-emitting material, which will be described later, was vapor-deposited on the entire surface by about 1000 ° C. by a resistance heating method.

.次に、ホトリソグラフィー技術を用いて、電子放出
部4近傍(25μm×150μm)のCrのみを除去するため
にレジストパターンを形成した。
. Next, a resist pattern was formed by photolithography in order to remove only Cr near the electron-emitting portion 4 (25 μm × 150 μm).

.次に、エッチングにより所望のCrを除去した。エッ
チャントには、硝酸セリウムアンモニウム、過塩素酸水
溶液を用いた。
. Next, desired Cr was removed by etching. Cerium ammonium nitrate and an aqueous solution of perchloric acid were used as an etchant.

.次に、放出材料である有機パラジウム(奥野製薬社
製CCP−4230)を分散塗布し、その後大気中〜300℃にて
12分間焼成し全面に形成した。
. Next, organic palladium as a release material (CCP-4230 manufactured by Okuno Pharmaceutical Co., Ltd.) is dispersed and applied, and then in air at ~ 300 ° C.
It was baked for 12 minutes to form an entire surface.

.次に、前述のエッチャントを用い放出材料パター
ニング用Crをエッチアウトした。
. Next, Cr for patterning the emission material was etched out using the above-described etchant.

上記手法により作製した電子線発生装置を用い、かか
る装置の上方5mmの位置に蛍光板を配置し、系全体を約
2×10-6Torrの環境下において、外部より蛍光板に1KV
の電圧を印加し、素子電極3間に14Vの電圧パルスを印
加した。その結果、蛍光板に放出された電子ビームに対
応するスポット光が観察された。
Using an electron beam generator manufactured by the above method, a fluorescent plate is placed at a position 5 mm above the device, and the entire system is exposed to 1 KV from the outside under an environment of about 2 × 10 -6 Torr.
And a voltage pulse of 14 V was applied between the device electrodes 3. As a result, spot light corresponding to the electron beam emitted to the phosphor plate was observed.

更に、変調電極2に−40V〜+30Vの電圧を印加したと
ころ、変調電圧に対応して電子ビーム量が連続的に変化
した。また、この時の変調電圧としては、−40V以下でO
FF制御、+30V以上でON制御が可能であった。また、上
記変調電極の穴2′が電子放出領域よりも大きくても、
変調機能に大きな障害はなかった。
Further, when a voltage of −40 V to +30 V was applied to the modulation electrode 2, the amount of the electron beam continuously changed according to the modulation voltage. The modulation voltage at this time is -40 V or less and O
FF control, ON control was possible at + 30V or more. Also, even if the hole 2 'of the modulation electrode is larger than the electron emission region,
There were no major obstacles to the modulation function.

一方、上記変調電極2の穴2′を設けない構成とした
以外は、全て同一の条件にて作製した電子線発生装置を
用いて同様のスポット光の観察を行ったところ、初期に
おいては前述装置同様の結果が得られたが時間経過とと
もに輝度にばらつきが生じ電子放出部の劣化が生じた。
穴2′が存在する装置にあっては約500Hrの駆動を行っ
ても何んら変化を生じなかったが、穴2′がない装置に
あたっては約300Hrの駆動でスポット光に顕著な変化が
生じた。
On the other hand, the same spot light was observed using an electron beam generator manufactured under the same conditions except that the hole 2 'of the modulation electrode 2 was not provided. Similar results were obtained, but the luminance varied over time and the electron-emitting portion deteriorated.
In the device having the hole 2 ', no change occurred even when the device was driven at about 500 hours. However, in the device without the hole 2', the spot light was significantly changed by the drive at approximately 300 hours. Was.

実施例2 本実施例では、実施例1の概念に基づいた電子線発生
装置を複数配列すると共に、その上方に画像表示部を形
成した画像表示装置について説明する。
Second Embodiment In the present embodiment, an image display device in which a plurality of electron beam generators based on the concept of the first embodiment are arranged and an image display unit is formed above the electron beam generator will be described.

第3図は本実施例を示す図である。本図中、1は絶縁
性基板、2は実施例1で示したように穴2′を有した変
調電極である。また、6は配線電極、3は、SCE系電子
源の素子電極、4は電子放出部であり、これらにより一
つの線状電子源(線状電子放出素子)が構成される。ま
た、7はガラス板8,透明電極9,蛍光体10,メタルバック1
1が順次積層されたフェースプレート、12はスポット光
の位置である。
FIG. 3 is a diagram showing the present embodiment. In this figure, 1 is an insulating substrate, and 2 is a modulation electrode having a hole 2 'as shown in the first embodiment. Reference numeral 6 denotes a wiring electrode, reference numeral 3 denotes an element electrode of an SCE-based electron source, and reference numeral 4 denotes an electron-emitting portion. These constitute one linear electron source (linear electron-emitting device). 7 is a glass plate 8, a transparent electrode 9, a phosphor 10, a metal back 1.
Reference numeral 1 denotes a face plate that is sequentially stacked, and reference numeral 12 denotes a spot light position.

かかる装置の作製にあたっては、先ず、SCE形の電子
放出素子を配線電極6間にライン状に複数配列(2mmピ
ッチ)した線状電子源を、さらに2mmピッチで配列し、
かつ、複数の変調電極2を該ライン状電子放出素子の各
列に対応させて直交配列し、さらに、上記配線電極6と
してCuを厚さ2μm積層した以外は、実施例1と全く同
様の方向にて絶縁性基板1である青板ガラス(市川特殊
ガラス社製)上に電子線発生装置を形成した。
In manufacturing such an apparatus, first, a linear electron source in which a plurality of SCE type electron-emitting devices are arranged in a line between the wiring electrodes 6 (2 mm pitch) is further arranged at a 2 mm pitch,
Except that a plurality of modulation electrodes 2 are orthogonally arranged corresponding to each row of the linear electron-emitting devices, and further that Cu is laminated as the wiring electrode 6 in a thickness of 2 μm, the same direction as in Example 1 An electron beam generator was formed on a soda lime glass (manufactured by Ichikawa Special Glass Co., Ltd.) as an insulating substrate 1.

次に、画面形成部材である蛍光体10を有するフェース
プレート7を基板1から5mm離して設け、(外囲器は不
図示)、画像表示装置を作製した。尚、本装置は20行×
20列のマルチ素子構成とした。
Next, a face plate 7 having a phosphor 10 as a screen forming member was provided at a distance of 5 mm from the substrate 1 (the envelope was not shown), and an image display device was manufactured. This device has 20 lines x
A multi-element configuration of 20 rows was adopted.

以上のような構成から成る画像表示装置において、蛍
光体面に1.5KVのバイアス電圧を印加すると共に、一対
の配線電極6に14Vの電圧パルスを印加して、ライン状
に並べた複数の電子放出素子から電子を放出させた。さ
らに、これと同時に、情報信号として変調電極2群に電
圧を印加することにより、電子ビームをON/OFF制御し
た。
In the image display device having the above structure, a bias voltage of 1.5 KV is applied to the phosphor surface, a voltage pulse of 14 V is applied to the pair of wiring electrodes 6, and a plurality of electron-emitting devices arranged in a line are formed. Emitted electrons. At the same time, a voltage was applied to the group of modulation electrodes 2 as an information signal to control ON / OFF of the electron beam.

また、この隣りの配線電極6に電圧パルスを印加し、
前述の一ライン表示を行った。これを順次行い一画面の
画像を表示させた。つまり配線電極6を走査電極とし
て、走査電極6と変調電極2でXYマトリックスを形成
し、画像表示が可能であった。
Also, a voltage pulse is applied to the adjacent wiring electrode 6,
The one-line display described above was performed. This was sequentially performed to display an image of one screen. That is, an XY matrix was formed by the scanning electrode 6 and the modulation electrode 2 using the wiring electrode 6 as a scanning electrode, and an image could be displayed.

以上説明したように、本実施例では、電子放出素子と
変調電極が一体に形成されているので、アライメントが
容易で、薄形かつ高輝度の画像表示装置を提供するもの
である。また、電子放出部直下に変調電極を設けないこ
とで素子寿命の向上を図るものである。さらに、製造技
術として、薄膜製造技術を用いて作製している為、大画
面で高精細なディスプレイを安価に得ることができ、さ
らに電子放出部と変調電極の間隔を極めて精度良く作製
することができるので輝度むらのない極めて一様な画像
表示装置を得るとができた。
As described above, in this embodiment, since the electron-emitting device and the modulation electrode are formed integrally, an alignment is easy, and a thin and high-luminance image display device is provided. In addition, the device life is improved by not providing a modulation electrode directly below the electron emitting portion. Furthermore, since the thin film manufacturing technology is used as the manufacturing technology, a large-screen, high-definition display can be obtained at a low cost, and the distance between the electron-emitting portion and the modulation electrode can be extremely accurately manufactured. As a result, an extremely uniform image display device having no luminance unevenness was obtained.

実施例3 本実施例では、前述実施例2で示した電子線発生装置
を用いた光信号供与装置について説明する。
Embodiment 3 In this embodiment, an optical signal providing apparatus using the electron beam generator shown in Embodiment 2 will be described.

かかる装置の作製にあたっては、実施例2で得られた
電子線発生装置において、その基板から5mm上方の位置
に、電子の衝突により発光する蛍光体10を有するフェー
スプレートを設けて光信号供与装置を作製した。
In manufacturing such an apparatus, a face plate having a phosphor 10 which emits light by collision of electrons is provided at a position 5 mm above the substrate in the electron beam generator obtained in Example 2 to provide an optical signal providing apparatus. Produced.

かかる装置において、蛍光体面に1.5KVのバイアス電
圧を印加すると共に、一対の配線電極に14Vの電圧パル
スを印加して、ライン状に並べた複数の電子放出素子か
ら電子を放出させた。さらに、これと同時に、情報信号
として変調電極に+30V〜−40Vの電圧を印加することに
より、電子ビームをON/OFF制御した。
In such an apparatus, a bias voltage of 1.5 KV was applied to the phosphor surface, and a voltage pulse of 14 V was applied to the pair of wiring electrodes to emit electrons from the plurality of electron-emitting devices arranged in a line. At the same time, a voltage of +30 V to −40 V was applied to the modulation electrode as an information signal to control ON / OFF of the electron beam.

上記手法を用いれば、例えば第4図に示すように構成
された装置において、光信号供与装置41に外部情報とし
て電気信号を与えると、上記電気信号が光信号となり画
素信号として光受容体であるドラム43上の感光紙45に到
達する。さらに、ドラム43,44の回転により移動させる
ことで、感光紙上に所望の画像を形成することが可能と
なる。
If the above method is used, for example, in an apparatus configured as shown in FIG. 4, when an electric signal is given as external information to the optical signal providing apparatus 41, the electric signal becomes an optical signal and the pixel signal is a photoreceptor. The photosensitive paper 45 on the drum 43 is reached. Further, by moving the drums 43 and 44 by rotation, a desired image can be formed on the photosensitive paper.

[発明の効果] 以上説明したように、電子放出素子を変調電極上に絶
縁層を介して積層配置し、かつ、少なくとも電子放出部
直下には変調電極を設けない構成とすることで以下のよ
うな効果がある。
[Effects of the Invention] As described above, the electron-emitting devices are stacked on the modulation electrode via an insulating layer and the modulation electrode is not provided at least immediately below the electron-emitting portion. Has a significant effect.

(1).電子源と変調電極の位置合わせが容易になり、
ミスアライメント等による製品の歩留りが改善される。
(1). Positioning of the electron source and the modulation electrode becomes easier,
Product yield due to misalignment or the like is improved.

(2).変調電極の電子放出部に与える影響が低減され
素子寿命の向上が図れる。
(2). The effect of the modulation electrode on the electron emission portion is reduced, and the life of the device can be improved.

(3).電子放出素子と変調電極の間に介在させる絶縁
層の薄膜化が図れる。
(3). The thickness of the insulating layer interposed between the electron-emitting device and the modulation electrode can be reduced.

(4).上記(3)により、変調電極の低電圧駆動が図
れる。
(4). According to the above (3), low voltage driving of the modulation electrode can be achieved.

(5).画像形成装置及び光信号供与装置にあっては、
高精細で表示むらあるいは発光むらのない画像表示,光
信号を得ることができる。
(5). In the image forming apparatus and the optical signal providing apparatus,
It is possible to obtain an image display and an optical signal with high definition and without display unevenness or light emission unevenness.

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

第1図は、本発明の電子線発生装置の一例を示す斜視構
成図である。 第2図は、第1図中A−A部の断面図である。 第3図は、本発明の画像表示装置の一例を示す斜視構成
図である。 第4図は、本発明の光信号供与装置の適用例を示す図で
ある。 第5図及び第6図は、従来の画像表示装置を示す斜視構
成図である。 1,60……絶縁性基板、2……変調電極 2′……穴、3,62……素子電極 4,63……電子放出部、5……絶縁層 6,61……配線電極、7……フェースプレート 8……ガラス板、9……透明電極 10……蛍光体、11……メタルバック 12……スポット光、41……光信号供与装置 43,44……ドラム、45……感光紙 51……ガラス基板、52……支持体 53……配線電極、54……電子放出部 55,65……電子通過孔、56,66……変調電極
FIG. 1 is a perspective view showing an example of an electron beam generator according to the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. FIG. 3 is a perspective view showing an example of the image display device of the present invention. FIG. 4 is a diagram showing an application example of the optical signal providing apparatus of the present invention. 5 and 6 are perspective structural views showing a conventional image display device. 1,60 insulating substrate, 2 modulation electrode 2 'hole, 3,62 element electrode 4,63 electron emission section, 5 insulating layer 6,61 wiring electrode, 7 … Face plate 8… Glass plate, 9… Transparent electrode 10… Phosphor, 11… Metal back 12… Spot light, 41… Optical signal providing device 43, 44… Drum, 45… Photosensitivity Paper 51: Glass substrate, 52: Support 53: Wiring electrode, 54: Electron emission portion 55, 65: Electron passage hole, 56, 66: Modulation electrode

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鱸 英俊 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 金子 哲也 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 (56)参考文献 特開 昭63−6718(JP,A) 特開 平3−20941(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01J 1/30,3/08 H01J 29/04,29/52 H01J 31/12 - 31/15 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Hidetoshi Suzuki, 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Inside Canon Inc. (72) Tetsuya Kaneko 3-30-2, Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon (56) References JP-A-63-6718 (JP, A) JP-A-3-20941 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) H01J 1/30 , 3/08 H01J 29 / 04,29 / 52 H01J 31/12-31/15

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】基板上に、基板面に沿って並設された電極
間に、該電極を介して電圧が印加される電子放出部を有
する電子放出素子と、該電子放出素子から放出される電
子ビームを情報信号に応じて変調する変調電極とを有す
る電子線発生装置において、前記電子放出素子が、前記
変調電極上に絶縁層を介して積層配置されており、か
つ、前記変調電極が、少なくとも前記電子放出素子の電
子放出部直下を囲む位置に存在し、さらに該変調電極が
該電子放出素子の少なくとも電子放出部直下には存在し
ないことを特徴とする電子線発生装置。
An electron-emitting device having an electron-emitting portion to which a voltage is applied via electrodes between electrodes arranged on a substrate along the surface of the substrate, and emitted from the electron-emitting device. In an electron beam generating device having a modulation electrode that modulates an electron beam in accordance with an information signal, the electron-emitting device is stacked on the modulation electrode via an insulating layer, and the modulation electrode is An electron beam generator, which is located at least at a position immediately below an electron-emitting portion of the electron-emitting device, and wherein the modulation electrode is not present at least immediately below the electron-emitting portion of the electron-emitting device.
【請求項2】前記電子放出素子は、表面伝導形電子放出
素子であることを特徴とする請求項1に記載の電子線発
生装置。
2. The electron beam generator according to claim 1, wherein said electron-emitting device is a surface conduction electron-emitting device.
【請求項3】前記絶縁層の厚さが、0.1μm〜5μmで
あることを特徴とする請求項1又は2記載の電子線発生
装置。
3. The electron beam generator according to claim 1, wherein said insulating layer has a thickness of 0.1 μm to 5 μm.
【請求項4】前記電子放出素子の複数が結線された線状
電子放出素子の複数と、前記変調電極の複数とがXYマト
リックスを構成していることを特徴とする請求項1〜3
いずれかに記載の電子線発生装置。
4. A XY matrix comprising a plurality of linear electron-emitting devices to which a plurality of said electron-emitting devices are connected and a plurality of said modulation electrodes.
An electron beam generator according to any one of the above.
【請求項5】前記電子放出素子と前記変調電極に電圧を
印加する電圧印加手段が、別個独立であることを特徴と
する請求項1〜4いずれかに記載の電子線発生装置。
5. The electron beam generator according to claim 1, wherein voltage applying means for applying a voltage to said electron-emitting device and said modulating electrode are separate and independent.
【請求項6】請求項1〜5いずれかに記載の電子線発生
装置の電子放出側に、少なくとも、電子が衝突して画像
を形成する画像形成部材を設けたことを特徴とする画像
形成装置。
6. An image forming apparatus according to claim 1, wherein at least an image forming member for forming an image by collision of electrons is provided on the electron emitting side of the electron beam generating apparatus according to claim 1. .
【請求項7】請求項1〜5いずれかに記載の電子線発生
装置の電子放出側に、少なくとも、電子が衝突して発光
する発光体を設け、該電子の衝突による発光を信号とし
て用い得る構成としたことを特徴とする光信号供与装
置。
7. A light-emitting body which emits light by collision of electrons is provided at least on an electron emission side of the electron beam generator according to claim 1, and light emission by the collision of electrons can be used as a signal. An optical signal providing apparatus having a configuration.
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