JPS628433A - 撮像管タ−ゲツト - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、高速度電子ビーム走査により、光電変換信号
を読み取るようにした高速度電子ビーム走査方式の光導
型彫撮像管に関するものである。

〔発明の背景〕

従来の撮像管はほとんど、低速度の電子ビームで走査を
する方式（以下ＬＰ方式と記す）を用いているため、走
査電子ビーム抵抗に伴う容量性残像が大きい、周辺解像
度が悪い、ビームベンディングによる画像の歪みが生じ
やすい等の欠点を有している。

一方、上記問題点を改善する方法として高速度の電子ビ
ームで走査する方式（以下ＨＮ方式と記す）が提案され
ている。（例えば特開昭５４−４４４８７号）。第１図
はＨＮ方式撮像管の動作原理を説明する図である。ＨＮ
方式では、透明導電体層２に２次電子コレクター電極６
より低い電圧を印加し。

ターゲット表面の２次電子放出比δが１以上になるよう
にして使用する。この状態でターゲット表面を加速電子
ビーム４で走査すると、ターゲット表面は、２次電子５
を放出してほぼコレクタ電極６の電位に平衝し、透明電
極２に対して正の電位を取る。透光性基板１および透明
ｆｆｉ極２を通った光は光導電体Ｍ３で吸収され、電子
−正孔対を生成するが、１１を子が走査側へ流れて、走
査側電位を負の方向に下降させる。次の電子ビー１１走
査時にこの電位降下分が映像信号として読み出される。

尚、第１図において７はカソード、８は負荷抵抗。

９はターゲット電圧である。

このようなＨＮ方式撮像管では、従来のＬＰ方式にくら
べて、走査電子の速度が早いために、（１）容を性残像
が少ない、（２）周辺解像度が良い、（３）画像歪みが
少ないなどの利点がある。

また、水素を含有した非晶質シリコン（以下ａ　−ｓｉ
：Ｈと略称する）は高い光電変換効率を有し、熱的安定
性、均質性等にすぐれており、これをＨＮ方式撮像管の
光導電体層として用いる事により、高感度、高解像度特
性を有するすぐれた撮像管デバイスが提案されている。

しかしながら、ａ　−ｓ　ｉ　：　Ｈ光導電体層を有す
るＨＮ方式撮像管では、ａ−ｓｉ：Ｈ光導電体層を直接
電子ビームで走査すると、電子ビーム走査側から正孔の
注入が起るために大きな暗電流が生じ、２次光電流に伴
う残像特性の劣化やＳ／Ｎ比の低下等の不都合を引き起
す、したがって、このような不都合を改善するためには
、ビーム走査側からの正孔注入による暗電流を抑制する
ことが不可欠である。

ａ−ｓｉ：Ｈを光導電体層に用いたＨＮ方式撮像管（以
下ＨＮ方式ａ−ｓｉ：Ｈ撮像管と略す）において、上記
の暗電流を低減する方法として。

これまでに光導電体層の走査側表面に新たな酸化物や純
化物からなる２次電子放出層を設ける方法や、ａ−ｓｉ
：Ｈ光導電体層表面にＮ型層−ｓｉ：Ｈ層をもうける方
法などが提案されている。しかしながら、このような二
次電子放出層は電子ビーム走査側からの正孔注入による
暗電流を低減させる効果をも有しているが、その暗電流
低減効果は充分とは言えない、また、光導電体層表面に
Ｎ型層をもうける方法は、たしかに暗電流を下げる働き
はあるが、この層が低抵抗層になり解像度を劣化させる
などの副次的不都合をきたすおそれがある。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、ＨＮ方式ａ−ｓｉ：Ｈ撮像管において
暗電流を°大幅に低減した撮像管ターゲットを提供する
事である。

〔発明の概要〕

発明者は、ＨＮ方弐Ｂ−ｓｉ：Ｈ撮像管における暗電流
に関して、実験的に詳細に調査検討した結果、ａ　−ｓ
　ｉ　：　Ｈ光導電体層の走査側表面に、荷電粒子によ
るｍｓを施す事により、別途２次電子放出層を設けるか
否かに依らず、従来よりすぐれた暗電流抑制能力が得ら
れる事を発見した。以下、本発明の内容を詳述する。

第２図は、本発明の効果を実証するために用いたＨＮ方
式ａ−ｓｉ：Ｈ撮像管ターゲットの構造を示す１例であ
る０図の撮像管ターゲットは、透光性ガラス基板１上に
、透明電極２．透明電極２からの電子注入を阻止する層
１０．及びａ−ｓｉ：Ｈ光導電体層３から成っている１
本発明では、上記のような撮像管ターゲットを作成した
のちに。

第１図に示した走査電子ビームを発生させるための電子
銃部と接合させる前に、ａ−ｓｉ：Ｈ光導電体層３の表
面を例えば水素イオンのように荷電粒子でＷＩ撃し１表
面に背型粒子ａＩ撃処理層１１を形成する。荷電粒子衝
撃は、真空中で上記撮像管ターゲットにイオン発生源か
らの荷電粒子を照射するか、或いは、スパッタ装置のよ
うな放電装置のカソード側に撮像管ターゲットを配置し
て、放電プラズマにさらすなどにより行なうことができ
る。荷電粒子としてはヘリウム、ネオン、アルゴン等の
不活性ガスや水素、酸素、窒素などから撰ばれた一種、
又は、２種以上の荷電粒子を用いる。

荷電粒子の極性は正、負いずれでも差しつかえないが、
衝撃中のチーヤシアップをさけるために、ａ　　ｓ　ｘ
　ａ　Ｈ光導電体層に光をあてて光導電体層の抵抗を下
げ透明電極からチャージを逃す様にした方が望ましい、
荷電粒子としては、上記に限られるものではなく、高エ
ネルギーの電子を用いても良くまた前述の荷電粒子と電
子の組合せでも良い。処理時間は用いる荷電粒子の種類
や装置等に依存するので、それぞれのケースで決められ
るべぎである。ただ、注ガ；することは荷電粒子の衝撃
によってａ−ｓｉ：Ｈ光導電体層の表面が極端にドライ
エツチングされない様に荷電粒子密度やエネルギーを選
ぶことである。また、荷電粒子衝撃時における撮像管タ
ーゲットの温度は１５０℃以下、さらには１２０℃以下
であることが望ましく、温度を高くすると、充分な効果
が得られなくなる。

以上に述べた方法によりａ−ｓｉ：Ｈ光導電体層を荷電
粒子で衝撃し１表面に荷電粒子衝撃処理層１１を形成し
た撮像管ターゲットをＨＮ方式撮像管に用いると、電子
ビーム走査側からの正孔注入が阻止され、暗電流を大幅
に低減することができ低残像でＳ／Ｎ比の高い画像が実
現できる。荷電粒子Ｍ撃により、光導電体層の電子ビー
ム走査側表面に表面処理層を形成する方法は、以上に述
べた方法のみに限られるものではなく、その他の方法、
たとえば、光導電体層上に１５０℃以下、望ましくは１
２０℃以下の温度で１反応性スパッタ法やグロー放電Ｃ
ＶＤ法により、荷電粒子衝撃を受けた非晶質シリコン膜
を形成しても良い、さらに、ａ　−ｓ　ｉ　：　Ｈ光導
電体層表面を荷電粒子衝撃処理したのちに、ａ−ｓｉ：
Ｈより２次電子の放出比が大きな材料１例えばＭｇＯ，
ＭｇＦ、。

Ｃ，Ｉ等の薄膜を２次電子を放出させるための層として
新たにもうけても、新たな薄膜を形成する時の温度が１
５０℃以下、望ましくは１２０℃以下であれば上記効果
は全く失なわれない、このような場合はＭｇＯ，ＭｇＦ
２等の２次電子を放出させるための新たな層を、スパッ
タ法で形成すれば、あらかじめａ　−ｓ　ｉ　：　Ｈ光
導電体層表面を荷電粒子衝撃しておかなくても、ＭｇＯ
，ＭｇＦ、等の新たな層を堆積する時に堆積層を通して
、荷電粒子衝撃をａ−ｓｉ：Ｈ光導電体層表面に与える
こともでき、この場合も同様な効果が得られる。このよ
うに、光導電体層の電子ビーム走査側表面に荷電粒子衝
撃により形成した表面処理層を介して。

さらにその上にａ−ｓｉ：ＨＪ：す２次電子放出比が大
きい材料からなる新たな層をもうけた撮像管ターゲット
では、信号読み出しのための走査電子ビーム量を減する
ことが出来、工業的にも、また高性能の電子銃を設計実
現する上でもさらに有利となる。

〔発明の実施例〕

以下、具体的実施例について説明する。

実施例１ ガラス基板１上に、ＣＶＤ法により酸化スズを主体する
透明導電膜２を形成し、電子注入を阻止するための層１
０を形成した後、高周波スパッタ装置において、多結晶
Ｓｉ板をターゲットに使用し、これと相対して前記基板
を設置する。装置内をＩ　Ｘ　１０−’Ｔｏｔｒ以下の
高真空に排気した後、アルゴンおよび水素の混合ガスを
厚みして装置内を５　Ｘ　１０−’　〜５　Ｘ　１０−
３Ｔｏｒｒの圧力にする。混合ガス中の水素の濃度は３
０〜６５％とする。基板温度を１５０〜３００℃に設定
した後、反応性スパッタを行い、透明導電膜及び電子注
入阻止層が形成された基板１上に膜厚約゛０．５〜４μ
ｍ　ａ　−ｓｉ：Ｈ膜３を堆積する０次に、高周波スパ
ッタ装置において、上記基板をターゲット側に設置する
。装置内をＩ　Ｘ　１０−”Ｔｏｒｒ以下の高真空に排
気した後、水素ガスを導入して５　Ｘ　１０−”〜２×
１０−ａＴｏｒｒの圧力にし、基板温度１２０℃以下、
電力密度０．５〜５Ｗ／ｃｄで、１０秒〜５分間スパッ
タ動作を行い、ターゲットに設置した前記基板上のａ−
ｓｉ：Ｈ膜表面に水素イオンによる衝撃を与えて表面処
理層１１を形成した後、電子銃と結合させて撮像管を作
る。

実施例２ 実施例１と同様にして、ガラス基板上に透明導電膜、電
子注入を阻止するための層、およびａ−ｓｉ：Ｈ膜を形
成した後、電子銃と結合させて撮像管を作る。次にこの
撮像管において透明導電膜を開放電位、カソードを接地
電位、メツシュ電極の電位を１５００Ｖにして２時間電
子ビーム走査を行い、前記ａ−ｓｉ：Ｈ光導電膜の走査
側表面に電子ビーム衝撃処理層を形成する。

実施例３ 実施例１と同様にして、ガラス基板上に透明導電膜、電
子注入を阻止するための層、およびａ　−ｓｉ　：Ｈ膜
を形成した後、表面温度１２０℃以下でイオンガンを用
いてＨｅイオンで２分間衝撃したのち、電子銃と結合さ
せて撮像管を作る。

実施例４ 実施例１と同様にして、ガラス基板上に透明電極、電子
注入を阻止するための層、ａ−ｓｉ：Ｈ膜を形成し、続
いて、基板温度１５０℃以下で膜厚５０〜２００人のａ
−ｓｉ：Ｈ膜をスパッタ法で形成したのち、電子銃と結
合して撮像管を作る。

実施例５ 実施例１と同様に、ガラス基板上に透明導電膜。

電子注入を阻止をするための層、ａ−ｓｉ：Ｈ膜を形成
してａ　−ｓ　ｉ　：　Ｈ表面に水素イオン衝撃層を形
成した後、２次電子放出層としてＭｇＯを表面温度１２
０℃以下で蒸着によって堆積したのち、電子銃と結合さ
せて撮像管を作る。

実施例６ 実施例１と同様にして、ガラス基板上に透明導電膜、電
子注入を阻止するための層、ａ−ｓｉ：Ｈ膜を形成した
のち、基板温度１２０℃以下で膜厚５０〜１５０人のＭ
ｇＦ２　をスパッタ法によりａ−ｓｉ：Ｈ膜に堆積し、
電子銃と結合して撮像管を作る。

以上の実施例で得られた撮像管を第１図に述べた方法で
ＨＮ動作させたところ、いずれの場合にも、荷電粒子衝
撃による処理を施さない場合や従来方法に比べて大幅に
暗電流が低減するという顕著な効果が見られた。

第３図は、実施例１〜６までのＨＮ方式撮像管の暗電流
特性（図中斜線部分１２）と、荷電粒子衝撃による処理
を施してないａ−ｓｉ：Ｈの表面を直接電子ビームで走
査した場合の暗電流特性（曲線１３）及び、従来方法の
例として、ａ　−ｓｉ：Ｈのビーム側に基板温度１５０
℃〜２５０℃の範囲スパッタによってＭｇ０Ｊｌを形成
した場合の暗電流特性（曲線１４）を比較したものであ
る０本図において横軸はターゲット電圧９、縦軸は暗電
流の対数表示である。

曲線１２と曲線１３との比較より１本発明による荷電粒
子１ｆｔ’ｌ１層の形成によって暗電流が大幅に低減さ
れる事が明瞭である。さらに曲線１２と曲線１４との比
較より１本発明による暗電流低減効果が、従来方法より
もさらにすぐれていることが明らかである。

第４図は、実施例１〜６で得られたＨＮ方式撮像管の残
像特性（曲４！１５）と、荷電粒子による衝撃処理を施
さずに直接ａ−ｓｉ：Ｈ表面を電子ビーム走査した場合
の残像特性（１６）およびＭｇＯを基板温度１５０〜２
５０℃でスパッタ法によりａ−ｓｉ：Ｈ４ｌ上に形成し
た場合の残像特性（１７）を比較したものである。第４
図から、本発明によれば単に暗電流を抑制するだけでな
く。

撮像管の重要な特性である残像をも再現性良く小さくで
きることがわかる。

以上の実施例では、スパッタ法により形成したａ　−ｓ
　ｉ　：　Ｈ光導電体層についてのみ述べたが。

グロー放電ＣＶＤ法やその他の方法で作成したａ−ｓｉ
：Ｈ光導電体層についても実施例で述べた方法で荷電粒
衝撃を行えば、同じ効果が得られる。

〔発明の効果〕

以上、詳しく述べたように本発明によれば、ａ　−ｓ　
ｉ　：　Ｈを光導電膜に用いたＨＮ方式撮像管において
、ａ−ｓｉ：Ｈ光導電膜の走査側表面に荷電粒子による
衝撃処理を施す事によって、光導電膜上に別途暗電流抑
制層または２次電子放出のための層を設けるか否かによ
らず帆電流低減効果が得られ、残像が少なく、Ｓ／Ｎ比
が良い等の利点を得る事が出来る。なお１本発明の効果
は撮像管ターゲットに限らず、ａ−ｓｉ：Ｈ膜を用いる
光電変換デバイス、例えば電子写真用感光体や光センサ
等に適用できることは云うまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、ＨＮ方式撮像管の動作説明図、第２図は本発
明による撮像管ターゲットの断面図、第３図は本発明の
実施例１，２．３による本発明の効果を示すための図、
第４図は実施例４による本発明の効果を示すための図で
ある。 １・・・透光性基板、２・・・透光性導電膜、３・・・
光導電膜、４・・・走査電子ビーム、５・・・二次電子
、６・・・収束兼コレクタ電極、７・・・カソード、８
・・・負荷抵抗、９・・・ターゲット電圧、１０・・・
電子注入阻止層、１１・・・荷電粒子衝撃処理層である
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、所定の透光性絶縁基板上に、透光性導電膜、水素を
   含有する非晶質シリコンよりなる光導電体層を少なくと
   も具備し、前記透光性導電膜を光入射側に配置した高速
   度電子ビーム走査型負帯電方式撮像管において、少なく
   とも前記光導電体層のビーム走査側表面に、１５０℃以
   下の温度で荷電粒子衝撃により形式された表面処理層を
   有することを特徴とする撮像管ターゲット。 ２、上記記載の荷電粒子が、ヘリウム、ネオン、アルゴ
   ン等の不活性ガスイオン、または水素イオン、酸素イオ
   ン、窒素イオン、または電子の中から選ばれた少なくと
   も一者以上から成ることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の撮像管ターゲット。 ３、光導電体層のビーム走査側表面層が、１５０℃以下
   の温度で反応性スパッタ法、またはグロー放電ＣＶＤ法
   により、荷電粒子衝撃を受けながら形成された少なくと
   も水素を含有する非晶質シリコンよりなることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の撮像管ターゲット。 ４、光導電体層のビーム走査側表面に、荷電粒子衝撃に
   より形成された表面処理層の上に、新たな材料からなる
   ２次電子を放出させるための層を１５０℃以下の温度で
   堆積したことを特徴とする特許請求範囲第１項記載の撮
   像管ターゲット。 ５、光導電体層のビーム走査側表面に、新たな材料から
   なる２次電子を放出させるための層を、１５０℃以下の
   温度でスパッタ法、またはグロー放電ＣＶＤ法により、
   光導電体層表面に荷電粒子衝撃を与えながら形成するこ
   とを特徴とする特許請求範囲第１項記載の撮像管ターゲ
   ット。 ６、上記第４項ならびに第５項記載の２次電子放出層が
   ＭｇＯ、ＭｇＦ＿２、ＣａＩ、非晶質窒化シリコン、非
   晶質シリコンカーボンの中から選ばれた少なくとも一者
   からなることを特徴とする撮像管ターゲット。