JP2000021300A - Electron emission element, electron source, image forming device, and their manufacture - Google Patents
Electron emission element, electron source, image forming device, and their manufactureInfo
- Publication number
- JP2000021300A JP2000021300A JP18954598A JP18954598A JP2000021300A JP 2000021300 A JP2000021300 A JP 2000021300A JP 18954598 A JP18954598 A JP 18954598A JP 18954598 A JP18954598 A JP 18954598A JP 2000021300 A JP2000021300 A JP 2000021300A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electron
- voltage
- fluorine
- emitting device
- image forming
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、電子放出素子、該
電子放出素子を多数個配置してなる電子源、該電子源を
用いて構成した表示装置や露光装置等の画像形成装置、
及びそれらの製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electron-emitting device, an electron source having a large number of such electron-emitting devices, and an image forming apparatus such as a display device or an exposure device using the electron source.
And their production methods.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、電子放出素子には大別して熱電子
放出素子と冷陰極電子放出素子の２種類が知られてい
る。冷陰極電子放出素子には電界放出型（以下、「ＦＥ
型」と称す。）、金属／絶縁層／金属型（以下、「ＭＩ
Ｍ型」と称す。）や表面伝導型電子放出素子等が有る。2. Description of the Related Art Conventionally, two types of electron-emitting devices are known, namely, a thermionic electron-emitting device and a cold cathode electron-emitting device. Field emission type (hereinafter, referred to as "FE")
Type ". ), Metal / insulating layer / metal type (hereinafter referred to as “MI
M type ". ) And surface conduction electron-emitting devices.
【０００３】ＦＥ型の例としては、Ｗ．Ｐ． Ｄｙｋｅ
ａｎｄ Ｗ．Ｗ． Ｄｏｌａｎ，“Ｆｉｅｌｄ Ｅｍ
ｉｓｓｉｏｎ”， Ａｄｖａｎｃｅ ｉｎ Ｅｌｅｃｔ
ｒｏｎ Ｐｈｙｓｉｃｓ， ８，８９（１９５６）ある
いはＣ．Ａ． Ｓｐｉｎｄｔ， “Ｐｈｙｓｉｃａｌ
Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｔｈｉｎ−ｆｉｌｍｆｉ
ｅｌｄ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｃａｔｈｏｄｅｓ ｗｉｔ
ｈ ｍｏｌｙｂｄｅｎｕｍ ｃｏｎｅｓ”， Ｊ． Ａ
ｐｐｌ． Ｐｈｙｓ． ，４７，５２４８（１９７６）
等に開示されたものが知られている。[0003] As an example of the FE type, W. P. Dyke
and W. W. Dolan, "Field Em
issue ", Advance in Elect
ron Physics, 8, 89 (1956) or C.I. A. Spindt, “Physical
Properties of thin-filmfi
eld emission cathodes wit
h molybdenum cones ", JA
ppl. Phys. , 47, 5248 (1976).
And the like are known.
【０００４】ＭＩＭ型の例としては、Ｃ．Ａ． Ｍｅａ
ｄ， “Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｆＴｕｎｎｅｌ−Ｅｍ
ｉｓｓｉｏｎ Ｄｅｖｉｃｅｓ”， Ｊ． Ａｐｐｌ．
Ｐｈｙｓ．， ３２，６４６（１９６１）等に開示され
たものが知られている。As an example of the MIM type, C.I. A. Mea
d, “Operation of Tunnel-Em
issue Devices ", J. Appl.
Phys. , 32, 646 (1961).
【０００５】表面伝導型電子放出素子の例としては、
Ｍ．Ｉ． Ｅｌｉｎｓｏｎ， Ｒａｄｉｏ Ｅｎｇ．
Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｐｈｙｓ．， １０，１２９０（１
９６５）等に開示されたものがある。As an example of the surface conduction electron-emitting device,
M. I. Elinson, Radio Eng.
Electron Phys. , 10, 1290 (1
965).
【０００６】表面伝導型電子放出素子は、絶縁性基板上
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
Ｆｉｌｍｓ”， ９，３１７（１９７２）］、Ｉｎ2
Ｏ3 ／ＳｎＯ2 薄膜によるもの［Ｍ．Ｈａｒｔｗｅｌｌ
ａｎｄ Ｃ．Ｇ． Ｆｏｎｓｔａｄ：“ＩＥＥＥ Ｔ
ｒａｎｓ． ＥＤ Ｃｏｎｆ．”， ５１９（１９７
５）］、カーボン薄膜によるもの［荒木久 他：真空、
第２６巻、第１号、２２頁（１９８３）］等が報告され
ている。[0006] The surface conduction electron-emitting device utilizes a phenomenon in which electrons are emitted by passing a current through a small-area thin film formed on an insulating 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
Films ", 9, 317 (1972)], In 2
O 3 / SnO 2 thin film [M. Hartwell
and C.I. G. FIG. Fonstad: "IEEE T
rans. ED Conf. ", 519 (197
5)], using a carbon thin film [Hisashi Araki et al .: Vacuum,
26, No. 1, p. 22 (1983)].
【０００７】これらの表面伝導型電子放出素子の典型的
な例として、前述のＭ．ハートウェルの素子構成を図１
７に模式的に示す。同図において１は基板である。４は
導電性膜で、Ｈ型形状のパターンに形成された金属酸化
物薄膜等からなり、後述の通電フォーミングと呼ばれる
通電処理により電子放出部５が形成される。尚、図中の
素子電極間隔Ｌは、０．５〜１ｍｍ、Ｗ’は、０．１ｍ
ｍで設定されている。As a typical example of these surface conduction electron-emitting devices, the above-mentioned M.P. Figure 1 shows the device configuration of Hartwell
FIG. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a substrate. Reference numeral 4 denotes a conductive film, which is formed of a metal oxide thin film or the like formed in an H-shaped pattern. The electron emission portion 5 is formed by an energization process called energization forming described later. In the drawing, the element electrode interval L is 0.5 to 1 mm, and W ′ is 0.1 m.
m.
【０００８】これらの表面伝導型電子放出素子において
は、電子放出を行う前に導電性膜４を予め通電フォーミ
ングと呼ばれる通電処理によって電子放出部５を形成す
るのが一般的である。即ち、通電フォーミングとは、前
記導電性膜４の両端に電圧を印加通電し、導電性膜４を
局所的に破壊、変形もしくは変質させて構造を変化さ
せ、電気的に高抵抗な状態の電子放出部５を形成する処
理である。尚、電子放出部５では導電性膜４の一部に亀
裂が発生しており、その亀裂付近から電子放出が行われ
る。In these surface conduction electron-emitting devices, it is general that the electron-emitting portion 5 is formed beforehand by performing an energization process called energization forming on the conductive film 4 before electron emission. That is, the energization forming means that a voltage is applied to both ends of the conductive film 4, and the conductive film 4 is locally destroyed, deformed or deteriorated to change the structure, and the electrons in an electrically high-resistance state are formed. This is a process for forming the emission unit 5. Note that a crack is generated in a part of the conductive film 4 in the electron emitting portion 5, and electrons are emitted from the vicinity of the crack.
【０００９】フォーミング処理によって導電性膜に亀裂
が形成された素子には活性化工程と呼ばれる処理を施す
のが好ましい。It is preferable that an element having a crack formed in the conductive film by the forming treatment is subjected to a treatment called an activation step.
【００１０】活性化工程は、例えば、有機物質のガスを
含有する雰囲気下で、通電フォーミングと同様に、前記
導電性膜４の両端にパルス電圧の印加を繰り返すことで
行うことができる。The activation step can be performed, for example, by repeatedly applying a pulse voltage to both ends of the conductive film 4 in an atmosphere containing an organic substance gas, similarly to the energization forming.
【００１１】この活性化処理により、雰囲気中に存在す
る有機物質から炭素あるいは炭素化合物が素子上に堆積
し、フォーミング処理のみの素子に比較して著しく放出
電子数を増加させることが可能となる。[0011] By this activation treatment, carbon or a carbon compound is deposited on the device from an organic substance existing in the atmosphere, and the number of emitted electrons can be remarkably increased as compared with a device formed only by the forming process.
【００１２】上述の表面伝導型電子放出素子は、構造が
単純であることから、大面積に亙って多数素子を配列形
成できる利点がある。そこで、この特徴を活かすための
種々の応用が研究されている。例えば、荷電ビーム源、
表示装置等の画像形成装置への利用が挙げられる。The above-mentioned surface conduction electron-emitting device has an advantage that a large number of devices can be arrayed over a large area because of its simple structure. Therefore, various applications for utilizing this feature are being studied. For example, a charged beam source,
Application to an image forming apparatus such as a display device is exemplified.
【００１３】従来、多数の表面伝導型電子放出素子を配
列形成した例としては、並列に表面伝導型電子放出素子
を配列し、個々の表面伝導型電子放出素子の両端（両素
子電極）を配線（共通配線とも呼ぶ）にて夫々結線した
行を多数行配列（梯子型配置とも呼ぶ）した電子源が挙
げられる（例えば、特開昭６４−３１３３２号公報、特
開平１−２８３７４９号公報、同２−２５７５５２号公
報）。Conventionally, as an example in which a large number of surface conduction electron-emitting devices are arrayed, surface conduction electron-emitting devices are arranged in parallel, and both ends (both device electrodes) of each surface conduction electron-emitting device are wired. (Also referred to as a common wiring). An electron source in which rows each connected by a common line (also referred to as a ladder-type arrangement) are provided (for example, JP-A-64-31332, JP-A-1-283737, 2-257552).
【００１４】また、特に表示装置においては、液晶を用
いた表示装置と同様の平板型表示装置とすることが可能
で、しかもバックライトが不要な自発光型の表示装置と
して、表面伝導型電子放出素子を多数配置した電子源
と、この電子源からの電子線の照射により可視光を発光
する蛍光体とを組み合わせた表示装置が提案されている
（アメリカ特許第５０６６８８３号明細書）。In particular, in the case of a display device, a flat panel display device similar to a display device using liquid crystal can be used, and a self-luminous display device that does not require a backlight is used as a surface conduction electron emission device. There has been proposed a display device in which an electron source in which a number of elements are arranged and a phosphor that emits visible light when irradiated with an electron beam from the electron source are combined (US Pat. No. 5,066,883).
【００１５】[0015]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
活性化工程において、炭素あるいは炭素化合物はフォー
ミング処理によって導電性膜に形成された亀裂内にも堆
積する。このため、亀裂内が上記の炭素あるいは炭素化
合物などの導電性物質によって埋められてしまうと、本
来真空中に放出されるべき電子がリーク電流となって固
体内を通過するようになる。従って放出電子数を増すた
めには亀裂を導電性物質によって埋め尽くしてしまわな
いような工夫が必要となる。However, in the above-described activation step, carbon or a carbon compound also deposits in cracks formed in the conductive film by the forming process. For this reason, if the inside of the crack is filled with the above-mentioned conductive material such as carbon or a carbon compound, the electrons that should be released into a vacuum become a leak current and pass through the solid. Therefore, in order to increase the number of emitted electrons, it is necessary to take measures to prevent the crack from being filled with a conductive substance.
【００１６】本発明の目的は、素子の導電性膜に形成さ
れた亀裂内を流れるリーク電流を低減し、真空中へ放出
される電子数を確実に増加させ、高い電子放出効率を有
する電子放出素子を安定して提供することにある。An object of the present invention is to reduce a leak current flowing in a crack formed in a conductive film of an element, to surely increase the number of electrons emitted into a vacuum, and to obtain an electron emission having high electron emission efficiency. It is to provide a stable device.
【００１７】更に本発明の目的は、より高輝度な画像を
形成可能な画像形成装置を安定して提供することにあ
る。It is a further object of the present invention to stably provide an image forming apparatus capable of forming a higher-luminance image.
【００１８】[0018]
【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。The structure of the present invention to achieve the above object is as follows.
【００１９】即ち、本発明の第１は、ガラス基板上に形
成された一対の素子電極間に、電子放出部を有する導電
性膜を備える電子放出素子の製造方法において、ガラス
基板の表面にフッ素あるいはフッ化物を吸着する工程を
有することを特徴とする電子放出素子の製造方法にあ
る。That is, a first aspect of the present invention is a method of manufacturing an electron-emitting device including a conductive film having an electron-emitting portion between a pair of device electrodes formed on a glass substrate. Alternatively, there is provided a method for manufacturing an electron-emitting device, comprising a step of adsorbing a fluoride.
【００２０】また本発明の第２は、上記本発明の第１の
方法により製造された電子放出素子にある。According to a second aspect of the present invention, there is provided an electron-emitting device manufactured by the first method of the present invention.
【００２１】また本発明の第３は、基体上に、一対の素
子電極間に、電子放出部を有する導電性膜を備える電子
放出素子が複数配列された電子源の製造方法において、
これらの電子放出素子を本発明の第１の方法により製造
することを特徴とする電子源の製造方法にある。According to a third aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing an electron source comprising a plurality of electron-emitting devices each having a conductive film having an electron-emitting portion arranged between a pair of device electrodes on a substrate.
A method for manufacturing an electron source is characterized in that these electron-emitting devices are manufactured by the first method of the present invention.
【００２２】また本発明の第４は、本発明の第３の方法
により製造されたことを特徴とする電子源にある。According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an electron source manufactured by the third method of the present invention.
【００２３】また本発明の第５は、基体上に複数の電子
放出素子が配列された電子源と、該電子源から放出され
る電子線の照射により画像を形成する画像形成部材とを
有する画像形成装置の製造方法において、該電子源を本
発明の第３の方法により製造することを特徴とする画像
形成装置の製造方法にある。According to a fifth aspect of the present invention, there is provided an image forming apparatus comprising: an electron source in which a plurality of electron-emitting devices are arranged on a substrate; and an image forming member for forming an image by irradiating an electron beam emitted from the electron source. In the method for manufacturing an image forming apparatus, there is provided a method for manufacturing an image forming apparatus, wherein the electron source is manufactured by the third method of the present invention.
【００２４】更に本発明の第６は、基体上に複数の電子
放出素子が配列された電子源と、該電子源から放出され
る電子線の照射により画像を形成する画像形成部材とを
有する画像形成装置において、該電子源が、本発明の第
５の電子源であることを特徴とする画像形成装置にあ
る。According to a sixth aspect of the present invention, there is provided an image forming apparatus comprising: an electron source in which a plurality of electron-emitting devices are arranged on a substrate; and an image forming member for forming an image by irradiating an electron beam emitted from the electron source. In the image forming apparatus, the electron source is the fifth electron source of the present invention.
【００２５】本発明では、前記ガラス基板の表面にフッ
素あるいはフッ化物を吸着する工程において、フッ素ガ
スあるいはＣＦ4 ガスあるいはＳＦ6 ガスを好ましく用
いることができる。また、前記ガラス基板の表面にフッ
素あるいはフッ化物を吸着する工程の前に、ガラス基板
を水素ガスに暴露する工程を行うことも好ましい。In the present invention, in the step of adsorbing fluorine or fluoride on the surface of the glass substrate, fluorine gas, CF 4 gas or SF 6 gas can be preferably used. It is also preferable to perform a step of exposing the glass substrate to hydrogen gas before the step of adsorbing fluorine or fluoride on the surface of the glass substrate.
【００２６】[0026]
【作用】従来の電子放出素子の製造方法において、活性
化工程の際に導電性膜の亀裂内に炭素あるいは炭素化合
物などの導電性物質が堆積しリークパスを形成する原因
は、露出した基板表面が活性なためと考えられる。この
電子放出素子の基板としては、一般に、予め純水洗浄さ
れた後、乾燥されたガラス基板が用いられるが、このよ
うなガラス基板の表面はＯＨ基によって終端化されてい
る。そして、このＯＨ基は真空中でも脱離せずに存在す
る。ＯＨ基の存在によってガラス基板表面は親水性で、
気相分子が吸着しやすい状態にある。従ってフォーミン
グ処理によって露出した亀裂内のガラス基板表面には、
活性化処理時に真空内に導入される有機ガス分子が吸着
するものと考えられる。この状態で活性化処理（通電処
理）を行うと、負極側から放出された電子の一部は亀裂
内のガラス基板表面に衝突し、吸着している有機ガス分
子を炭素あるいは炭素化合物へと分解する。このように
して、活性化が進むとともに亀裂内に炭素あるいは炭素
化合物が堆積し、リーク電流が増大する。In a conventional method for manufacturing an electron-emitting device, a conductive material such as carbon or a carbon compound is deposited in a crack of a conductive film during an activation step to form a leak path because an exposed substrate surface is formed. It is considered to be active. As a substrate of the electron-emitting device, a glass substrate which is generally washed with pure water in advance and then dried is used. The surface of such a glass substrate is terminated with an OH group. This OH group exists without being eliminated even in a vacuum. The glass substrate surface is hydrophilic due to the presence of OH groups,
It is in a state where gas phase molecules are easily adsorbed. Therefore, on the glass substrate surface inside the cracks exposed by the forming process,
It is considered that the organic gas molecules introduced into the vacuum during the activation process are adsorbed. In this state, when the activation process (energization process) is performed, some of the electrons emitted from the negative electrode collide with the surface of the glass substrate inside the crack and decompose the adsorbed organic gas molecules into carbon or carbon compounds. I do. In this way, as the activation proceeds, carbon or carbon compound is deposited in the crack, and the leak current increases.
【００２７】本発明は上記のＯＨ基をフッ素に置換して
不活性な基板表面を形成することにより、リーク電流の
少ない高い電子放出効率を有する電子放出素子を実現し
たものである。The present invention realizes an electron-emitting device having a high electron emission efficiency with a small leak current by replacing the OH group with fluorine to form an inactive substrate surface.
【００２８】すなわち、本発明のようにフォーミング処
理された素子にフッ素ガスまたはフッ化物ガスを導入す
ると、ガス分子はほぼ一様に全面吸着すると考えられ
る。この状態で通電すると亀裂部に電子放出が起きる。
放出された電子は亀裂内に吸着したフッ素分子またはフ
ッ化物分子を分解し、原子状フッ素を発生させる。原子
状フッ素は非常に活性なためガラス基板表面を終端して
いたＯＨ基と置換し、亀裂内の基板表面を覆う。That is, when a fluorine gas or a fluoride gas is introduced into the element subjected to the forming treatment as in the present invention, it is considered that gas molecules are almost uniformly adsorbed on the entire surface. When electricity is supplied in this state, electron emission occurs at the crack.
The emitted electrons decompose the fluorine molecules or fluoride molecules adsorbed in the cracks to generate atomic fluorine. Atomic fluorine is so active that it replaces the OH groups that terminated the glass substrate surface and covers the substrate surface inside the crack.
【００２９】次にガス導入を停止し真空排気すると、そ
の他の部分に吸着していたフッ素分子やフッ化物分子は
脱離し、先の電子線分解の結果亀裂内の基板表面と化学
吸着しているフッ素原子のみが残る。このフッ素原子で
覆われた亀裂内部は疎水性となり、気相分子の吸着確率
は非常に低くなる。Next, when the gas introduction is stopped and the chamber is evacuated, the fluorine molecules and the fluoride molecules adsorbed to the other parts are desorbed and chemically adsorbed on the substrate surface in the crack as a result of the previous electron beam decomposition. Only fluorine atoms remain. The inside of the crack covered with the fluorine atoms becomes hydrophobic, and the probability of adsorption of gas phase molecules is extremely low.
【００３０】次に活性化のために有機ガスを導入し活性
化処理（通電処理）を行うと、亀裂内部への吸着がな
く、導電性膜にのみ炭素あるいは炭素化合物が堆積する
ことで活性化が進行する。したがって、亀裂内が炭素あ
るいは炭素化合物などの導電性物質により埋められるこ
とがなく、リーク電流の少ない高い電子放出効率を有す
る電子放出素子を安定して得ることができる。Next, when an activation process (energization process) is performed by introducing an organic gas for activation, there is no adsorption to the inside of the crack, and carbon or a carbon compound is deposited only on the conductive film, whereby the activation is performed. Progresses. Therefore, an electron-emitting device having a high electron emission efficiency with less leakage current can be stably obtained without the inside of the crack being filled with a conductive substance such as carbon or a carbon compound.
【００３１】[0031]
【発明の実施の形態】本発明に係る電子放出素子の基本
的構成には大別して、平面型及び垂直型の２つがある。
先ず、平面型の電子放出素子について説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The basic structure of an electron-emitting device according to the present invention is roughly classified into two types: a planar type and a vertical type.
First, a flat-type electron-emitting device will be described.
【００３２】図１は、平面型の電子放出素子の一構成例
を示す模式図であり、図１（ａ）は縦断面図、図１
（ｂ）は平面図である。図１において、１はガラス基
板、２と３は電極（素子電極）、４は導電性膜、５は電
子放出部である。FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of the configuration of a flat-type electron-emitting device. FIG.
(B) is a plan view. In FIG. 1, 1 is a glass substrate, 2 and 3 are electrodes (element electrodes), 4 is a conductive film, and 5 is an electron emitting portion.
【００３３】ガラス基板１としては、石英ガラス、Ｎａ
等の不純物含有量を減少させたガラス、青板ガラス、青
板ガラスにスパッタ法等によりＳｉＯ2 を積層したガラ
ス基板等を用いることができる。As the glass substrate 1, quartz glass, Na
For example, glass having reduced impurity content such as glass, blue plate glass, and a glass substrate obtained by laminating SiO 2 on a blue plate glass by a sputtering method or the like can be used.
【００３４】対向する素子電極２，３の材料としては、
一般的な導体材料を用いることができ、例えばＮｉ、Ｃ
ｒ、Ａｕ、Ｍｏ、Ｗ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｐｄ等
の金属或は合金及びＰｄ、Ａｇ、Ａｕ、ＲｕＯ2 、Ｐｄ
−Ａｇ等の金属或は金属酸化物とガラス等から構成され
る印刷導体、Ｉｎ2 Ｏ3 −ＳｎＯ2 等の透明導電体及び
ポリシリコン等の半導体導体材料等から適宜選択され
る。The materials of the opposing device electrodes 2 and 3 are as follows.
General conductor materials can be used, for example, Ni, C
metals or alloys such as r, Au, Mo, W, Pt, Ti, Al, Cu, Pd and Pd, Ag, Au, RuO 2 , Pd
Metal or metal oxide and printed conductor composed of glass or the like, such as -ag, is appropriately selected from a semiconductor conductive materials such as transparent conductor and polysilicon or the like In 2 O 3 -SnO 2.
【００３５】素子電極間隔Ｌ、素子電極長さＷ、導電性
膜４の形状等は、応用される形態等を考慮して、設計さ
れる。素子電極間隔Ｌは、好ましくは、数百ｎｍから数
百μｍの範囲とすることができ、より好ましくは、素子
電極間に印加する電圧等を考慮して数μｍから数十μｍ
の範囲とすることができる。素子電極長さＷは、電極の
抵抗値、電子放出特性を考慮して、数μｍから数百μｍ
の範囲とすることができる。素子電極２，３の膜厚ｄ
は、数十ｎｍから数μｍの範囲とすることができる。The element electrode interval L, the element electrode length W, the shape of the conductive film 4 and the like are designed in consideration of the applied form and the like. The element electrode interval L can be preferably in the range of several hundred nm to several hundred μm, and more preferably several μm to several tens μm in consideration of the voltage applied between the element electrodes.
In the range. The length W of the device electrode is from several μm to several hundred μm in consideration of the resistance value of the electrode and the electron emission characteristics.
In the range. Film thickness d of device electrodes 2 and 3
Can be in the range of several tens nm to several μm.
【００３６】尚、図１に示した構成とは別に、基板１上
に、導電性膜４、素子電極２，３の順に形成した構成と
することもできる。In addition to the structure shown in FIG. 1, a structure in which a conductive film 4 and device electrodes 2 and 3 are formed on a substrate 1 in this order may be adopted.
【００３７】導電性膜４を構成する材料は、例えばＰ
ｄ，Ｐｔ，Ｒｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｔｉ，Ｉｎ，Ｃｕ，Ｃ
ｒ，Ｆｅ，Ｚｎ，Ｓｎ，Ｔａ，Ｗ，Ｐｂ等の金属、Ｐｄ
Ｏ，ＳｎＯ2 ，Ｉｎ2 Ｏ3 ，ＰｂＯ，Ｓｂ2 Ｏ3 等の酸
化物、ＨｆＢ2 ，ＺｒＢ2 ，ＬａＢ6 ，ＣｅＢ6 ，ＹＢ
4 ，ＧｄＢ4 等の硼化物、ＴｉＣ，ＺｒＣ，ＨｆＣ，Ｔ
ａＣ，ＳｉＣ，ＷＣなどの炭化物、ＴｉＮ，ＺｒＮ，Ｈ
ｆＮ等の窒化物、Ｓｉ，Ｇｅ等の半導体、カーボン等の
中から選ばれる。The material forming the conductive film 4 is, for example, P
d, Pt, Ru, Ag, Au, Ti, In, Cu, C
metals such as r, Fe, Zn, Sn, Ta, W, Pb, Pd
Oxides such as O, SnO 2 , In 2 O 3 , PbO, Sb 2 O 3 , HfB 2 , ZrB 2 , LaB 6 , CeB 6 , YB
4, GdB boride such as 4, TiC, ZrC, HfC, T
carbides such as aC, SiC, WC, TiN, ZrN, H
It is selected from nitrides such as fN, semiconductors such as Si and Ge, and carbon.
【００３８】導電性膜４には、良好な電子放出特性を得
るために、微粒子で構成された微粒子膜を用いるのが好
ましい。その膜厚は、素子電極３へのステップカバレー
ジ、素子電極２，３間の抵抗値等を考慮して適宜設定さ
れるが、通常は、数Å〜数百ｎｍの範囲とするのが好ま
しく、より好ましくは１ｎｍ〜５０ｎｍの範囲とするの
が良い。その抵抗値は、Ｒｓが１０2 Ωから１０7 Ωの
値であるのが好ましい。なお、Ｒｓは、幅がｗで長さが
ｌの薄膜の長さ方向に測定した抵抗Ｒを、Ｒ＝Ｒｓ（ｌ
／ｗ）と置いたときに現れる値である。As the conductive film 4, a fine particle film composed of fine particles is preferably used in order to obtain good electron emission characteristics. The film thickness is appropriately set in consideration of the step coverage to the device electrode 3, the resistance value between the device electrodes 2, 3 and the like, but is usually preferably in the range of several Å to several hundred nm. More preferably, the thickness is in the range of 1 nm to 50 nm. As for the resistance value, Rs is preferably a value of 10 2 Ω to 10 7 Ω. Rs is the resistance R measured in the length direction of a thin film having a width w and a length 1 by R = Rs (l
/ W).
【００３９】ここで述べる微粒子膜とは、複数の微粒子
が集合した膜であり、その微細構造は、微粒子が個々に
分散配置した状態のみならず、微粒子が互いに隣接、あ
るいは重なり合った状態（いくつかの微粒子が集合し、
全体として島状構造を形成している場合も含む）をとっ
ている。微粒子の粒径は、数Å〜数百ｎｍの範囲、好ま
しくは、１ｎｍ〜２０ｎｍの範囲である。The fine particle film described here is a film in which a plurality of fine particles are aggregated. The fine structure of the fine particle film is not only a state in which the fine particles are individually dispersed and arranged, but also a state in which the fine particles are adjacent to each other or overlapped (some). Particles gather,
(Including the case where an island structure is formed as a whole). The particle size of the fine particles is in the range of several to several hundreds of nm, preferably in the range of 1 to 20 nm.
【００４０】なお、本明細書では頻繁に「微粒子」とい
う言葉を用いるので、その意味について説明する。In the present specification, the term “fine particles” is frequently used, and the meaning will be described.
【００４１】小さな粒子を「微粒子」と呼び、これより
も小さなものを「超微粒子」と呼ぶ。「超微粒子」より
もさらに小さく、原子の数が数百個程度以下のものを
「クラスター」と呼ぶことは広く行われている。Small particles are called "fine particles", and smaller ones are called "ultra fine particles". Particles smaller than "ultrafine particles" and having a few hundred atoms or less are widely called "clusters".
【００４２】しかしながら、それぞれの境は厳密なもの
ではなく、どの様な性質に注目して分類するかにより変
化する。また「微粒子」と「超微粒子」を一括して「微
粒子」と呼ぶ場合もあり、本明細書中での記述はこれに
沿ったものである。However, each boundary is not strict, and changes depending on what kind of property is focused on. Further, “fine particles” and “ultrafine particles” may be collectively referred to as “fine particles”, and the description in this specification is in line with this.
【００４３】例えば、「実験物理学講座１４ 表面・微
粒子」（木下是雄 編、共立出版１９８６年９月１日発
行）では、「本稿で微粒子と言うときにはその直径がだ
いたい２〜３μｍ程度から１０ｎｍ程度までとし、特に
超微粒子というときは粒径が１０ｎｍ程度から２〜３ｎ
ｍ程度までを意味することにする。両者を一括して単に
微粒子と書くこともあってけっして厳密なものではな
く、だいたいの目安である。粒子を構成する原子の数が
２個から数十〜数百個程度の場合はクラスターと呼
ぶ。」（１９５ページ ２２〜２６行目）と記述されて
いる。For example, in "Experimental Physics Course 14: Surfaces and Fine Particles" (edited by Kinoshita Yoshio, published by Kyoritsu Shuppan, September 1, 1986), "fine particles in this paper have a diameter of about 2-3 μm to 10 nm. And especially when it is referred to as ultrafine particles, the particle size is about 10 nm to 2-3 n.
It means up to about m. It is not exactly strict because both are collectively written as fine particles, but it is a rough guide. When the number of atoms constituting a particle is two to several tens to several hundreds, it is called a cluster. (Page 195, lines 22 to 26).
【００４４】付言すると、新技術開発事業団の“林・超
微粒子プロジェクト”での「超微粒子」の定義は、粒径
の下限はさらに小さく、次のようなものであった。In addition, the definition of “ultrafine particles” in the “Hayashi / Ultrafine Particle Project” of the New Technology Development Corporation has the following lower limit of the particle size, and is as follows.
【００４５】「創造科学技術推進制度の“超微粒子プロ
ジェクト”（１９８１〜１９８６）では、粒子の大きさ
（径）がおよそ１〜１００ｎｍの範囲のものを“超微粒
子”（ｕｌｔｒａ ｆｉｎｅ ｐａｒｔｉｃｌｅ）と呼
ぶことにした。すると１個の超微粒子はおよそ１００〜
１０8 個くらいの原子の集合体という事になる。原子の
尺度でみれば超微粒子は大〜巨大粒子である。」（「超
微粒子−創造科学技術」林主税、上田良二、田崎明
編；三田出版 １９８８年 ２ページ１〜４行目）／
「超微粒子よりさらに小さいもの、すなわち原子が数個
〜数百個で構成される１個の粒子は、ふつうクラスター
と呼ばれる」（同書２ページ１２〜１３行目）。In the “Ultra Fine Particle Project” of the Creative Science and Technology Promotion System (1981 to 1986), a particle having a particle size (diameter) in the range of about 1 to 100 nm is called “ultra fine particle”. Then, one ultrafine particle is about 100-
It is an aggregate of about 10 8 atoms. Ultra-fine particles are large to giant particles on an atomic scale. ("Ultra Fine Particles-Creative Science and Technology" Hayashi Tax, Ryoji Ueda, Akira Tazaki
(Edited by Mita Publishing, 1988, page 2, lines 1 to 4) /
"A particle even smaller than an ultrafine particle, that is, a single particle composed of several to several hundred atoms, is usually called a cluster" (ibid., Page 2, lines 12 to 13).
【００４６】上記のような一般的な呼び方をふまえて、
本明細書において「微粒子」とは多数の原子・分子の集
合体で、粒径の下限は数Å〜１ｎｍ程度、上限は数μｍ
程度のものを指すこととする。Based on the above general term,
In the present specification, “fine particles” are an aggregate of a large number of atoms and molecules, and the lower limit of the particle size is several Å to 1 nm and the upper limit is several μm
It refers to the degree.
【００４７】電子放出部５は、導電性膜４の一部に形成
された高抵抗の亀裂により構成され、その内部には、数
Åから数十ｎｍの範囲の粒径の導電性微粒子が存在する
場合もある。この導電性微粒子は、導電性膜４を構成す
る材料の元素の一部、あるいは全ての元素を含有するも
のとなる。また、電子放出部５及びその近傍の導電性膜
４には、後述の活性化工程によって形成される炭素ある
いは炭素化合物を有する。The electron-emitting portion 5 is constituted by a high-resistance crack formed in a part of the conductive film 4, in which conductive fine particles having a particle size ranging from several Å to several tens nm are present. In some cases. The conductive fine particles contain some or all of the elements of the material constituting the conductive film 4. Further, the electron-emitting portion 5 and the conductive film 4 in the vicinity thereof contain carbon or a carbon compound formed by an activation step described later.
【００４８】次に、垂直型の電子放出素子について説明
する。Next, a vertical type electron-emitting device will be described.
【００４９】図２は、垂直型の電子放出素子の一構成例
を示す模式図であり、図１に示した部位と同じ部位には
図１に付した符号と同一の符号を付している。２１は段
差形成部である。基板１、素子電極２，３、導電性膜４
及び電子放出部５は、前述した平面型の電子放出素子の
場合と同様の材料で構成することができる。段差形成部
２１は、真空蒸着法、印刷法、スパッタ法等で形成され
たＳｉＯ2 等の絶縁性材料で構成することができる。段
差形成部２１の膜厚は、先に述べた平面型の電子放出素
子の素子電極間隔Ｌに対応し、数百ｎｍから数十μｍの
範囲とすることができる。この膜厚は、段差形成部２１
の製法、及び、素子電極２，３間に印加する電圧を考慮
して設定されるが、数十ｎｍから数μｍの範囲が好まし
い。FIG. 2 is a schematic view showing an example of the configuration of a vertical type electron-emitting device. The same parts as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals as those shown in FIG. . 21 is a step forming part. Substrate 1, device electrodes 2 and 3, conductive film 4
The electron-emitting portion 5 can be made of the same material as that of the above-described flat-type electron-emitting device. The step forming portion 21 can be made of an insulating material such as SiO 2 formed by a vacuum deposition method, a printing method, a sputtering method, or the like. The film thickness of the step forming portion 21 corresponds to the device electrode interval L of the flat-type electron-emitting device described above, and can be in a range of several hundred nm to several tens μm. This film thickness depends on the step forming portion 21.
Is set in consideration of the manufacturing method and the voltage applied between the device electrodes 2 and 3, and the range is preferably several tens nm to several μm.
【００５０】本発明の電子放出素子の製造方法としては
様々な方法があるが、その一例を図３に基づいて説明す
る。尚、図３においても図１に示した部位と同じ部位に
は図１に付した符号と同一の符号を付している。There are various methods for manufacturing the electron-emitting device of the present invention. One example will be described with reference to FIG. In FIG. 3, the same parts as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals as those shown in FIG.
【００５１】１）基板１を洗剤、純水及び有機溶剤等を
用いて十分に洗浄し、真空蒸着法、スパッタ法等により
素子電極材料を堆積後、例えばフォトリソグラフィー技
術を用いて基板１上に素子電極２を形成する（図３
（ａ））。1) The substrate 1 is sufficiently washed with a detergent, pure water, an organic solvent, and the like, and after the element electrode material is deposited by a vacuum deposition method, a sputtering method, or the like, the substrate 1 is formed on the substrate 1 by using, for example, a photolithography technique. The device electrode 2 is formed (FIG. 3
(A)).
【００５２】２）素子電極２，３を設けた基板１上に、
有機金属溶液を塗布して、有機金属膜を形成する。有機
金属溶液には、前述の導電性膜の材料の金属を主元素と
する有機化合物の溶液を用いることができる。この有機
金属膜を加熱焼成処理し、リフトオフ、エッチング等に
よりパターニングし、導電性膜４を形成する（図３
（ｂ））。ここでは、有機金属溶液の塗布法を挙げて説
明したが、導電性膜４の形成法はこれに限られるもので
はなく、真空蒸着法、スパッタ法、化学的気相堆積法、
分散塗布法、ディッピング法、スピンナー法等を用いる
こともできる。2) On the substrate 1 provided with the device electrodes 2 and 3,
An organometallic solution is applied to form an organometallic film. As the organic metal solution, a solution of an organic compound containing the above-described metal of the conductive film as a main element can be used. This organic metal film is heated and baked, and is patterned by lift-off, etching, or the like to form a conductive film 4 (FIG. 3).
(B)). Here, the method of applying the organometallic solution has been described, but the method of forming the conductive film 4 is not limited to this, and a vacuum deposition method, a sputtering method, a chemical vapor deposition method,
A dispersion coating method, a dipping method, a spinner method, or the like can also be used.
【００５３】３）次に、フォーミング工程を施す。この
フォーミング工程の方法の一例として通電処理による方
法を説明する。素子電極２，３間に通電を行うと、導電
性膜４の部位に亀裂を含む電子放出部５が形成される
（図３（ｃ））。かかる電子放出部５は、導電性膜４を
局所的に破壊、変形もしくは変質せしめ、構造の変化し
た部位である。3) Next, a forming step is performed. As an example of a method of the forming step, a method by an energization process will be described. When an electric current is applied between the device electrodes 2 and 3, an electron-emitting portion 5 including a crack is formed at a portion of the conductive film 4 (FIG. 3C). The electron-emitting portion 5 is a portion where the conductive film 4 is locally broken, deformed or deteriorated, and the structure is changed.
【００５４】通電フォーミングの電圧波形の例を図４に
示す。FIG. 4 shows an example of the voltage waveform of the energization forming.
【００５５】電圧波形は、特にパルス波形が好ましい。
これにはパルス波高値を定電圧としたパルスを連続的に
印加する図４（ａ）に示した手法と、パルス波高値を増
加させながらパルスを印加する図４（ｂ）に示した手法
がある。The voltage waveform is particularly preferably a pulse waveform.
For this purpose, the method shown in FIG. 4A for continuously applying a pulse with a constant pulse peak value and the method shown in FIG. 4B for applying a pulse while increasing the pulse peak value are used. is there.
【００５６】まず、パルス波高値を定電圧とした場合に
ついて図４（ａ）で説明する。図４（ａ）におけるＴ1
及びＴ2 は電圧波形のパルス幅とパルス間隔である。三
角波の波高値（ピーク電圧）は、電子放出素子の形態に
応じて適宜選択される。このような条件のもと、例え
ば、数秒から数十分間電圧を印加する。パルス波形は、
三角波に限定されるものではなく、矩形波等の所望の波
形を採用することができる。First, the case where the pulse peak value is a constant voltage will be described with reference to FIG. T 1 in FIG.
And T 2 are the pulse width and the pulse interval of the voltage waveform. The peak value (peak voltage) of the triangular wave is appropriately selected according to the form of the electron-emitting device. Under such conditions, for example, a voltage is applied for several seconds to several tens minutes. The pulse waveform is
The waveform is not limited to the triangular wave, and a desired waveform such as a rectangular wave can be adopted.
【００５７】次に、パルス波高値を増加させながら電圧
パルスを印加する場合について図４（ｂ）で説明する。
図４（ｂ）におけるＴ1 及びＴ2 は、図４（ａ）に示し
たのと同様とすることができる。三角波の波高値（ピー
ク電圧）は、例えば０．１Ｖステップ程度づつ、増加さ
せることができる。Next, a case where a voltage pulse is applied while increasing the pulse peak value will be described with reference to FIG.
T 1 and T 2 in FIG. 4B can be the same as those shown in FIG. 4A. The peak value (peak voltage) of the triangular wave can be increased, for example, in steps of about 0.1 V.
【００５８】通電フォーミング処理の終了は、パルス間
隔Ｔ2 中に、導電性膜４を局所的に破壊，変形しない程
度の電圧を印加し、電流を測定して検知することができ
る。例えば０．１Ｖ程度の電圧印加により流れる電流を
測定し、抵抗値を求めて、１ＭΩ以上の抵抗を示した
時、通電フォーミングを終了させる。The end of the energization forming process can be detected by applying a voltage that does not locally destroy or deform the conductive film 4 during the pulse interval T 2 and measuring the current. For example, a current flowing when a voltage of about 0.1 V is applied is measured, and a resistance value is obtained. When a resistance of 1 MΩ or more is indicated, the energization forming is terminated.
【００５９】４）次に基板温度を室温に保ったまま、フ
ッ素ガスもしくはフッ化物ガスを導入する。このときフ
ッ素ガス分子もしくはフッ化物ガス分子はガラス基板１
の表面に吸着する。この状態で素子電極２，３間に電圧
を印加すると、しきい値以上の電圧で電子放出が開始さ
れる。しきい値電圧は膜電流（素子電流Ｉf ）が流れ始
める電圧から求めることができるが、上述した素子では
通常数Ｖから十数Ｖの範囲にある。膜電圧をしきい値電
圧から１Ｖ程度上に設定すると数μＡから数十μＡの膜
電流が流れる。電子はフォーミング処理によって導電性
膜４に形成された亀裂部陰極側先端から真空中に出射し
陽極側に到達し散乱される。散乱された電子の一部はフ
ッ素ガス分子もしくはフッ化物ガス分子が吸着した亀裂
内のガラス基板１の表面に衝突する。フッ素ガス分子や
フッ化物ガス分子の結合解離エネルギーは数ｅＶのオー
ダーであるので、数ｅＶ以上の運動エネルギーを持った
電子の衝突によって吸着分子は解離してフッ素原子が発
生する。フッ素原子は反応性が高いためガラス基板１の
表面を終端していたＯＨ基を置換してガラスの構成原子
であるＳｉと結合する。このようにして亀裂内のガラス
基板１の表面はフッ素原子で終端される。4) Then, while keeping the substrate temperature at room temperature, a fluorine gas or a fluoride gas is introduced. At this time, the fluorine gas molecules or the fluoride gas molecules are
Adsorbs on the surface. When a voltage is applied between the device electrodes 2 and 3 in this state, electron emission starts at a voltage higher than the threshold. The threshold voltage can be determined from the voltage at which the film current (element current If ) starts to flow, but is usually in the range of several volts to tens of volts in the above-described element. When the film voltage is set to about 1 V above the threshold voltage, a film current of several μA to several tens μA flows. The electrons are emitted into the vacuum from the cathode-side tip of the crack formed in the conductive film 4 by the forming process, reach the anode side, and are scattered. Some of the scattered electrons collide with the surface of the glass substrate 1 in the crack where the fluorine gas molecules or the fluoride gas molecules are adsorbed. Since the bond dissociation energy of a fluorine gas molecule or a fluoride gas molecule is on the order of several eV, an adsorbed molecule dissociates to generate a fluorine atom by collision of an electron having a kinetic energy of several eV or more. Fluorine atoms have high reactivity and replace OH groups that have terminated the surface of the glass substrate 1 to bond with Si, which is a constituent atom of glass. Thus, the surface of the glass substrate 1 in the crack is terminated with fluorine atoms.
【００６０】５）次に、フッ素処理した素子に活性化工
程と呼ばれる処理を施す。活性化工程とは、この工程に
より、素子電流Ｉf 、放出電流Ｉe が、著しく変化する
工程である。5) Next, the element subjected to the fluorine treatment is subjected to a treatment called an activation step. The activation process is a process in which the device current If and the emission current Ie are significantly changed by this process.
【００６１】活性化工程は、例えば、有機物質のガスを
含有する雰囲気下で、通電フォーミングと同様に、素子
電極２，３間にパルス電圧の印加を繰り返すことで行う
ことができる。The activation step can be performed, for example, by repeatedly applying a pulse voltage between the device electrodes 2 and 3 in an atmosphere containing an organic substance gas, as in the case of the energization forming.
【００６２】この雰囲気は、例えば油拡散ポンプやロー
タリーポンプなどを用いて真空容器内を排気した場合に
雰囲気内で残留する有機ガスを利用して形成することが
できる他、イオンポンプなどにより一旦十分に排気した
真空中に適当な有機物質のガスを導入することによって
も得られる。このときの好ましい有機物質のガス圧は、
前述の素子の形態、真空容器の形状や、有機物質の種類
などにより異なるため場合に応じ適宜設定される。適当
な有機物質としては、アルカン、アルケン、アルキンの
脂肪族炭化水素類、芳香族炭化水素類、アルコール類、
アルデヒド類、ケトン類、アミン類、フェノール、カル
ボン、スルホン酸等の有機酸類等を挙げることが出来、
具体的には、メタン、エタン、プロパンなどＣn Ｈ2n+2
で表される飽和炭化水素、エチレン、プロピレン、アセ
チレンなどＣn Ｈ2nやＣn Ｈ2n-2等の組成式で表される
不飽和炭化水素、ベンゼン、メタノール、エタノール、
ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、アセトン、メチ
ルエチルケトン、メチルアミン、エチルアミン、フェノ
ール、蟻酸、酢酸、プロピオン酸等、もしくは化学的気
相成長法に広く用いられているところの有機金属化合物
等が使用できる。This atmosphere can be formed by using an organic gas remaining in the atmosphere when the inside of the vacuum vessel is evacuated by using, for example, an oil diffusion pump or a rotary pump, or once sufficiently by an ion pump or the like. It can also be obtained by introducing a gas of an appropriate organic substance into a evacuated vacuum. The preferable gas pressure of the organic substance at this time is:
Since it differs depending on the form of the above-described element, the shape of the vacuum vessel, the type of the organic substance, and the like, it is appropriately set according to the case. Suitable organic substances include alkanes, alkenes, aliphatic hydrocarbons of alkynes, aromatic hydrocarbons, alcohols,
Aldehydes, ketones, amines, phenols, carboxyls, organic acids such as sulfonic acids, and the like,
Specifically, C n H 2n + 2 such as methane, ethane, and propane
In represented by a saturated hydrocarbon, ethylene, propylene, acetylene C n H 2n such or C n H 2n-2 unsaturated hydrocarbon expressed by a composition formula such as, benzene, methanol, ethanol,
Formaldehyde, acetaldehyde, acetone, methyl ethyl ketone, methylamine, ethylamine, phenol, formic acid, acetic acid, propionic acid and the like, or organometallic compounds widely used in chemical vapor deposition can be used.
【００６３】この活性化処理により、雰囲気中に存在す
る有機物質から、炭素あるいは炭素化合物が素子上に堆
積し、素子電流Ｉf ，放出電流Ｉe が著しく変化するよ
うになる。By this activation treatment, carbon or a carbon compound is deposited on the device from the organic substance existing in the atmosphere, and the device current If and the emission current Ie are remarkably changed.
【００６４】ここで、炭素及び炭素化合物とは、例えば
グラファイト（いわゆるＨＯＰＧ，ＰＧ，ＧＣを包含す
るもので、ＨＯＰＧはほぼ完全なグラファイト結晶構
造、ＰＧは結晶粒が２００Å程度で結晶構造がやや乱れ
たもの、ＧＣは結晶粒が２０Å程度になり結晶構造の乱
れがさらに大きくなったものを指す。）、非晶質カーボ
ン（アモルファスカーボン及び、アモルファスカーボン
と前記グラファイトの微結晶の混合物を指す。）であ
り、その膜厚は、５０ｎｍ以下の範囲とするのが好まし
く、３０ｎｍ以下の範囲とすることがより好ましい。Here, carbon and carbon compounds include, for example, graphite (so-called HOPG, PG, GC), HOPG has a substantially perfect graphite crystal structure, and PG has a crystal grain of about 200 ° and the crystal structure is slightly disordered. In addition, GC refers to those in which the crystal grains are about 20 ° and the disorder of the crystal structure is further increased.), And amorphous carbon (refers to amorphous carbon and a mixture of amorphous carbon and the fine crystals of the graphite). The thickness is preferably in the range of 50 nm or less, more preferably in the range of 30 nm or less.
【００６５】活性化工程の終了判定は、素子電流Ｉf と
放出電流Ｉe を測定しながら、適宜行うことができる。
尚、素子に印加するパルス幅、パルス間隔、パルス波高
値などは適宜設定される。The termination of the activation step can be appropriately determined while measuring the device current If and the emission current Ie .
Note that the pulse width, pulse interval, pulse crest value, and the like applied to the element are appropriately set.
【００６６】６）このような工程を経て得られた電子放
出素子は、安定化工程を行うことが好ましい。この工程
は、電子放出素子が配置された真空容器内の有機物質を
排気する工程である。真空容器を排気する真空排気装置
は、装置から発生するオイルが素子の特性に影響を与え
ないように、オイルを使用しないものを用いるのが好ま
しい。具体的には、ソープションポンプ、イオンポンプ
等の真空排気装置を挙げることが出来る。真空容器内の
有機成分の分圧は、上記炭素あるいは炭素化合物がほぼ
新たに堆積しない分圧で１．３×１０-6Ｐａ以下が好ま
しく、さらには１．３×１０-8Ｐａ以下が特に好まし
い。さらに真空容器内を排気するときには、真空容器全
体を加熱して、真空容器内壁や、電子放出素子に吸着し
た有機物質分子を排気しやすくするのが好ましい。この
ときの加熱条件は、８０℃以上、好ましくは１５０℃以
上で、できるだけ長時間処理するのが望ましいが、特に
この条件に限るものではなく、真空容器の大きさや形
状、電子放出素子の構成などの諸条件により適宜選ばれ
る条件により行う。真空容器内の圧力は極力低くするこ
とが必要で、１．３×１０-5Ｐａ以下が好ましく、さら
には１．３×１０-6Ｐａ以下が特に好ましい。6) The electron-emitting device obtained through such a step is preferably subjected to a stabilization step. This step is a step of exhausting the organic substance in the vacuum vessel in which the electron-emitting devices are arranged. It is preferable to use a vacuum exhaust device that does not use oil so that the oil generated from the device does not affect the characteristics of the element. Specifically, a vacuum exhaust device such as a sorption pump or an ion pump can be used. The partial pressure of the organic component in the vacuum vessel is preferably 1.3 × 10 −6 Pa or less, more preferably 1.3 × 10 −8 Pa or less, at a partial pressure at which the carbon or carbon compound is not newly deposited. preferable. Further, when evacuating the inside of the vacuum vessel, it is preferable to heat the entire vacuum vessel to facilitate evacuating the organic substance molecules adsorbed on the inner wall of the vacuum vessel and the electron-emitting device. The heating conditions at this time are preferably 80 ° C. or more, preferably 150 ° C. or more, and it is desirable to perform the treatment as long as possible. However, the present invention is not particularly limited to this condition, and the size and shape of the vacuum vessel, the configuration of the electron-emitting device, and the like The conditions are appropriately selected according to the above conditions. The pressure in the vacuum vessel needs to be as low as possible, and is preferably 1.3 × 10 −5 Pa or less, more preferably 1.3 × 10 −6 Pa or less.
【００６７】安定化工程を行った後の、駆動時の雰囲気
は、上記安定化処理終了時の雰囲気を維持するのが好ま
しいが、これに限るものではなく、有機物質が十分除去
されていれば、真空度自体は多少低下しても十分安定な
特性を維持することが出来る。このような真空雰囲気を
採用することにより、新たな炭素あるいは炭素化合物の
堆積を抑制でき、また真空容器や基板などに吸着したＨ
2 Ｏ，Ｏ2 なども除去でき、結果として素子電流Ｉf ，
放出電流Ｉe が、安定する。It is preferable that the atmosphere at the time of driving after the stabilization step is performed is the same as the atmosphere at the end of the stabilization treatment, but the present invention is not limited to this. Even if the degree of vacuum itself is slightly reduced, sufficiently stable characteristics can be maintained. By adopting such a vacuum atmosphere, the deposition of new carbon or a carbon compound can be suppressed, and H
2 O, O 2, etc. can also be removed. As a result, the device current I f ,
The emission current Ie is stabilized.
【００６８】上述した工程を経て得られた本発明により
製造した電子放出素子の基本特性について、図５及び図
６を参照しながら説明する。The basic characteristics of the electron-emitting device manufactured according to the present invention obtained through the above-described steps will be described with reference to FIGS.
【００６９】図５は、真空処理装置の一例を示す模式図
であり、この真空処理装置は測定評価装置としての機能
をも兼ね備えている。図５においても、図１に示した部
位と同じ部位には図１に付した符号と同一の符号を付し
ている。FIG. 5 is a schematic diagram showing an example of a vacuum processing apparatus. This vacuum processing apparatus also has a function as a measurement and evaluation apparatus. Also in FIG. 5, the same parts as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals as those shown in FIG.
【００７０】図５において、５５は真空容器であり、５
６は排気ポンプである。真空容器５５内には電子放出素
子が配されている。また、５１は電子放出素子に素子電
圧Ｖf を印加するための電源、５０は素子電極２，３間
を流れる素子電流Ｉf を測定するための電流計、５４は
素子の電子放出部５より放出される放出電流Ｉe を捕捉
するためのアノード電極、５３はアノード電極５４に電
圧を印加するための高圧電源、５２は電子放出部５より
放出される放出電流Ｉe を測定するための電流計であ
る。一例として、アノード電極５４の電圧を１ｋＶ〜１
０ｋＶの範囲とし、アノード電極５４と電子放出素子と
の距離Ｈを２ｍｍ〜８ｍｍの範囲として測定を行うこと
ができる。In FIG. 5, reference numeral 55 denotes a vacuum vessel;
Reference numeral 6 denotes an exhaust pump. An electron-emitting device is provided in the vacuum vessel 55. Reference numeral 51 denotes a power supply for applying a device voltage Vf to the electron-emitting device, 50 denotes an ammeter for measuring a device current If flowing between the device electrodes 2 and 3, and 54 denotes an electron-emitting portion 5 of the device. An anode electrode for capturing the emission current Ie emitted, 53 is a high-voltage power supply for applying a voltage to the anode electrode 54, and 52 is a current for measuring the emission current Ie emitted from the electron emission unit 5. It is total. As an example, the voltage of the anode electrode 54 is 1 kV to 1 kV.
The measurement can be performed with the range of 0 kV and the distance H between the anode electrode 54 and the electron-emitting device in the range of 2 mm to 8 mm.
【００７１】真空容器５５内には、不図示の真空計等の
真空雰囲気下での測定に必要な機器が設けられていて、
所望の真空雰囲気下での測定評価を行えるようになって
いる。また、真空容器５５にはガス導入ライン、ガス導
入制御装置（いずれも不図示）が設けられている。排気
ポンプ５６は、ターボポンプ、ロータリーポンプ等から
なる通常の高真空装置系と、イオンポンプ等からなる超
高真空装置系とにより構成されている。ここに示した電
子放出素子基板を配した真空処理装置の全体は、不図示
のヒーターにより加熱できる。従って、この真空処理装
置を用いると、前述の通電フォーミング以降の工程も行
うことができる。In the vacuum vessel 55, equipment necessary for measurement in a vacuum atmosphere such as a vacuum gauge (not shown) is provided.
The measurement and evaluation can be performed in a desired vacuum atmosphere. Further, the vacuum vessel 55 is provided with a gas introduction line and a gas introduction control device (both not shown). The exhaust pump 56 is composed of a normal high vacuum device system such as a turbo pump and a rotary pump, and an ultra-high vacuum device system such as an ion pump. The entire vacuum processing apparatus provided with the electron-emitting device substrate shown here can be heated by a heater (not shown). Therefore, by using this vacuum processing apparatus, the steps after the energization forming described above can also be performed.
【００７２】図６は、図５に示した真空処理装置を用い
て測定された放出電流Ｉe 及び素子電流Ｉf と、素子電
圧Ｖf との関係を模式的に示した図である。図６におい
ては、放出電流Ｉe が素子電流Ｉf に比べて著しく小さ
いので、任意単位で示している。尚、縦・横軸ともリニ
アスケールである。FIG. 6 is a diagram schematically showing the relationship between the emission current Ie and the device current If measured using the vacuum processing apparatus shown in FIG. 5, and the device voltage Vf . In FIG. 6, since the emission current Ie is significantly smaller than the device current If , it is shown in arbitrary units. The vertical and horizontal axes are linear scales.
【００７３】図５からも明らかなように、本発明により
製造した電子放出素子は、放出電流Ｉe に関して次の３
つの特徴的性質を有する。As is apparent from FIG. 5, the electron-emitting device manufactured according to the present invention has the following emission current Ie.
It has two characteristic properties.
【００７４】即ち、第１に、本素子はある電圧（閾値電
圧と呼ぶ；図６中のＶth）以上の素子電圧を印加すると
急激に放出電流Ｉe が増加し、一方閾値電圧Ｖth以下で
は放出電流Ｉe が殆ど検出されない。つまり、放出電流
Ｉe に対する明確な閾値電圧Ｖthを持った非線形素子で
ある。First, when an element voltage higher than a certain voltage (referred to as threshold voltage; V th in FIG. 6) is applied to the present element, the emission current Ie rapidly increases, while the threshold voltage V th is lower. , The emission current Ie is hardly detected. That is, it is a non-linear element having a clear threshold voltage V th with respect to the emission current I e .
【００７５】第２に、放出電流Ｉe が素子電圧Ｖf に単
調増加依存するため、放出電流Ｉeは素子電圧Ｖf で制
御できる。Second, since the emission current Ie depends monotonically on the device voltage Vf , the emission current Ie can be controlled by the device voltage Vf .
【００７６】第３に、アノード電極５４（図５参照）に
捕捉される放出電荷は、素子電圧Ｖf を印加する時間に
依存する。つまり、アノード電極５４に捕捉される電荷
量は、素子電圧Ｖf を印加する時間により制御できる。Thirdly, the amount of charge discharged to the anode electrode 54 (see FIG. 5) depends on the time during which the device voltage Vf is applied. That is, the amount of charge captured by the anode electrode 54 can be controlled by the time during which the device voltage Vf is applied.
【００７７】以上の説明より理解されるように、本発明
による電子放出素子は、入力信号に応じて、電子放出特
性を容易に制御できることになる。この性質を利用する
と複数の電子放出素子を配して構成した電子源、画像形
成装置等、多方面への応用が可能となる。As understood from the above description, the electron-emitting device according to the present invention can easily control the electron-emitting characteristics according to the input signal. By utilizing this property, it is possible to apply to various fields such as an electron source and an image forming apparatus having a plurality of electron-emitting devices.
【００７８】次に、本発明を適用可能な応用例について
以下に述べる。本発明による電子放出素子を複数個基板
上に配列し、例えば電子源や画像形成装置が構成でき
る。Next, application examples to which the present invention can be applied will be described below. By arranging a plurality of electron-emitting devices according to the present invention on a substrate, for example, an electron source or an image forming apparatus can be configured.
【００７９】電子放出素子の配列については、種々のも
のが採用できる。一例として、並列に配置した多数の電
子放出素子の個々を両端で接続し、電子放出素子の行を
多数個配し（行方向と呼ぶ）、この配線と直交する方向
（列方向と呼ぶ）で、該電子放出素子の上方に配した制
御電極（グリッドとも呼ぶ）により、電子放出素子から
の電子を制御駆動する梯子状配置のものがある。これと
は別に、電子放出素子をＸ方向及びＹ方向に行列状に複
数個配し、同じ行に配された複数の電子放出素子の電極
の一方を、Ｘ方向の配線に共通に接続し、同じ列に配さ
れた複数の電子放出素子の電極の他方を、Ｙ方向の配線
に共通に接続するものが挙げられる。このようなものは
所謂単純マトリクス配置である。まず単純マトリクス配
置について以下に詳述する。Various arrangements of the electron-emitting devices can be adopted. As an example, each of a large number of electron-emitting devices arranged in parallel is connected at both ends, a large number of rows of electron-emitting devices are arranged (referred to as a row direction), and a direction perpendicular to the wiring (referred to as a column direction). There is a ladder-type arrangement in which electrons from the electron-emitting devices are controlled and driven by control electrodes (also referred to as grids) disposed above the electron-emitting devices. Separately, a plurality of electron-emitting devices are arranged in a matrix in the X and Y directions, and one of the electrodes of the plurality of electron-emitting devices arranged in the same row is commonly connected to a wiring in the X direction. One example is one in which the other of the electrodes of a plurality of electron-emitting devices arranged in the same column is commonly connected to a wiring in the Y direction. This is a so-called simple matrix arrangement. First, the simple matrix arrangement will be described in detail below.
【００８０】本発明による電子放出素子については、前
述した通り３つの特性がある。即ち、表面伝導型電子放
出素子からの放出電子は、閾値電圧以上では、対向する
素子電極間に印加するパルス状電圧の波高値と幅で制御
できる。一方、閾値電圧以下では、殆ど放出されない。
この特性によれば、多数の電子放出素子を配置した場合
においても、個々の素子にパルス状電圧を適宜印加すれ
ば、入力信号に応じて、表面伝導型電子放出素子を選択
して電子放出量を制御できる。The electron-emitting device according to the present invention has three characteristics as described above. That is, the emission electrons from the surface conduction electron-emitting device can be controlled by the peak value and the width of the pulse-like voltage applied between the opposing device electrodes when the electrons are equal to or higher than the threshold voltage. On the other hand, below the threshold voltage, almost no emission occurs.
According to this characteristic, even when a large number of electron-emitting devices are arranged, if a pulse-like voltage is appropriately applied to each of the devices, a surface conduction electron-emitting device is selected according to an input signal, and the amount of electron emission is determined. Can be controlled.
【００８１】以下この原理に基づき、本発明による電子
放出素子を複数配して得られる電子源基板について、図
７を用いて説明する。図７において、７１は電子源基
板、７２はＸ方向配線、７３はＹ方向配線である。７４
は電子放出素子、７５は結線である。Hereinafter, based on this principle, an electron source substrate obtained by disposing a plurality of electron-emitting devices according to the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 7, reference numeral 71 denotes an electron source substrate, 72 denotes an X-direction wiring, and 73 denotes a Y-direction wiring. 74
Is an electron-emitting device, and 75 is a connection.
【００８２】ｍ本のＸ方向配線７２は、Ｄx1，Ｄx2，…
…，Ｄxmからなり、真空蒸着法、印刷法、スパッタ法等
を用いて形成された導電性金属等で構成することができ
る。配線の材料、膜厚、幅は適宜設計される。Ｙ方向配
線７３は、Ｄy1，Ｄy2，……，Ｄynのｎ本の配線よりな
り、Ｘ方向配線７２と同様に形成される。これらｍ本の
Ｘ方向配線７２とｎ本のＹ方向配線７３との間には、不
図示の層間絶縁層が設けられており、両者を電気的に分
離している（ｍ，ｎは、共に正の整数）。The m X-direction wirings 72 are D x1 , D x2,.
, Dxm , and can be made of a conductive metal or the like formed by a vacuum deposition method, a printing method, a sputtering method, or the like. The material, thickness and width of the wiring are appropriately designed. Y-direction wiring 73, D y1, D y2, ...... , it consists n wirings of D yn, is formed in the same manner as the X-direction wiring 72. An interlayer insulating layer (not shown) is provided between the m X-directional wirings 72 and the n Y-directional wirings 73 to electrically separate them (m and n are both Positive integer).
【００８３】不図示の層間絶縁層は、真空蒸着法、印刷
法、スパッタ法等を用いて形成されたＳｉＯ2 等で構成
される。例えば、Ｘ方向配線７２を形成した基板７１の
全面或は一部に所望の形状で形成され、特に、Ｘ方向配
線７２とＹ方向配線７３の交差部の電位差に耐え得るよ
うに、膜厚、材料、製法が適宜設定される。Ｘ方向配線
７２とＹ方向配線７３は、それぞれ外部端子として引き
出されている。The interlayer insulating layer (not shown) is made of SiO 2 or the like formed by using a vacuum deposition method, a printing method, a sputtering method, or the like. For example, it is formed in a desired shape on the entire surface or a part of the substrate 71 on which the X-directional wiring 72 is formed. The material and the production method are appropriately set. The X-direction wiring 72 and the Y-direction wiring 73 are respectively drawn out as external terminals.
【００８４】電子放出素子７４を構成する一対の素子電
極（不図示）は、それぞれｍ本のＸ方向配線７２とｎ本
のＹ方向配線７３に、導電性金属等からなる結線７５に
よって電気的に接続されている。A pair of device electrodes (not shown) constituting the electron-emitting device 74 are electrically connected to m X-direction wires 72 and n Y-direction wires 73 by a connection 75 made of a conductive metal or the like. It is connected.
【００８５】配線７２と配線７３を構成する材料、結線
７５を構成する材料及び一対の素子電極を構成する材料
は、その構成元素の一部あるいは全部が同一であって
も、また夫々異なってもよい。これらの材料は、例えば
前述の素子電極の材料より適宜選択される。素子電極を
構成する材料と配線材料が同一である場合には、素子電
極に接続した配線は素子電極ということもできる。The material forming the wiring 72 and the wiring 73, the material forming the connection 75, and the material forming the pair of element electrodes may be the same or different in some or all of the constituent elements. Good. These materials are appropriately selected, for example, from the above-described materials for the device electrodes. When the material forming the element electrode is the same as the wiring material, the wiring connected to the element electrode can also be called an element electrode.
【００８６】Ｘ方向配線７２には、Ｘ方向に配列した電
子放出素子７４の行を選択するための走査信号を印加す
る不図示の走査信号印加手段が接続される。一方、Ｙ方
向配線７３には、Ｙ方向に配列した電子放出素子７４の
各列を入力信号に応じて変調するための、不図示の変調
信号発生手段が接続される。各電子放出素子に印加され
る駆動電圧は、当該素子に印加される走査信号と変調信
号の差電圧として供給される。The X-direction wiring 72 is connected to a scanning signal applying means (not shown) for applying a scanning signal for selecting a row of the electron-emitting devices 74 arranged in the X-direction. On the other hand, a modulation signal generating means (not shown) for modulating each column of the electron-emitting devices 74 arranged in the Y direction according to an input signal is connected to the Y-direction wiring 73. The driving voltage applied to each electron-emitting device is supplied as a difference voltage between a scanning signal and a modulation signal applied to the device.
【００８７】上記構成においては、単純なマトリクス配
線を用いて、個別の素子を選択し、独立に駆動可能とす
ることができる。In the above configuration, individual elements can be selected and driven independently using simple matrix wiring.
【００８８】このような単純マトリクス配置の電子源を
用いて構成した画像形成装置について、図８と図９及び
図１０を用いて説明する。図８は、画像形成装置の表示
パネルの一例を示す模式図であり、図９は、図８の画像
形成装置に使用される蛍光膜の模式図である。図１０
は、ＮＴＳＣ方式のテレビ信号に応じて表示を行うため
の駆動回路の一例を示すブロック図である。An image forming apparatus constructed using such an electron source having a simple matrix arrangement will be described with reference to FIGS. 8, 9 and 10. FIG. FIG. 8 is a schematic view showing an example of a display panel of the image forming apparatus, and FIG. 9 is a schematic view of a fluorescent film used in the image forming apparatus of FIG. FIG.
FIG. 2 is a block diagram showing an example of a drive circuit for performing display according to an NTSC television signal.
【００８９】図８において、７１は電子放出素子を複数
配した電子源基板、８１は電子源基板７１を固定したリ
アプレート、８６はガラス基板８３の内面に蛍光膜８４
とメタルバック８５等が形成された画像形成部材である
ところのフェースプレートである。８２は支持枠であ
り、該支持枠８２には、リアプレート８１、フェースプ
レート８６がフリットガラス等を用いて接続されてい
る。８８は外囲器であり、例えば大気中あるいは窒素中
で、４００〜５００℃の温度範囲で１０分間以上焼成す
ることで、封着して構成される。In FIG. 8, reference numeral 71 denotes an electron source substrate on which a plurality of electron-emitting devices are arranged; 81, a rear plate on which the electron source substrate 71 is fixed; 86, a fluorescent film 84 on the inner surface of a glass substrate 83;
And a face plate which is an image forming member on which a metal back 85 and the like are formed. Reference numeral 82 denotes a support frame, and a rear plate 81 and a face plate 86 are connected to the support frame 82 using frit glass or the like. Reference numeral 88 denotes an envelope, which is sealed by firing at a temperature range of 400 to 500 ° C. for 10 minutes or more in the atmosphere or nitrogen, for example.
【００９０】７４は、図１に示したような電子放出素子
である。７２，７３は、表面伝導型電子放出素子の一対
の素子電極と接続されたＸ方向配線及びＹ方向配線あ
る。Reference numeral 74 denotes an electron-emitting device as shown in FIG. Reference numerals 72 and 73 denote an X-direction wiring and a Y-direction wiring connected to a pair of device electrodes of the surface conduction electron-emitting device.
【００９１】外囲器８８は、上述の如く、フェースプレ
ート８６、支持枠８２、リアプレート８１で構成され
る。リアプレート８１は主に基板７１の強度を補強する
目的で設けられるため、基板７１自体で十分な強度を持
つ場合は別体のリアプレート８１は不要とすることがで
きる。即ち、基板７１に直接支持枠８２を封着し、フェ
ースプレート８６、支持枠８２及び基板７１で外囲器８
８を構成してもよい。一方、フェースプレート８６とリ
アプレート８１の間に、スぺーサーと呼ばれる不図示の
支持体を設置することにより、大気圧に対して十分な強
度をもつ外囲器８８を構成することもできる。The envelope 88 includes the face plate 86, the support frame 82, and the rear plate 81 as described above. Since the rear plate 81 is provided mainly for the purpose of reinforcing the strength of the substrate 71, if the substrate 71 itself has sufficient strength, the separate rear plate 81 can be unnecessary. That is, the support frame 82 is directly sealed to the substrate 71, and the envelope 8 is formed by the face plate 86, the support frame 82 and the substrate 71.
8 may be configured. On the other hand, by installing a support (not shown) called a spacer between the face plate 86 and the rear plate 81, the envelope 88 having sufficient strength against atmospheric pressure can be configured.
【００９２】図９は、蛍光膜を示す模式図である。蛍光
膜８４は、モノクロームの場合は蛍光体のみで構成する
ことができる。カラーの蛍光膜の場合は、蛍光体の配列
により、ブラックストライプ（図９（ａ））あるいはブ
ラックマトリクス（図９（ｂ））等と呼ばれる黒色導電
材９１と蛍光体９２とから構成することができる。ブラ
ックストライプ、ブラックマトリクスを設ける目的は、
カラー表示の場合、必要となる三原色蛍光体の各蛍光体
９２間の塗り分け部を黒くすることで混色等を目立たな
くすることと、蛍光膜８４における外光反射によるコン
トラストの低下を抑制することにある。黒色導電材９１
の材料としては、通常用いられている黒鉛を主成分とす
る材料の他、導電性があり、光の透過及び反射が少ない
材料を用いることができる。FIG. 9 is a schematic diagram showing a fluorescent film. The fluorescent film 84 can be composed of only a phosphor in the case of monochrome. In the case of a color fluorescent film, a black conductive material 91 called a black stripe (FIG. 9A) or a black matrix (FIG. 9B) or the like and a fluorescent material 92 may be used depending on the arrangement of the fluorescent materials. it can. The purpose of providing a black stripe and black matrix is
In the case of color display, the color separation between the phosphors 92 of the necessary three primary color phosphors is made black so that color mixing and the like become inconspicuous, and the reduction in contrast due to reflection of external light on the phosphor film 84 is suppressed. It is in. Black conductive material 91
As the material of, other than a commonly used material containing graphite as a main component, a material having conductivity and low light transmission and reflection can be used.
【００９３】ガラス基板８３に蛍光体を塗布する方法
は、モノクローム、カラーによらず、沈澱法や印刷法等
が採用できる。蛍光膜８４の内面側には、通常メタルバ
ック８５が設けられる。メタルバックを設ける目的は、
蛍光体の発光のうち内面側への光をフェースプレート８
６側へ鏡面反射することにより輝度を向上させること、
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、外囲器内で発生した負イオンの衝突によるダ
メージから蛍光体を保護すること等である。メタルバッ
クは、蛍光膜作製後、蛍光膜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を真空蒸着等を用いて堆積させることで作製でき
る。The method of applying the phosphor on the glass substrate 83 can employ a precipitation method or a printing method irrespective of monochrome or color. Usually, a metal back 85 is provided on the inner surface side of the fluorescent film 84. The purpose of providing a metal back is
The light emitted from the phosphor toward the inner surface is converted into a face plate 8.
Improving the brightness by specular reflection on the 6 side,
The purpose is to function as an electrode for applying an electron beam acceleration voltage, and to protect the phosphor from damage due to collision of negative ions generated in the envelope. The metal back can be manufactured by performing a smoothing process (usually called “filming”) on the inner surface of the fluorescent film after manufacturing the fluorescent film, and then depositing Al using vacuum evaporation or the like.
【００９４】フェースプレート８６には、更に蛍光膜８
４の導電性を高めるため、蛍光膜８４の外面側に透明電
極（不図示）を設けてもよい。The face plate 86 is further provided with a fluorescent film 8.
A transparent electrode (not shown) may be provided on the outer surface side of the fluorescent film 84 in order to increase the conductivity of the phosphor film 84.
【００９５】前述の封着を行う際、カラーの場合は各色
蛍光体と電子放出素子とを対応させる必要があり、十分
な位置合わせが不可欠となる。When performing the above-mentioned sealing, in the case of color, it is necessary to make each color phosphor correspond to the electron-emitting device, and sufficient alignment is indispensable.
【００９６】図８に示した画像形成装置は、例えば以下
のようにして製造される。The image forming apparatus shown in FIG. 8 is manufactured, for example, as follows.
【００９７】外囲器８８内は、前述の安定化工程と同様
に、適宜加熱しながら、イオンポンプ、ソープションポ
ンプ等のオイルを使用しない排気装置により不図示の排
気管を通じて排気し、１０-5Ｐａ程度の真空度の有機物
質の十分に少ない雰囲気にした後、封止が成される。外
囲器８８の封止後の真空度を維持するために、ゲッター
処理を行うこともできる。これは、外囲器８８の封止を
行う直前あるいは封止後に、抵抗加熱あるいは高周波加
熱等を用いた加熱により、外囲器８８内の所定の位置に
配置されたゲッター（不図示）を加熱し、蒸着膜を形成
する処理である。ゲッターは通常Ｂａ等が主成分であ
り、該蒸着膜の吸着作用により、例えば１×１０-5Ｐａ
以上の真空度を維持するものである。ここで、電子放出
素子のフォーミング処理以降の工程は適宜設定できる。[0097] Within the envelope 88, similar to the aforementioned stabilization step, while being heated appropriately, ion pump, by an exhaust device not using oil, such as a sorption pump evacuated through an exhaust pipe (not shown), 10 - After the atmosphere of a vacuum degree of about 5 Pa is sufficiently low for the organic substance, sealing is performed. In order to maintain a vacuum degree after the envelope 88 is sealed, a getter process may be performed. This is because a getter (not shown) disposed at a predetermined position in the envelope 88 is heated by heating using resistance heating, high-frequency heating, or the like immediately before or after the envelope 88 is sealed. This is a process for forming a deposited film. The getter is usually composed mainly of Ba or the like, and for example, 1 × 10 −5 Pa
The above degree of vacuum is maintained. Here, steps after the forming process of the electron-emitting device can be set as appropriate.
【００９８】次に、単純マトリクス配置の電子源を用い
て構成した表示パネルに、ＮＴＳＣ方式のテレビ信号に
基づいたテレビジョン表示を行う為の駆動回路の構成例
について、図１０を用いて説明する。図１０において、
１０１は画像表示パネル、１０２は走査回路、１０３は
制御回路、１０４はシフトレジスタ、１０５はラインメ
モリ、１０６は同期信号分離回路、１０７は変調信号発
生器、Ｖｘ及びＶａは直流電圧源である。Next, an example of the configuration of a drive circuit for performing television display based on NTSC television signals on a display panel configured using electron sources in a simple matrix arrangement will be described with reference to FIG. . In FIG.
101 is an image display panel, 102 is a scanning circuit, 103 is a control circuit, 104 is a shift register, 105 is a line memory, 106 is a synchronization signal separation circuit, 107 is a modulation signal generator, and Vx and Va are DC voltage sources.
【００９９】表示パネル１０１は、端子Ｄox1 乃至Ｄ
oxm 、端子Ｄoy1 乃至Ｄoyn 及び高圧端子８７を介して
外部の電気回路と接続している。端子Ｄox1 乃至Ｄoxm
には、表示パネル１０１内に設けられている電子源、即
ち、ｍ行ｎ列の行列状にマトリクス配線された電子放出
素子群を１行（ｎ素子）づつ順次駆動する為の走査信号
が印加される。端子Ｄoy1 乃至Ｄoyn には、前記走査信
号により選択された１行の電子放出素子の各素子の出力
電子ビームを制御する為の変調信号が印加される。高圧
端子８７には、直流電圧源Ｖａより、例えば１０ｋＶの
直流電圧が供給されるが、これは電子放出素子から放出
される電子ビームに、蛍光体を励起するのに十分なエネ
ルギーを付与する為の加速電圧である。The display panel 101 has terminals D ox1 through D ox
oxm , terminals Doy1 to Doyn and a high voltage terminal 87 are connected to an external electric circuit. Terminals D ox1 to D oxm
Is applied with a scanning signal for sequentially driving electron sources provided in the display panel 101, that is, electron emission element groups arranged in a matrix of m rows and n columns, one row at a time (n elements). Is done. The terminal D Oy1 to D oyn, modulation signals for controlling the output electron beam of each of the electron-emitting devices of one row selected by a scan signal. The high-voltage terminal 87 is supplied with a DC voltage of, for example, 10 kV from a DC voltage source Va. This is for applying sufficient energy to the electron beam emitted from the electron-emitting device to excite the phosphor. Is the accelerating voltage.
【０１００】走査回路１０２について説明する。同回路
は、内部にｍ個のスイッチング素子（図中、Ｓ1 乃至Ｓ
m で模式的に示している）を備えたものである。各スイ
ッチング素子は、直流電圧電源Ｖｘの出力電圧もしくは
０［Ｖ］（グランドレベル）のいずれか一方を選択し、
表示パネル１０１の端子Ｄox1 乃至Ｄoxm と電気的に接
続される。各スイッチング素子Ｓ1 乃至Ｓm は、制御回
路１０３が出力する制御信号Ｔscanに基づいて動作する
ものであり、例えばＦＥＴのようなスイッチング素子を
組み合わせることにより構成することができる。The scanning circuit 102 will be described. The circuit includes m switching elements (S 1 to S
m is schematically shown). Each switching element selects either the output voltage of the DC voltage power supply Vx or 0 [V] (ground level),
To terminal D ox1 of the display panel 101 is connected to D oxm and electrically. Each switching element S 1 to S m, the control circuit 103 operates based on a control signal T scan that outputs can be configured by combining switching elements such as FET.
【０１０１】直流電圧源Ｖｘは、本例の場合には電子放
出素子の特性（電子放出閾値電圧）に基づき、走査され
ていない素子に印加される駆動電圧が電子放出閾値電圧
以下となるような一定電圧を出力するよう設定されてい
る。In the case of this example, the DC voltage source Vx is such that the drive voltage applied to the unscanned element is equal to or lower than the electron emission threshold voltage based on the characteristics of the electron emission element (electron emission threshold voltage). It is set to output a constant voltage.
【０１０２】制御回路１０３は、外部より入力される画
像信号に基づいて適切な表示が行われるように、各部の
動作を整合させる機能を有する。制御回路１０３は、同
期信号分離回路１０６より送られる同期信号Ｔsyncに基
づいて、各部に対してＴscan ，Ｔsft 及びＴmry の各制
御信号を発生する。The control circuit 103 has an externally input image.
In order for an appropriate display to be performed based on the image signal,
It has a function of matching operations. The control circuit 103
Signal T sent from the phase signal separation circuit 106syncBased on
Therefore, T for each partscan , Tsft And Tmry Each system
Generates a control signal.
【０１０３】同期信号分離回路１０６は、外部から入力
されるＮＴＳＣ方式のテレビ信号から、同期信号成分と
輝度信号成分とを分離するための回路で、一般的な周波
数分離（フィルター）回路等を用いて構成できる。同期
信号分離回路１０６により分離された同期信号は、垂直
同期信号と水平同期信号より成るが、ここでは説明の便
宜上Ｔsync信号として図示した。前記テレビ信号から分
離された画像の輝度信号成分は、便宜上ＤＡＴＡ信号と
表した。このＤＡＴＡ信号は、シフトレジスタ１０４に
入力される。The synchronizing signal separating circuit 106 is a circuit for separating a synchronizing signal component and a luminance signal component from an NTSC television signal input from the outside, and uses a general frequency separating (filter) circuit or the like. Can be configured. The synchronizing signal separated by the synchronizing signal separating circuit 106 includes a vertical synchronizing signal and a horizontal synchronizing signal, but is illustrated here as a Tsync signal for convenience of explanation. The luminance signal component of the image separated from the television signal is represented as a DATA signal for convenience. This DATA signal is input to the shift register 104.
【０１０４】シフトレジスタ１０４は、時系列的にシリ
アルに入力される前記ＤＡＴＡ信号を、画像の１ライン
毎にシリアル／パラレル変換するためのもので、前記制
御回路１０３より送られる制御信号Ｔsft に基づいて動
作する（即ち、制御信号Ｔsft は、シフトレジスタ１０
４のシフトクロックであると言い換えてもよい。）。シ
リアル／パラレル変換された画像１ライン分のデータ
（電子放出素子ｎ素子分の駆動データに相当）は、Ｉd1
乃至Ｉdnのｎ個の並列信号として前記シフトレジスタ１
０４より出力される。The shift register 104 is for serially / parallel-converting the DATA signal input serially in time series for each line of an image. The shift register 104 converts the DATA signal into a control signal Tsft sent from the control circuit 103. (Ie, the control signal T sft is applied to the shift register 10
4 may be rephrased as the shift clock. ). The data for one line of the serial / parallel-converted image (corresponding to the drive data for n electron-emitting devices) is I d1
To Idn as the n parallel signals.
04.
【０１０５】ラインメモリ１０５は、画像１ライン分の
データを必要時間の間だけ記憶する為の記憶装置であ
り、制御回路１０３より送られる制御信号Ｔmry に従っ
て適宜Ｉdi乃至Ｉdnの内容を記憶する。記憶された内容
は、Ｉd'1 乃至Ｉd'n として出力され、変調信号発生器
１０７に入力される。The line memory 105 is a storage device for storing data of one line of an image for a required time only, and stores the contents of I di to I dn as appropriate according to a control signal T mry sent from the control circuit 103. I do. The stored contents are output as I d′ 1 to I d′ n and input to the modulation signal generator 107.
【０１０６】変調信号発生器１０７は、画像データＩ
d'1 乃至Ｉd'n の各々に応じて、電子放出素子の各々を
適切に駆動変調する為の信号源であり、その出力信号
は、端子Ｄoy1 乃至Ｄoyn を通じて表示パネル１０１内
の電子放出素子に印加される。Modulation signal generator 107 outputs image data I
d'1 to according to each of the I d'n, a signal source for appropriately driving modulating each of the electron-emitting device, the output signal, the electronic display panel 101 through the terminals D Oy1 to D Oyn Applied to the emitting element.
【０１０７】前述したように、本発明による電子放出素
子は放出電流Ｉe に関して以下の基本特性を有してい
る。即ち、電子放出には明確な閾値電圧Ｖthがあり、Ｖ
th以上の電圧が印加された時のみ電子放出が生じる。電
子放出閾値以上の電圧に対しては、素子への印加電圧の
変化に応じて放出電流も変化する。このことから、本素
子にパルス状の電圧を印加する場合、例えば電子放出閾
値電圧以下の電圧を印加しても電子放出は生じないが、
電子放出閾値電圧以上の電圧を印加する場合には電子ビ
ームが出力される。その際、パルスの波高値Ｖｍを変化
させることにより、出力電子ビームの強度を制御するこ
とが可能である。また、パルスの幅Ｐｗを変化させるこ
とにより、出力される電子ビームの電荷の総量を制御す
ることが可能である。As described above, the electron-emitting device according to the present invention has the following basic characteristics with respect to the emission current Ie . That is, the electron emission has a clear threshold voltage V th ,
Electron emission occurs only when a voltage higher than th is applied. For a voltage equal to or higher than the electron emission threshold, the emission current also changes according to the change in the voltage applied to the device. From this, when a pulse-like voltage is applied to this element, for example, even if a voltage equal to or lower than the electron emission threshold voltage is applied, electron emission does not occur.
When a voltage higher than the electron emission threshold voltage is applied, an electron beam is output. At that time, the intensity of the output electron beam can be controlled by changing the peak value Vm of the pulse. Further, by changing the pulse width Pw, it is possible to control the total amount of charges of the output electron beam.
【０１０８】従って、入力信号に応じて電子放出素子を
変調する方式としては、電圧変調方式とパルス幅変調方
式等が採用できる。電圧変調方式を実施するに際して
は、変調信号発生器１０７としては、一定長さの電圧パ
ルスを発生し、入力されるデータに応じて適宜電圧パル
スの波高値を変調できるような電圧変調方式の回路を用
いることができる。パルス幅変調方式を実施するに際し
ては、変調信号発生器１０７として、一定の波高値の電
圧パルスを発生し、入力されるデータに応じて適宜電圧
パルスの幅を変調するようなパルス幅変調方式の回路を
用いることができる。Therefore, as a method of modulating the electron-emitting device according to the input signal, a voltage modulation method, a pulse width modulation method, or the like can be adopted. When implementing the voltage modulation method, the modulation signal generator 107 generates a voltage pulse of a fixed length, and a voltage modulation circuit capable of appropriately modulating the peak value of the voltage pulse according to input data. Can be used. When implementing the pulse width modulation method, the modulation signal generator 107 generates a voltage pulse having a constant peak value and modulates the width of the voltage pulse appropriately according to input data. A circuit can be used.
【０１０９】シフトレジスタ１０４やラインメモリ１０
５は、デジタル信号式のものでもアナログ信号式のもの
でも採用できる。画像信号のシリアル／パラレル変換や
記憶が所定の速度で行なわれれば良いからである。The shift register 104 and the line memory 10
5 can be a digital signal type or an analog signal type. This is because the serial / parallel conversion and storage of the image signal may be performed at a predetermined speed.
【０１１０】デジタル信号式を用いる場合には、同期信
号分離回路１０６の出力信号ＤＡＴＡをデジタル信号化
する必要があるが、これには同期信号分離回路１０６の
出力部にＡ／Ｄ変換器を設ければ良い。これに関連して
ラインメモリ１０５の出力信号がデジタル信号かアナロ
グ信号かにより、変調信号発生器１０７に用いられる回
路が若干異なったものとなる。即ち、デジタル信号を用
いた電圧変調方式の場合、変調信号発生器１０７には、
例えばＤ／Ａ変換回路を用い、必要に応じて増幅回路等
を付加する。パルス幅変調方式の場合、変調信号発生器
１０７には、例えば高速の発振器及び発振器の出力する
波数を計数する計数器（カウンタ）及び計数器の出力値
と前記メモリの出力値を比較する比較器（コンパレー
タ）を組み合わせた回路を用いる。必要に応じて、比較
器の出力するパルス幅変調された変調信号を電子放出素
子の駆動電圧にまで電圧増幅するための増幅器を付加す
ることもできる。When the digital signal type is used, it is necessary to convert the output signal DATA of the synchronization signal separation circuit 106 into a digital signal. For this purpose, an A / D converter is provided at the output of the synchronization signal separation circuit 106. Just do it. In this connection, the circuit used for the modulation signal generator 107 is slightly different depending on whether the output signal of the line memory 105 is a digital signal or an analog signal. That is, in the case of the voltage modulation method using a digital signal, the modulation signal generator 107 includes:
For example, a D / A conversion circuit is used, and an amplification circuit and the like are added as necessary. In the case of the pulse width modulation method, the modulation signal generator 107 includes, for example, a high-speed oscillator, a counter that counts the number of waves output from the oscillator, and a comparator that compares the output value of the counter with the output value of the memory. (Comparator) is used. If necessary, an amplifier for amplifying the pulse width modulated signal output from the comparator to the drive voltage of the electron-emitting device can be added.
【０１１１】アナログ信号を用いた電圧変調方式の場
合、変調信号発生器１０７には、例えばオペアンプ等を
用いた増幅回路を採用でき、必要に応じてレベルシフト
回路等を付加することもできる。パルス幅変調方式の場
合には、例えば電圧制御型発振回路（ＶＣＯ）を採用で
き、必要に応じて電子放出素子の駆動電圧にまで電圧増
幅するための増幅器を付加することもできる。In the case of the voltage modulation method using an analog signal, an amplification circuit using, for example, an operational amplifier or the like can be used as the modulation signal generator 107, and a level shift circuit or the like can be added as necessary. In the case of the pulse width modulation method, for example, a voltage controlled oscillator (VCO) can be employed, and an amplifier for amplifying the voltage up to the driving voltage of the electron-emitting device can be added as necessary.
【０１１２】このような構成をとり得る本発明の画像形
成装置においては、各電子放出素子に、容器外端子Ｄ
ox1 乃至Ｄoxm 、Ｄoy1 乃至Ｄoyn を介して電圧を印加
することにより、電子放出が生じる。高圧端子８７を介
してメタルバック８５あるいは透明電極（不図示）に高
圧を印加し、電子ビームを加速する。加速された電子
は、蛍光膜８４に衝突し、発光が生じて画像が形成され
る。In the image forming apparatus of the present invention which can take such a configuration, each of the electron-emitting devices is provided with an external terminal D
ox1 to D oxm, by applying a voltage via the D Oy1 to D oyn, electron emission occurs. A high voltage is applied to the metal back 85 or a transparent electrode (not shown) via the high voltage terminal 87 to accelerate the electron beam. The accelerated electrons collide with the fluorescent film 84 and emit light to form an image.
【０１１３】ここで述べた画像形成装置の構成は、本発
明の画像形成装置の一例であり、本発明の技術思想に基
づいて種々の変形が可能である。入力信号についてはＮ
ＴＳＣ方式を挙げたが、入力信号はこれに限られるもの
ではなく、ＰＡＬ、ＳＥＣＡＭ方式等の他、これらより
も多数の走査線からなるＴＶ信号（例えば、ＭＵＳＥ方
式をはじめとする高品位ＴＶ）方式をも採用できる。The configuration of the image forming apparatus described here is an example of the image forming apparatus of the present invention, and various modifications are possible based on the technical idea of the present invention. N for input signal
Although the TSC system has been described, the input signal is not limited to this, and a PAL, SECAM system, or other TV signal including a larger number of scanning lines (eg, a high-quality TV including the MUSE system). A method can also be adopted.
【０１１４】次に、前述の梯子型配置の電子源及び画像
形成装置について、図１１及び図１２を用いて説明す
る。Next, the electron source and the image forming apparatus having the ladder arrangement will be described with reference to FIGS. 11 and 12. FIG.
【０１１５】図１１は、梯子型配置の電子源の一例を示
す模式図である。図１１において、１１０は電子源基
板、１１１は電子放出素子である。１１２は、電子放出
素子１１１を接続するための共通配線Ｄx1〜Ｄx10 であ
り、これらは外部端子として引き出されている。電子放
出素子１１１は、基板１１０上に、Ｘ方向に並列に複数
個配置されている（これを素子行と呼ぶ）。この素子行
が複数個配置されて、電子源を構成している。各素子行
の共通配線間に駆動電圧を印加することで、各素子行を
独立に駆動させることができる。即ち、電子ビームを放
出させたい素子行には、電子放出閾値以上の電圧を印加
し、電子ビームを放出させたくない素子行には、電子放
出閾値以下の電圧を印加する。各素子行間に位置する共
通配線Ｄx2〜Ｄx9は、例えばＤx2とＤx3、Ｄx4とＤx5、
Ｄx6とＤx7、Ｄx8とＤx9とを夫々一体の同一配線とする
こともできる。FIG. 11 is a schematic view showing an example of a ladder-type electron source. In FIG. 11, reference numeral 110 denotes an electron source substrate, and 111 denotes an electron-emitting device. Reference numeral 112 denotes common wirings D x1 to D x10 for connecting the electron-emitting devices 111, and these are drawn out as external terminals. A plurality of electron-emitting devices 111 are arranged on the substrate 110 in parallel in the X direction (this is called an element row). A plurality of the element rows are arranged to constitute an electron source. By applying a drive voltage between the common wires of each element row, each element row can be driven independently. That is, a voltage equal to or higher than the electron emission threshold is applied to the element rows where the electron beam is to be emitted, and a voltage equal to or lower than the electron emission threshold is applied to the element rows where the electron beam is not desired to be emitted. The common wirings D x2 to D x9 located between the element rows are, for example, D x2 and D x3 , D x4 and D x5 ,
D x6 and D x7 , and D x8 and D x9 , can also be formed as one and the same wiring.
【０１１６】図１２は、梯子型配置の電子源を備えた画
像形成装置におけるパネル構造の一例を示す模式図であ
る。１２０はグリッド電極、１２１は電子が通過するた
めの開口、Ｄox1 乃至Ｄoxm は容器外端子、Ｇ1 乃至Ｇ
n はグリッド電極１２０と接続された容器外端子であ
る。１１０は各素子行間の共通配線を同一配線とした電
子源基板である。図１２においては、図８、図１１に示
した部位と同じ部位には、これらの図に付したのと同一
の符号を付している。ここに示した画像形成装置と、図
８に示した単純マトリクス配置の画像形成装置との大き
な違いは、電子源基板１１０とフェースプレート８６の
間にグリッド電極１２０を備えているか否かである。FIG. 12 is a schematic diagram showing an example of a panel structure in an image forming apparatus provided with a ladder-type electron source. 120 is a grid electrode, 121 is an opening through which electrons pass, D ox1 to D oxm are terminals outside the container, and G 1 to G
n is an external terminal connected to the grid electrode 120. Reference numeral 110 denotes an electron source substrate in which the common wiring between each element row is the same wiring. In FIG. 12, the same portions as those shown in FIGS. 8 and 11 are denoted by the same reference numerals as those shown in these drawings. A major difference between the image forming apparatus shown here and the image forming apparatus having the simple matrix arrangement shown in FIG. 8 is whether or not a grid electrode 120 is provided between the electron source substrate 110 and the face plate 86.
【０１１７】図１２においては、基板１１０とフェース
プレート８６の間には、グリッド電極１２０が設けられ
ている。グリッド電極１２０は、電子放出素子１１１か
ら放出された電子ビームを変調するためのものであり、
梯子型配置の素子行と直交して設けられたストライプ状
の電極に電子ビームを通過させるため、各素子に対応し
て１個ずつ円形の開口１２１が設けられている。グリッ
ド電極の形状や配置位置は、図１２に示したものに限定
されるものではない。例えば、開口としてメッシュ状に
多数の通過口を設けることもでき、グリッド電極を電子
放出素子の周囲や近傍に設けることもできる。In FIG. 12, a grid electrode 120 is provided between the substrate 110 and the face plate 86. The grid electrode 120 is for modulating the electron beam emitted from the electron-emitting device 111,
In order to allow an electron beam to pass through stripe-shaped electrodes provided orthogonally to the ladder-type element rows, one circular opening 121 is provided for each element. The shapes and arrangement positions of the grid electrodes are not limited to those shown in FIG. For example, a large number of passage openings can be provided in a mesh shape as openings, and a grid electrode can be provided around or near the electron-emitting device.
【０１１８】容器外端子Ｄox1 乃至Ｄoxm 及びグリッド
容器外端子Ｇ1 乃至Ｇn は、不図示の制御回路と電気的
に接続されている。The outer terminals D ox1 to D oxm and the outer terminals G 1 to G n of the grid are electrically connected to a control circuit (not shown).
【０１１９】本例の画像形成装置では、素子行を１列ず
つ順次駆動（走査）して行くのと同期してグリッド電極
列に画像１ライン分の変調信号を同時に印加する。これ
により、各電子ビームの蛍光体への照射を制御し、画像
を１ラインずつ表示することができる。In the image forming apparatus of this embodiment, a modulation signal for one line of an image is simultaneously applied to the grid electrode rows in synchronization with sequentially driving (scanning) the element rows one by one. This makes it possible to control the irradiation of each electron beam to the phosphor and display an image one line at a time.
【０１２０】以上説明した本発明の画像形成装置は、テ
レビジョン放送の表示装置、テレビ会議システムやコン
ピューター等の表示装置の他、感光性ドラム等を用いて
構成された光プリンターとしての画像形成装置等として
も用いることができる。The image forming apparatus of the present invention described above is a display apparatus for a television broadcast, a display apparatus such as a video conference system or a computer, and an image forming apparatus as an optical printer using a photosensitive drum or the like. Etc. can also be used.
【０１２１】[0121]
【実施例】以下に、具体的な実施例を挙げて本発明を説
明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるもので
はなく、本発明の目的が達成される範囲内での各要素の
置換や設計変更がなされたものをも包含する。EXAMPLES The present invention will be described below with reference to specific examples. However, the present invention is not limited to these examples, and the present invention is not limited to these examples. This includes the case where the element is replaced or the design is changed.
【０１２２】［実施例１］本実施例に係る電子放出素子
の基本的な構成は図１と同様であり、その製造法は基本
的には図３と同様である。以下、図１及び図３を用い
て、本実施例における電子放出素子の製造方法を順を追
って説明する。[Embodiment 1] The basic structure of an electron-emitting device according to this embodiment is the same as that shown in FIG. 1, and its manufacturing method is basically the same as that shown in FIG. Hereinafter, a method for manufacturing the electron-emitting device in this embodiment will be described step by step with reference to FIGS.
【０１２３】工程−ａ 清浄化した青板ガラス上に厚さ０．５μｍのシリコン酸
化膜をスパッタ法により形成し、これを基板１として用
いる。かかる基板１上に、素子電極パターンに対応する
開口部を有するホトレジスト（ＲＤ−２０００Ｎ−４１
／日立化成社製）のマスクパターンを形成し、真空蒸着
法により、厚さ５ｎｍのＴｉ、厚さ１００ｎｍのＮｉを
順次堆積した。次に、ホトレジストを有機溶剤で溶解
し、Ｎｉ／Ｔｉ堆積膜をリフトオフして、素子電極２，
３を形成した（図３（ａ））。素子電極の間隔Ｌは１０
μｍ、素子電極の幅Ｗはを３００μｍである。Step-a A 0.5 μm-thick silicon oxide film is formed on a cleaned blue plate glass by a sputtering method, and this is used as a substrate 1. On such a substrate 1, a photoresist (RD-2000N-41) having an opening corresponding to the element electrode pattern is provided.
/ Hitachi Chemical Co., Ltd.) was formed, and 5 nm thick Ti and 100 nm thick Ni were sequentially deposited by a vacuum evaporation method. Next, the photoresist is dissolved with an organic solvent, the Ni / Ti deposited film is lifted off, and the device electrodes 2 and 2 are removed.
No. 3 was formed (FIG. 3A). The distance L between the device electrodes is 10
μm, and the width W of the device electrode is 300 μm.
【０１２４】工程−ｂ 上記素子に厚さ１００ｎｍのＣｒ膜を真空蒸着法により
形成し、フォトリソグラフィー技術により導電性膜のパ
ターンに対応する開口部を設け、導電性膜形成のための
Ｃｒマスクを形成した。この上にＰｄアミン錯体溶液
（ｃｃｐ４２３０／奥野製薬（株）製）をスピンナーを
用いて塗布、大気中で３００℃１０分間の加熱処理を行
いＰｄＯを主成分とする微粒子膜を形成した。この膜の
厚さ１０ｎｍであった。Step-b A Cr film having a thickness of 100 nm is formed on the above-mentioned element by a vacuum evaporation method, an opening corresponding to the pattern of the conductive film is provided by photolithography, and a Cr mask for forming the conductive film is used. Formed. A Pd amine complex solution (ccp4230 / Okuno Pharmaceutical Co., Ltd.) was applied thereon using a spinner, and heated at 300 ° C. for 10 minutes in the air to form a fine particle film containing PdO as a main component. The thickness of this film was 10 nm.
【０１２５】続いて、Ｃｒマスクをウエットエッチング
で除去し、ＰｄＯ微粒子膜をリフトオフすることにより
所望の形状の導電性膜４を得た（図３（ｂ））。この導
電性膜４の抵抗値は、Ｒs ＝２×１０4 Ω／□であっ
た。Subsequently, the Cr mask was removed by wet etching, and the PdO fine particle film was lifted off to obtain a conductive film 4 having a desired shape (FIG. 3B). The resistance value of the conductive film 4 was R s = 2 × 10 4 Ω / □.
【０１２６】工程−ｃ 素子電極２，３及び導電性膜４を形成した基板１を図５
に模式的に示す装置の真空容器５５内に設置し、排気装
置５６により真空容器５５内を排気して圧力１．３×１
０-4Ｐａとした。このとき用いた排気装置は、ターボポ
ンプとロータリーポンプからなるいわゆる高真空用排気
装置である。次に、素子電極２，３間にパルス電圧を印
加しフォーミング処理を行い、電子放出部５を形成した
（図３（ｃ））。このときのパルス電圧の波形は、図４
（ｂ）のような、波高値の漸増する三角波パルスであ
り、パルス幅はＴ1 ＝１ｍｓｅｃ．、パルス間隔はＴ2
＝１０ｍｓｅｃ．とした。また、フォーミング処理中
は、フォーミングパルスの休止時間内に０．１Ｖの抵抗
測定用パルスを挿入し、抵抗値が１ＭΩを越えたところ
でフォーミング処理を終了した。終了時のパルスの波高
値は、約５．０Ｖであった。Step-c The substrate 1 on which the device electrodes 2 and 3 and the conductive film 4 were formed was
Is installed in a vacuum vessel 55 of a device schematically shown in FIG.
0 -4 Pa. The exhaust device used at this time is a so-called high vacuum exhaust device including a turbo pump and a rotary pump. Next, a pulse voltage was applied between the device electrodes 2 and 3 to perform a forming process, thereby forming the electron-emitting portions 5 (FIG. 3C). The waveform of the pulse voltage at this time is shown in FIG.
(B) is a triangular wave pulse whose peak value gradually increases, and the pulse width is T 1 = 1 msec. , The pulse interval is T 2
= 10 msec. And Also, during the forming process, a resistance measuring pulse of 0.1 V was inserted within the pause time of the forming pulse, and the forming process was terminated when the resistance value exceeded 1 MΩ. The peak value of the pulse at the end was about 5.0V.
【０１２７】工程−ｄ 次に基板温度を室温に保持したまま、フッ素ガスを真空
容器５５内に１．３×１０-2Ｐａ導入した。この状態で
素子電極２，３間に膜電圧として１１Ｖ印加して電子放
出を行わせた。得られた膜電流（素子電流Ｉf ）は２０
μＡであった。この状態を５分間保持した。その後、フ
ッ素ガスを十分排気したのちアセトン蒸気を１．３×１
０-1Ｐａ導入し、素子電極２，３間にパルス幅１ｍｓｅ
ｃ．、波高値１４Ｖ、周波数１００Ｈｚのパルス電圧を
２０分間印加して活性化した。Step-d Next, while keeping the substrate temperature at room temperature, a fluorine gas was introduced into the vacuum vessel 55 at 1.3 × 10 −2 Pa. In this state, a voltage of 11 V was applied between the device electrodes 2 and 3 to emit electrons. The obtained film current (device current If ) is 20
μA. This state was maintained for 5 minutes. Then, after exhausting the fluorine gas sufficiently, the acetone vapor was 1.3 × 1
0 -1 Pa is introduced, and the pulse width is 1 msec between the device electrodes 2 and 3.
c. A pulse voltage having a peak value of 14 V and a frequency of 100 Hz was applied for 20 minutes for activation.
【０１２８】［実施例２］実施例１の工程−ｄにおい
て、フッ素ガスの代わりにＣＦ4 ガスを１．３×１０-2
Ｐａ導入した以外は、実施例１と全く同様にして電子放
出素子を製造した。Example 2 In step d of Example 1, CF 4 gas was replaced with 1.3 × 10 -2 instead of fluorine gas.
An electron-emitting device was manufactured in exactly the same manner as in Example 1 except that Pa was introduced.
【０１２９】［実施例３］実施例１の工程−ｄにおい
て、フッ素ガスの代わりにＳＦ6 ガスを１．３×１０-2
Ｐａ導入した以外は、実施例１と全く同様にして電子放
出素子を製造した。Example 3 In step d of Example 1, SF 6 gas was replaced with 1.3 × 10 -2 in place of fluorine gas.
An electron-emitting device was manufactured in exactly the same manner as in Example 1 except that Pa was introduced.
【０１３０】［実施例４］上記の実施例１〜３におい
て、フォーミング処理によって導電性膜４に形成された
亀裂内部のガラス基板１の表面はフッ素で終端された不
活性な面となるが、同時に本来有機ガス分子の吸着を促
進したいところのＰｄＯ膜表面にもフッ素原子が吸着、
残留して有機ガス分子の吸着を阻害する恐れがある。こ
のような状態で活性化処理を行うと膜電流そのものが流
れず、活性化が進行しなくなる場合が生ずる。本実施例
では水素ガスを援用することによって上記の問題点を改
善するものである。[Embodiment 4] In Embodiments 1 to 3 described above, the surface of the glass substrate 1 inside the crack formed in the conductive film 4 by the forming process becomes an inert surface terminated with fluorine. At the same time, fluorine atoms are also adsorbed on the surface of the PdO film, which is intended to promote the adsorption of organic gas molecules.
There is a possibility that it will remain and hinder the adsorption of organic gas molecules. If the activation process is performed in such a state, the film current itself does not flow, and the activation may not proceed. In the present embodiment, the above problem is improved by using hydrogen gas.
【０１３１】フォーミング工程（工程−ｃ）までは実施
例１と同様である。フォーミング終了後、まず真空容器
５５内に水素ガスを１．３×１０3 Ｐａ導入し１０分間
保持した。その結果、ＰｄＯ膜（導電性膜４）はＰｄ金
属膜へと還元された。また、室温においてＰｄ金属膜上
で水素ガス分子は解離吸着することが知られている。即
ち、原子状水素がＰｄ金属膜表面を覆う。水素ガスを排
気しても上記の吸着状態は変化しない。この状態でフッ
素ガスを流すと、Ｐｄ金属膜上の水素原子はフッ素分子
と反応してガス状のフッ酸（ＨＦ）となって排気され、
活性な結合手を有するＰｄ金属膜表面が露出する。一
方、導電性膜４に形成された亀裂内部のガラス基板１の
表面は前述したようにＯＨ基に吸着したフッ素分子で覆
われている。この状態で実施例１と同様に素子電極２，
３間に１１Ｖ印加して電子放出を行わせると亀裂内のガ
ラス基板１表面のＯＨ基はフッ素原子で置換され不活性
な面となる。しかしながらＰｄ金属膜は結合手が露出し
た活性な面を引き続き有する。The steps up to the forming step (step-c) are the same as in the first embodiment. After the completion of the forming, first, hydrogen gas of 1.3 × 10 3 Pa was introduced into the vacuum vessel 55 and held for 10 minutes. As a result, the PdO film (conductive film 4) was reduced to a Pd metal film. It is known that hydrogen gas molecules dissociate and adsorb on a Pd metal film at room temperature. That is, atomic hydrogen covers the surface of the Pd metal film. Even if hydrogen gas is exhausted, the above adsorption state does not change. When a fluorine gas is flowed in this state, hydrogen atoms on the Pd metal film react with fluorine molecules to form gaseous hydrofluoric acid (HF), which is exhausted.
The surface of the Pd metal film having active bonds is exposed. On the other hand, the surface of the glass substrate 1 inside the crack formed in the conductive film 4 is covered with the fluorine molecules adsorbed on the OH group as described above. In this state, the device electrodes 2 and
When electron emission is performed by applying 11 V between the three, the OH groups on the surface of the glass substrate 1 in the cracks are replaced with fluorine atoms to become an inactive surface. However, the Pd metal film still has an active surface where the bonding hands are exposed.
【０１３２】次に、フッ素ガスを十分排気した後、アセ
トンガスを流すとＰｄ金属膜上にのみ吸着し、亀裂内に
は吸着しない状態が実現された。以下の活性化工程は実
施例１と同様である。Next, after exhausting the fluorine gas sufficiently, when acetone gas was flown, the state was realized in which the gas was adsorbed only on the Pd metal film and was not adsorbed in the crack. The following activation steps are the same as in the first embodiment.
【０１３３】［比較例］実施例１の工程においてＰｄＯ
膜をフォーミングした後、フッ素処理を行わずにアセト
ンによる活性化を行い電子放出素子を作製した。Comparative Example In the process of Example 1, PdO
After the film was formed, activation with acetone was performed without performing a fluorine treatment to produce an electron-emitting device.
【０１３４】以上の実施例１〜４及び比較例の素子特性
を、図５の真空処理装置を用いて測定した。素子上５ｍ
ｍ離れたアノード電極５４に１ＫＶを印加して測定した
ところ、表１に示す結果が得られた。The device characteristics of the above Examples 1 to 4 and Comparative Example were measured using the vacuum processing apparatus of FIG. 5m above the element
When 1 KV was applied to the anode electrode 54 at a distance of m and the measurement was performed, the results shown in Table 1 were obtained.
【０１３５】[0135]
【表１】 [Table 1]
【０１３６】［実施例５］本実施例は、多数の電子放出
素子を単純マトリクス配置した電子源を用いて、画像形
成装置を作製した例である。[Embodiment 5] In this embodiment, an image forming apparatus is manufactured by using an electron source in which a large number of electron-emitting devices are arranged in a simple matrix.
【０１３７】複数の導電性膜がマトリクス配線された基
板の一部の平面図を図１３に示す。また、図中のＡ−
Ａ’断面図を図１４に示す。但し、図１３、図１４で同
じ符号で示したものは、同じ部材を示す。ここで７１は
基板、２と３は素子電極、４は導電性膜である。７２は
図７のＤxmに対応するＸ方向配線（下配線とも呼ぶ）、
７３は図７のＤynに対応するＹ方向配線（上配線とも呼
ぶ）、１５１は層間絶縁層、１５２は素子電極２と下配
線７２との電気的接続のためのコンタクトホールであ
る。FIG. 13 is a plan view showing a part of a substrate on which a plurality of conductive films are arranged in a matrix. Also, A- in FIG.
FIG. 14 is a sectional view taken along the line A ′. 13 and 14 indicate the same members. Here, 71 is a substrate, 2 and 3 are device electrodes, and 4 is a conductive film. 72 is an X-direction wiring (also referred to as a lower wiring) corresponding to Dxm in FIG.
Reference numeral 73 denotes a Y-direction wiring (also referred to as an upper wiring) corresponding to Dyn in FIG. 7, 151 denotes an interlayer insulating layer, and 152 denotes a contact hole for electrical connection between the element electrode 2 and the lower wiring 72.
【０１３８】先ず、本実施例の電子源基板の製造方法
を、図１５及び図１６を用いて工程順に説明する。尚、
以下に説明する工程−ａ〜ｈは、それぞれ図１５の
（ａ）〜（ｄ）及び図１６の（ｅ）〜（ｈ）に対応す
る。First, a method of manufacturing an electron source substrate according to this embodiment will be described in the order of steps with reference to FIGS. still,
Steps -a to h described below respectively correspond to (a) to (d) of FIG. 15 and (e) to (h) of FIG.
【０１３９】工程−ａ 清浄化した青板ガラス上に厚さ０．５μｍのシリコン酸
化膜をスパッタ法で形成した基板７１上に、真空蒸着法
により、厚さ５ｎｍのＣｒ、厚さ６００ｎｍのＡｕを順
次積層した後、ホトレジスト（ＡＺ１３７０／ヘキスト
社製）をスピンナーにより回転塗布、ベークした後、ホ
トマスク像を露光、現像して、下配線７２のレジストパ
ターンを形成し、Ａｕ／Ｃｒ堆積膜をウエットエッチン
グして、所望の形状の下配線７２を形成した。Step-a A 5 nm-thick Cr film and a 600 nm-thick Au film were formed by vacuum evaporation on a substrate 71 having a 0.5 μm-thick silicon oxide film formed on a cleaned blue plate glass by a sputtering method. After sequentially laminating, a photoresist (AZ1370 / Hoechst) is spin-coated with a spinner and baked, and then a photomask image is exposed and developed to form a resist pattern of the lower wiring 72, and the Au / Cr deposited film is wet-etched. Thus, a lower wiring 72 having a desired shape was formed.
【０１４０】工程−ｂ 次に、厚さ１．０μｍのシリコン酸化膜からなる層間絶
縁層１５１をＲＦスパッタ法により堆積した。Step-b Next, an interlayer insulating layer 151 made of a silicon oxide film having a thickness of 1.0 μm was deposited by RF sputtering.
【０１４１】工程−ｃ 工程ｂで堆積したシリコン酸化膜にコンタクトホール１
５２を形成するためのホトレジストパターンを作り、こ
れをマスクとして層間絶縁層１５１をエッチングしてコ
ンタクトホール１５２を形成した。エッチングはＣＦ4
とＨ2 ガスを用いたＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ
Ｅｔｃｈｉｎｇ）法によった。Step-c The contact hole 1 was formed in the silicon oxide film deposited in the step b.
A photoresist pattern for forming 52 was formed, and using this as a mask, the interlayer insulating layer 151 was etched to form a contact hole 152. Etching is CF 4
And using the H 2 gas RIE (Reactive Ion
Etching) method.
【０１４２】工程−ｄ その後、素子電極２，３と素子電極間ギャップＬとなる
べきパターンをホトレジスト（ＲＤ−２０００Ｎ−４１
／日立化成社製）形成し、真空蒸着法により、厚さ５ｎ
ｍのＴｉ、厚さ１００ｎｍのＮｉを順次堆積した。ホト
レジストパターンを有機溶剤で溶解し、Ｎｉ／Ｔｉ堆積
膜をリフトオフし、素子電極間隔Ｌが３μｍ、幅Ｗが３
００μｍの素子電極２，３を形成した。Step-d Thereafter, a pattern to be a gap L between the device electrodes 2 and 3 and the device electrode is formed by photoresist (RD-2000N-41).
/ Hitachi Chemical Co., Ltd.) formed and 5n thick by vacuum evaporation
m of Ti and 100 nm of Ni were sequentially deposited. The photoresist pattern was dissolved in an organic solvent, the Ni / Ti deposited film was lifted off, and the element electrode interval L was 3 μm and the width W was 3
Element electrodes 2 and 3 of 00 μm were formed.
【０１４３】工程−ｅ 素子電極２，３の上に上配線７３のホトレジストパター
ンを形成した後、厚さ５ｎｍのＴｉ、厚さ５００ｎｍの
Ａｕを順次真空蒸着により堆積した。ホトレジストパタ
ーンを有機溶剤で溶解し、Ａｕ／Ｔｉ堆積膜をリフトオ
フし、所望の形状の上配線７３を形成した。Step-e After a photoresist pattern of the upper wiring 73 was formed on the device electrodes 2 and 3, Ti having a thickness of 5 nm and Au having a thickness of 500 nm were sequentially deposited by vacuum evaporation. The photoresist pattern was dissolved with an organic solvent, the Au / Ti deposited film was lifted off, and an upper wiring 73 having a desired shape was formed.
【０１４４】工程−ｆ 次に、膜厚３０ｎｍのＣｒ膜１５３を真空蒸着により堆
積後、導電性膜４の形状の開口部を有するようにパター
ニングし、この上に有機Ｐｄ（ｃｃｐ４２３０／奥野製
薬（株）社製）をスピンナーにより回転塗布、３００℃
１２分間の加熱焼成処理をした。こうして形成されたＰ
ｄＯx を主成分とした微粒子からなる導電性膜４の膜厚
は７０ｎｍ、Ｒｓは４×１０4 Ω程度であった。Step-f Next, a Cr film 153 having a thickness of 30 nm is deposited by vacuum evaporation and then patterned so as to have an opening in the shape of the conductive film 4, and an organic Pd (ccp4230 / Okuno Pharmaceutical Co., Ltd.) is formed thereon. Co., Ltd.) spin-coated with a spinner, 300 ° C.
The heating and baking treatment was performed for 12 minutes. The P thus formed
The thickness of the conductive film 4 composed of fine particles containing dO x as a main component was 70 nm, and Rs was about 4 × 10 4 Ω.
【０１４５】工程−ｇ Ｃｒ膜１５３を酸エッチャントを用いてウエットエチイ
ングして導電性膜４の不要部分とともに除去し、所望の
形状の導電性膜４を形成した。Step-g The Cr film 153 was wet-etched with an acid etchant and removed together with unnecessary portions of the conductive film 4 to form a conductive film 4 having a desired shape.
【０１４６】工程−ｈ コンタクトホール１５２部分に開口を有するレジストパ
ターンを形成し、真空蒸着により厚さ５０ÅのＴｉ、厚
さ５０００ÅのＡｕを順次堆積した。リフトオフにより
不要な部分を除去することにより、コンタクトホール１
５２を埋め込んだ。Step-h A resist pattern having an opening in the contact hole 152 was formed, and 50 .mu.m thick Ti and 5000 .mu.m thick Au were sequentially deposited by vacuum evaporation. Unnecessary portions are removed by lift-off, so that contact holes 1
52 was embedded.
【０１４７】以上の工程により、絶縁性基板７１上に下
配線７２、層間絶縁層１５１、上配線７３、素子電極
２，３、導電性膜４を形成した。Through the above steps, the lower wiring 72, the interlayer insulating layer 151, the upper wiring 73, the device electrodes 2, 3, and the conductive film 4 were formed on the insulating substrate 71.
【０１４８】次に、以上のようにして作製した複数の導
電性膜４がマトリクス配線された基板７１（図１３）を
用いて画像形成装置を作製した。作製手順を図８と図９
を用いて説明する。Next, an image forming apparatus was manufactured using the substrate 71 (FIG. 13) on which a plurality of conductive films 4 manufactured as described above were arranged in a matrix. 8 and 9 show the manufacturing procedure.
This will be described with reference to FIG.
【０１４９】先ず、上記複数の導電性膜４がマトリクス
配線された基板７１（図１３）をリアプレート８１上に
固定した後、基板７１の５ｍｍ上方に、フェースプレー
ト８６（ガラス基板８３の内面に蛍光膜８４とメタルバ
ック８５が形成されて構成される）を支持枠８２を介し
て配置し、フェースプレート８６、支持枠８２、リアプ
レート８１の接合部にフリットガラスを塗布し、大気中
で５００℃で１５分間焼成することで封着し、パネル
（図８中の外囲器８８）を構成した。なお、リアプレー
ト８１への基板７１の固定もフリットガラスで行った。First, the substrate 71 (FIG. 13) on which the plurality of conductive films 4 are arranged in a matrix is fixed on the rear plate 81, and the face plate 86 (on the inner surface of the glass substrate 83) is placed 5 mm above the substrate 71. A fluorescent film 84 and a metal back 85 are formed via a support frame 82, and frit glass is applied to the joint between the face plate 86, the support frame 82, and the rear plate 81. The panel was sealed by baking at 15 ° C. for 15 minutes to form a panel (the envelope 88 in FIG. 8). The fixing of the substrate 71 to the rear plate 81 was also performed with frit glass.
【０１５０】蛍光膜８４は、カラーを実現するために、
ストライプ形状（図９（ａ）参照）の蛍光体とし、先に
ブラックストライプを形成し、その間隙部にスラリー法
により各色蛍光体９２を塗布して蛍光膜８４を作製し
た。ブラックストライプの材料としては、通常よく用い
られている黒鉛を主成分とする材料を用いた。The fluorescent film 84 is used to realize color.
A phosphor having a stripe shape (see FIG. 9A) was formed, a black stripe was formed first, and phosphors 92 of the respective colors were applied to gaps by a slurry method to form a phosphor film 84. As a material of the black stripe, a material mainly containing graphite, which is generally used, was used.
【０１５１】また、蛍光膜８４の内面側にはメタルバッ
ク８５を設けた。メタルバック８５は、蛍光膜８４の作
製後、蛍光膜８４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
着することで作製した。Further, a metal back 85 was provided on the inner surface side of the fluorescent film 84. The metal back 85 is manufactured by performing a smoothing process (usually called filming) on the inner surface of the fluorescent film 84 after the fluorescent film 84 is manufactured, and then performing vacuum deposition of Al.
【０１５２】フェースプレート８６には、更に蛍光膜８
４の導電性を高めるため、蛍光膜８４の外面側に透明電
極を設ける場合もあるが、本実施例ではメタルバック８
５のみで十分な導電性が得られたので省略した。The face plate 86 is further provided with a fluorescent film 8.
In some cases, a transparent electrode is provided on the outer surface side of the fluorescent film 84 in order to increase the conductivity of the metal back 8.
5 was omitted because sufficient conductivity was obtained.
【０１５３】前述の封着を行う際、カラーの場合は各色
蛍光体９２と電子放出素子とを対応させなくてはいけな
いため、十分な位置合わせを行った。When the above-mentioned sealing is performed, in the case of color, the phosphors 92 of each color must correspond to the electron-emitting devices, so that sufficient alignment is performed.
【０１５４】工程−ｉ 引き続き容器外端子Ｄox1 乃至Ｄoxm とＤoy1 乃至Ｄ
oyn を通じ電子放出素子７４の素子電極２，３間に実施
例１と同様のパルス電圧を印加し、フォーミング処理を
行った。本実施例では、パネル内を１．３×１０-4Ｐａ
以下に排気した後、Ｘ方向１列ずつフォーミング処理を
行い、電子放出部を形成した。Step-i Subsequently, terminals D ox1 to D oxm and Doy 1 to D oy
The same pulse voltage as in Example 1 was applied between the device electrodes 2 and 3 of the electron-emitting device 74 through oyn , and a forming process was performed. In this embodiment, the inside of the panel is 1.3 × 10 −4 Pa
After evacuation, a forming process was performed one row at a time in the X direction to form an electron-emitting portion.
【０１５５】工程−ｊ 続いて、パネル内にフッ素ガスを１．３×１０-2Ｐａ導
入し、各素子電極間に１１Ｖ印加しつつ５分保持した。Step-j Subsequently, 1.3 × 10 −2 Pa of fluorine gas was introduced into the panel, and the panel was held for 5 minutes while applying 11 V between the device electrodes.
【０１５６】工程−ｋ フッ素ガスを十分排気した後、アセトンを１．３×１０
-1Ｐａ導入し、パルス幅１ｍｓｅｃ．、波高値１６Ｖ、
周波数１００Ｈｚのパルス電圧を印加し、Ｘ方向１列ず
つ活性化を行った。Step-k After exhausting the fluorine gas sufficiently, acetone was added to 1.3 × 10 3
-1 Pa, and a pulse width of 1 msec. , Peak value 16V,
A pulse voltage having a frequency of 100 Hz was applied, and activation was performed one row at a time in the X direction.
【０１５７】工程−ｌ すべての行の活性化が終了したところで、ガス導入装置
のバルブを閉じアセトンの導入を停止し、パネル全体を
約２００℃に加熱しながら５時間排気を続けたところ
で、単純マトリクス駆動により、電子を放出させ、蛍光
体膜を全面発光させ、正常に動作することを確認した
後、排気管を加熱封着して封じ切った。この後、パネル
内に設置したゲッター（不図示）を高周波加熱によりフ
ラッシュさせ、パネル内を高真空にした。Step-1 When the activation of all the rows was completed, the valve of the gas introduction device was closed to stop the introduction of acetone, and the exhaust was continued for 5 hours while heating the entire panel to about 200 ° C. Electrons were emitted by the matrix drive, the phosphor film was made to emit light over the entire surface, and after confirming normal operation, the exhaust pipe was heated and sealed. Thereafter, a getter (not shown) installed in the panel was flashed by high-frequency heating to make the inside of the panel high vacuum.
【０１５８】次に、本実施例で作製した前記パネルの容
器外端子Ｄox1 乃至Ｄoxm とＤoy1乃至Ｄoyn 、及び高
圧端子８７を夫々必要な駆動系に接続し、画像形成装置
を完成した。各電子放出素子に、容器外端子Ｄox1 乃至
Ｄoxm とＤoy1 乃至Ｄoyn を通じて、走査信号及び変調
信号を不図示の信号発生手段より夫々印加することによ
り電子放出させ、高圧端子８７を通じてメタルバック８
５に１０ｋＶの高圧を印加して、電子ビームを加速し、
蛍光膜８４に衝突させ、励起・発光させることで画像を
表示した。Next, the external terminals Dox1 to Doxm and Doy1 to Doyn and the high-voltage terminal 87 of the panel manufactured in the present embodiment were connected to necessary driving systems, respectively, to complete the image forming apparatus. . A scanning signal and a modulation signal are applied to the respective electron-emitting devices from signal generating means (not shown ) through external terminals Dox1 to Doxm and Doy1 to Doyn , respectively, thereby emitting electrons. 8
Applying a high voltage of 10 kV to 5 to accelerate the electron beam,
The image was displayed by colliding with the fluorescent film 84 to excite and emit light.
【０１５９】その結果、本実施例の画像形成装置では、
高輝度で動作安定性に優れた良好な画像を表示すること
ができた。As a result, in the image forming apparatus of this embodiment,
A good image with high luminance and excellent operation stability could be displayed.
【０１６０】[0160]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
電子放出効率の高い電子放出素子を安定して作製するこ
とができる。As described above, according to the present invention,
An electron-emitting device having high electron emission efficiency can be manufactured stably.
【０１６１】また、多数の電子放出素子を配列形成し、
入力信号に応じて電子を放出する電子源を用いた画像形
成装置においては、高輝度で動作安定性に優れた良好な
画像を表示することができる、高品位な画像形成装置、
例えばカラーフラットテレビが実現される。A large number of electron-emitting devices are arranged and formed,
In an image forming apparatus using an electron source that emits electrons in response to an input signal, a high-quality image forming apparatus capable of displaying a good image with high luminance and excellent operation stability,
For example, a color flat television is realized.
【図１】本発明を適用可能な平面型の電子放出素子の一
例を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic view showing an example of a flat-type electron-emitting device to which the present invention can be applied.
【図２】本発明を適用可能な垂直型の電子放出素子の一
例を示す模式図である。FIG. 2 is a schematic view showing an example of a vertical electron-emitting device to which the present invention can be applied.
【図３】本発明の平面型の電子放出素子の製造方法を説
明するための図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a method of manufacturing a flat-type electron-emitting device according to the present invention.
【図４】本発明の電子放出素子の製造に際して採用でき
る通電処理における電圧波形の一例を示す模式図であ
る。FIG. 4 is a schematic diagram showing an example of a voltage waveform in an energization process that can be employed in manufacturing the electron-emitting device of the present invention.
【図５】本発明の電子放出素子の製造に用いることので
きる真空処理装置（測定評価装置）の一例を示す概略構
成図である。FIG. 5 is a schematic configuration diagram showing an example of a vacuum processing apparatus (measurement evaluation apparatus) that can be used for manufacturing the electron-emitting device of the present invention.
【図６】本発明の電子放出素子の電子放出特性を示す図
である。FIG. 6 is a diagram showing the electron emission characteristics of the electron-emitting device of the present invention.
【図７】本発明を適用可能な単純マトリクス配置の電子
源の一例を示す模式図である。FIG. 7 is a schematic diagram showing an example of an electron source having a simple matrix arrangement to which the present invention can be applied.
【図８】本発明を適用可能な画像形成装置の表示パネル
の一例を示す模式図である。FIG. 8 is a schematic diagram illustrating an example of a display panel of an image forming apparatus to which the present invention can be applied.
【図９】表示パネルにおける蛍光膜の一例を示す模式図
である。FIG. 9 is a schematic diagram illustrating an example of a fluorescent film in a display panel.
【図１０】本発明の画像形成装置にＮＴＳＣ方式のテレ
ビ信号に応じて表示を行うための駆動回路の一例を示す
ブロック図である。FIG. 10 is a block diagram illustrating an example of a drive circuit for performing display in accordance with an NTSC television signal in the image forming apparatus of the present invention.
【図１１】本発明を適用可能な梯子型配置の電子源の一
例を示す模式図である。FIG. 11 is a schematic diagram showing an example of an electron source having a ladder-type arrangement to which the present invention can be applied.
【図１２】本発明を適用可能な画像形成装置の表示パネ
ルの一例を示す模式図である。FIG. 12 is a schematic diagram illustrating an example of a display panel of an image forming apparatus to which the present invention can be applied.
【図１３】本発明の実施例に係るマトリクス配線した電
子源の一部を示す模式図である。FIG. 13 is a schematic diagram showing a part of an electron source in a matrix wiring according to the embodiment of the present invention.
【図１４】図１３のＡ−Ａ’断面模式図である。14 is a schematic cross-sectional view taken along the line A-A 'of FIG.
【図１５】図１３の電子源の製造工程を示す図である。FIG. 15 is a diagram illustrating a manufacturing process of the electron source in FIG. 13;
【図１６】図１３の電子源の製造工程を示す図である。FIG. 16 is a view illustrating a manufacturing process of the electron source in FIG. 13;
【図１７】従来例の表面伝導型電子放出素子の模式図で
ある。FIG. 17 is a schematic view of a conventional surface conduction electron-emitting device.
１ 基板 ２，３ 素子電極 ４ 導電性膜 ５ 電子放出部 ２１ 段差形成部材 ５０ 素子電流Ｉf を測定するための電流計 ５１ 電子放出素子に素子電圧Ｖf を印加するための電
源 ５２ 電子放出部５より放出される放出電流Ｉe を測定
するための電流計 ５３ アノード電極５４に電圧を印加するための高圧電
源 ５４ 電子放出部５より放出される電子を捕捉するため
のアノード電極 ５５ 真空容器 ５６ 排気ポンプ ７１ 電子源基板 ７２ Ｘ方向配線 ７３ Ｙ方向配線 ７４ 電子放出素子 ７５ 結線 ８１ リアプレート ８２ 支持枠 ８３ ガラス基板 ８４ 蛍光膜 ８５ メタルバック ８６ フェースプレート ８７ 高圧端子 ８８ 外囲器 ９１ 黒色導電材 ９２ 蛍光体 １０１ 表示パネル １０２ 走査回路 １０３ 制御回路 １０４ シフトレジスタ １０５ ラインメモリ １０６ 同期信号分離回路 １０７ 変調信号発生器 Ｖｘ，Ｖａ 直流電圧源 １１０ 電子源基板 １１１ 電子放出素子 １１２ 電子放出素子を配線するための共通配線 １２０ グリッド電極 １２１ 電子が通過するための開口 １５１ 層間絶縁層 １５２ コンタクトホール １５３ Ｃｒ膜DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate 2, 3 Element electrode 4 Conductive film 5 Electron emission part 21 Step forming member 50 Ammeter for measuring element current If 51 Power supply for applying element voltage Vf to electron emission element 52 Electron emission part Ammeter 53 for measuring emission current I e emitted from 5 53 High-voltage power supply for applying voltage to anode electrode 54 Anode electrode 55 for capturing electrons emitted from electron emission section 5 55 Vacuum container 56 Exhaust pump 71 Electron source substrate 72 X direction wiring 73 Y direction wiring 74 Electron emission element 75 Connection 81 Rear plate 82 Support frame 83 Glass substrate 84 Fluorescent film 85 Metal back 86 Face plate 87 High voltage terminal 88 Enclosure 91 Black conductive material 92 Phosphor 101 Display panel 102 Scanning circuit 103 Control circuit 104 Shift register 105 Line memo Reference Signs List 106 Synchronous signal separation circuit 107 Modulation signal generator Vx, Va DC voltage source 110 Electron source substrate 111 Electron emitting element 112 Common wiring for wiring electron emitting element 120 Grid electrode 121 Opening for electron passing 151 Interlayer insulating layer 152 contact hole 153 Cr film
Claims (11)
極間に、電子放出部を有する導電性膜を備える電子放出
素子の製造方法において、 ガラス基板の表面にフッ素あるいはフッ化物を吸着する
工程を有することを特徴とする電子放出素子の製造方
法。1. A method of manufacturing an electron-emitting device having a conductive film having an electron-emitting portion between a pair of device electrodes formed on a glass substrate, wherein a surface of the glass substrate is adsorbed with fluorine or fluoride. A method for manufacturing an electron-emitting device, comprising:
フッ化物を吸着する工程で使用されるガスがフッ素ガス
あるいはＣＦ4 ガスあるいはＳＦ6 ガスであることを特
徴とする請求項１に記載の電子放出素子の製造方法。2. The electron emission according to claim 1, wherein the gas used in the step of adsorbing fluorine or fluoride on the surface of the glass substrate is fluorine gas, CF 4 gas or SF 6 gas. Device manufacturing method.
フッ化物を吸着する工程の前に、該ガラス基板を水素ガ
スに暴露する工程を有することを特徴とする請求項１又
は２に記載の電子放出素子の製造方法。3. The electron emission device according to claim 1, further comprising a step of exposing the glass substrate to hydrogen gas before the step of adsorbing fluorine or fluoride on the surface of the glass substrate. Device manufacturing method.
出素子であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか
に記載の電子放出素子の製造方法。4. The method for manufacturing an electron-emitting device according to claim 1, wherein said electron-emitting device is a surface conduction electron-emitting device.
より製造された電子放出素子。5. An electron-emitting device manufactured by the method according to claim 1.
出部を有する導電性膜を備える電子放出素子が複数配列
された電子源の製造方法において、これらの電子放出素
子を請求項１〜４のいずれかに記載の方法により製造す
ることを特徴とする電子源の製造方法。6. A method for manufacturing an electron source in which a plurality of electron-emitting devices each having a conductive film having an electron-emitting portion are arranged on a base between a pair of device electrodes. 5. A method for manufacturing an electron source, wherein the method is performed by the method according to any one of items 1 to 4.
ことを特徴とする電子源。7. An electron source manufactured by the method according to claim 6.
状に配線されていることを特徴とする請求項７に記載の
電子源。8. The electron source according to claim 7, wherein the plurality of electron-emitting devices are wired in a matrix.
線されていることを特徴とする請求項７に記載の電子
源。9. The electron source according to claim 7, wherein the plurality of electron-emitting devices are wired in a ladder shape.
れた電子源と、該電子源から放出される電子線の照射に
より画像を形成する画像形成部材とを有する画像形成装
置の製造方法において、該電子源を請求項６に記載の方
法により製造することを特徴とする画像形成装置の製造
方法。10. A method for manufacturing an image forming apparatus, comprising: an electron source having a plurality of electron-emitting devices arranged on a substrate; and an image forming member for forming an image by irradiating an electron beam emitted from the electron source. A method for manufacturing an image forming apparatus, comprising: manufacturing the electron source by the method according to claim 6.
れた電子源と、該電子源から放出される電子線の照射に
より画像を形成する画像形成部材とを有する画像形成装
置において、該電子源が、請求項７〜９のいずれかに記
載の電子源であることを特徴とする画像形成装置。11. An image forming apparatus comprising: an electron source in which a plurality of electron-emitting devices are arranged on a base; and an image forming member that forms an image by irradiating an electron beam emitted from the electron source. An image forming apparatus, wherein the source is the electron source according to claim 7.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18954598A JP2000021300A (en) | 1998-07-06 | 1998-07-06 | Electron emission element, electron source, image forming device, and their manufacture |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18954598A JP2000021300A (en) | 1998-07-06 | 1998-07-06 | Electron emission element, electron source, image forming device, and their manufacture |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000021300A true JP2000021300A (en) | 2000-01-21 |
Family
ID=16243114
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18954598A Withdrawn JP2000021300A (en) | 1998-07-06 | 1998-07-06 | Electron emission element, electron source, image forming device, and their manufacture |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000021300A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100700461B1 (en) * | 2004-06-29 | 2007-03-29 | 캐논 가부시끼가이샤 | Electron emitting device, electron source, image display apparatus, and television apparatus |
| WO2008156176A1 (en) | 2007-06-20 | 2008-12-24 | Asahi Glass Company, Limited | Method for treatment of surface of oxide glass with fluorinating agent |
-
1998
- 1998-07-06 JP JP18954598A patent/JP2000021300A/en not_active Withdrawn
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100700461B1 (en) * | 2004-06-29 | 2007-03-29 | 캐논 가부시끼가이샤 | Electron emitting device, electron source, image display apparatus, and television apparatus |
| CN100452274C (en) * | 2004-06-29 | 2009-01-14 | 佳能株式会社 | Electron-emitting device, electron source, image display apparatus, and television apparatus |
| WO2008156176A1 (en) | 2007-06-20 | 2008-12-24 | Asahi Glass Company, Limited | Method for treatment of surface of oxide glass with fluorinating agent |
| US8656735B2 (en) | 2007-06-20 | 2014-02-25 | Asahi Glass Company, Limited | Method for treating surface of oxide glass with fluorinating agent |
| EP3225599A1 (en) | 2007-06-20 | 2017-10-04 | Asahi Glass Company, Limited | Method for treatment of surface of oxide glass with fluorinating agent |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3062990B2 (en) | Electron emitting device, method of manufacturing electron source and image forming apparatus using the same, and device for activating electron emitting device | |
| JP2000155555A (en) | Drive methods of electron emission element and electron source and image forming device using the same | |
| JP2000311599A (en) | Manufacture of electron emitting element, electron source and image forming device | |
| US6259422B1 (en) | Method for producing image-forming apparatus | |
| JP2000231873A (en) | Electron emitting element, electron source and image forming device | |
| JP3054137B2 (en) | Image forming apparatus manufacturing method and manufacturing apparatus | |
| JPH1154038A (en) | Electron emitting element, electron surface and manufacture of picture forming device | |
| JP2000021300A (en) | Electron emission element, electron source, image forming device, and their manufacture | |
| JP3408065B2 (en) | Electron emitting element, electron source, and method of manufacturing image forming apparatus | |
| JP3320363B2 (en) | Electron emitting device, electron source, image forming apparatus, and method of manufacturing electron emitting device | |
| JPH10188854A (en) | Image forming device and manufacture thereof | |
| JP3302258B2 (en) | Electron emitting element, electron source, display element, and method of manufacturing image forming apparatus | |
| JP2000021292A (en) | Electron emission element electron source image forming device, and manufacture of them | |
| JP2000173453A (en) | Electron emission element, electron source, and manufacture of image forming device | |
| JP3639738B2 (en) | Electron emitting element, electron source using the electron emitting element, image forming apparatus using the electron source, and display apparatus using the image forming apparatus | |
| JP3217946B2 (en) | Material for forming electron-emitting portion, and method for manufacturing electron-emitting device, electron source, display device, and image forming apparatus using the material | |
| JPH11283493A (en) | Electron emission element, electron source, image forming device and their manufacture | |
| JP2000251625A (en) | Electron emitting element, electron source, image forming device, and manufacture of the electron emitting element | |
| JP2000149787A (en) | Manufacture of image forming device and image forming device | |
| JP2884496B2 (en) | Electron-emitting device, electron source, image forming apparatus, and manufacturing method thereof | |
| JP3063004B1 (en) | Method of manufacturing electron-emitting device and image forming apparatus | |
| JPH09330648A (en) | Electron emitting element, electron source, image forming device, and manufacture of them | |
| JPH09330676A (en) | Electron emitting element, electron source, and image forming device | |
| JPH1012132A (en) | Surface conductive electron emission element, electron source using the same, image forming device, and their manufacture | |
| JPH09219163A (en) | Wiring forming method, matrix wiring formed by the method, manufacture of electron source, electron source and image forming device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20050906 |