JP2000251638A - Electron emission element, electron source using the electron emission element, image forming device using the electron source, and drive method and device therefor - Google Patents
Electron emission element, electron source using the electron emission element, image forming device using the electron source, and drive method and device thereforInfo
- Publication number
- JP2000251638A JP2000251638A JP4922099A JP4922099A JP2000251638A JP 2000251638 A JP2000251638 A JP 2000251638A JP 4922099 A JP4922099 A JP 4922099A JP 4922099 A JP4922099 A JP 4922099A JP 2000251638 A JP2000251638 A JP 2000251638A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electron
- emitting device
- driving
- film
- voltage
- 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.)
- Pending
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、前
記電子放出素子を用いた電子源並びに前記電子源を用い
た画像形成装置、並びにそれらの駆動方法及び装置に関
する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electron-emitting device, an electron source using the electron-emitting device, an image forming apparatus using the electron source, and a method and an apparatus for driving the same.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、電子放出素子として熱電子源と冷
陰極電子源の２種類が知られている。冷陰極電子源には
電界放出型（以下ＦＥ型と略す）、金属／絶縁層／金属
型（以下ＭＩＭ型と略す）や表面伝導型電子放出素子等
がある。2. Description of the Related Art Conventionally, two types of electron emitting devices, a thermionic electron source and a cold cathode electron source, are known. The cold cathode electron source includes a field emission type (hereinafter abbreviated as FE type), a metal / insulating layer / metal type (hereinafter abbreviated as MIM type), and a surface conduction type electron emission element.
【０００３】ＦＥ型の例としてはＷ．Ｐ．Ｄｙｋｅ＆
Ｗ．Ｗ．Ｄｏｌａｎ，“Ｆｉｅｌｄｅｍｉｓｓｉｏ
ｎ”，Ａｄｖａｎｃｅ ｉｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｐｈ
ｙｓｉｃｓ，８，８９（１９５６）あるいはＣ．Ａ．Ｓ
ｐｉｎｄｔ，“ＰｈｙｓｉｃａｌＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓ
ｏｆ ｔｈｉｎ−ｆｉｌｍ ｆｉｅｌｄ ｅｍｉｓｓ
ｉｏｎ ｃａｔｈｏｄｅｓ ｗｉｔｈ ｍｏｌｙｂｄｅ
ｎｉｕｍ ｃｏｎｅｓ”，Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，
４７，５２４８（１９７６）等が知られている。As an example of the FE type, W. P. Dyke &
W. W. Dolan, "Fielddemissio
n ", Advance in Electron Ph
ysics, 8, 89 (1956) or C.I. A. S
pindt, "PhysicalProperties"
of thin-film field emiss
ion cathodes with mollybde
nium cones ", J. Appl. Phys.,
47, 5248 (1976).
【０００４】ＭＩＭ型の例としてはＣ．Ａ．Ｍｅａｄ、
“Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｔｕｎｎｅｌ−Ｅｍｉｓ
ｓｉｏｎ Ｄｅｖｉｃｅｓ”，Ｊ．Ａｐｐｌｙ．Ｐｈｙ
ｓ．３２，６４６（１９６１）等が知られている。As an example of the MIM type, C.I. A. Mead,
“Operation of Tunnel-Emis
site Devices, ”J. Apply. Phys.
s. 32, 646 (1961) and the like are known.
【０００５】表面伝導型電子放出素子の例としては、
Ｍ．Ｉ．Ｅｌｉｎｓｏｎ、ＲａｄｉｏＥｎｇ．Ｅｌｅｃ
ｔｒｏｎ Ｐｈｙｓ．、１０，１２９０，（１９６５）
等がある。表面伝導型電子放出素子は基板上に形成され
た小面積の薄膜に、膜面に並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．Ｄｉｔｍｍｅｒ，Ｔｈｉｎ Ｓｏｌｉｄ Ｆｉｌ
ｍｓ，９，３１７（１９７２）〕、ｌｎ２Ｏ３ ／Ｓｎ
Ｏ２薄膜によるもの〔Ｍ．Ｈａｒｔｗｅｌｌ ａｎｄ
Ｃ．Ｇ．Ｆｏｎｓｔｅｄ，ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．ＥＤ
Ｃｏｎｆ．，５１９（１９７５）〕、カーボン薄膜に
よるもの〔荒木久他：真空、第２６巻、第１号、２２頁
（１９８３）〕等が報告されている。これらの表面伝導
型素子放出素子の典型的な構成として前述のＭ．ハート
ウェルの素子構成を図１７に示す。同図において１は絶
縁性基板である。４は導電性薄膜で、Ｈ型形状のパター
ンに、スパッタで形成された金属酸化物薄膜等からな
り、後述のフォーミングと呼ばれる通電処理により線状
の電子放出部５が形成される。尚、図中の素子電極間隔
Ｌは０．５〜１ｍｍ、Ｗは０．１ｍｍで設定されてい
る。As an example of the surface conduction electron-emitting device,
M. I. Elinson, RadioEng. Elec
Tron Phys. , 10, 1290, (1965)
Etc. The surface conduction electron-emitting device utilizes a phenomenon in which electron emission occurs when a current flows in a thin film having a small area formed on a substrate in parallel with the film surface. Examples of the surface conduction electron-emitting device include a device using an SnO2 thin film by Elinson et al. And a device using an Au thin film [G. Dimmer, Thin Solid Fil
ms, 9, 317 (1972)], In2O3 / Sn
O2 thin film [M. Hartwell and
C. G. FIG. Fonsted, IEEE Trans. ED
Conf. , 519 (1975)], and those based on carbon thin films [Hisashi Araki et al .: Vacuum, Vol. 26, No. 1, p. 22, p. 22 (1983)] and the like have been reported. As a typical configuration of these surface conduction type emission devices, the above-described M.D. FIG. 17 shows the device configuration of the Hartwell. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an insulating substrate. Reference numeral 4 denotes a conductive thin film, which is formed of a metal oxide thin film or the like formed by sputtering in an H-shaped pattern, and a linear electron-emitting portion 5 is formed by an energization process called forming described later. In the drawing, the element electrode interval L is set to 0.5 to 1 mm, and W is set to 0.1 mm.
【０００６】従来、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薄膜４を予めフォ
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った。即ち、フォーミングとは前
記導電性薄膜４両端に直流電圧あるいは非常にゆっくり
とした昇電圧例えば１Ｖ／分程度に印加通電し、導電性
薄膜を局所的に破壊、変形もしくは変質せしめ、電気的
に高抵抗な状態にした電子放出部５を形成することであ
る。尚、電子放出部５は導電性薄膜４の一部に亀裂が発
生しその亀裂付近から電子放出が行われる。前記フォー
ミング処理をした表面伝導型電子放出素子は、上述導電
性薄膜４に電圧を印加し、素子に電流を流すことによ
り、上述電子放出部５より電子を放出せしめるものであ
る。Conventionally, in these surface conduction electron-emitting devices, it has been general that the electron-emitting portion 5 is formed by applying a current called a forming process to the conductive thin film 4 before emitting electrons. That is, forming means applying a DC voltage or a very slowly increasing voltage, for example, about 1 V / min, to both ends of the conductive thin film 4 and energizing the conductive thin film 4 to locally break, deform or alter the conductive thin film, thereby increasing the electrical resistance. This is to form the electron-emitting portion 5 in a resistance state. In the electron emitting portion 5, a crack is generated in a part of the conductive thin film 4, and electrons are emitted from the vicinity of the crack. The surface-conduction type electron-emitting device that has been subjected to the forming process is configured to apply a voltage to the conductive thin film 4 and cause a current to flow through the device, thereby causing the electron-emitting portion 5 to emit electrons.
【０００７】表面伝導型電子放出素子から放出される電
子の軌道に関する報告としては、〔Ａ．Ａｓａｉ他，Ｓ
ＩＤ Ｉｎｔｌ．Ｓｙｍｐ．Ｄｉｇｅｓｔ Ｔｅｃｈ．
Ｐａｐｅｒｓ，１２７（１９９７）、及び、Ｍ．Ｏｋｕ
ｄａ他，ＳＩＤ Ｉｎｔｌ．Ｓｙｍｐ．Ｄｉｇｅｓｔ
Ｔｅｃｈ．Ｐａｐｅｒｓ，１８５（１９９８）〕があ
る。For a report on the trajectory of electrons emitted from a surface conduction electron-emitting device, see [A. Asai et al., S
ID Intl. Symp. Digest Tech.
Papers, 127 (1997); Oku
da et al., SID Intl. Symp. Digest
Tech. Papers, 185 (1998)].
【０００８】上記報告によると、対向した電極間を流れ
る電流（素子電流Ｉｆ）は、電極間に設けられた亀裂部
を流れるトンネル電流であること、また、素子の上部に
設置した高電圧の印加されたアノード電極に到達する電
子電流（放出電流Ｉｅ）は、前記トンネル電流を構成す
る電子の一部が複数回の弾性散乱を経た後に到達するも
のであることが述べられている。尚、前記弾性散乱は、
亀裂に接する高電位側の電極エッジ部及び高電位側の電
極表面で行われる。According to the above report, the current flowing between the opposed electrodes (device current If) is a tunnel current flowing through a crack provided between the electrodes, and the application of a high voltage placed above the device. It is described that the electron current (emission current Ie) that reaches the anode electrode that has been reached after some of the electrons constituting the tunnel current have undergone elastic scattering a plurality of times. The elastic scattering is
This is performed at the high-potential-side electrode edge and the high-potential-side electrode surface in contact with the crack.
【０００９】一方、たとえば特開平７−２３５２５５号
公報及び特開平８−２６４１１２号公報に開示されてい
るように、フォーミングを終えた素子に対して活性化処
理と呼ばれる処理を施す場合がある。活性化処理工程と
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。On the other hand, as disclosed in, for example, JP-A-7-235255 and JP-A-8-264112, there is a case where an element which has been formed is subjected to a process called an activation process. The activation processing step means that the element current If and the emission current Ie
This is a process that changes significantly.
【００１０】活性化工程は、有機物質を含有する雰囲気
下で、フォーミング処理同様、素子に電圧を印加するこ
とで行うことができる。この処理により、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の
電子放出部およびその近傍に堆積し、素子電流Ｉｆ、放
出電流Ｉｅが、著しく変化し、より良好な電子放出特性
を得ることができる。図１８は、特開平７−２３５２５
５号公報に開示された電子放出素子の断面形状を示した
ものである。同図において１、４、５は図１７と同様で
あり、それぞれ、絶縁性基板、導電性薄膜、電子放出部
である。２、３は導電性薄膜４に電圧を印加する為の素
子電極であり、２を低電位側電極、３を高電位側電極と
して電圧を印加している。電子放出部５には、上記活性
化工程を行うことで、炭素あるいは炭素化合物６が堆積
している構造が示され、良好な電子放出特性を実現して
いる。以上のような電子放出素子を複数個形成した電子
源基板を用い、蛍光体等からなる画像形成部材と組み合
わせることで画像形成装置を構成できる。[0010] The activation step can be performed by applying a voltage to the element in an atmosphere containing an organic substance, similarly to the forming process. By this treatment, carbon or a carbon compound is deposited from the organic substance present in the atmosphere at the electron emission portion of the device and in the vicinity thereof, and the device current If and the emission current Ie are remarkably changed. Obtainable. FIG.
5 shows a cross-sectional shape of an electron-emitting device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-205. In this figure, 1, 4 and 5 are the same as those in FIG. 17, and represent an insulating substrate, a conductive thin film, and an electron-emitting portion, respectively. Reference numerals 2 and 3 denote device electrodes for applying a voltage to the conductive thin film 4, and a voltage is applied by using 2 as a low potential side electrode and 3 as a high potential side electrode. The electron emitting portion 5 has a structure in which carbon or the carbon compound 6 is deposited by performing the above-described activation step, and realizes good electron emission characteristics. An image forming apparatus can be configured by using an electron source substrate on which a plurality of electron-emitting devices as described above are formed and combining with an image forming member made of a phosphor or the like.
【００１１】[0011]
【発明が解決しようとする課題】前記電子源及び画像形
成装置に適用される電子放出素子については、明るく良
好な画像を提供するために、電子放出の効率向上が要望
されている。ここでの効率は、表面伝導型電子放出素子
の一対の素子電極に電圧を印加した際に、両電極間に流
れる電流（以下、「素子電流Ｉｆ」という）と真空中に
放出される電流（以下、「放出電流Ｉｅ」という）との
比で評価されるものであり、素子電流Ｉｆが小さく、放
出電流Ｉｅが大きいことが望ましい。電子放出効率の向
上がなされれば、例えば蛍光体を画像形成部材とする画
像形成装置においては、低消費電力で明るい高品位な画
像形成装置、例えばフラットテレビが実現できる。With respect to the electron source and the electron-emitting device applied to the image forming apparatus, there is a demand for improving the efficiency of electron emission in order to provide a bright and good image. Here, the efficiency is such that when a voltage is applied to a pair of device electrodes of a surface conduction electron-emitting device, a current flowing between the two electrodes (hereinafter, referred to as a “device current If”) and a current discharged into a vacuum ( (Hereinafter referred to as “emission current Ie”), and it is desirable that the device current If be small and the emission current Ie be large. If the electron emission efficiency is improved, for example, in an image forming apparatus using a phosphor as an image forming member, a bright and high-quality image forming apparatus with low power consumption, such as a flat television, can be realized.
【００１２】しかしながら、前記従来の電子放出素子に
あっては、電子放出効率については、必ずしも満足なも
のが得られていなかった。本発明は、上記問題点に鑑み
てなされたもので、電子放出効率の高い電子放出素子、
それを用いた電子源及び画像形成装置、及びそれらの好
適駆動方法・装置を提供することを目的とする。However, in the above-mentioned conventional electron-emitting device, satisfactory electron-emitting efficiency has not always been obtained. The present invention has been made in view of the above problems, and has an electron emission element having a high electron emission efficiency.
An object of the present invention is to provide an electron source and an image forming apparatus using the same, and a suitable driving method and apparatus thereof.
【００１３】[0013]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の電子放出素子は以下のとおりである。The electron-emitting device according to the present invention for achieving the above object is as follows.
【００１４】即ち、基体と、前記基体表面上に配した一
対の電極と、前記一対の電極間に炭素を有する膜とを有
し、前記炭素を有する膜は所定間隔の間隙を置いて一対
対向して設けられており、前記炭素膜間間隙を境にし
て、一方の炭素を有する膜が、前記一対の電極の一方の
電極と電気的に接続し、他方の炭素を有する膜が、前記
一対の電極の他方の電極と電気的に接続しており、前記
炭素を有する膜の５ｅＶ以上で且つ１５ｅＶ以下のエネ
ルギーを有する電子に対する弾性散乱確率が、０．１以
上であることを特徴とする電子放出素子である。また、
前記炭素を有する膜が、格子縞を有した形態で配されて
おり、且つ、前記格子縞の配向性を有する方向が、前記
基体表面に対する法線から±３０度以内であっても良
い。 更に、前記素子と、前記素子から電子を引き出す
ためのアノード電極との距離をＨとし、駆動時において
前記一対の電極間に印加する電圧をＶｆとし、前記アノ
ード電極に印加する電圧をＶａとし、πを円周率とする
時、少なくとも、前記炭素膜間間隙からの距離がＨ・Ｖ
ｆ／（π・Ｖａ）以内の領域において、前記炭素を有す
る膜が存在し、且つ、前記炭素を有する膜の電子に対す
る弾性散乱確率が０．１以上であってもよい。That is, the device has a substrate, a pair of electrodes disposed on the surface of the substrate, and a film having carbon between the pair of electrodes. The film having one carbon is electrically connected to one electrode of the pair of electrodes, and the film having the other carbon is formed at the boundary between the carbon film gaps. The film having carbon has an elastic scattering probability of 0.1 or more with respect to electrons having an energy of 5 eV or more and 15 eV or less of the carbon-containing film. An emission element. Also,
The carbon-containing film may be arranged in a form having lattice fringes, and a direction in which the lattice fringes have orientation may be within ± 30 degrees from a normal to the substrate surface. Further, a distance between the element and an anode electrode for extracting electrons from the element is H, a voltage applied between the pair of electrodes during driving is Vf, and a voltage applied to the anode electrode is Va, When π is the pi, at least the distance from the gap between the carbon films is HV
In a region within f / (π · Va), the film having carbon may be present, and the probability of elastic scattering of electrons of the film having carbon may be 0.1 or more.
【００１５】尚、前記炭素を有する膜が、前記一対の電
極間に配された導電性薄膜を介して前記電極に電気的に
接続されてもい。また、前記導電性薄膜は、所定間隔の
間隙を置いて一方の電極側と他方の電極側とに分かれて
一対設けられ、且つ前記導電性薄膜間の間隙内に、前記
炭素膜間間隙が配されるようにしてもよい。The carbon-containing film may be electrically connected to the electrodes via a conductive thin film disposed between the pair of electrodes. Further, the conductive thin film is provided in a pair on one electrode side and the other electrode side with a predetermined gap therebetween, and the gap between the carbon films is arranged in the gap between the conductive thin films. May be performed.
【００１６】また、本発明の電子源は、基体上に複数の
電子放出素子を配列形成した電子源において、電子放出
素子として前記電子放出素子を用いた電子源である。更
に、本発明の画像形成装置は、電子源と、前記電子源か
ら放出された電子を照射することで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、電子源とし
て前記電子源を用いた画像形成装置である。An electron source according to the present invention is an electron source in which a plurality of electron-emitting devices are arrayed on a substrate, wherein the electron-emitting devices are used as the electron-emitting devices. Further, the image forming apparatus of the present invention is an image forming apparatus having an electron source and an image forming member that forms an image by irradiating electrons emitted from the electron source, wherein the electron source is used as an electron source. Image forming apparatus.
【００１７】更に、本発明の駆動方法は、前記炭素を有
する膜の前記弾性散乱確率が、０．１以上である電子放
出素子の駆動方法であって、前記素子とアノード電極間
に印加される電界強度を４００Ｖ／ｍｍ以上とし、前記
一対の電極間に印加される電圧が１０〜２０Ｖの範囲内
から選ばれる、電子放出素子の駆動方法である。Further, the driving method according to the present invention is a method for driving an electron-emitting device wherein the elastic scattering probability of the carbon-containing film is 0.1 or more, wherein the device is applied between the device and an anode electrode. This is a method for driving an electron-emitting device, wherein the electric field intensity is 400 V / mm or more and the voltage applied between the pair of electrodes is selected from a range of 10 to 20 V.
【００１８】また、前記素子とアノード電極間に印加さ
れる電界強度をＥａ（Ｖ／ｍｍ）とし、前記一対の素子
電極間に印加する電圧をＶｆとするとき、前記弾性散乱
確率が０．１以上の場合、 Ｅａ・Ｖｆ3.94≧４．５９×１０7 を満たすＥａ並びにＶｆにて駆動を行い、また、前記弾
性散乱確率が０．２以上の場合、 Ｅａ・Ｖｆ5.22≧３．２４×１０8 を満たすＥａ並びにＶｆにて駆動を行い、更に、前記弾
性散乱確率が０．３以上の場合、 Ｅａ・Ｖｆ6.43≧２．６０×１０9 を満たすＥａ並びにＶｆにて駆動を行う、電子放出素子
並びに電子源並びに画像形成装置の駆動方法である。When the electric field intensity applied between the element and the anode electrode is Ea (V / mm) and the voltage applied between the pair of element electrodes is Vf, the elastic scattering probability is 0.1%. In the above case, driving is performed with Ea and Vf satisfying Ea · Vf 3.94 ≧ 4.59 × 10 7 , and when the elastic scattering probability is 0.2 or more, Ea · Vf 5.22 ≧ 3.24 × 10 7 8 performs driving by Ea and Vf satisfy further the case elastic scattering probability is 0.3 or more, for driving at Ea and Vf satisfy Ea · Vf 6.43 ≧ 2.60 × 10 9, the electron emission An element, an electron source, and a method for driving an image forming apparatus.
【００１９】また、本発明は、以下の駆動装置を提供す
る。まず、前記した各電子放出素子、乃至電子源、乃至
画像形成装置の駆動装置であって、 前記素子とアノー
ド電極間に印加すべき電界強度を４００Ｖ／ｍｍ以上と
し、前記一対の電極間に印加すべき電圧を１０〜２０Ｖ
の範囲内から選ぶことを特徴とする、電子放出素子の駆
動装置である。前記した電子放出素子、乃至電子源、乃
至画像形成装置の駆動装置であって、前記素子とアノー
ド電極間に印加すべき電界強度をＥａ（Ｖ／ｍｍ）と
し、前記一対の素子電極間に印加すべき電圧をＶｆとす
るとき、 Ｅａ・Ｖｆ3.94≧４．５９×１０7 を満たすＥａ並びにＶｆにて駆動を行うことを特徴とす
る、電子放出素子の駆動装置。Further, the present invention provides the following driving device. First, in each of the above-described electron-emitting devices, the electron source, and the driving device of the image forming apparatus, the electric field intensity to be applied between the element and the anode electrode is set to 400 V / mm or more, and the electric field is applied between the pair of electrodes. Voltage to be 10-20V
A driving device for an electron-emitting device, wherein the driving device is selected from the range of In the above-described electron emission element, the electron source, or the driving device of the image forming apparatus, the electric field intensity to be applied between the element and the anode electrode is Ea (V / mm), and the electric field intensity is applied between the pair of element electrodes. A driving device for an electron-emitting device, wherein the driving is performed with Ea and Vf satisfying Ea · Vf 3.94 ≧ 4.59 × 10 7 , where Vf is a voltage to be applied.
【００２０】さらに、前記した電子放出素子、乃至電子
源、乃至画像形成装置の駆動装置であり、且つ前記電子
放出素子の炭素を有す膜の前記弾性散乱確率が０．２以
上であるときの駆動装置であって、前記素子とアノード
電極間に印加すべき電界強度をＥａ（Ｖ／ｍｍ）とし、
前記一対の素子電極間に印加すべき電圧をＶｆとすると
き、 Ｅａ・Ｖｆ5.22≧３．２４×１０8 を満たすＥａ並びにＶｆにて駆動を行うことを特徴とす
る、電子放出素子の駆動装置。Further, in the above-described electron-emitting device, the electron source, or the driving device of the image forming apparatus, wherein the elastic scattering probability of the carbon-containing film of the electron-emitting device is 0.2 or more. A driving device, wherein an electric field intensity to be applied between the element and the anode electrode is Ea (V / mm);
When the voltage to be applied between the pair of device electrodes is Vf, the device is driven with Ea and Vf satisfying Ea · Vf 5.22 ≧ 3.24 × 10 8 , wherein the driving device of the electron emission device is provided. .
【００２１】及び、前記した電子放出素子、乃至電子
源、乃至画像形成装置の駆動装置であり、且つ前記電子
放出素子の炭素を有する膜の前記弾性散乱確率が０．３
以上であるときの駆動装置であって、前記素子とアノー
ド電極間に印加すべき電界強度をＥａ（Ｖ／ｍｍ）と
し、前記一対の素子電極間に印加すべき電圧をＶｆとす
るとき、 Ｅａ・Ｖｆ6.43≧２．６０×１０9 を満たすＥａ並びにＶｆにて駆動を行うことを特徴とす
る、電子放出素子の駆動装置である。In the above-mentioned electron-emitting device, the electron source, or the driving device of the image forming apparatus, the carbon-containing film of the electron-emitting device has the elastic scattering probability of 0.3.
In the driving device described above, when the electric field intensity to be applied between the element and the anode electrode is Ea (V / mm), and the voltage to be applied between the pair of element electrodes is Vf, Ea A driving device for an electron-emitting device, which is driven by Ea and Vf satisfying Vf 6.43 ≧ 2.60 × 10 9 .
【００２２】以上の各構成は、本発明の趣旨に沿って可
能な限り組み合わせることができる。先述した、Ａｓａ
ｉ並びにＯｋｕｄａらによれば、亀裂部に接する陽極側
のＰｄＯ微粒子膜（以下、陽極側導電性膜と呼ぶ）の先
端で第１回目の散乱を受け真空中に放出された電子は、
よほど大きなアノード電極電界が設定されていない限
り、電子放出部近傍の強力な回転電界により、再び陽極
側導電性膜に落下する。しかし、再び陽極側導電性膜に
落下した電子のうちの一部は、弾性散乱により再度真空
中に放出される。このような、「陽極への落下」と「弾
性散乱による再放出」という多重散乱を繰り返すうち、
電子放出部近傍の強い回転電界の影響の少ない領域まで
到達した電子のみがアノード電極へと到達できる。本発
明の電子放出素子並びに駆動方法によれば、電子放出部
近傍に炭素を有し、また所望の配向性を有するグラファ
イトに近い堆積膜を形成することで、大きな放出電流を
得ることができるだけでなく、前記堆積膜の入射電子に
対する弾性散乱確率が、０．１以上であり、電子を効率
よくアノードまで引き出すための適正な駆動方法がなさ
れている。このため、多重散乱の過程で失う電子量を低
く抑えることができるため、単位時間あたりにアノード
電極まで到達する電子の数、即ち放出電流Ｉｅが大きく
なる。同じ駆動条件で、放出電流Ｉｅを大きくするとい
うことは、電子放出効率を増加させるということであ
る。したがって、同じ放出電流Ｉｅを確保するための素
子電流Ｉｆは、少ない値ですむことになる。尚、電子放
出効率の向上の度合いによっては、放出電流量を増加さ
せ、かつ素子電流量を低減させることも可能となる。The above components can be combined as much as possible in accordance with the gist of the present invention. Asa mentioned earlier
According to i and Okuda et al., the electrons emitted into the vacuum by the first scattering at the tip of the anode side PdO fine particle film (hereinafter, referred to as anode side conductive film) in contact with the crack are:
Unless a very large anode electrode electric field is set, a strong rotating electric field near the electron-emitting portion causes the anode-side conductive film to fall again. However, some of the electrons that have fallen again into the anode-side conductive film are released into vacuum again by elastic scattering. While repeating such multiple scattering of "falling to the anode" and "re-emission by elastic scattering",
Only the electrons that have reached the region near the electron emitting portion and less affected by the strong rotating electric field can reach the anode electrode. According to the electron-emitting device and the driving method of the present invention, a large emission current can be obtained only by forming a deposited film close to graphite having carbon near the electron-emitting portion and having a desired orientation. In addition, the probability of elastic scattering of the deposited film with respect to incident electrons is 0.1 or more, and an appropriate driving method for efficiently extracting electrons to the anode is performed. For this reason, the amount of electrons lost in the multiple scattering process can be suppressed low, and the number of electrons reaching the anode electrode per unit time, that is, the emission current Ie increases. Increasing the emission current Ie under the same driving conditions means increasing the electron emission efficiency. Therefore, the element current If for securing the same emission current Ie requires a small value. Note that, depending on the degree of improvement in the electron emission efficiency, it is possible to increase the emission current and reduce the element current.
【００２３】[0023]
【発明の実施の形態】以下に、本発明の好ましい実施形
態様について述べる。まず、本発明の電子放出素子の基
本的な構成について説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described below. First, a basic configuration of the electron-emitting device of the present invention will be described.
【００２４】図１の（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、本発
明の平面型の表面伝導型電子放出素子の基本的な構成を
示す平面図および断面図である。図１を用いて、本発明
の電子放出素子の基本的な構成を説明する。FIGS. 1A and 1B are a plan view and a cross-sectional view, respectively, showing the basic structure of a planar surface conduction electron-emitting device according to the present invention. The basic configuration of the electron-emitting device of the present invention will be described with reference to FIG.
【００２５】図１において１は基板、２と３は素子電
極、４は導電性薄膜、５は電子放出部、２１、２２は炭
素を有する堆積物（堆積膜：単に炭素膜ということもあ
る）である。図１の特に（ｂ）から明かなように、基板
１上に設けた一対の電極２，３間に形成される電子放出
部５は、各電極に電気的に接合した一対の導電性薄膜
４、４間に間隙として形成されている。そして、一方の
電極２と導電性薄膜４とにまたがってそれらの上面に炭
素を有する一方の膜２１が形成されている。同じく、他
方の電極３と導電性薄膜４とにまたがってそれらの上面
に炭素を有する他方の膜２２が形成されている。そし
て、対をなす一方の炭素膜２１と他方の炭素膜２２との
間には前記電子放出部を形成する間隙が維持される。そ
して、前記炭素膜２１、２２の間の間隙８は、前記導電
性薄膜４，４間の間隙内に配置されている。In FIG. 1, 1 is a substrate, 2 and 3 are device electrodes, 4 is a conductive thin film, 5 is an electron emitting portion, and 21 and 22 are deposits containing carbon (deposited film: sometimes simply referred to as a carbon film). It is. As is clear from FIG. 1B, in particular, the electron-emitting portion 5 formed between the pair of electrodes 2 and 3 provided on the substrate 1 includes a pair of conductive thin films 4 electrically connected to the respective electrodes. , 4 are formed as gaps. Then, one film 21 having carbon is formed over the one electrode 2 and the conductive thin film 4 on their upper surfaces. Similarly, the other film 22 having carbon is formed over the other electrode 3 and the conductive thin film 4 on their upper surfaces. Then, a gap for forming the electron emission portion is maintained between one carbon film 21 and the other carbon film 22 forming a pair. The gap 8 between the carbon films 21 and 22 is arranged in the gap between the conductive thin films 4 and 4.
【００２６】なお、堆積物は間隙８を境にして、基板表
面に対して横方向に対向し、左右の堆積物２１、２２に
分割されて模式的に示されているが、一部でつながって
いる場合もある。堆積物２１は素子電極２の側の導電性
薄膜４上にも堆積しており、又、堆積物２２は素子電極
３の側の導電性薄膜上にも堆積している。It should be noted that the deposit is laterally opposed to the substrate surface with the gap 8 as a boundary, and is schematically shown as divided into left and right deposits 21 and 22, but is partially connected. In some cases. The deposit 21 is also deposited on the conductive thin film 4 on the device electrode 2 side, and the deposit 22 is also deposited on the conductive thin film on the device electrode 3 side.
【００２７】以上の構成により、堆積物（２１、２２）
は電極（２、３）と電気的に接続される。尚、図面上
は、炭素を有する膜である堆積物（２１、２２）は、導
電性薄膜を介して電極（２、３）と接続されているが、
堆積物（２１、２２）がそれぞれ、電極（２、３）上ま
で堆積し、直接電気的に接続される場合もある。基板１
としては、石英ガラス、ソーダライムガラス、ソーダラ
イムガラス等にスパッタ法等により形成したＳｉＯ2を
積層したガラス基板およびアルミナ等のセラミックス等
が挙げられる。対向する素子電極２、３の材料としては
導電性を有するものであればどのようなものであっても
構わないが、例えばＮｉ、Ｃｒ、Ａｕ、Ｍｏ、Ｗ、Ｐ
ｔ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｐｄ等の金属或は合金およびＰ
ｄ、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の印刷導体、ｌｎ2
Ｏ3−ＳｎＯ2等の透明導電体およびポリシリコン等の半
導体導体材料等が挙げられる。素子電極間隔Ｌ、素子電
極の長さＷ、およびその形状は、電子放出素子の応用形
態等によって適宜設計され、例えば、後述するテレビジ
ョン等の表示装置では、画面サイズに対応した画素サイ
ズが設計され、とりわけ、高品位テレビでは画素サイズ
が小さく高精細さが要求される。そのため、電子放出素
子のサイズが限定されたなかで十分な輝度を得るために
は、十分な放出電流が得られるように設計される。With the above structure, the deposits (21, 22)
Is electrically connected to the electrodes (2, 3). In the drawing, the deposits (21, 22), which are films containing carbon, are connected to the electrodes (2, 3) via conductive thin films.
In some cases, the deposits (21, 22) are deposited on the electrodes (2, 3), respectively, and are directly electrically connected. Substrate 1
Examples thereof include a quartz glass, soda lime glass, a glass substrate in which soda lime glass is laminated with SiO 2 formed by a sputtering method or the like, and ceramics such as alumina. The material of the opposing element electrodes 2 and 3 may be any material as long as it has conductivity. For example, Ni, Cr, Au, Mo, W, P
metals or alloys such as t, Ti, Al, Cu, Pd and P
d, Ag, Au, printing conductors composed of RuO 2, metal or metal oxide such as Pd-Ag and glass, etc., ln 2
Examples thereof include a transparent conductor such as O 3 —SnO 2 and a semiconductor conductor material such as polysilicon. The element electrode interval L, the element electrode length W, and the shape thereof are appropriately designed according to the application form of the electron-emitting device and the like. For example, in a display device such as a television described later, a pixel size corresponding to a screen size is designed. In particular, high-definition televisions require a small pixel size and high definition. Therefore, in order to obtain a sufficient luminance even when the size of the electron-emitting device is limited, it is designed so that a sufficient emission current is obtained.
【００２８】素子電極間隔Ｌは、数十ｎｍより数百μｍ
あり、素子電極の製法の基本となるフォトリソグラフィ
ー技術、即ち、露光機の性能とエッチング方法等、およ
び、素子電極間に印加する電圧により設定されるが、好
ましくは、数μｍより数十μｍである。The element electrode interval L is from several tens nm to several hundred μm.
Yes, the photolithography technology that is the basis of the device electrode manufacturing method, i.e., the performance of the exposure device and the etching method, etc., and is set by the voltage applied between the device electrodes, preferably, from several μm to several tens μm is there.
【００２９】素子電極の長さＷ、および、素子電極２、
３の膜厚ｄは、電極の抵抗値、前述したＸ、Ｙ配線との
結線、多数配置された電子源の配置上の問題より適宜設
計され、通常は、素子電極の長さＷは、数μｍから数百
μｍであり、素子電極２、３の膜厚ｄは、数ｎｍより数
μｍである。The length W of the device electrode and the device electrode 2,
The film thickness d of 3 is appropriately designed in consideration of the resistance value of the electrode, the connection with the X and Y wirings described above, and the arrangement of a large number of electron sources. μm to several hundred μm, and the film thickness d of the device electrodes 2 and 3 is several μm to several μm.
【００３０】尚、図１に示した構成だけでなく、基板１
上に、導電性薄膜４、対向する素子電極２、３の順に積
層した構成とすることもできる。導電性薄膜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
２、３へのステップカバレージ、素子電極２、３間の抵
抗値および後述するフォーミング条件等を考慮して適宜
設定される。In addition to the configuration shown in FIG.
A configuration in which the conductive thin film 4 and the opposing device electrodes 2 and 3 are laminated on the above in this order can also be adopted. It is preferable to use a fine particle film composed of fine particles for the conductive thin film 4 in order to obtain good electron emission characteristics. The film thickness is appropriately set in consideration of the step coverage for the device electrodes 2 and 3, the resistance value between the device electrodes 2 and 3, a forming condition described later, and the like.
【００３１】また、素子電流Ｉｆおよび放出電流Ｉｅの
大きさは、導電性薄膜４の幅Ｗに依存するので、上記素
子電極の形状と同様に、電子放出素子のサイズが限定さ
れたなかで十分な放出電流が得られるように設計され
る。Further, since the magnitudes of the device current If and the emission current Ie depend on the width W of the conductive thin film 4, as in the case of the shape of the device electrode, it is sufficient when the size of the electron-emitting device is limited. It is designed to obtain an emission current.
【００３２】一般に、導電性薄膜４の熱的安定性は電子
放出特性の寿命を支配する場合があり、導電性薄膜４の
材料としてより高融点な材料を用いるのが望ましい。し
かしながら、通常、導電性薄膜４の融点が高いほど後述
する通電フォーミングのためにより大きな電力が必要と
なる。さらに、その結果得られる電子放出部の形態によ
って、電子放出し得る印加電圧（しきい値電圧）が上昇
する等、電子放出特性に問題が生じる場合がある。本発
明においては、導電性薄膜４の材料として特に高融点の
ものを必要とはせず、比較的低いフォーミング電力で良
好な電子放出部が形成可能な材料・形態のものを選ぶこ
とができる。上記条件を満たす材料の例として、Ｎｉ、
Ａｕ、ＰｄＯ、Ｐｄ、Ｐｔ等の導電材料をＲｓ（シート
抵抗）が１０2から１０7Ω／□の抵抗値を示す膜厚で形
成したものが好ましく用いられる。なおＲｓは、厚さが
ｔ、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）とおいたときに現われる値
で、抵抗率をρとすれば、Ｒｓ＝ρ／ｔである。上記抵
抗値を示す膜厚はおよそ５ｎｍから５０ｎｍの範囲にあ
り、この膜厚範囲において、それぞれの材料の薄膜は微
粒子膜の形態を有している。In general, the thermal stability of the conductive thin film 4 may dominate the life of the electron emission characteristics, and it is desirable to use a material having a higher melting point as the material of the conductive thin film 4. However, usually, as the melting point of the conductive thin film 4 is higher, larger electric power is required for energization forming described later. Further, depending on the shape of the resulting electron-emitting portion, a problem may occur in the electron-emitting characteristics, such as an increase in the applied voltage (threshold voltage) at which electrons can be emitted. In the present invention, the material of the conductive thin film 4 is not particularly required to be a material having a high melting point, and a material / form capable of forming a good electron emission portion with a relatively low forming power can be selected. Examples of materials satisfying the above conditions include Ni,
A conductive material such as Au, PdO, Pd, or Pt formed with a film thickness having a resistance value of Rs (sheet resistance) of 10 2 to 10 7 Ω / □ is preferably used. Rs is a value that appears when a resistance R measured in the length direction of a thin film having a thickness t, a width w, and a length 1 is R = Rs (l / w). Then, Rs = ρ / t. The film thickness showing the above-mentioned resistance value is in the range of about 5 nm to 50 nm, and in this film thickness range, the thin film of each material has the form of a fine particle film.
【００３３】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
分散配置した状態あるいは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。The fine particle film described here is a film in which a plurality of fine particles are aggregated, and has a fine structure in a state in which the fine particles are individually dispersed and arranged or in a state in which the fine particles are adjacent to each other or overlap each other (when some fine particles are formed). To form an island-like structure as a whole).
【００３４】微粒子の粒径は、数百ｐｍから数百ｎｍの
範囲、好ましくは、１ｎｍから２０ｎｍの範囲である。
さて、前に例示した材料のなかでも、ＰｄＯは、有機Ｐ
ｄ化合物の大気中焼成により容易に薄膜形成できるこ
と、半導体であるため比較的電気伝導度が低く上記範囲
の抵抗値Ｒｓを得るための膜厚のプロセスマージンが広
いこと、導電性薄膜に間隙を形成した後等に、容易に還
元して金属Ｐｄとすることができるので膜抵抗を低減し
得ること、等から好適な材料である。しかしながら、本
発明の効果はＰｄＯに限られることなく、また、上記例
示した材料に限られるものではない。The particle size of the fine particles is in the range from several hundred pm to several hundred nm, preferably in the range from 1 nm to 20 nm.
By the way, among the materials exemplified above, PdO is an organic P
A thin film can be easily formed by baking the d-compound in air, a relatively low electric conductivity because of the semiconductor, a wide process margin of the film thickness for obtaining the resistance value Rs in the above range, and a gap is formed in the conductive thin film. It is a suitable material because it can be easily reduced to metal Pd after performing, for example, and the film resistance can be reduced. However, the effects of the present invention are not limited to PdO, and are not limited to the materials exemplified above.
【００３５】導電性薄膜は一対設けられ、その両者間の
間隙の大きさは、１０ｎｍ（ナノメートル）より大き
い、数ｎｍの大きさを有しており、好ましくは１０ｎｍ
〜数百ｎｍであり、一部に１０ｎｍ未満の箇所を有して
いてもよい。更に、上記炭素を有する膜を構成する炭素
は、図１９（Ａ）、（Ｂ）にその断面模式図を示した様
に、グラファイトの００２面に相当する格子縞が基体表
面から上方に向かって層状に配向した構造を有してい
る。図１９（Ａ）は、炭素を有する膜２１、２２上で観
察される格子縞を模式的に示した断面図であり、図１９
（Ｂ）は、図１９（Ａ）の一部を拡大して示した断面模
式図である。図１９（Ｂ）に示した様に、電子放出部近
傍に堆積した炭素を有する膜２１、２２で観察されるグ
ラファイトの００２面に相当する格子縞は、基板に対し
略法線線方向に配向性を有している。A pair of conductive thin films is provided, and the size of the gap between them is larger than 10 nm (nanometers) and is several nm, preferably 10 nm.
To several hundred nm, and may partially have a portion smaller than 10 nm. Further, as shown in the schematic cross-sectional views of FIGS. 19A and 19B, carbon constituting the carbon-containing film has a lattice pattern corresponding to the 002 plane of graphite layered upward from the substrate surface. It has a structure oriented to FIG. 19A is a cross-sectional view schematically showing lattice fringes observed on the films 21 and 22 containing carbon.
FIG. 20B is a schematic cross-sectional view showing an enlarged part of FIG. As shown in FIG. 19B, the lattice fringes corresponding to the 002 plane of graphite observed in the films 21 and 22 having carbon deposited near the electron emission portion have orientation substantially in the direction of the normal to the substrate. have.
【００３６】尚、格子縞が配向性を有する方向は、図１
９に示した基体表面に対する法線から±３０度の範囲に
ある。ここでいう格子縞の配向性を有する方向とは、格
子縞が重なる方向（格子縞に対し垂直方向）を指す。図
１９（Ａ）および（Ｂ）に示された炭素を有する膜の格
子縞及び、格子縞が配向性を有する方向は、以下のよう
にして評価および観察される。評価方法の一例としてＦ
ＩＢ（集束イオンビーム）−断面ＴＥＭ（透過電子顕微
鏡）法を挙げるが、堆積物２１、２２の配向性の評価に
不都合がなければ特に限定されるものではない。ここで
断面ＴＥＭ観察用試料作製にＦＩＢ加工を用いているの
で、間隙７を含むようにして長さ数１０μｍの領域で厚
さ１００ｎｍ以下の薄片部を作製することが可能であ
り、間隙７内とその近傍の堆積物の断面をＴＥＭによっ
て評価することが可能である次にＴＥＭによる堆積物の
配向性の評価方法であるが、主に以下に示す３つの方法
が挙げられる。The direction in which the lattice fringes have orientation is shown in FIG.
9 is in the range of ± 30 degrees from the normal to the substrate surface. Here, the direction having the lattice fringe orientation refers to a direction in which the lattice fringes overlap (a direction perpendicular to the lattice fringes). The lattice fringes of the film containing carbon shown in FIGS. 19A and 19B and the directions in which the lattice fringes have orientation are evaluated and observed as follows. As an example of the evaluation method, F
An IB (focused ion beam) -cross-sectional TEM (transmission electron microscope) method is mentioned, but is not particularly limited as long as the evaluation of the orientation of the deposits 21 and 22 is not inconvenient. Here, since the FIB processing is used for the preparation of the cross-sectional TEM observation sample, it is possible to prepare a thin section having a thickness of 100 nm or less in a region having a length of several tens of μm so as to include the gap 7. The cross section of a nearby deposit can be evaluated by TEM. Next, the following three methods are used to evaluate the orientation of the deposit by TEM.
【００３７】（１）堆積物の高倍率のＴＥＭ像を撮影し
堆積物の格子縞を観察する。ここで格子縞の方向から配
向方向が、格子縞の間隔から面間隔が求まる。(1) A high-magnification TEM image of the sediment is taken to check the lattice fringes of the sediment. Here, the orientation direction is determined from the direction of the lattice fringe, and the plane interval is determined from the interval between the lattice fringes.
【００３８】（２）堆積物にマイクロプローブを照射し
たときに得られる回折図形を撮影し、回折リングの強度
分布を測定する。このとき配向がある場合には回折リン
グの強度分布は不均一になり、回折リングの強度が強い
方向が配向方向となる。また回折リングの強度極大の一
と回折図形の原点との距離から格子縞の間隔が求まる。(2) A diffraction pattern obtained when the deposit is irradiated with the microprobe is photographed, and the intensity distribution of the diffraction ring is measured. At this time, if there is orientation, the intensity distribution of the diffraction ring becomes non-uniform, and the direction in which the intensity of the diffraction ring is strong is the orientation direction. Also, the distance between the lattice fringes is determined from the distance between one of the intensity maxima of the diffraction ring and the origin of the diffraction pattern.
【００３９】（３）堆積物の高倍率のＴＥＭ像の格子縞
を撮影した像にフーリエ変換を行なって回折図形を求め
て、回折リングの強度分布を測定する。このとき配向が
ある場合には回折リングの強度分布は不均一になり、回
折リングの強度が強い方向が配向方向となる。また回折
リングの強度極大の位置と回折図形の原点との距離から
格子縞の間隔が求まる。ここで（２）、（３）のように
回折図形を得たのちに、配向方向の回折リングの強度
と、それと直交する方向の回折リングの強度を比較（例
えば強度比をとる）することにより、配向の強さを数値
化することもできる。ただし以上の方法は原理的に等価
であるので、堆積物の配向性の評価にどの方法を用いて
も構わないなお、炭素を有する膜２１、２２は、主にグ
ラファイト状の炭素から成るが、導電性薄膜４を構成す
る元素を含有することがある。(3) Fourier transform is performed on an image obtained by capturing lattice fringes of a high-magnification TEM image of the deposit to obtain a diffraction pattern, and the intensity distribution of the diffraction ring is measured. At this time, if there is orientation, the intensity distribution of the diffraction ring becomes non-uniform, and the direction in which the intensity of the diffraction ring is strong is the orientation direction. The interval between the lattice fringes is determined from the distance between the position of the maximum intensity of the diffraction ring and the origin of the diffraction pattern. Here, after obtaining the diffraction pattern as in (2) and (3), the intensity of the diffraction ring in the orientation direction and the intensity of the diffraction ring in the direction orthogonal thereto are compared (for example, by taking an intensity ratio). Alternatively, the strength of orientation can be quantified. However, since the above methods are equivalent in principle, any method may be used to evaluate the orientation of the deposit. The films 21 and 22 having carbon are mainly made of graphite-like carbon. The element constituting the conductive thin film 4 may be contained in some cases.
【００４０】また、一対の炭素を有する膜２１，２２の
膜間間隙８の幅は、前記導電性薄膜４，４間の間隙内に
収まる幅である。この炭素を有する膜２１，２２の膜間
間隙８の大きさは１０ｎｍ（ナノメートル）以下の箇所
を有することが好ましく、更には１〜５ｎｍの箇所を有
する。本発明の電子放出素子を詳しく説明するために、
始めに、図３を用いて、測定評価装置について説明す
る。The width of the inter-film gap 8 between the pair of carbon-containing films 21 and 22 is a width that can be accommodated in the gap between the conductive thin films 4 and 4. The size of the gap 8 between the films 21 and 22 containing carbon preferably has a portion of 10 nm (nanometer) or less, and more preferably has a portion of 1 to 5 nm. In order to describe the electron-emitting device of the present invention in detail,
First, the measurement and evaluation device will be described with reference to FIG.
【００４１】図３は、図１で示した構成を有する素子の
電子放出特性を測定するための測定評価装置の概略構成
図である。図３において、１は基体、２および３は素子
電極、４は導電性薄膜、５は電子放出部である。また、
３１は素子に素子電圧Ｖｆを印加するための電源、３０
は素子電極２、３間の導電性薄膜４を流れる素子電流Ｉ
ｆを測定するための電流計、３４は素子の電子放出部よ
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、３３はアノード電極３４に電圧を印加するための高
圧電源、３２は素子の電子放出部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。電子放出素子
の上記素子電流Ｉｆ、放出電流Ｉｅの測定にあたって
は、素子電極２、３に電源３１と電流計３０とを接続
し、前記電子放出素子のＨ（ｍｍ）の距離を隔てた上方
に電源３３と電流計３２とを接続したアノード電極３４
を配置している。また、電子放出素子およびアノード電
極３４は真空装置内に設置されている。図３において、
素子電極２、３間に、素子電極３が高電位になるように
電圧を印加すると、堆積物２１、２２間に形成された亀
裂近傍に強い電界が発生する。この電界の強さが、ある
一定値以上の値になると、堆積物２１の亀裂近傍から堆
積物２２の亀裂近傍に向けてトンネル電流が流れる。FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a measurement evaluation device for measuring the electron emission characteristics of the device having the configuration shown in FIG. In FIG. 3, 1 is a base, 2 and 3 are device electrodes, 4 is a conductive thin film, and 5 is an electron emitting portion. Also,
31 is a power supply for applying the element voltage Vf to the element, 30
Is a device current I flowing through the conductive thin film 4 between the device electrodes 2 and 3.
f, an ammeter for measuring f, an anode electrode for capturing an emission current Ie emitted from the electron-emitting portion of the device, a high-voltage power supply for applying a voltage to the anode electrode, and a reference numeral 32 for the device. This is an ammeter for measuring the emission current Ie emitted from the electron emission section 5. In measuring the device current If and the emission current Ie of the electron-emitting device, a power supply 31 and an ammeter 30 are connected to the device electrodes 2 and 3, and the device electrodes 2 and 3 are placed above the electron-emitting device at a distance of H (mm). Anode electrode 34 connecting power supply 33 and ammeter 32
Has been arranged. Further, the electron-emitting device and the anode electrode 34 are provided in a vacuum device. In FIG.
When a voltage is applied between the device electrodes 2 and 3 so that the device electrode 3 has a high potential, a strong electric field is generated in the vicinity of a crack formed between the deposits 21 and 22. When the intensity of the electric field becomes a certain value or more, a tunnel current flows from the vicinity of the crack of the deposit 21 to the vicinity of the crack of the deposit 22.
【００４２】ここで堆積物２１の亀裂近傍からトンネリ
ングした電子は、堆積物２２の亀裂近傍で一部散乱さ
れ、残りの部分は堆積物２２中に進入すると考えられ
る。しかし、図２に示すように、堆積物２２の亀裂近傍
で第１回目の散乱を受け真空中に放出された電子は、よ
ほど大きなアノード電極電界（例えば、Ｖａ／Ｈ＞１５
ｋＶ／ｍｍ）が設定されていない限り、先述したように
多重散乱を行った後、電子放出部近傍の強い回転電界の
影響の少ない領域まで到達した電子のみがアノード電極
へと到達できる。尚、強い回転電界の影響の少ない領域
とは、Ａｓａｉらによると、電子放出部から正の電極に
向けて測った距離が、Ｈ・Ｖｆ／（π・Ｖａ）以上にな
る領域である。Here, it is considered that the electrons tunneled from the vicinity of the crack of the deposit 21 are partially scattered in the vicinity of the crack of the deposit 22, and the remaining part enters the deposit 22. However, as shown in FIG. 2, electrons emitted into the vacuum due to the first scattering in the vicinity of the cracks of the deposit 22 have a much larger anode electrode electric field (for example, Va / H> 15).
Unless kV / mm) is set, after the multiple scattering is performed as described above, only the electrons that have reached the region near the electron emitting portion and less affected by the strong rotating electric field can reach the anode electrode. According to Asai et al., The region where the influence of the strong rotating electric field is small is a region where the distance measured from the electron-emitting portion toward the positive electrode is H ・ Vf / (π ・ Va) or more.
【００４３】従って、ある一定値以上の電子放出効率を
得るためには、適正な駆動電圧Ｖｆとアノード電圧Ｖａ
を設定するのはもちろんのこと、堆積物上の電子に対す
る弾性散乱確率（以降、βと表記する）が重要になる。Therefore, in order to obtain an electron emission efficiency equal to or higher than a certain value, an appropriate driving voltage Vf and an appropriate anode voltage Va are required.
Of course, the elastic scattering probability (hereinafter referred to as β) for electrons on the deposit becomes important.
【００４４】図６に、本発明者らが得た、各種活性化条
件（ガス種、駆動条件等）の基で作成した表面伝導型電
子放出素子における、電子放出効率と堆積膜の弾性散乱
確率β、および電子放出時の駆動条件との関係を示す。
図６のグラフの縦軸及び横軸ともにログスケールであ
り、縦軸はアノード電極電界Ｖａ／Ｈ、横軸は素子電圧
Ｖｆを表す。図中にプロットされたデータは、電子放出
効率ηが０．１％以上になるために必要なアノード電極
電界Ｖａ／Ｈの最小値を、各素子電圧Ｖｆ並びに弾性散
乱確率βをパラメータとして計測したものである。尚、
弾性散乱確率βは低速電子回折法（ＬＥＥＤ）を用い
て、入射エネルギーが５〜１５ｅＶの電子に対する弾性
散乱確率を測定した値を用いている。FIG. 6 shows the electron emission efficiency and the elastic scattering probability of the deposited film obtained by the present inventors in the surface conduction electron-emitting device prepared under various activation conditions (gas type, driving conditions, etc.). The relationship between β and the driving condition at the time of electron emission is shown.
Both the vertical axis and the horizontal axis of the graph of FIG. 6 are log scales, the vertical axis represents the anode electrode electric field Va / H, and the horizontal axis represents the device voltage Vf. In the data plotted in the figure, the minimum value of the anode electrode electric field Va / H required for the electron emission efficiency η to be 0.1% or more was measured using the device voltage Vf and the elastic scattering probability β as parameters. Things. still,
As the elastic scattering probability β, a value obtained by measuring an elastic scattering probability with respect to an electron having an incident energy of 5 to 15 eV using a low-energy electron diffraction method (LEED) is used.
【００４５】実用性を考慮すると、電子放出効率ηは
０．１％以上であることが望ましい。上記電子放出素子
を用い、例えば画像形成部材として低加速電子線励起の
蛍光体を用いて、素子アノード間距離Ｈが１ｍｍの画像
形成装置を作成したとする。アノード電圧Ｖａを４００
Ｖに設定して、実用的な駆動電圧範囲Ｖｆ＝１０〜２０
Ｖの中から駆動電圧が選択できる条件下で、電子放出効
率ηが０．１％以上になるためには、図６より弾性散乱
確率βが０．１以上であることが必要になるということ
が分かる。このように、β＝０．１の場合、Ｖｆを１
９．２〜２０Ｖにすれば、Ｖａ／Ｈ＝４００Ｖ／ｍｍの
状況下で電子放出効率η≧０．１％を達成できる。同様
に、β＝０．２の場合は、Ｖｆ＝１３．５〜２０Ｖ、β
＝０．３の場合は、Ｖｆ＝１１．５〜２０Ｖとすること
で、電子放出効率η≧０．１％を達成できる。一方、蛍
光体として高加速電子線励起型の蛍光体を用いて、Ｈ＝
２ｍｍとし、Ｖａ＝１０ｋＶの条件下で駆動を行うこと
を想定すると、弾性散乱確率βが０．１以上であれば、
Ｖｆ＝１０〜２０Ｖの実用的な駆動電圧の全ての領域に
おいて、電子放出効率ηを０．１％以上にすることがで
きる。尚、中加速電圧領域（Ｖａ＝５〜６ｋＶ）で画像
形成を行う画像形成装置をＨ＝３ｍｍで構成する場合
は、弾性散乱確率βを０．２以上になるように堆積物を
形成すれば、ほぼすべての実用的な駆動電圧範囲（Ｖｆ
＝１０〜２０Ｖ）において、電子放出効率ηを０．１％
以上にすることができる。In consideration of practicality, the electron emission efficiency η is desirably 0.1% or more. It is assumed that an image forming apparatus in which the distance H between the element anodes is 1 mm is manufactured using the above-described electron-emitting device and using, for example, a low-acceleration electron-beam excited phosphor as an image forming member. When the anode voltage Va is 400
V, a practical drive voltage range Vf = 10 to 20
FIG. 6 shows that the elastic scattering probability β needs to be 0.1 or more in order for the electron emission efficiency η to be 0.1% or more under the condition that the drive voltage can be selected from V. I understand. Thus, when β = 0.1, Vf is 1
With a voltage of 9.2 to 20 V, the electron emission efficiency η ≧ 0.1% can be achieved under the condition of Va / H = 400 V / mm. Similarly, when β = 0.2, Vf = 13.5-20 V, β
In the case of = 0.3, the electron emission efficiency η ≧ 0.1% can be achieved by setting Vf = 11.5 to 20V. On the other hand, using a phosphor of a high acceleration electron beam excitation type as a phosphor, H =
Assuming that driving is performed under the condition of Va = 10 kV with 2 mm, if the elastic scattering probability β is 0.1 or more,
The electron emission efficiency η can be set to 0.1% or more in all the practical driving voltage ranges of Vf = 10 to 20 V. When an image forming apparatus that forms an image in the medium acceleration voltage region (Va = 5 to 6 kV) is configured with H = 3 mm, the deposit should be formed so that the elastic scattering probability β becomes 0.2 or more. , Almost all practical driving voltage ranges (Vf
= 10 to 20 V), the electron emission efficiency η is 0.1%
Or more.
【００４６】アノード電極により形成される、アノード
電極電界強度をＥａ（＝Ｖａ／Ｈ（Ｖ／ｍｍ））とする
と、図６に示す各弾性散乱確率βに対応する、効率η≧
０．１％を与えるＥａとＶｆの関係は、 Ｅａ・ＶｆＡ≧Ｂ という形式で表現することができ、定数Ａ，Ｂの各βに
対応する値は表１のようになる。Assuming that the field intensity of the anode electrode formed by the anode electrode is Ea (= Va / H (V / mm)), the efficiency η ≧ corresponding to each elastic scattering probability β shown in FIG.
The relationship between Ea and Vf that gives 0.1% can be expressed in the form of Ea · VfA ≧ B, and the values corresponding to β of the constants A and B are as shown in Table 1.
【００４７】[0047]
【表１】 β Ａ Ｂ ―――――――――――――――――――――――― ０．１ ３．９４ ４．５９×１０７ ０．２ ５．２２ ３．２４×１０８ ０．３ ６．４３ ２．６０×１０９ また、本発明の電子放出素子では、堆積物の弾性散乱確
率βが、少なくとも電子放出部からの距離がＨ・Ｖｆ／
（π・Ｖａ）以内の領域において、０．１以上であれば
よい。これは、前記領域以外の電子放出素子の構成部材
における電子の散乱は、実質的に無視できるからであ
る。[Table 1] β AB ―――――――――――――――――――――――― 0.1 3.94 4.59 × 107 0.2 5.22 3. 24 × 108 0.3 6.43 2.60 × 109 In the electron-emitting device of the present invention, the elastic scattering probability β of the deposit is at least the distance from the electron-emitting portion to H · Vf /
In the region within (π · Va), it may be 0.1 or more. This is because the scattering of electrons in the constituent members of the electron-emitting device other than the above-mentioned region can be substantially ignored.
【００４８】尚、上記電子放出素子を駆動電圧の極性を
変えず駆動を行う場合は、β≧０．１である領域は、少
なくとも高電位側となる一方の堆積膜上であればよい
が、駆動電圧の極性を変えながら駆動を行う場合は、堆
積物２１、２２の両方の弾性散乱確率βが０．１以上で
あることが好ましい。本発明では、炭素を有する膜であ
る堆積物２１、２２を、以上述べたように構成したた
め、効率の良い、電子放出特性を得ることができる。上
記電子放出素子の製造方法としては様々な方法が考えら
れるが、その一例を図４に示す。以下、順をおって製造
方法の説明を図１および図４に基づいて説明する。 １）基板１を洗剤、純水および有機溶剤により十分に洗
浄後、素子電極材料を、真空蒸着法、スパッタ法等によ
り堆積後、フォトリソグラフィー技術により素子電極
２、３を形成する（図４（ａ））。 ２）基板１上に設けられた素子電極２と素子電極３との
間に、有機金属溶液を塗布して乾燥することにより、有
機金属膜を形成する。なお、有機金属溶液とは、前記Ｐ
ｄ、Ｎｉ、Ａｕ、Ｐｔ等の金属を主元素とする有機金属
化合物の溶液である。この後、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、導電性薄膜４を形成する（図４（ｂ））。なお、こ
こでは、有機金属溶液の塗布法により説明したが、これ
に限るものでなく、真空蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ
法、分散塗布法、ディッピング法、スピンナー法、イン
クジェット法等によって形成される場合もある。When the electron-emitting device is driven without changing the polarity of the driving voltage, the region where β ≧ 0.1 may be at least on one of the deposited films on the high potential side. When driving while changing the polarity of the driving voltage, it is preferable that the elastic scattering probability β of both the deposits 21 and 22 is 0.1 or more. In the present invention, since the deposits 21 and 22, which are films containing carbon, are configured as described above, an efficient electron emission characteristic can be obtained. Various methods are conceivable as a method for manufacturing the above-mentioned electron-emitting device, and one example is shown in FIG. Hereinafter, the manufacturing method will be described in order with reference to FIGS. 1) After sufficiently washing the substrate 1 with a detergent, pure water and an organic solvent, an element electrode material is deposited by a vacuum evaporation method, a sputtering method, or the like, and then the element electrodes 2 and 3 are formed by a photolithography technique (FIG. a)). 2) An organic metal solution is applied and dried between the element electrodes 2 and 3 provided on the substrate 1 to form an organic metal film. In addition, the organic metal solution refers to the P
This is a solution of an organometallic compound containing a metal such as d, Ni, Au, or Pt as a main element. Thereafter, the organic metal film is heated and baked, and is patterned by lift-off, etching, or the like to form a conductive thin film 4 (FIG. 4B). Here, the method of applying the organometallic solution has been described. However, the present invention is not limited to this.
It may be formed by a method, a dispersion coating method, a dipping method, a spinner method, an ink jet method, or the like.
【００４９】３）つづいて、フォーミングと呼ばれる通
電処理を、素子電極２、３間に電圧を不図示の電源によ
りパルス状電圧あるいは、昇電圧の印加により行うと、
導電性薄膜４の一部に間隙７が形成され間隙７を挟ん
で、基板表面に体して横方向に、導電性薄膜４が対向配
置される（図４（ｃ））。尚、間隙７はその一部でつな
がっている場合もある。3) Subsequently, an energizing process called forming is performed by applying a voltage between the element electrodes 2 and 3 by applying a pulse voltage or a rising voltage from a power supply (not shown).
A gap 7 is formed in a part of the conductive thin film 4, and the conductive thin film 4 is disposed to face the substrate surface in the lateral direction with the gap 7 interposed therebetween (FIG. 4C). Note that the gap 7 may be partially connected.
【００５０】フォーミング処理以降の電気的処理は、前
述した図３に示す測定評価装置内で行う。なお、図３に
示した測定評価装置は真空装置であるが、前記真空装置
には不図示の排気ポンプ及び真空計等の真空装置に必要
な機器が具備されており、所望の真空下で素子の測定評
価を行えるようになっている。なお、排気ポンプは、オ
イルを使用しない、磁気浮上ターボポンプ、ドライポン
プ等の高真空装置系と更に、イオンポンプからなる超高
真空装置系からなる。また、本測定装置には、不図示の
ガス導入装置が付設してあり、所望の有機物質の蒸気を
所望の圧力で真空装置内に導入することができる。ま
た、真空装置全体、及び電子放出素子は、不図示のヒー
ターにより加熱できる。The electrical processing after the forming processing is performed in the above-described measurement and evaluation apparatus shown in FIG. Note that the measurement and evaluation device shown in FIG. 3 is a vacuum device, and the vacuum device is provided with devices necessary for a vacuum device such as an exhaust pump and a vacuum gauge (not shown). Can be measured and evaluated. The exhaust pump includes a high-vacuum system such as a magnetic levitation turbo pump and a dry pump that does not use oil, and an ultra-high vacuum system including an ion pump. Further, the present measuring apparatus is provided with a gas introducing device (not shown) so that a vapor of a desired organic substance can be introduced into the vacuum device at a desired pressure. The entire vacuum device and the electron-emitting device can be heated by a heater (not shown).
【００５１】フォーミング処理は、パルス波高値が定電
圧のパルスを印加する場合と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とがある。まず、パル
ス波高値が定電圧のパルスを印加の場合の電圧波形を図
５の（ａ）に示す。In the forming process, there are a case where a pulse having a constant pulse peak value is applied and a case where a voltage pulse is applied while increasing the pulse peak value. First, FIG. 5A shows a voltage waveform in a case where a pulse having a pulse peak value of a constant voltage is applied.
【００５２】図５の（ａ）中、Ｔ１及びＴ２は電圧波形
のパルス幅とパルス間隔であり、Ｔ１を１μｓｅｃ〜１
０ｍｓｅｃ、Ｔ２を１０μｓｅｃ〜１００ｍｓｅｃと
し、三角波の波高値（フォーミング時のピーク電圧）は
適宜選択する。In FIG. 5A, T1 and T2 are the pulse width and pulse interval of the voltage waveform, and T1 is 1 μsec to 1 μs.
0 msec, T2 is set to 10 μsec to 100 msec, and the peak value of the triangular wave (peak voltage at the time of forming) is appropriately selected.
【００５３】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の電圧波形を、図５の（ｂ）に
示す。図５の（ｂ）中、Ｔ１及びＴ２は電圧波形のパル
ス幅とパルス間隔であり、Ｔ１を１μｓｅｃ〜１０ｍｓ
ｅｃ、Ｔ２を１０μｓｅｃ〜１００ｍｓｅｃとし、三角
波の波高値（フォーミング時のピーク電圧）は、例えば
０．１Ｖステップ程度ずつ、増加させる。なお、フォー
ミング処理の終了は、フォーミング用パルスの間に、導
電性薄膜４を局所的に破壊、変形しない程度の電圧例え
ば０．１Ｖ程度のパルス電圧を挿入して素子電流を測定
し、抵抗値を求め、例えば、１ＭΩ以上の抵抗を示した
時、フォーミングを終了とした。以上説明した間隙７を
形成する際に、素子の電極間に三角波パルスを印加して
フォーミング処理を行っているが、素子の電極間に印加
する波形は三角波に限定することはなく、矩形波など所
望の波形を用いてもよく、その波高値及びパルス幅、パ
ルス間隔等についても上述の値に限ることなく、間隙７
が良好に形成されるように、電子放出素子の抵抗値等に
あわせて、適当な値を選択する。Next, FIG. 5B shows a voltage waveform when a voltage pulse is applied while increasing the pulse peak value. In FIG. 5B, T1 and T2 are the pulse width and pulse interval of the voltage waveform, and T1 is 1 μsec to 10 ms.
ec and T2 are set to 10 μsec to 100 msec, and the peak value of the triangular wave (the peak voltage at the time of forming) is increased by, for example, about 0.1 V step. The forming process is completed by inserting a pulse voltage of, for example, about 0.1 V that does not locally destroy or deform the conductive thin film 4 between the forming pulses, and measuring the element current. Was determined, for example, when the resistance was 1 MΩ or more, the forming was terminated. When forming the gap 7 described above, the forming process is performed by applying a triangular wave pulse between the electrodes of the element. However, the waveform applied between the electrodes of the element is not limited to the triangular wave, and may be a rectangular wave or the like. A desired waveform may be used, and the peak value, pulse width, pulse interval, and the like are not limited to the values described above, and the gap 7
An appropriate value is selected in accordance with the resistance value of the electron-emitting device and the like so that is well formed.
【００５４】４）次に、フォーミングが終了した素子に
活性化処理を施す。活性化処理は、図３に示した真空装
置内に有機物質のガスを導入し、有機分子を含有する雰
囲気下で、素子の電極間に電圧を印加することで行い、
この処理により、雰囲気中に存在する有機物質から、炭
素を有する膜が素子上に堆積し、素子電流Ｉｆ、放出電
流Ｉｅが、著しく変化するようになる。4) Next, an activation process is performed on the element for which the forming has been completed. The activation treatment is performed by introducing a gas of an organic substance into the vacuum device shown in FIG. 3 and applying a voltage between the electrodes of the element under an atmosphere containing organic molecules.
By this treatment, a film containing carbon is deposited on the device from the organic substance existing in the atmosphere, and the device current If and the emission current Ie change remarkably.
【００５５】本発明においては、活性化処理によって堆
積する炭素を有する膜の、電子に対する弾性散乱係数を
０．１以上になるように形成する必要がある。堆積物で
ある炭素を有する膜の低速電子（５〜１５ｅＶ）に対す
る弾性散乱確率は、素子に印加する電圧波形、導入する
有機物質の圧力、素子表面における拡散移動度、素子表
面での平均滞在時間等によって左右される。また、真空
装置への導入のし易さ、活性化後の排気のし易さ等の取
り扱いの容易性も重要である。以上の観点から、種々の
有機物質を検討した結果、ニトリル化合物が有効であ
り、特にトルニトリル（シアン化トルエン）、あるいは
アクリロニトリルを用いた場合、良好な制御性を有する
ことがわかった。これらの有機物質が好ましく用いられ
る理由は厳密には理解できていないが、ニトリル基（−
Ｃ≡Ｎ）を介した素子表面への吸着状態が、上記の条件
に適合しているためと思われる。In the present invention, it is necessary to form the film containing carbon deposited by the activation process so that the elastic scattering coefficient for electrons is 0.1 or more. The elastic scattering probability of a film containing carbon as a deposit with respect to low-speed electrons (5 to 15 eV) is as follows: the voltage waveform applied to the device, the pressure of the organic substance to be introduced, the diffusion mobility on the device surface, and the average residence time on the device surface. Etc. It is also important to have easy handling such as easy introduction into a vacuum device and easy exhaustion after activation. From the above viewpoints, as a result of examining various organic substances, it was found that a nitrile compound was effective, and particularly when tolunitrile (toluene cyanide) or acrylonitrile was used, it had good controllability. Although the reason why these organic substances are preferably used is not strictly understood, the nitrile group (-
This is probably because the state of adsorption to the element surface via C≡N) meets the above conditions.
【００５６】図７に、本発明に用いられる、活性化中に
素子に印加する電圧パルス波形の一例を示す。図７
（ａ）は、常に同一極性の電圧パルスの繰り返しからな
るパルス波形であり、図７（ｂ）は、正極性のパルスと
負極性のパルスが交互に繰り返されるパルスである。印
加する最大電圧値（パルス波高値）は、１０〜２０Ｖの
範囲で適宜設定する。FIG. 7 shows an example of a voltage pulse waveform applied to the element during activation, which is used in the present invention. FIG.
FIG. 7A is a pulse waveform that always consists of repetition of voltage pulses of the same polarity, and FIG. 7B is a pulse in which a positive pulse and a negative pulse are alternately repeated. The maximum voltage value (pulse peak value) to be applied is appropriately set in the range of 10 to 20V.
【００５７】なお、素子は、一度１０-6Ｐａ台の圧力に
減圧し、その後、有機物質のガスを導入した真空装置内
に配置されている（図３）。ここでは有機物質としてト
ルニトリルを用いた場合を例に説明する。導入するトル
ニトリルの好適な圧力は、真空装置の形状や真空装置に
使用している部材等によって若干影響されるが、１×１
０-5Ｐａ〜１×１０-3Ｐａ程度である。１×１０-5Ｐａ
以下の圧力では、活性化の進行が著しく遅くなり、残留
している他のガスの組成、分圧によっては活性化が十分
に進行しない場合もある。一方、１×１０-3Ｐａ以上の
圧力では、活性化の進行が著しく速くなり、所望の特性
を有する堆積物を再現良く形成することが難しくなる。
好適な導入分圧の範囲はその温度における有機物質の飽
和蒸気圧によって異なり、アクリロニトリルの場合は、
１×１０-1Ｐａ〜１×１０-3Ｐａ程度である。活性化工
程（炭素を有する膜を堆積させる工程）において、図７
に示した電圧を、素子電極２、３間（間隙７）に印加す
る。これにより雰囲気中の有機物質が間隙７内及びその
近傍の導電性薄膜４上に堆積する。素子電流Ｉｆ乃至は
放出電流Ｉｅの増加率が少なくなり、十分に活性化が行
われた時点で電圧印加を停止し活性化処理を終了する。The element is once reduced to a pressure of the order of 10 -6 Pa, and is then placed in a vacuum device into which an organic substance gas is introduced (FIG. 3). Here, a case where tolunitrile is used as an organic substance will be described as an example. The preferred pressure of tolunitrile to be introduced is slightly affected by the shape of the vacuum device, the members used for the vacuum device, etc.
It is about 0 -5 Pa to 1 × 10 -3 Pa. 1 × 10 -5 Pa
At the following pressures, the activation progresses remarkably slow, and the activation may not proceed sufficiently depending on the composition and partial pressure of the other remaining gas. On the other hand, at a pressure of 1 × 10 −3 Pa or more, the progress of activation becomes extremely fast, and it becomes difficult to form a deposit having desired characteristics with good reproducibility.
The preferred range of the introduction partial pressure depends on the saturated vapor pressure of the organic substance at that temperature, and in the case of acrylonitrile,
It is about 1 × 10 −1 Pa to 1 × 10 −3 Pa. In the activation step (the step of depositing a film containing carbon), FIG.
Is applied between the device electrodes 2 and 3 (gap 7). As a result, the organic substance in the atmosphere is deposited on the conductive thin film 4 in the gap 7 and in the vicinity thereof. When the rate of increase of the device current If or the emission current Ie decreases and the activation is sufficiently performed, the voltage application is stopped and the activation process ends.
【００５８】次に、本発明における炭素を有する膜であ
る堆積物２１、２２の炭素について説明する。本発明に
おけるグラファイト状炭素とは、完全なグラファイトの
結晶構造を有するもの（いわゆるＨＯＰＧ）、結晶粒が
２０ｎｍ程度で結晶構造がやや乱れたもの（ＰＧ）、結
晶粒が２ｎｍ程度になり結晶構造の乱れがさらに大きく
なったもの（ＧＣ）、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）を包含する。すなわち、グラ
ファイト粒子間の粒界などの層の乱れが存在していても
好ましく用いることができる。Next, the carbon of the deposits 21 and 22, which are the films having carbon in the present invention, will be described. Graphite-like carbon in the present invention includes those having a complete graphite crystal structure (a so-called HOPG), those having a crystal grain of about 20 nm and a slightly disordered crystal structure (PG), and those having a crystal grain of about 2 nm and having a crystal structure of about 2 nm. Includes those in which turbulence is further increased (GC) and amorphous carbon (refers to amorphous carbon and a mixture of amorphous carbon and the fine crystals of graphite). That is, it can be preferably used even if there is a layer disorder such as a grain boundary between graphite particles.
【００５９】６）こうして作製した電子放出素子に、好
ましくは、安定化工程を行う。この工程は、真空容器内
の有機物質を排気する工程である。真空容器内の有機物
質は極力排除することが望ましいが、有機物質の分圧と
しては１〜３×１０-8Ｐａ以下が好ましい。また、他の
ガスをも含めた圧力は、１〜３×１０-6Ｐａ以下が好ま
しく、さらに１×１０-7Ｐａ以下が特に好ましい。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。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。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。このときの加熱条
件は、１５０〜３５０℃、好ましくは２００℃以上でで
きるだけ長時間行うのが望ましいが、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
子の配置などの諸条件により適宜選ばれる条件により行
う。6) The electron-emitting device thus manufactured is preferably subjected to a stabilizing step. This step is a step of exhausting the organic substance in the vacuum container. Although it is desirable to eliminate the organic substance in the vacuum vessel as much as possible, the partial pressure of the organic substance is preferably 1 to 3 × 10 −8 Pa or less. The pressure including other gases is preferably 1 to 3 × 10 −6 Pa or less, more preferably 1 × 10 −7 Pa or less. As the vacuum exhaust device for exhausting the vacuum container, a device that does not use oil is used so that 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. Further, when the inside of the vacuum vessel is evacuated, the entire vacuum vessel is heated so that the organic substance molecules adsorbed on the inner wall of the vacuum vessel and the electron-emitting device are easily evacuated. The heating condition at this time is desirably as long as possible at 150 to 350 ° C., preferably 200 ° C. or more, for as long as possible. However, the heating condition is not particularly limited thereto. This is performed under conditions appropriately selected according to various conditions.
【００６０】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、圧力自体は多少上昇しても十分安定な特
性を維持することが出来る。It is preferable that the atmosphere at the time of driving after the stabilization process is performed is the same as the atmosphere at the end of the stabilization process, but the present invention is not limited to this. Even if the pressure itself increases somewhat, it is possible to maintain sufficiently stable characteristics.
【００６１】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、
結果として素子電流Ｉｆ，放出電流Ｉｅが安定する。上
述のような製造方法によって作製された本発明の電子放
出素子の基本特性について図３、図８を用いて説明す
る。図３に示した測定評価装置により測定された、安定
化処理後の素子の放出電流Ｉｅ及び素子電流Ｉｆと素子
電圧Ｖｆの典型的な例を図８に示す。なお、図８は、放
出電流Ｉｅは素子電流Ｉｆに比べて著しく小さいので、
任意単位で示されており、いずれもリニアスケールであ
る。図８からも明らかなように、本電子放出素子は放出
電流Ｉｅに対する三つの性質を有する。まず第１に、本
素子はある電圧（しきい値電圧と呼ぶ、図８中のＶｔ
ｈ）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、一方しきい値電圧Ｖｔｈ以下では放出電流Ｉｅ
がほとんど検出されない。すなわち、放出電流Ｉｅに対
する明確なしきい値電圧Ｖｔｈを持った非線形素子であ
る。第２に、放出電流Ｉｅが素子電圧Ｖｆに依存するた
め、放出電流Ｉｅは素子電圧Ｖｆで制御できる。By adopting such a vacuum atmosphere, the deposition of new carbon or carbon compound can be suppressed.
As a result, the element current If and the emission current Ie are stabilized. The basic characteristics of the electron-emitting device of the present invention manufactured by the above-described manufacturing method will be described with reference to FIGS. FIG. 8 shows a typical example of the emission current Ie, the device current If, and the device voltage Vf of the device after the stabilization process, which are measured by the measurement evaluation device shown in FIG. FIG. 8 shows that the emission current Ie is significantly smaller than the device current If.
It is shown in arbitrary units, and all are linear scales. As is clear from FIG. 8, the electron-emitting device has three properties with respect to the emission current Ie. First, the present device operates at a certain voltage (referred to as a threshold voltage, Vt in FIG. 8).
h) The emission current Ie sharply increases when a device voltage equal to or higher than the threshold voltage Vth is applied.
Is hardly detected. That is, it is a nonlinear element having a clear threshold voltage Vth with respect to the emission current Ie. Second, since the emission current Ie depends on the device voltage Vf, the emission current Ie can be controlled by the device voltage Vf.
【００６２】第３に、アノード電極３４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３４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。Third, the amount of charge discharged by the anode electrode 34 depends on the time during which the device voltage Vf is applied. That is, the amount of charge captured by the anode electrode 34 can be controlled by the time during which the device voltage Vf is applied.
【００６３】以上のような電子放出素子の特性を用いる
と、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。さらに、本発明にかかわる電子放出素子
は、安定かつ高輝度な電子放出特性を有するため、多方
面への応用が期待できる。By using the characteristics of the electron-emitting device as described above, the electron-emitting characteristics can be easily controlled in accordance with the input signal. Furthermore, since the electron-emitting device according to the present invention has stable and high-luminance electron-emitting characteristics, it can be expected to be applied to various fields.
【００６４】本発明の電子放出素子の応用例について以
下に述べる。本発明の電子放出素子の複数個を基板上に
配列し、例えば電子源あるいは、画像形成装置を構成で
きる。An application example of the electron-emitting device of the present invention will be described below. By arranging a plurality of the electron-emitting devices of the present invention on a substrate, for example, an electron source or an image forming apparatus can be configured.
【００６５】基板上の素子の配列については、例えば、
多数の電子放出素子を並列に配置し、個々の素子の両端
を配線にて結線した、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に（列方向
と呼ぶ）、前記電子源の上方の空間に設置された制御電
極（グリッドと呼ぶ）により電子を制御駆動する配列形
態（はしご型という）、及び次に述べるｍ本のＸ方向配
線の上にｎ本のＹ方向配線を、層間絶縁層を介して設置
し、表面伝導電子放出素子の一対の素子電極にそれぞ
れ、Ｘ方向配線、Ｙ方向配線を接続した配列形態が挙げ
られる。以降これを単純マトリクス配置と呼ぶ。For the arrangement of the elements on the substrate, for example,
A large number of electron-emitting devices are arranged in parallel, and both ends of each element are connected by wiring. A large number of electron-emitting device rows are arranged (referred to as a row direction). ), A control electrode (referred to as a grid) installed in a space above the electron source to control and drive the electrons (called a ladder type), and n An example is an arrangement in which the Y-directional wiring is disposed via an interlayer insulating layer, and the X-directional wiring and the Y-directional wiring are connected to a pair of device electrodes of the surface conduction electron-emitting device, respectively. Hereinafter, this is referred to as a simple matrix arrangement.
【００６６】次に、この単純マトリクス配置について詳
述する。本発明の表面伝導型電子放出素子の前述した３
つの基本的特性の特徴によれば、表面伝導型電子放出素
子からの放出電子量は、しきい値電圧以上では、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印加時
間で制御できる。一方、しきい値電圧以下では、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
配置した場合でも、個々の素子に、上記パルス状電圧を
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、その電子放出量が制御できる事とな
る。以下この原理に基づき構成した電子源基板の構成に
ついて、図９を用いて説明する。ｍ本のＸ方向配線１０
２は、Ｄｘ１、Ｄｘ２、…、Ｄｘｍからなり、基板１上
に、真空蒸着法、印刷法、スパッタ法等で形成し、所望
のパターンとした導電性金属等からなり、多数の表面伝
導型電子放出素子にほぼ均等な電圧が供給されるよう
に、材料、膜厚、配線幅等が設計される。これらｍ本の
Ｘ方向配線１０２とｎ本のＹ方向配線１０３間には、不
図示の層間絶縁層が設置され、電気的に分離されて、マ
トリックス配線を構成する（このｍ，ｎは、共に正の整
数）。Next, the simple matrix arrangement will be described in detail. The above-mentioned 3 of the surface conduction electron-emitting device of the present invention
According to the characteristics of the two basic characteristics, the amount of electrons emitted from the surface conduction electron-emitting device can be controlled by the peak value of the pulse-like voltage applied between the opposing device electrodes and the application time above the threshold voltage. . On the other hand, when the voltage is equal to or lower than the threshold voltage, it is hardly emitted. According to this characteristic, even when a large number of electron-emitting devices are arranged, if the pulse-like voltage is appropriately applied to each of the devices, the surface-conduction electron-emitting device is selected according to an input signal, and the electron is selected. The amount of release can be controlled. Hereinafter, the configuration of the electron source substrate configured based on this principle will be described with reference to FIG. m X-direction wirings 10
2, Dx1, Dx2,..., Dxm, formed on the substrate 1 by a vacuum evaporation method, a printing method, a sputtering method, or the like, and formed of a conductive metal or the like having a desired pattern. The material, film thickness, wiring width, and the like are designed so that a substantially uniform voltage is supplied to the emission element. An interlayer insulating layer (not shown) is provided between the m X-directional wirings 102 and the n Y-directional wirings 103, and is electrically separated to form a matrix wiring. Positive integer).
【００６７】不図示の層間絶縁層は、真空蒸着法、印刷
法、スパッタ法等で形成されたＳｉＯ２等であり、Ｘ方
向配線１０２を形成した基板１０１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１０２とＹ方向
配線１０３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１０２とＹ
方向配線１０３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 a vacuum evaporation method, a printing method, a sputtering method, or the like. In particular, the film thickness,
The material and manufacturing method are appropriately set. X direction wiring 102 and Y
The direction wiring 103 is drawn out as an external terminal.
【００６８】さらに、前述と同様にして、表面伝導型放
出素子１０４の対向する電極（不図示）が、ｍ本のＸ方
向配線１０２（Ｄｘ１、Ｄｘ２、…、Ｄｘｍ）とｎ本の
Ｙ方向配線１０３（Ｄｙ１、Ｄｙ２、…、Ｄｙｎ）と導
電性金属等からなる結線１０５によって電気的に接続さ
れているものである。Further, in the same manner as described above, the opposing electrodes (not shown) of the surface conduction electron-emitting device 104 are composed of m X-directional wirings 102 (Dx1, Dx2,..., Dxm) and n Y-directional wirings. 103 (Dy1, Dy2,..., Dyn) are electrically connected by a connection 105 made of a conductive metal or the like.
【００６９】ここで、ｍ本のＸ方向配線１０２とｎ本の
Ｙ方向配線１０３と結線１０５と対向する素子電極の導
電性金属は、その構成元素の一部あるいは全部が同一で
あっても、またそれぞれ異なってもよい。これら材料
は、例えば前述の素子電極の材料より適宜選択される。Here, the conductive metal of the element electrode opposed to the m X-directional wirings 102, the n Y-directional wirings 103, and the connection 105 has the same structure as that of the conductive metal even if some or all of the constituent elements are the same. Moreover, each may be different. These materials are appropriately selected, for example, from the above-described materials for the device electrodes.
【００７０】また、詳しくは後述するが、前記Ｘ方向配
線１０２には、Ｘ方向に配列する表面伝導型放出素子９
４の行を、入力信号に応じて、走査するための走査信号
を印加するための不図示の走査信号印加手段と電気的に
接続され、一方、Ｙ方向配線１０３には、Ｙ方向に配列
する表面伝導型放出素子１０４の各列を入力信号に応じ
て、変調するための変調信号を印加するための不図示の
変調信号発生手段と電気的に接続される。Further, as will be described in detail later, the surface conduction type emission elements 9 arranged in the X direction are provided on the X direction wiring 102.
The four rows are electrically connected to a scanning signal applying unit (not shown) for applying a scanning signal for scanning in accordance with an input signal, and are arranged in the Y direction on the Y direction wiring 103. Each row of the surface conduction electron-emitting devices 104 is electrically connected to a modulation signal generating means (not shown) for applying a modulation signal for modulating each row according to an input signal.
【００７１】更に、表面伝導型電子放出素子の各素子に
印加される駆動電圧は、当前記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ものである。次
に、以上のようにして作製した電子源基板を用いた電子
源、及び、表示等に用いる画像形成装置の一例につい
て、図１０と図１１を用いて説明する。図１０は、画像
形成装置の基本構成図であり、図１１は蛍光膜である。Further, the driving voltage applied to each element of the surface conduction electron-emitting device is supplied as a difference voltage between the scanning signal and the modulation signal applied to the device. Next, an example of an electron source using the electron source substrate manufactured as described above and an image forming apparatus used for display and the like will be described with reference to FIGS. FIG. 10 is a basic configuration diagram of the image forming apparatus, and FIG. 11 is a fluorescent film.
【００７２】図１０において、１０１は電子放出素子を
複数配した電子源基板、１１１は電子源基板１０１を固
定したリアプレート、１１６はガラス基板１１３の内面
に蛍光膜１１４とメタルバック１１５等が形成されたフ
ェースプレートである。１１２は、支持枠であり、リア
プレート１１１、支持枠１１２及びフェースプレート１
１６をフリットガラスを塗布し、大気中あるいは、窒素
中で、４００〜５００℃で、１０分以上焼成すること
で、封着して、外囲器１１８を構成する。図１０におい
て、１０４は、図１あるいは図２に示された表面伝導型
電子放出素子に相当する。１０２、１０３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方向配線である。また、これら素子電極への配
線は、素子電極と配線材料が同一である場合は、素子電
極と呼ぶ場合もある。外囲器１１８は、上述の如く、フ
ェースープレート１１６、支持枠１１２、リアプレート
１１１で構成したが、リアプレート１１１は主に基板１
０１の強度を補強する目的で設けられるため、基板９１
自体で十分な強度を持つ場合は別体のリアプレート１１
１は不要であり、基板１０１に直接支持枠１１２を封着
し、フェースプレート１１６、支持枠１１２、基板１０
１で外囲器１１８を構成してもよい。In FIG. 10, reference numeral 101 denotes an electron source substrate on which a plurality of electron-emitting devices are arranged; 111, a rear plate on which the electron source substrate 101 is fixed; 116, a fluorescent film 114, a metal back 115, etc. This is the finished face plate. Reference numeral 112 denotes a support frame, and the rear plate 111, the support frame 112, and the face plate 1
16 is coated with frit glass and baked in air or nitrogen at 400 to 500 ° C. for 10 minutes or more to be sealed to form an envelope 118. In FIG. 10, reference numeral 104 corresponds to the surface conduction electron-emitting device shown in FIG. 1 or FIG. Reference numerals 102 and 103 are an X-direction wiring and a Y-direction wiring connected to a pair of device electrodes of the surface conduction electron-emitting device. Further, the wiring to these device electrodes may be referred to as a device electrode when the material of the device electrode and the wiring material are the same. The envelope 118 is composed of the face plate 116, the support frame 112, and the rear plate 111 as described above.
01 is provided for the purpose of reinforcing the strength of the substrate 91
If it has sufficient strength by itself, separate rear plate 11
1 is unnecessary, the support frame 112 is directly sealed to the substrate 101, and the face plate 116, the support frame 112, and the substrate 10
1, the envelope 118 may be formed.
【００７３】一方、フェースプレート１１６、リアプレ
ート１１１間に、スペーサーとよ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１１８を構成することもできる。On the other hand, by installing a support (not shown) called a spacer between the face plate 116 and the rear plate 111, an envelope 118 having sufficient strength against atmospheric pressure can be formed. .
【００７４】図１１は、蛍光膜である。蛍光膜１１４
は、モノクロームの場合は蛍光体のみから成るが、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
ライプあるいはブラックマトリクスなどと呼ばれる黒色
導電材１２１と蛍光体１２２とで構成される。ブラック
ストライプ、ブラックマトリクスが設けられる目的は、
カラー表示の場合必要となる３原色蛍光体の各蛍光体１
２２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１１４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。ブラックスト
ライプの材料としては、通常良く用いられている黒鉛を
主成分とする材料だけでなく、導電性があり、光の透過
及び反射が少ない材料であればこれに限るものではな
い。FIG. 11 shows a fluorescent film. Phosphor film 114
Is composed of only a phosphor in the case of a monochrome, but is composed of a black conductive material 121 called a black stripe or a black matrix and a phosphor 122 depending on the arrangement of the phosphor in the case of a color phosphor film. The purpose of providing the black stripe and black matrix is
Each phosphor of three primary color phosphors required for color display 1
The purpose is to make the color mixture and the like inconspicuous by making the painted portion between 22 black, and to suppress a decrease in contrast due to reflection of external light on the fluorescent film 114. The material of the black stripe is not limited to the commonly used material containing graphite as a main component, as long as it is conductive and has little light transmission and reflection.
【００７５】ガラス基板１１３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、沈殿法、印刷法等
が用いられる。また、蛍光膜１１４の内面側には通常メ
タルバック１１５が設けられる。メタルバックの目的
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１１６側へ鏡面反射させ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の蛍光体の保護等である。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 fluorescent substance to the glass substrate 113 is not limited to monochrome or color, and a precipitation method, a printing method, or the like is used. A metal back 115 is usually provided on the inner surface side of the fluorescent film 114. The purpose of the metal back is to improve the brightness by mirror-reflecting the light emitted from the phosphor toward the inner surface side to the face plate 116 side, to act as an electrode for applying an electron beam acceleration voltage, This is to protect the phosphor from damage due to collision of negative ions generated in the enclosure. After the fluorescent film is formed, the metal back is subjected to a smoothing process (usually called filming) on the inner surface of the fluorescent film, and then to the Al film.
Is deposited by using vacuum evaporation or the like.
【００７６】フェースプレート１１６には、更に蛍光膜
１１４の導電性を高めるため、蛍光膜１１４の外面側に
透明電極（不図示）を設けてもよい。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対応さ
せなくてはいけないため、十分な位置合わせを行う必要
がある。外囲器１１８は、不図示の排気管を通じ、１×
１０-7Ｐａ程度の圧力にした後、封止がおこなわれる。
また、外囲器１１８の封止後の圧力を維持するために、
ゲッター処理を行う場合もある。これは、外囲器１１８
の封止を行う直前あるいは封止後に、抵抗加熱あるいは
高周波加熱等の加熱法により、外囲器１１８内の所定の
位置（不図示）に配置されたゲッターを加熱し、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、前記蒸着膜の吸着作用により、たとえば１×１
０-5ないしは１×１０-7Ｐａの圧力を維持するものであ
る。以上により完成した本発明の画像形成装置におい
て、各電子放出素子には、容器外端子Ｄｏｘ１ないしＤ
ｏｘｍ、Ｄｏｙ１ないしＤｏｙｎを通じ、電圧を印加す
ることにより、電子放出させ、高圧端子１１７を通じ、
メタルバック１１５あるいは透明電極（不図示）に数ｋ
Ｖ以上の高圧を印加し、電子ビームを加速し、蛍光膜１
１４に衝突させ、励起・発光させることで画像を表示す
るものである。尚、選択される素子に印加される差電圧
Ｖｆと、加速電圧Ｖａは、先述したとおり、電子放出効
率が０．１％以上となるように、電子源とアノード間の
距離Ｈ、ならびに堆積膜の低速電子に対する弾性散乱確
率βの値に応じて適宜設定される。The face plate 116 may be provided with a transparent electrode (not shown) on the outer surface side of the fluorescent film 114 in order to further increase the conductivity of the fluorescent film 114. When performing the above-mentioned sealing, in the case of a color, it is necessary to correspond to each color phosphor and the electron-emitting device, so it is necessary to perform sufficient alignment. The envelope 118 is 1 × through an exhaust pipe (not shown).
After the pressure is set to about 10 −7 Pa, sealing is performed.
Also, in order to maintain the pressure after sealing the envelope 118,
Getter processing may be performed. This is because the envelope 118
Immediately before or after sealing, a getter disposed at a predetermined position (not shown) in the envelope 118 is heated by a heating method such as resistance heating or high-frequency heating to form a deposition film. It is. The getter is usually composed mainly of Ba or the like.
The pressure is maintained at 0 -5 or 1 × 10 -7 Pa. In the image forming apparatus of the present invention completed as described above, the outer terminals Dox1 to Dx
oxm, Doy1 through Doyn, and by applying a voltage, electrons are emitted, and through a high voltage terminal 117,
Several k on metal back 115 or transparent electrode (not shown)
A high voltage of V or more is applied to accelerate the electron beam, and the fluorescent film 1
The image is displayed by colliding with and causing excitation and light emission. The difference voltage Vf applied to the selected element and the acceleration voltage Va are, as described above, the distance H between the electron source and the anode and the deposition film so that the electron emission efficiency is 0.1% or more. Is appropriately set according to the value of the elastic scattering probability β for the low-speed electrons.
【００７７】なお、以上述べた構成は、表示等に用いら
れる好適な画像形成装置を作製する上で必要な概略構成
であり、例えば各部材の材料等、詳細な部分は上述内容
に限られるものではなく、画像形成装置の用途に適する
よう適宜選択する。The configuration described above is a schematic configuration necessary for manufacturing a suitable image forming apparatus used for display and the like. Instead, it is appropriately selected so as to be suitable for the use of the image forming apparatus.
【００７８】次に、単純マトリクス配置の本発明の電子
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１２を用いて説明する。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 the electron sources of the present invention in a simple matrix arrangement will be described with reference to FIG. Will be explained.
【００７９】図１２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
であり、図１２中、１３１は表示パネル、１３２は走査
信号発生回路、１３３はタイミング制御回路、１３４は
シフトレジスタである。１３５はラインメモリ、１３６
は同期信号分離回路、１３７は変調信号発生回路、Ｖｘ
およびＶａは直流電圧源である。FIG. 12 is a block diagram showing an example of a drive circuit for performing display in accordance with an NTSC television signal. In FIG. The control circuit 134 is a shift register. 135 is a line memory, 136
Is a synchronization signal separation circuit, 137 is a modulation signal generation circuit, Vx
And Va are DC voltage sources.
【００８０】表示パネル１３１は、端子Ｄｏｘ１乃至Ｄ
ｏｘｍ、端子Ｄｏｙ１乃至Ｄｏｙｎ、及び高圧端子Ｈｖ
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表
面伝導型電子放出素子群を一行（ｎ素子）ずつ順次駆動
する為の走査信号が印加される。端子Ｄｏｙ１乃至Ｄｏ
ｙｎには、前記走査信号により選択された一行の表面伝
導型電子放出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Ｈｖ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
は表面伝導型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 131 has terminals Dox1 to Dox1
oxm, terminals Doy1 to Doyn, and high voltage terminal Hv
Connected to an external electric circuit via Terminal Dox1
Scanning for sequentially driving electron sources provided in the display panel, that is, a group of surface conduction electron-emitting devices arranged in a matrix of m rows and n columns, one row at a time (n elements). A signal is applied. Terminals Doy1 to Do
To yn, a modulation signal for controlling an output electron beam of one row of surface conduction electron-emitting devices selected by the scanning signal is applied. A DC voltage source Va is connected to the high voltage terminal Hv.
Thus, for example, a DC voltage of 10 kV is supplied, which is an accelerating voltage for applying sufficient energy to the electron beam emitted from the surface conduction electron-emitting device to excite the phosphor.
【００８１】走査信号発生回路１３２は、内部にｍ個の
スイッチング素子を備えたもので（図中、Ｓ１ないしＳ
ｍで模式的に示している）ある。各スイッチング素子
は、直流電圧源Ｖｘの出力電圧もしくは０Ｖ（グランド
レベル）のいずれか一方を選択し、表示パネル１３１の
端子Ｄｏｘ１ないしＤｏｘｍと電気的に接続される。Ｓ
１乃至Ｓｍの各スイッチング素子は、制御回路１３３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。直流電圧源Ｖ
ｘは、本例の場合には表面伝導型電子放出素子の特性
（電子放出しきい値電圧）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しきい値電圧以下と
なるような一定電圧を出力するよう設定されている。タ
イミング制御回路１３３は、外部より入力する画像信号
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。タイミング制御回路１３３は、
同期信号分離回路１３６より送られる同期信号Ｔｓｙｎ
ｃに基づいて、各部に対してＴｓｃａｎおよびＴｓｆｔ
およびＴｍｒｙの各制御信号を発生する。The scanning signal generating circuit 132 has m switching elements inside (in the figure, S1 through S1).
m). Each switching element selects either the output voltage of the DC voltage source Vx or 0 V (ground level) and is electrically connected to the terminals Dox1 to Doxm of the display panel 131. S
Each of the switching elements 1 to Sm operates based on the control signal Tscan output from the control circuit 133, and can be configured by combining switching elements such as FETs, for example. DC voltage source V
In the present example, x is such that the drive voltage applied to an element that is not scanned based on the characteristics (electron emission threshold voltage) of the surface conduction electron-emitting element is equal to or lower than the electron emission threshold voltage. It is set to output a constant voltage. The timing control circuit 133 has a function of matching the operation of each unit so that appropriate display is performed based on an image signal input from the outside. The timing control circuit 133
The synchronization signal Tsyn sent from the synchronization signal separation circuit 136
Based on c, Tscan and Tsft for each part
And Tmry control signals.
【００８２】同期信号分離回路１３６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為の回路で、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１３６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。前記ＤＡＴＡ信号はシフトレジスタ１３４に入力
される。The synchronizing signal separating circuit 136 is a circuit for separating a synchronizing signal component and a luminance signal component from an NTSC system television signal input from the outside. Can be configured. The synchronizing signal separated by the synchronizing signal separating circuit 136 includes a vertical synchronizing signal and a horizontal synchronizing signal, but is shown here as a Tsync signal for convenience of explanation. The luminance signal component of the image separated from the television signal is referred to as a DATA signal for convenience. The DATA signal is input to the shift register 134.
【００８３】シフトレジスタ１３４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、前記タ
イミング制御回路１３３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１３４のシフトクロックであるということも
できる）。シリアル／パラレル変換された画像１ライン
分（電子放出素子Ｎ素子分の駆動データに相当）のデー
タは、ｌｄ１乃至ｌｄｎのＮ個の並列信号として前記シ
フトレジスタ１３４より出力される。The shift register 134 is for serially / parallel-converting the DATA signal input serially in time series for each line of an image, and a control signal Tsft sent from the timing control circuit 133.
(Ie, the control signal Tsft can be said to be a shift clock of the shift register 134). The data for one line of the image that has been subjected to the serial / parallel conversion (corresponding to drive data for N electron-emitting devices) is output from the shift register 134 as N parallel signals ld1 to ldn.
【００８４】ラインメモリ１３５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、タイミング制御回路１３３より送られる制御信号Ｔ
ｍｒｙに従って適宜ｌｄ１乃至ｌｄｎの内容を記憶す
る。記憶された内容は、ｌ′ｄ１乃至ｌ′ｄｎとして出
力され、変調信号発生器１０７に入力される。The line memory 135 is a storage device for storing data for one line of an image for a necessary time only, and a control signal T sent from the timing control circuit 133.
The contents of ld1 to ldn are stored as appropriate according to mry. The stored contents are output as l'd1 to l'dn and input to the modulation signal generator 107.
【００８５】変調信号発生器１３７は、画像データｌ′
ｄ１乃至ｌ′ｄｎの各々に応じて表面伝導型電子放出素
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１３１内の表面伝導型電子放出素子に印加される。The modulation signal generator 137 outputs the image data l '
The signal source is a signal source for appropriately driving and modulating each of the surface conduction electron-emitting devices in accordance with each of d1 to l'dn. Applied to the emitting element.
【００８６】前述したように、本発明の電子放出素子は
放出電流Ｉｅに対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しきい値電圧Ｖｔｈがあり、Ｖ
ｔｈ以上の電圧を印加された時のみ電子放出が生じる。
電子放出しきい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
させる事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事が
可能である。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、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１３７として、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パルスの波
高値を変調す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１３７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。As described above, the electron-emitting device of 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 Vth,
Electron emission occurs only when a voltage greater 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, when a voltage lower than the electron emission threshold is applied, electron emission does not occur, but when a voltage higher than the electron emission threshold is applied, the electron beam is emitted. Is output. At that time, the intensity of the output electron beam can be controlled by changing the pulse peak value Vm. In addition, it is possible to control the total amount of charges of the output electron beam by changing the pulse width Pw. Therefore, a voltage modulation method, a pulse width modulation method, or the like can be adopted as a method of modulating the electron-emitting device according to the input signal. When implementing the voltage modulation method, a circuit of a voltage modulation method that generates a voltage pulse of a fixed length and modulates the peak value of the pulse appropriately according to input data is used as the modulation signal generator 137. be able to. When performing the pulse width modulation method, the modulation signal generator 137 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.
【００８７】シフトレジスタ１３４やラインメモリ１３
５は、デジタル信号式のものをもアナログ信号式のもの
をも採用できる。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 134 and the line memory 13
5 can be either 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.
【００８８】デジタル信号式を用いる場合には、同期信
号分離回路１３６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１３６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１３
５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１３７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１３７には、例えばＤ／Ａ変換
回路を用い、必要に応じて増幅回路などを付加する。パ
ルス幅変調方式の場合、変調信号発生器１３７には、例
えば高速の発振器およ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表面伝導型電子放出素子の駆
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 136 into a digital signal. For this purpose, an A / D converter may be provided at the output of the synchronization signal separation circuit 136. In connection with this, the line memory 13
Depending on whether the output signal of 5 is a digital signal or an analog signal,
The circuit used for the modulation signal generator 137 is slightly different. That is, in the case of the voltage modulation method using a digital signal, for example, a D / A conversion circuit is used as the modulation signal generator 137, and an amplification circuit and the like are added as necessary. In the case of the pulse width modulation method, the modulation signal generator 137 includes, for example, a high-speed oscillator, a counter (counter) for counting the number of waves output from the oscillator, and a comparator for comparing the output value of the counter with the output value of the memory. (Comparator) is used. If necessary, an amplifier for voltage-amplifying the pulse width modulated signal output from the comparator to the drive voltage of the surface conduction electron-emitting device can be added.
【００８９】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１３７には、例えばオペアンプなど
を用いた増幅回路を採用でき、必要に応じてレベルシフ
ト回路など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、必要に応じて表面伝導型電子放出素子の駆動
電圧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 can be used as the modulation signal generator 137, and a level shift circuit and the like can be added as necessary. In the case of the pulse width modulation method, for example, a voltage-controlled oscillation circuit (VCO) can be employed, and an amplifier for amplifying the voltage up to the drive voltage of the surface conduction electron-emitting device can be added as necessary.
【００９０】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Ｄｏ
ｘ１乃至Ｄｏｘｍ、Ｄｏｙ１乃至Ｄｏｙｎを介して電圧
を印加することにより、電子放出が生ずる。高圧端子Ｈ
ｖを介してメタルバック１１５、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１１４に衝突し、発光が生じて画像
が形成される。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、ＮＴＳＣ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方式など他、これよ
りも、多数の走査線からなるＴＶ信号（例えば、ＭＵＳ
Ｅ方式をはじめとする高品位ＴＶ）方式をも採用でき
る。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。In the image forming apparatus of the present invention which can have such a configuration, each of the electron-emitting devices is provided with an external terminal Do.
By applying a voltage via x1 to Doxm and Doy1 to Doyn, electron emission occurs. High voltage terminal H
A high voltage is applied to the metal back 115 or a transparent electrode (not shown) via v to accelerate the electron beam. The accelerated electrons collide with the fluorescent film 114 and emit light to form an image. 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. Although the NTSC system has been described as the input signal, the input signal is not limited to the NTSC system, but may be a PAL, SECAM system, or a TV signal composed of a larger number of scanning lines (for example, MUS).
High-quality TV (E) and other high-definition TV systems can also be used. The image forming apparatus of the present invention can be used not only as a display device for television broadcasting, a display device such as a video conference system or a computer, but also as an image forming device as an optical printer including a photosensitive drum or the like. it can.
【００９１】[0091]
【実施例】以下、実施例を挙げて、本発明をさらに詳述
する。EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples.
【００９２】（実施例１）本実施例の電子放出素子の構
成は、図１の（ａ）、（ｂ）の平面図及び断面図と同様
である。図１中、１は石英ガラスからなる基板、２及び
３は素子電極、４は導電性薄膜、５は電子放出部であ
る。Example 1 The structure of the electron-emitting device of this example is the same as the plan view and the cross-sectional view of FIGS. In FIG. 1, 1 is a substrate made of quartz glass, 2 and 3 are device electrodes, 4 is a conductive thin film, and 5 is an electron emitting portion.
【００９３】本実施例の表面伝導型電子放出素子の製造
法は、基本的には図４、図６と同様である。以下、図
１、図４、図６を用いて、本実施例の電子放出素子素子
の基本的な構成及び製造方法を説明する。The method for manufacturing the surface conduction electron-emitting device of this embodiment is basically the same as that shown in FIGS. Hereinafter, a basic configuration and a manufacturing method of the electron-emitting device of the present embodiment will be described with reference to FIGS.
【００９４】以下、順をおって製造方法の説明を図１、
図４、図６に基づいて説明する。 工程−ａ 最初に、清浄化した石英基板１上に、素子電極２、３と
所望の素子電極間ギャップＬとなるべきパターンをフォ
トレジスト（ＲＤ−２０００Ｎ−４１ 日立化成社製）
で形成し、スパッタ法により、厚さ５ｎｍのＴｉ、厚さ
３０ｎｍのＰｔを順次堆積した。その後、フォトレジス
トパターンを有機溶剤で溶解し、Ｐｔ／Ｔｉ堆積膜をリ
ストオフすることで、素子電極２、３を形成した（図４
（ａ））。尚、素子電極間隔Ｌは３μｍとし、素子電極
の幅Ｗを５００μｍとした。 工程−ｂ 膜厚１００ｎｍのＣｒ膜を真空蒸着により堆積し、後述
の導電性薄膜の形状に対応する開口を有するようにパタ
ーニングし、そのうえに有機パラジウム化合物溶液（ｃ
ｃｐ４２３０ 奥野製薬（株）社製）をスピンナーによ
り回転塗布後、大気中３００℃で加熱焼成処理をした。
また、こうして形成された主元素としてＰｄよりなる微
粒子からなる導電性薄膜４の膜厚は約１０ｎｍ、シート
抵抗Ｒｓは約２×１０４Ω／□であった。なおここで述
べる微粒子膜とは、前述したように、複数の微粒子が集
合した膜である。 工程−ｃ Ｃｒ膜および焼成後の導電性薄膜４を酸エッチャントに
よりエッチングして、導電性薄膜４の幅Ｗ′の幅が３０
０μｍとなるパターンの導電性薄膜４を形成した（図４
（ｂ））。Hereinafter, the manufacturing method will be described with reference to FIGS.
A description will be given based on FIGS. Step-a First, a pattern (RD-2000N-41 manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.) is formed on a cleaned quartz substrate 1 by using a pattern to be a gap L between the device electrodes 2 and 3 and a desired device electrode.
, And 5 nm thick Ti and 30 nm thick Pt were sequentially deposited by a sputtering method. Thereafter, the photoresist patterns were dissolved with an organic solvent, and the Pt / Ti deposited film was removed from the film to form device electrodes 2 and 3 (FIG. 4).
(A)). The element electrode interval L was 3 μm, and the element electrode width W was 500 μm. Step-b A Cr film having a thickness of 100 nm is deposited by vacuum evaporation, patterned so as to have an opening corresponding to the shape of a conductive thin film described later, and an organic palladium compound solution (c
cp4230 (manufactured by Okuno Pharmaceutical Co., Ltd.) was spin-coated with a spinner and then heated and baked at 300 ° C. in the atmosphere.
The conductive thin film 4 formed of fine particles of Pd as the main element thus formed had a thickness of about 10 nm and a sheet resistance Rs of about 2 × 104Ω / □. Note that the fine particle film described here is a film in which a plurality of fine particles are aggregated as described above. Step-c The Cr film and the baked conductive thin film 4 are etched with an acid etchant so that the width W ′ of the conductive thin film 4 is 30 or less.
A conductive thin film 4 having a pattern of 0 μm was formed (FIG. 4).
(B)).
【００９５】以上の工程により基板１上に、素子電極
２、３、導電性薄膜４を形成した。 工程−ｄ 次に、上記製造工程下の素子を図３の真空装置に設置
し、真空ポンプにて排気し、１×１０−３Ｐａの圧力に
達した後、素子に素子電圧Ｖｆを印加するための電源３
１より、素子の素子電極２、３間に電圧を印加し、フォ
ーミング処理を行い、導電性薄膜に電子放出部を形成し
た。フォーミング処理の電圧波形は図５の（ｂ）に示し
たものである（図４（ｃ））。Through the above steps, the device electrodes 2, 3 and the conductive thin film 4 were formed on the substrate 1. Step-d Next, in order to apply the element voltage Vf to the element after the element under the above-described manufacturing step is set in the vacuum device of FIG. 3 and evacuated by a vacuum pump to reach a pressure of 1 × 10 −3 Pa, Power supply 3
From No. 1, a voltage was applied between the device electrodes 2 and 3 of the device, and a forming process was performed to form an electron emission portion in the conductive thin film. The voltage waveform of the forming process is shown in FIG. 5B (FIG. 4C).
【００９６】図５の（ｂ）中、Ｔ１及びＴ２は電圧波形
のパルス幅とパルス間隔であり、本実施例ではＴ１を１
ｍｓｅｃ、Ｔ２を１６．７ｍｓｅｃとし、矩形波の波高
値は０．１Ｖステップで昇圧し、フォーミング処理を行
った。また、フォーミング処理中は、同時に、０．１Ｖ
の電圧で、フォーミング用パルスの間に抵抗測定パルス
を挿入し、抵抗を測定した。パルス波高値が５．５Ｖと
なったとき、抵抗測定パルスでの測定値が約１ＭΩ以上
になったため、素子への電圧印加を止めフォーミング処
理を終了した。 工程−ｅ 引き続き真空装置内の排気を継続し、真空装置内の圧力
が１×１０-4Ｐａに達した後、次の活性化工程を行うた
めに、アクリロニトリルをスローリークバルブを通して
真空装置内に導入し、１．０×１０-2Ｐａの圧力を維持
した。アノード電極３４に、高圧電源３３より４００Ｖ
の直流高電圧を印加し、その後、素子電極２、３を介し
て図７（ａ）に示す単一の極性からなる電圧パルスを印
加した。パルス波高値は２０Ｖとし、パルス幅Ｔ３を
０．１ｍｓｅｃ、パルス間隔Ｔ４を１０ｍｓｅｃとし
た。約２０分間パルス電圧の印加を継続した後、通電を
停止し、スローリークバルブを閉め、活性化処理を終了
した。 工程−ｆ 続いて、安定化処理を施した。安定化処理は、電子放出
素子並びに真空装置を不図示のヒーターにより２５０℃
に加熱しながら、真空排気を継続することで行った。１
０時間後、ヒーターによる加熱をやめ、室温に戻したと
ころ真空装置内の圧力は１×１０-8Ｐａ程度に達した。In FIG. 5B, T1 and T2 are the pulse width and pulse interval of the voltage waveform, and in this embodiment, T1 is 1
msec, T2 was set to 16.7 msec, the peak value of the rectangular wave was raised in 0.1 V steps, and the forming process was performed. Also, during the forming process, at the same time, 0.1 V
At a voltage of, a resistance measurement pulse was inserted between the forming pulses, and the resistance was measured. When the pulse peak value became 5.5 V, the value measured by the resistance measurement pulse became about 1 MΩ or more, so that the voltage application to the element was stopped and the forming process was terminated. Step-e The evacuation of the vacuum device is continued, and after the pressure in the vacuum device reaches 1 × 10 −4 Pa, acrylonitrile is introduced into the vacuum device through a slow leak valve to perform the next activation step. And maintained a pressure of 1.0 × 10 −2 Pa. 400 V from the high voltage power supply 33 to the anode electrode 34
Then, a voltage pulse having a single polarity shown in FIG. 7A was applied through the device electrodes 2 and 3. The pulse peak value was 20 V, the pulse width T3 was 0.1 msec, and the pulse interval T4 was 10 msec. After the application of the pulse voltage was continued for about 20 minutes, the energization was stopped, the slow leak valve was closed, and the activation process was completed. Step-f Subsequently, a stabilizing treatment was performed. In the stabilization process, the electron-emitting device and the vacuum device were heated at 250 ° C. by a heater (not shown).
The vacuum evacuation was continued while heating to a temperature of about 1. 1
After 0 hour, the heating by the heater was stopped and the temperature was returned to room temperature, and the pressure in the vacuum apparatus reached about 1 × 10 −8 Pa.
【００９７】続いて、電子放出特性の測定を行った。ア
ノード電極３４と電子放出素子の間の距離Ｈを１ｍｍと
し、高圧電源３３によりアノード電極３４に４００Ｖの
電圧を印加した。この状態で、電源３１を用いて素子電
極２、３の間に矩形パルス電圧を印加して、電流計３０
及び電流計３２により、本実施例の電子放出素子の素子
電流Ｉｆおよび放出電流Ｉｅをそれぞれ測定した。本実
施例の電子放出素子によると、１９．２Ｖの駆動電圧Ｖ
ｆにおいて電子放出効率が０．１％となり、Ｖｆを更に
２０Ｖまで上昇させると、更に高い電子放出効率が得ら
れた。Subsequently, the electron emission characteristics were measured. The distance H between the anode 34 and the electron-emitting device was 1 mm, and a voltage of 400 V was applied to the anode 34 by the high-voltage power supply 33. In this state, a rectangular pulse voltage is applied between the device electrodes 2 and 3 using the power
In addition, the device current If and the emission current Ie of the electron-emitting device of this example were measured by the ammeter 32. According to the electron-emitting device of this embodiment, the driving voltage V is 19.2 V.
At f, the electron emission efficiency was 0.1%, and when Vf was further increased to 20 V, higher electron emission efficiency was obtained.
【００９８】次に、加速電圧Ｖａを５ｋＶに設定したと
ころ、しきい値電圧（〜１０Ｖ）以上で、２０Ｖ以下の
広い駆動電圧領域において、高い電子放出効率を得るこ
とができた。Next, when the acceleration voltage Va was set to 5 kV, a high electron emission efficiency could be obtained in a wide driving voltage region of not less than the threshold voltage (） 10 V) and not more than 20 V.
【００９９】次に、上記電子放出素子を低速電子線散乱
分光（ＬＥＥＤ）によって、堆積物の５〜１５ｅＶのエ
ネルギーを有する電子に対する弾性散乱確率を求めた。
その結果、本実施例の堆積物表面の弾性散乱確率βは、
とりわけ電子放出部からの距離が、Ｈ×活性化時のＶｆ
／（π×活性化時のＶａ）＝１６μｍの領域内におい
て、約０．１であった。Next, the above electron-emitting device was subjected to low-energy electron scattering spectroscopy (LEED) to determine the elastic scattering probability of the deposited material with respect to electrons having an energy of 5 to 15 eV.
As a result, the elastic scattering probability β of the sediment surface of this embodiment is
In particular, the distance from the electron emission portion is H × Vf at the time of activation.
In the region of / (π × Va at activation) = 16 μm, it was about 0.1.
【０１００】次に、本実施例の素子の導電性薄膜に形成
された間隙近傍の堆積物を、電子プローブマイクロアナ
リシス（ＥＰＭＡ）およびＸ線光電子分光（ＸＰＳ）、
さらにはオージェ電子分光によって元素分析し、前記堆
積物が炭素を主成分としてなることを確認した。Next, the deposit near the gap formed on the conductive thin film of the device of this embodiment was subjected to electron probe microanalysis (EPMA) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS).
Further, elemental analysis was performed by Auger electron spectroscopy, and it was confirmed that the deposit mainly contained carbon.
【０１０１】最後に、ＦＩＢ−断面ＴＥＭ法を用いて、
上記堆積物の断面観察を行なった。ここで観察はイメー
ジングプレートを用いてのデジタル記録で行なった。ま
ず低倍率で観察したところ図１の導電性薄膜４に形成さ
れた間隙７内のみならず、その周囲の導電性薄膜上にも
炭素を有する膜が１０ｎｍ程度以上の厚さで形成されて
いることがわかった。次に、より高倍率で堆積物を観察
したところ、下地（基体あるいは導電性膜あるいは素子
電極）表面に対し、略法線方向（＜±３０゜）に配向し
た格子縞が観察される箇所が広範囲に存在していた。更
に導電性薄膜上の炭素を有する膜である堆積物の観察像
のフーリエ変換を行なって回折図形を得たところ、下地
（基体あるいは導電性膜あるいは素子電極）表面に対
し、略法線方向（＜±３０゜）に強度極大を持つ回折リ
ングが測定される箇所が広範囲に存在していた。また強
度極大のある方向の回折リングの強度を、それと直交す
る方向の回折リングの強度で除した比が２．５以上であ
ると測定された。これらの観察結果から、本実施例の素
子では、電子放出部近傍の堆積物は炭素を主成分とした
炭素を有する膜であり、堆積物表面の電子に対する弾性
散乱確率βが約０．１であるため、放出電流Ｉｅが大き
く、放出効率ηの高い良好な電子放出が得られた。Finally, using the FIB-section TEM method,
The cross section of the deposit was observed. Here, observation was performed by digital recording using an imaging plate. First, when observed at a low magnification, a film having carbon is formed not only in the gap 7 formed in the conductive thin film 4 of FIG. 1 but also on the surrounding conductive thin film with a thickness of about 10 nm or more. I understand. Next, when the deposit was observed at a higher magnification, the area where lattice fringes oriented in a substantially normal direction (<± 30 °) was observed with respect to the surface of the base (substrate or conductive film or element electrode) was wide. Existed. Furthermore, when a diffraction pattern was obtained by performing a Fourier transform of an observed image of a deposit having carbon on the conductive thin film, a diffraction pattern was obtained in a direction substantially normal to the surface of the base (substrate or conductive film or device electrode) ( There was a wide range of places where a diffraction ring having an intensity maximum at <± 30 °) was measured. In addition, the ratio of the intensity of the diffraction ring in a direction having a maximum intensity divided by the intensity of the diffraction ring in a direction orthogonal thereto was measured to be 2.5 or more. From these observation results, in the device of this example, the deposit near the electron-emitting portion is a film containing carbon containing carbon as a main component, and the elastic scattering probability β for electrons on the surface of the deposit is about 0.1. Therefore, good electron emission with high emission current Ie and high emission efficiency η was obtained.
【０１０２】（実施例２）本実施例では、ソーダライム
ガラス上にスパッタ法により２００ｎｍの膜厚のＳｉＯ
2を形成した基板を用いたこと以外は、工程−ｄまで実
施例１と同様の構成と製法により素子の作成を行った。 工程−ｅ’ 引き続き真空装置内の排気を継続し、真空装置内の圧力
が１×１０-6Ｐａに達した後、次の活性化工程を行うた
めに、トルニトリルをスローリークバルブを通して真空
装置内に導入し、５．０×１０-4Ｐａの圧力を維持し
た。その後、素子電極２、３を介して図７（ａ）に示す
単一の極性からなる電圧パルスを印加した。尚、アノー
ド電極への高電圧印加は行っていない。パルス波高値は
１５Ｖとし、パルス幅Ｔ３を０．１ｍｓｅｃ、パルス間
隔Ｔ４を１０ｍｓｅｃとした。約４０分間パルス電圧の
印加を継続した後、通電を停止し、スローリークバルブ
を閉め、活性化処理を終了した。(Embodiment 2) In this embodiment, a 200 nm-thick SiO 2 film was formed on soda lime glass by sputtering.
Except for using the substrate on which the substrate 2 was formed, an element was fabricated by the same configuration and manufacturing method as in Example 1 up to the step-d. Step-e ′ The evacuation of the vacuum device is continued, and after the pressure in the vacuum device reaches 1 × 10 −6 Pa, to perform the next activation step, tolunitrile is passed through the slow leak valve into the vacuum device. To maintain a pressure of 5.0 × 10 −4 Pa. Thereafter, a voltage pulse having a single polarity as shown in FIG. 7A was applied through the device electrodes 2 and 3. Incidentally, no high voltage was applied to the anode electrode. The pulse peak value was 15 V, the pulse width T3 was 0.1 msec, and the pulse interval T4 was 10 msec. After the application of the pulse voltage was continued for about 40 minutes, the energization was stopped, the slow leak valve was closed, and the activation process was completed.
【０１０３】活性化処理終了後、実施例１と同様に安定
化工程を行った。続いて、電子放出特性の測定を行っ
た。After the activation process was completed, a stabilization step was performed in the same manner as in the first embodiment. Subsequently, the electron emission characteristics were measured.
【０１０４】アノード電極３４と電子放出素子の間の距
離Ｈを３ｍｍとし、高圧電源３３によりアノード電極３
４に１．２ｋＶの電圧を印加した。この状態で、電源３
１を用いて素子電極２、３の間に矩形パルス電圧を印加
して、電流計３０及び電流計３２により、本実施例の電
子放出素子の素子電流Ｉｆおよび放出電流Ｉｅをそれぞ
れ測定した。本実施例の電子放出素子によると、１３．
５Ｖの駆動電圧Ｖｆにおいて電子放出効率が０．１％と
なり、Ｖｆを更に１５Ｖまで上昇させると、更に高い電
子放出効率が得られた。The distance H between the anode 34 and the electron-emitting device was set to 3 mm, and the high-voltage power supply 33
4 was applied with a voltage of 1.2 kV. In this state, power supply 3
1, a rectangular pulse voltage was applied between the device electrodes 2 and 3, and the device current If and the emission current Ie of the electron-emitting device of this example were measured by the ammeter 30 and the ammeter 32, respectively. According to the electron-emitting device of this embodiment, 13.
At a driving voltage Vf of 5 V, the electron emission efficiency was 0.1%. When Vf was further increased to 15 V, higher electron emission efficiency was obtained.
【０１０５】次に、加速電圧Ｖａを６ｋＶに設定したと
ころ、１０Ｖ以上で、１５Ｖ以下の広い駆動電圧領域に
おいて、高い電子放出効率を得ることができた。次に、
上記電子放出素子を低速電子線散乱分光（ＬＥＥＤ）に
よって、堆積物の５〜１５ｅＶのエネルギーを有する電
子に対する弾性散乱確率を求めた。その結果、本実施例
の堆積物表面の弾性散乱確率βは、約０．２であった。
次に、本実施例の素子の導電性薄膜に形成された間隙近
傍の堆積物を、電子プローブマイクロアナリシス（ＥＰ
ＭＡ）およびＸ線光電子分光（ＸＰＳ）、さらにはオー
ジェ電子分光によって元素分析し、前記堆積物が炭素を
主成分としてなることを確認した。最後に、実施例１と
同様にＦＩＢ−断面ＴＥＭ法を用いて堆積物の断面観察
を行った。本実施例の素子においても、下地表面に対
し、略法線方向（＜±３０゜）に配向した格子縞が観察
される箇所が広範囲に存在していた。Next, when the acceleration voltage Va was set to 6 kV, high electron emission efficiency could be obtained in a wide driving voltage region of 10 V or more and 15 V or less. next,
The elastic emission probability of the electron-emitting device with respect to electrons having an energy of 5 to 15 eV was determined by low-energy electron scattering spectroscopy (LEED). As a result, the elastic scattering probability β of the deposit surface in this example was about 0.2.
Next, the deposit near the gap formed in the conductive thin film of the device of this embodiment is subjected to electron probe microanalysis (EP).
MA), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), and elemental analysis by Auger electron spectroscopy, and it was confirmed that the deposits consisted mainly of carbon. Finally, the cross section of the deposit was observed using the FIB-cross section TEM method in the same manner as in Example 1. Also in the device of this example, there were a wide range of locations where lattice fringes oriented in a substantially normal direction (<± 30 °) were observed with respect to the base surface.
【０１０６】これらの観察結果から、本実施例の素子で
は、電子放出部近傍の堆積物は炭素を主成分とした炭素
を有する膜であり、堆積物表面の電子に対する弾性散乱
確率βが約０．２であるため、放出電流Ｉｅが大きく、
放出効率ηの高い良好な電子放出が得られた。From these observation results, in the device of this example, the deposit near the electron emitting portion is a film containing carbon containing carbon as a main component, and the elastic scattering probability β for electrons on the surface of the deposit is about 0. .2, the emission current Ie is large,
Good electron emission with high emission efficiency η was obtained.
【０１０７】（実施例３）本実施例では、ソーダライム
ガラス上にスパッタ法により２００ｎｍの膜厚のＳｉＯ
2を形成した基板を用いたこと以外は、工程−ｄまで実
施例１と同様の構成と製法により素子の作成を行った。 工程−ｅ’’ 引き続き真空装置内の排気を継続し、真空装置内の圧力
が１×１０-6Ｐａに達した後、次の活性化工程を行うた
めに、トルニトリルをスローリークバルブを通して真空
装置内に導入し、１．０×１０-4Ｐａの圧力を維持し
た。その後、素子電極２、３を介して図７（ｂ）に示す
正負両方の極性からなる電圧パルスを印加した。尚、ア
ノード電極への高電圧印加は行っていない。パルス波高
値は、正負両極性とも１５Ｖとし、パルス幅Ｔ３を１ｍ
ｓｅｃ、パルス間隔Ｔ４を１０ｍｓｅｃとした。約６０
分間パルス電圧の印加を継続した後、通電を停止し、ス
ローリークバルブを閉め、活性化処理を終了した。(Embodiment 3) In this embodiment, a 200 nm-thick SiO 2 film was formed on soda lime glass by sputtering.
Except for using the substrate on which the substrate 2 was formed, an element was fabricated by the same configuration and manufacturing method as in Example 1 up to the step-d. Step-e ″ The evacuation of the vacuum apparatus is continued, and after the pressure in the vacuum apparatus reaches 1 × 10 −6 Pa, in order to perform the next activation step, tolunitrile is passed through a slow leak valve to form a vacuum apparatus. And maintained at a pressure of 1.0 × 10 −4 Pa. Thereafter, voltage pulses having both positive and negative polarities shown in FIG. 7B were applied through the device electrodes 2 and 3. Incidentally, no high voltage was applied to the anode electrode. The pulse crest value is 15 V for both positive and negative polarities, and the pulse width T3 is 1 m.
sec and the pulse interval T4 was 10 msec. About 60
After the application of the pulse voltage was continued for one minute, the energization was stopped, the slow leak valve was closed, and the activation process was completed.
【０１０８】活性化処理終了後、実施例１と同様に安定
化工程を行った。続いて、電子放出特性の測定を行っ
た。After completion of the activation process, a stabilization step was performed in the same manner as in the first embodiment. Subsequently, the electron emission characteristics were measured.
【０１０９】アノード電極３４と電子放出素子の間の距
離Ｈを３ｍｍとし、高圧電源３３によりアノード電極３
４に３ｋＶの電圧を印加した。この状態で、電源３１を
用いて素子電極２、３の間に矩形パルス電圧を印加し
て、電流計３０及び電流計３２により、本実施例の電子
放出素子の素子電流Ｉｆおよび放出電流Ｉｅをそれぞれ
測定した。本実施例の電子放出素子によると、１０Ｖの
駆動電圧Ｖｆにおいて電子放出効率が０．１％以上とな
り、Ｖｆを更に１５Ｖまで上昇させると、更に高い電子
放出効率が得られた。 次に、上記電子放出素子を低速
電子線散乱分光（ＬＥＥＤ）によって、堆積物の５〜１
５ｅＶのエネルギーを有する電子に対する弾性散乱確率
を求めた。その結果、本実施例の堆積物表面の弾性散乱
確率βは、約０．３であった。次に、本実施例の素子の
導電性薄膜に形成された間隙近傍の堆積物を、電子プロ
ーブマイクロアナリシス（ＥＰＭＡ）およびＸ線光電子
分光（ＸＰＳ）、さらにはオージェ電子分光によって元
素分析し、前記堆積物が炭素を主成分としてなることを
確認した。The distance H between the anode 34 and the electron-emitting device is 3 mm, and the high-voltage power supply 33
4 was applied with a voltage of 3 kV. In this state, a rectangular pulse voltage is applied between the device electrodes 2 and 3 using the power supply 31, and the device current If and the emission current Ie of the electron-emitting device of this embodiment are measured by the ammeter 30 and the ammeter 32. Each was measured. According to the electron-emitting device of this example, the electron emission efficiency was 0.1% or more at a driving voltage Vf of 10 V, and higher electron emission efficiency was obtained when Vf was further increased to 15 V. Next, the above-mentioned electron-emitting device was subjected to low-energy electron scattering spectroscopy (LEED) to measure 5-1 of the deposit.
The elastic scattering probability for an electron having an energy of 5 eV was determined. As a result, the elastic scattering probability β of the deposit surface in the present example was about 0.3. Next, the deposit near the gap formed in the conductive thin film of the device of this embodiment is subjected to elemental analysis by electron probe microanalysis (EPMA), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), and Auger electron spectroscopy. It was confirmed that the sediment was mainly composed of carbon.
【０１１０】最後に、実施例１と同様にＦＩＢ−断面Ｔ
ＥＭ法を用いて堆積物の断面観察を行った。本実施例の
素子においても、下地表面に対し、略法線方向（＜±３
０゜）に配向した格子縞が観察される箇所が広範囲に存
在していた。Finally, the FIB-cross section T
The cross section of the deposit was observed using the EM method. Also in the device of this embodiment, the direction of the normal to the underlying surface (<± 3
There was a wide range of places where lattice fringes oriented at 0 °) were observed.
【０１１１】これらの観察結果から、本実施例の素子で
は、電子放出部近傍の堆積物は炭素を主成分とした炭素
を有する膜であり、堆積物表面の電子に対する弾性散乱
確率βが約０．３であるため、放出電流Ｉｅが大きく、
放出効率ηの高い良好な電子放出が得られた。From these observation results, in the device of this example, the deposit in the vicinity of the electron emission portion is a film containing carbon containing carbon as a main component, and the elastic scattering probability β for electrons on the surface of the deposit is about 0. .3, the emission current Ie is large,
Good electron emission with high emission efficiency η was obtained.
【０１１２】（実施例４）本実施例は、多数の表面伝導
電子放出素子を単純マトリクス配置した電子源を用いた
画像形成装置の例である。Embodiment 4 This embodiment is an example of an image forming apparatus using an electron source in which a large number of surface conduction electron-emitting devices are arranged in a simple matrix.
【０１１３】電子源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１
３、図１４で、同じ記号を示したものは、同じものを示
す。ここで１０１は基板、１０２は図９のＤｘｍに対応
するＸ方向配線、１０３は図９のＤｙｎに対応するＹ方
向配線、４は導電性薄膜、２、３は素子電極、１７１は
層間絶縁層、１７２は素子電極２とＸ方向配線１０２と
電気的接続のためのコンタクトホールである。尚、本実
施例では、マトリクスの行及び列の数はそれぞれ（ｍ
＝）１００及び（ｎ＝）３００である。FIG. 13 is a plan view of a part of the electron source. FIG. 14 is a sectional view taken along the line AA ′ in the figure. However, FIG.
3. In FIG. 14, the same symbols indicate the same components. Here, 101 is a substrate, 102 is an X-direction wiring corresponding to Dxm in FIG. 9, 103 is a Y-direction wiring corresponding to Dyn in FIG. , 172 are contact holes for electrical connection between the device electrode 2 and the X-direction wiring 102. In this embodiment, the number of rows and columns in the matrix is (m
=) 100 and (n =) 300.
【０１１４】次に製造方法を図１５、図１６により工程
順に従って具体的に説明する。 工程−ａ 清浄化したソーダライムガラス上に厚さ５００ｎｍのシ
リコン酸化膜をスパッタ法で形成した基板１上に、真空
蒸着により厚さ５ｎｍのＣｒ、厚さ６００ｎｍのＡｕを
順次積層した後、フォトレジスト（ＡＺ１３７０ヘキス
ト社製）をスピンナーにより回転塗布し、プリベークを
行った後、露光、現像して、Ｘ方向配線１０２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Ｘ方向配線１０２を形成する
（図１５（ａ））。 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１７１をＲＦスパッタ法により堆積する（図１５の
（ｂ））。 工程−ｃ 工程−ｂで堆積した層間絶縁層１７１にコンタクトホー
ル１７２を形成するためのフォ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１７１をエッチング
してコンタクトホール１７２を形成する（図１５の
（ｃ））。 工程−ｄ その後、素子電極２と素子電極間ギャップＬとなるべき
パターンをフォトレジスト（ＲＤ−２０００Ｎ−４１
日立化成社製）で形成し、スパッタ法により、厚さ５ｎ
ｍのＴｉ、厚さ５０ｎｍのＰｔを順次堆積した。フォト
レジストパターンを有機溶剤で溶解し、Ｐｔ／Ｔｉ堆積
膜をリフトオフし、素子電極間隔Ｌ＝３ｍｍ、素子電極
の幅Ｗ＝３００μｍを有する素子電極２，３を形成した
（図１５の（ｄ））。 工程−ｅ 素子電極２，３の上にＹ方向配線１０３のフォトレジス
トパターンを形成した後、厚さ５ｎｍのＴｉ、厚さ５０
０ｎｍのＡｕを順次真空蒸着により堆積し、リフトオフ
により不要の部分を除去して、所望の形状のＹ方向配線
１０３を形成した（図１６の（ａ））。 工程−ｆ 膜厚１００ｎｍのＣｒ膜１９１を真空蒸着により堆積・
パターニングし、その上に有機パラジウム化合物溶液
（ｃｃｐ４２３０奥野製薬（株）社製）をスピンナーに
より回転塗布、３００℃で１０分間の加熱焼成処理をし
た（図１６の（ｂ））。また、こうして形成された主元
素としてＰｄよりなる微粒子からなる導電性薄膜４の膜
厚は１０ｎｍ、シート抵抗値は２×１０４Ω／□であっ
た。 工程−ｇ Ｃｒ膜１９１および焼成後の導電性薄膜４を酸エッチャ
ントによりエッチングしてリフトオフすることで所望の
パターンの導電性薄膜４を形成した（図１６の
（ｃ））。 工程−ｈ コンタクトホール１７２部分以外にレジストを塗布する
ようなパターンを形成し、真空蒸着により厚さ５ｎｍの
Ｔｉ、厚さ５００ｎｍのＡｕを順次堆積した。リフトオ
フにより不要の部分を除去することにより、コンタクト
ホール１７２を埋め込んだ（図１６の（ｄ））。Next, the manufacturing method will be specifically described with reference to FIGS. Step-a After vacuum-depositing 5 nm thick Cr and 600 nm thick Au on a substrate 1 in which a 500 nm thick silicon oxide film was formed on a cleaned soda lime glass by a sputtering method, a photo was taken. A resist (manufactured by Hoechst AZ1370) is spin-coated with a spinner, prebaked, exposed and developed to form a resist pattern for the X-directional wiring 102, and the Au / Cr deposited film is wet-etched to a desired pattern. An X-directional wiring 102 having a shape is formed (FIG. 15A). Step-b Next, an interlayer insulating layer 171 made of a silicon oxide film having a thickness of 1.0 μm is deposited by RF sputtering (FIG. 15B). Step-c A photoresist pattern for forming a contact hole 172 is formed in the interlayer insulating layer 171 deposited in the step-b, and the interlayer insulating layer 171 is etched using the photoresist pattern as a mask to form a contact hole 172 (see FIG. 15). (C)). Step-d After that, a pattern to be a gap L between the device electrode 2 and the device electrode is formed by a photoresist (RD-2000N-41).
Hitachi Chemical Co., Ltd.) and a thickness of 5 n
m of Ti and Pt of 50 nm in thickness were sequentially deposited. The photoresist pattern was dissolved with an organic solvent, and the Pt / Ti deposited film was lifted off to form device electrodes 2 and 3 having a device electrode interval L = 3 mm and a device electrode width W = 300 μm (FIG. 15D). ). Step-e After forming a photoresist pattern of the Y-directional wiring 103 on the device electrodes 2 and 3, a Ti having a thickness of 5 nm and a thickness of 50
Au having a thickness of 0 nm was sequentially deposited by vacuum evaporation, and unnecessary portions were removed by lift-off to form a Y-directional wiring 103 having a desired shape (FIG. 16A). Step-f A Cr film 191 having a thickness of 100 nm is deposited by vacuum evaporation.
Patterning was performed, and an organic palladium compound solution (ccp4230 manufactured by Okuno Pharmaceutical Co., Ltd.) was spin-coated thereon with a spinner and heated and baked at 300 ° C. for 10 minutes (FIG. 16B). The conductive thin film 4 made of fine particles of Pd as the main element thus formed had a thickness of 10 nm and a sheet resistance of 2 × 104Ω / □. Step-g The Cr film 191 and the baked conductive thin film 4 were etched with an acid etchant and lifted off to form a conductive thin film 4 having a desired pattern (FIG. 16C). Step-h A pattern was formed such that a resist was applied to portions other than the contact holes 172, and 5 nm thick Ti and 500 nm thick Au were sequentially deposited by vacuum evaporation. Unnecessary portions were removed by lift-off to bury the contact holes 172 (FIG. 16D).
【０１１５】以上の工程により絶縁性基板１上にＸ方向
配線１０２、層間絶縁層１７１、Ｙ方向配線１０３、素
子電極２，３、導電性薄膜４を形成した。Through the above steps, the X-directional wiring 102, the interlayer insulating layer 171, the Y-directional wiring 103, the device electrodes 2, 3, and the conductive thin film 4 were formed on the insulating substrate 1.
【０１１６】次に、以上のようにして作製した電子源基
板を用いて、電子源及び表示装置を構成した例を、図１
０と図１１を用いて説明する。Next, an example in which an electron source and a display device are configured by using the electron source substrate manufactured as described above is shown in FIG.
This will be described with reference to FIG.
【０１１７】以上のようにして素子を作製した基板１を
リアプレート１１１上に固定した後、基板１の３ｍｍ上
方に、フェースプレート１１６（ガラス基板１１３の内
面に蛍光膜１１４とメタルバック１１５が形成されて構
成される）を支持枠１１２を介し配置し、フェースプレ
ート１１６、支持枠１１２、リアプレート１１１の接合
部にフリットガラスを塗布し、大気中で４２０℃で１０
分焼成することで封着した。またリアプレート１１１へ
の基板１の固定もフリットガラスで行った。After fixing the substrate 1 on which the element was manufactured as described above on the rear plate 111, a face plate 116 (a fluorescent film 114 and a metal back 115 were formed on the inner surface of the glass substrate 113) was formed 3 mm above the substrate 1. Is arranged via a support frame 112, frit glass is applied to a joint portion of the face plate 116, the support frame 112, and the rear plate 111, and the frit glass is applied at 420 ° C. in the air.
It was sealed by baking for a minute. The fixing of the substrate 1 to the rear plate 111 was also performed using frit glass.
【０１１８】本実施例において図１０の１０４は電子放
出部形成前の電子放出素子（例えば、図４の（ｂ）に相
当する）であり、１０２，１０３はそれぞれＸ方向及び
Ｙ方向の素子配線である。In this embodiment, reference numeral 104 in FIG. 10 denotes an electron-emitting device (corresponding to, for example, FIG. 4B) before forming an electron-emitting portion, and reference numerals 102 and 103 denote device wirings in the X and Y directions, respectively. It is.
【０１１９】蛍光膜１１４は、モノクロームの場合は蛍
光体のみから成るが、本実施例では蛍光体はストライプ
形状を採用した。先にブラックストライプを形成し、そ
の間隙部に各色蛍光体を塗布し、蛍光膜１１４を作製し
た。ブラックストライプの材料として通常良く用いられ
ている黒鉛を主成分とする材料を用いた。ガラス基板１
１３に蛍光体を塗布する方法はスラリー法を用いた。The fluorescent film 114 is made of only a phosphor in the case of monochrome, but in this embodiment, the phosphor has a stripe shape. First, a black stripe was formed, and a phosphor of each color was applied to the gap, thereby forming a phosphor film 114. As the material for the black stripe, a material mainly containing graphite, which is generally used, was used. Glass substrate 1
A slurry method was used to apply the phosphor to the substrate 13.
【０１２０】また、蛍光膜１１４の内面側には通常メタ
ルバック１１５が設けられる。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を真空蒸着す
ることで作製した。Further, a metal back 115 is usually provided on the inner surface side of the fluorescent film 114. The metal back was manufactured by performing a smoothing process (usually called filming) on the inner surface of the fluorescent film after the fluorescent film was manufactured, and then vacuum-depositing Al.
【０１２１】フェースプレート１１６には、更に蛍光膜
１１４の導電性を高めるため、蛍光膜１１４の外面側に
透明電極（不図示）が設けられる場合もあるが、本実施
例では、メタルバックのみで十分な導伝性が得られたの
で省略した。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なくてはいけないた
め、十分な位置合わせを行った。以上のようにして完成
したガラス容器内の雰囲気を排気管（図示せず）を通じ
真空ポンプにて排気し、十分な圧力に達した後、容器外
端子ＤｏｘｌないしＤｏｘｍとＤｏｙｌないしＤｏｙｎ
を通じ電子放出素子１０４の電極２，３間に電圧を印加
し、導電性薄膜４をフォーミング処理した。フォーミン
グ処理の電圧波形は、図５の（ｂ）と同様である。フォ
ーミングで印加した最大電圧は約５．４Ｖであった。本
実施例ではＴ１を１ｍｓｅｃ、Ｔ２を１０ｍｓｅｃと
し、約１×１０-3Ｐａの真空雰囲気下で行った。In the face plate 116, a transparent electrode (not shown) may be provided on the outer surface side of the fluorescent film 114 in order to further increase the conductivity of the fluorescent film 114, but in this embodiment, only the metal back is used. Omitted because sufficient conductivity was obtained. At the time of performing the above-mentioned sealing, in the case of color, since the phosphors of each color must correspond to the electron-emitting devices, sufficient alignment was performed. The atmosphere in the glass container completed as described above is exhausted by a vacuum pump through an exhaust pipe (not shown), and after reaching a sufficient pressure, the external terminals Doxl to Doxm and Doyl to Doyn.
A voltage was applied between the electrodes 2 and 3 of the electron-emitting device 104 through the process to form the conductive thin film 4. The voltage waveform of the forming process is the same as that shown in FIG. The maximum voltage applied in the forming was about 5.4V. In this embodiment, T1 is set to 1 msec and T2 is set to 10 msec, and the test is performed in a vacuum atmosphere of about 1 × 10 −3 Pa.
【０１２２】次に、パネル内の圧力が１０-6Ｐａ台に達
するまで排気を続けた後、パネルの排気管より、全圧が
１．３×１０-4Ｐａとなるようにトルニトリルをパネル
内に導入し、維持した。容器外端子ＤｏｘｌないしＤｏ
ｘｍとＤｏｙｌないしＤｏｙｎを通じ電子放出素子１０
４の電極２，３間に、図７（ｂ）と同様の波形で、正負
両極性ともに１０Ｖの波高値から電圧を印加し始め、１
６Ｖまで昇圧し、その後波高値を１６Ｖの一定電圧で保
持した。１０Ｖから１６Ｖまでの昇圧は、３０秒で０．
１Ｖ上昇するように行い、トータルの電圧印加時間は６
０分とした。尚、パルス幅Ｔ３は１ｍｓｅｃとし、パル
ス間隔Ｔ４は１０ｍｓｅｃとした。Next, the exhaust was continued until the pressure in the panel reached a level of 10 −6 Pa, and then tornitrile was pumped through the exhaust pipe of the panel so that the total pressure was 1.3 × 10 −4 Pa. Introduced and maintained. Terminal Doxl or Do outside the container
xm and the electron emitting device 10 through Doyl or Doyn
7B, a voltage similar to that of FIG.
The voltage was raised to 6V, and then the peak value was maintained at a constant voltage of 16V. The step-up from 10V to 16V is 0.3 seconds in 30 seconds.
The voltage is increased by 1 V, and the total voltage application time is 6
0 minutes. The pulse width T3 was 1 msec, and the pulse interval T4 was 10 msec.
【０１２３】このように、フォーミング、活性化処理を
行い、電子放出素子１０４を作製した。次にパネル全体
を２５０℃に加熱しながら排気し、室温まで降温して内
部を１０-7Ｐａ程度の圧力とした後、不図示の排気管を
ガスバーナーで熱することで溶着し外囲器の封止を行っ
た。As described above, the electron-emitting device 104 was manufactured by performing the forming and the activation processes. Next, the entire panel was evacuated while being heated to 250 ° C., the temperature was lowered to room temperature, and the inside was set to a pressure of about 10 −7 Pa. Was sealed.
【０１２４】最後に封止後の圧力を維持するために、高
周波加熱法でゲッター処理を行った。以上のように完成
した本発明の画像形成装置において、各電子放出素子に
は、容器外端子ＤｏｘｌないしＤｏｘｍ、Ｄｏｙｌない
しＤｏｙｎを通じ、走査信号及び変調信号を不図示の信
号発生手段よりそれぞれ、印加することにより、電子放
出させ、高圧端子１１７を通じ、メタルバック１１５、
あるいは透明電極（不図示）に加速電圧Ｖａを印加し、
電子ビームを加速し、蛍光膜１１４に衝突させ、励起・
発光させることで画像を表示した。 本発明の画像形成
装置によると、Ｖａ＝３ｋＶ以上で、１０〜１６Ｖの範
囲の駆動電圧における電子放出効率は０．１％以上とな
り、明るい良好な画像が得られた。尚、画像表示後に本
実施例の画像形成装置を分解し、電子放出素子の電子放
出部近傍の堆積膜を低速電子線散乱分光（ＬＥＥＤ）に
よって分析したところ、５〜１５ｅＶのエネルギーを有
する電子に対する弾性散乱確率βは、約０．３であっ
た。Finally, in order to maintain the pressure after sealing, getter processing was performed by a high-frequency heating method. In the image forming apparatus of the present invention completed as described above, a scanning signal and a modulation signal are applied to the respective electron-emitting devices from signal generating means (not shown) through terminals Doxl to Doxm and Doyl to Doyn outside the container. As a result, electrons are emitted, and the metal back 115,
Alternatively, an acceleration voltage Va is applied to a transparent electrode (not shown),
The electron beam is accelerated and collides with the fluorescent film 114 to excite and
The image was displayed by emitting light. According to the image forming apparatus of the present invention, when Va = 3 kV or more, the electron emission efficiency at a driving voltage in the range of 10 to 16 V was 0.1% or more, and a bright and good image was obtained. After the image was displayed, the image forming apparatus of the present embodiment was disassembled, and the deposited film near the electron emission portion of the electron emission element was analyzed by low-energy electron scattering (LEED). The elastic scattering probability β was about 0.3.
【０１２５】また、実施例１と同様にＦＩＢ−断面ＴＥ
Ｍ法を用いて堆積物の断面観察を行ったところ、下地表
面に対し、略法線方向（＜±３０゜）に配向した格子縞
が観察される箇所が広範囲に存在していた。Also, as in the first embodiment, the FIB-section TE
When the cross section of the deposit was observed using the M method, a wide range of locations where lattice fringes oriented in a substantially normal direction (<± 30 °) were observed with respect to the base surface.
【０１２６】（実施例５）本実施例では、テレビジョン
放送をはじめとする種々の画像情報源より提供される画
像情報を表示できるように構成した表示装置の一例を示
す。実施例４と同様に作成した画像形成装置に対し、図
１２に示した駆動回路を用いて、ＮＴＳＣ方式のテレビ
信号に応じて表示を行った。(Embodiment 5) In this embodiment, an example of a display device configured to display image information provided from various image information sources such as television broadcasting will be described. Display was performed on the image forming apparatus created in the same manner as in Example 4 by using the drive circuit shown in FIG. 12 according to an NTSC television signal.
【０１２７】本表示装置においては、とりわけ表面伝導
型放出素子を電子ビーム源とするディスプレイパネルの
薄形化が容易なため、表示装置の奥行きを小さくするこ
とができる。それに加えて、表示伝導型放出素子を電子
ビーム源とするディプレイパネルは大画面化が容易で輝
度が高く視野角特性にも優れるため、本表示装置は臨場
感にあふれ迫力に富んだ画像を視認性良く表示する事が
可能である。In the present display device, in particular, it is easy to make the display panel thin using a surface conduction electron-emitting device as an electron beam source, so that the depth of the display device can be reduced. In addition, the display panel using the display conduction type electron-emitting device as the electron beam source is easy to enlarge the screen, has high brightness, and has excellent viewing angle characteristics. It is possible to display with good visibility.
【０１２８】本実施例における表示装置は、ＮＴＳＣ方
式のテレビ信号に応じたテレビ画像を明るく、良好に表
示することができた。The display device of this example was able to display a television image according to the NTSC television signal brightly and well.
【０１２９】[0129]
【発明の効果】以上説明したように、本発明の電子放出
素子と駆動方法、装置を用いることにより、電子放出効
率の高い電子放出特性を得ることができた。従って、本
発明の電子放出素子並びに駆動方法を用いた電子源、と
りわけこの電子源を搭載し、画像表示部材として蛍光体
を用いた画像形成装置においては、低消費電力で明るい
高品位な画像を表示する、フラットテレビを提供するこ
とができた。As described above, by using the electron-emitting device, the driving method, and the device of the present invention, electron-emitting characteristics with high electron-emitting efficiency can be obtained. Therefore, in an electron source using the electron-emitting device and the driving method of the present invention, in particular, in an image forming apparatus equipped with the electron source and using a phosphor as an image display member, a bright high-quality image with low power consumption can be obtained. We were able to provide a flat TV to display.
【図１】本発明の電子放出素子の模式図である。FIG. 1 is a schematic view of an electron-emitting device of the present invention.
【図２】本発明の電子放出部近傍における電子軌道を説
明する拡大模式図である。FIG. 2 is an enlarged schematic diagram illustrating an electron trajectory in the vicinity of an electron emitting portion according to the present invention.
【図３】測定評価機能を備えた真空処理装置の一例を示
す模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram illustrating an example of a vacuum processing apparatus having a measurement evaluation function.
【図４】本発明の電子放出素子の製造工程の一部を示す
模式図である。FIG. 4 is a schematic view showing a part of the manufacturing process of the electron-emitting device of the present invention.
【図５】本発明の電子放出素子の製造工程の一部である
フォーミング工程に用いることのできる電圧波形の一例
を示す模式図である。FIG. 5 is a schematic view showing an example of a voltage waveform that can be used in a forming step which is a part of the manufacturing process of the electron-emitting device of the present invention.
【図６】本発明の電子放出素子において、電子放出特性
が０．１％以上になるための、堆積物の弾性散乱確率と
駆動条件との関係を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a relationship between the probability of elastic scattering of deposits and driving conditions for the electron emission characteristics of the electron emission element of the present invention to be 0.1% or more.
【図７】本発明の電子放出素子の製造工程の一部である
活性化工程に用いることのできる電圧波形の一例を示す
模式図である。FIG. 7 is a schematic diagram showing an example of a voltage waveform that can be used in an activation step which is a part of the manufacturing process of the electron-emitting device of the present invention.
【図８】本発明の電子放出素子の放出電流Ｉｅ、素子電
流Ｉｆと素子電圧Ｖｆとの関係を示す模式図である。FIG. 8 is a schematic diagram showing the relationship between the emission current Ie, the device current If, and the device voltage Vf of the electron-emitting device of the present invention.
【図９】本発明の電子放出素子を単純マトリクス配置し
た電子源に適用した一例を示す模式図である。FIG. 9 is a schematic diagram showing an example in which the electron-emitting device of the present invention is applied to an electron source in which a simple matrix is arranged.
【図１０】本発明の電子放出素子を画像形成装置に適用
した一例を示す模式図である。FIG. 10 is a schematic diagram illustrating an example in which the electron-emitting device of the present invention is applied to an image forming apparatus.
【図１１】蛍光膜の一例を示す模式図である。FIG. 11 is a schematic diagram illustrating an example of a fluorescent film.
【図１２】本発明の電子放出素子を画像形成装置に適用
した際に、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ブロック図である。FIG. 12 is a block diagram of a driving circuit for performing display according to an NTSC television signal when the electron-emitting device of the present invention is applied to an image forming apparatus.
【図１３】本発明の電子放出素子を単純マトリクス配置
した電子源に適用した一例を示す模式図である。FIG. 13 is a schematic diagram showing an example in which the electron-emitting device of the present invention is applied to an electron source in which a simple matrix is arranged.
【図１４】図１３の折れ線Ａ−Ａ′に沿った部分断面模
式図である。FIG. 14 is a schematic partial cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG.
【図１５】本発明の実施例に係わる電子源の製造工程の
一部を説明するための模式図である。FIG. 15 is a schematic diagram for explaining a part of the manufacturing process of the electron source according to the embodiment of the present invention.
【図１６】本発明の実施例に係わる電子源の製造工程の
一部を説明するための模式図である。FIG. 16 is a schematic diagram for explaining a part of the manufacturing process of the electron source according to the embodiment of the present invention.
【図１７】従来の電子放出素子の構成を示す模式図であ
る。FIG. 17 is a schematic diagram showing a configuration of a conventional electron-emitting device.
【図１８】従来の別の電子放出素子の構成を示す模式図
である。FIG. 18 is a schematic diagram showing a configuration of another conventional electron-emitting device.
【図１９】炭素を有する膜の格子縞及び配向性を示す模
式図である。FIG. 19 is a schematic view showing lattice fringes and orientation of a film containing carbon.
１ 基板 ２、３ 電極 ４ 導電性薄膜 ５ 電子放出部 ７ 導電性薄膜に形成された第一の間隙 ８ 第一の間隙よりも狭い堆積物に形成された第二の間
隙 ２１、２２ 炭素を主成分とする堆積物 ３０ 素子電極２，３間の導電性薄膜４を流れる素子
電流Ｉｆを測定するため の電流計３１ 電子放出素子に素子電圧Ｖｆを印加す
るための電源 ３２ 電子放出素子から放出された放出電流Ｉｅを測
定するための電流計 ３３ アノード電極３４に電圧を印加するための電圧
電源 ３４ 電子放出素子から放出される電子を加速および
補足するためのアノード電極 １０１ 電子源基板 １０２ Ｘ方向配線 １０３ Ｙ方向配線 １０４ 電子放出素子 １０５ 結線 １１１ リアプレート １１２ 支持枠 １１３ ガラス基板 １１４ 蛍光膜 １１５ メタルバック １１６ フェースプレート １１７ 高圧端子 １１８ 外囲器 １２１ 黒色部材 １２２ 蛍光体 １３１ 表示パネル １３２ 走査回路 １３３ 制御回路 １３４ シフトレジスタ １３５ ラインメモリ １３６ 同期信号分離回路 １３７ 変調信号発生器 ＶｘおよびＶａ 直流電源 １７１ 層間絶縁層 １７２ コンタクトホールDESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate 2, 3 electrode 4 Conductive thin film 5 Electron emission part 7 1st gap formed in the conductive thin film 8 2nd gap formed in the deposit narrower than the 1st gap 21 and 22 Mainly carbon Deposit as a component 30 Ammeter 31 for measuring device current If flowing through conductive thin film 4 between device electrodes 2 and 3 31 Power supply for applying device voltage Vf to electron emission device 32 Emitted from electron emission device Ammeter 33 for measuring emitted current Ie 33 Voltage power supply for applying voltage to anode electrode 34 Anode electrode 101 for accelerating and capturing electrons emitted from electron-emitting devices 101 Electron source substrate 102 X-directional wiring 103 Y-direction wiring 104 Electron-emitting device 105 Connection 111 Rear plate 112 Support frame 113 Glass substrate 114 Phosphor film 115 Metal back 116 Face Rate 117 High voltage terminal 118 Envelope 121 Black member 122 Phosphor 131 Display panel 132 Scan circuit 133 Control circuit 134 Shift register 135 Line memory 136 Synchronization signal separation circuit 137 Modulation signal generator Vx and Va DC power supply 171 Interlayer insulating layer 172 Contact hole
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 敬介 東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノ ン株式会社内 Ｆターム(参考） 5C031 DD09 DD17 5C036 EE01 EF01 EF06 EF09 EG12 EG48 EH08 EH11 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Keisuke Yamamoto 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo F-term in Canon Inc. (reference) 5C031 DD09 DD17 5C036 EE01 EF01 EF06 EF09 EG12 EG48 EH08 EH11
Claims (15)
して設けられており、 前記炭素膜間間隙を境にして、一方の炭素を有する膜
が、前記一対の電極の一方の電極と電気的に接続し、他
方の炭素を有する膜が、前記一対の電極の他方の電極と
電気的に接続しており、 前記炭素を有する膜の５ｅＶ以上で且つ１５ｅＶ以下の
エネルギーを有する電子に対する弾性散乱確率が、０．
１以上であることを特徴とする電子放出素子。1. A substrate comprising: a substrate; a pair of electrodes disposed on the surface of the substrate; and a film having carbon between the pair of electrodes, wherein the film having carbon is opposed to the film at a predetermined interval. The film having one carbon is electrically connected to one electrode of the pair of electrodes, and the film having the other carbon is disposed at the boundary between the carbon film gaps. Is electrically connected to the other one of the electrodes, and the elastic scattering probability of the carbon-containing film with respect to electrons having an energy of 5 eV or more and 15 eV or less is 0.
An electron-emitting device comprising at least one.
形態で配されており、且つ、前記格子縞の配向性を有す
る方向が、前記基体表面に対する法線から±３０度以内
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。2. The method according to claim 1, wherein the film having carbon is arranged in a form having lattice fringes, and a direction having an orientation of the lattice fringes is within ± 30 degrees from a normal to a surface of the base. The electron-emitting device according to claim 1, wherein:
すためのアノード電極との距離をＨとし、駆動時におい
て前記一対の電極間に印加する電圧をＶｆとし、前記ア
ノード電極に印加する電圧をＶａとし、πを円周率とす
る時、少なくとも、前記炭素膜間間隙からの距離がＨ・
Ｖｆ／（π・Ｖａ）以内の領域において、前記炭素を有
する膜が存在し、且つ、前記炭素を有する膜の電子に対
する弾性散乱確率が０．１以上であることを特徴とす
る、請求項１乃至２のいずれか１項に記載の電子放出素
子。3. A distance between the element and an anode electrode for extracting electrons from the element is H, a voltage applied between the pair of electrodes during driving is Vf, and a voltage applied to the anode electrode is When Va and π are pi, at least the distance from the gap between the carbon films is H ·
The film having carbon is present in a region within Vf / (π · Va), and the probability of elastic scattering of electrons of the film having carbon is 0.1 or more. 3. The electron-emitting device according to claim 1, wherein:
間に配された導電性薄膜を介して前記電極に電気的に接
続してなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか
１項に記載の電子放出素子。4. The film according to claim 1, wherein the carbon-containing film is electrically connected to the electrodes via a conductive thin film disposed between the pair of electrodes. Item 2. The electron-emitting device according to item 1.
いて一方の電極側と他方の電極側とに分かれて一対設け
られ、且つ前記導電性薄膜間の間隙内に、前記炭素膜間
間隙が配されてなることを特徴とする請求項１乃至４の
いずれか１項に記載の電子放出素子。5. The conductive thin film is provided in a pair on one electrode side and the other electrode side with a predetermined gap therebetween, and the carbon thin film is provided in a gap between the conductive thin films. The electron-emitting device according to any one of claims 1 to 4, wherein a gap is provided.
した電子源において、前記電子放出素子が請求項１乃至
５のいずれか１項に記載の電子放出素子を用いたことを
特徴とする電子源。6. An electron source in which a plurality of electron-emitting devices are arranged and formed on a substrate, wherein the electron-emitting device uses the electron-emitting device according to any one of claims 1 to 5. Electron source.
子を照射することで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、前記電子源が請求項６に記
載の電子源を用いたことを特徴とする画像形成装置。7. An image forming apparatus having an electron source and an image forming member that forms an image by irradiating electrons emitted from the electron source, wherein the electron source is the same as the electron source according to claim 6. An image forming apparatus characterized by using:
電子放出素子、乃至電子源、乃至画像形成装置の駆動方
法であって、 前記素子とアノード電極間に印加される電界強度を４０
０Ｖ／ｍｍ以上とし、前記一対の電極間に印加される電
圧が１０〜２０Ｖの範囲内から選ばれることを特徴とす
る、電子放出素子の駆動方法。8. The method for driving an electron-emitting device, an electron source, or an image forming apparatus according to claim 1, wherein an electric field intensity applied between the device and an anode electrode is controlled by the electric field. 40
A method for driving an electron-emitting device, wherein the voltage is 0 V / mm or more and a voltage applied between the pair of electrodes is selected from a range of 10 to 20 V.
電子放出素子、乃至電子源、乃至画像形成装置の駆動方
法であって、 前記素子とアノード電極間に印加される電界強度をＥａ
（Ｖ／ｍｍ）とし、前記一対の素子電極間に印加する電
圧をＶｆとするとき、 Ｅａ・Ｖｆ3.94≧４．５９×１０7 を満たすＥａ並びにＶｆにて駆動を行うことを特徴とす
る、電子放出素子の駆動方法。9. The method for driving an electron-emitting device, an electron source, or an image forming apparatus according to claim 1, wherein an electric field intensity applied between the device and an anode electrode is controlled by an electric field. Ea
(V / mm), and when the voltage applied between the pair of element electrodes is Vf, driving is performed with Ea and Vf satisfying Ea · Vf 3.94 ≧ 4.59 × 10 7 . A method for driving the electron-emitting device.
の電子放出素子、乃至電子源、乃至画像形成装置の駆動
方法であり、且つ前記電子放出素子の炭素を有す膜の前
記弾性散乱確率が０．２以上であるときの駆動方法であ
って、 前記素子とアノード電極間に印加される電界強度をＥａ
（Ｖ／ｍｍ）とし、前記一対の素子電極間に印加する電
圧をＶｆとするとき、 Ｅａ・Ｖｆ5.22≧３．２４×１０8 を満たすＥａ並びにＶｆにて駆動を行うことを特徴とす
る、電子放出素子の駆動方法。10. The method of driving an electron-emitting device, an electron source, or an image forming apparatus according to claim 1, wherein the elasticity of a carbon-containing film of the electron-emitting device. A driving method when the scattering probability is 0.2 or more, wherein the electric field intensity applied between the element and the anode electrode is Ea
(V / mm), and when the voltage applied between the pair of device electrodes is Vf, driving is performed with Ea and Vf satisfying Ea · Vf 5.22 ≧ 3.24 × 10 8 , A method for driving the electron-emitting device.
の電子放出素子、乃至電子源、乃至画像形成装置の駆動
方法であり、且つ前記電子放出素子の炭素を有する膜の
前記弾性散乱確率が０．３以上であるときの駆動方法で
あって、 前記素子とアノード電極間に印加される電界強度をＥａ
（Ｖ／ｍｍ）とし、前記一対の素子電極間に印加する電
圧をＶｆとするとき、 Ｅａ・Ｖｆ6.43≧２．６０×１０9 を満たすＥａ並びにＶｆにて駆動を行うことを特徴とす
る、電子放出素子の駆動方法。11. The method of driving an electron-emitting device, an electron source, or an image forming apparatus according to claim 1, wherein the elastic scattering of the carbon-containing film of the electron-emitting device is performed. A driving method when the probability is 0.3 or more, wherein the electric field intensity applied between the element and the anode electrode is Ea
(V / mm), and when the voltage applied between the pair of device electrodes is Vf, driving is performed with Ea and Vf satisfying Ea · Vf6.43 ≧ 2.60 × 10 9 , A method for driving the electron-emitting device.
の電子放出素子、乃至電子源、乃至画像形成装置の駆動
装置であって、 前記素子とアノード電極間に印加すべき電界強度を４０
０Ｖ／ｍｍ以上とし、前記一対の電極間に印加すべき電
圧を１０〜２０Ｖの範囲内から選ぶことを特徴とする、
電子放出素子の駆動装置。12. An electron emission device, an electron source, or an image forming apparatus driving apparatus according to claim 1, wherein an electric field intensity to be applied between said element and an anode electrode is set. 40
0 V / mm or more, and a voltage to be applied between the pair of electrodes is selected from a range of 10 to 20 V.
Drive device for electron-emitting devices.
の電子放出素子、乃至電子源、乃至画像形成装置の駆動
装置であって、 前記素子とアノード電極間に印加すべき電界強度をＥａ
（Ｖ／ｍｍ）とし、前記一対の素子電極間に印加すべき
電圧をＶｆとするとき、 Ｅａ・Ｖｆ3.94≧４．５９×１０7 を満たすＥａ並びにＶｆにて駆動を行うことを特徴とす
る、電子放出素子の駆動装置。13. The driving device for an electron-emitting device, an electron source, or an image forming apparatus according to claim 1, wherein an electric field intensity to be applied between the device and an anode electrode is set. Ea
(V / mm), and when the voltage to be applied between the pair of element electrodes is Vf, driving is performed with Ea and Vf satisfying Ea · Vf 3.94 ≧ 4.59 × 10 7. , A driving device for an electron-emitting device.
の電子放出素子、乃至電子源、乃至画像形成装置の駆動
装置であり、且つ前記電子放出素子の炭素を有す膜の前
記弾性散乱確率が０．２以上であるときの駆動装置であ
って、 前記素子とアノード電極間に印加すべき電界強度をＥａ
（Ｖ／ｍｍ）とし、前記一対の素子電極間に印加すべき
電圧をＶｆとするとき、 Ｅａ・Ｖｆ5.22≧３．２４×１０8 を満たすＥａ並びにＶｆにて駆動を行うことを特徴とす
る、電子放出素子の駆動装置。14. The elasticity of the carbon-containing film of the electron-emitting device, the electron source, or the driving device of the image forming apparatus according to claim 1, wherein the film having carbon is used as the electron-emitting device. A driving device when the scattering probability is 0.2 or more, wherein the electric field intensity to be applied between the element and the anode electrode is Ea
(V / mm), and when the voltage to be applied between the pair of element electrodes is Vf, driving is performed with Ea and Vf satisfying Ea · Vf 5.22 ≧ 3.24 × 10 8. , A driving device for an electron-emitting device.
の電子放出素子、乃至電子源、乃至画像形成装置の駆動
装置であり、且つ前記電子放出素子の炭素を有する膜の
前記弾性散乱確率が０．３以上であるときの駆動装置で
あって、 前記素子とアノード電極間に印加すべき電界強度をＥａ
（Ｖ／ｍｍ）とし、前記一対の素子電極間に印加すべき
電圧をＶｆとするとき、 Ｅａ・Ｖｆ6.43≧２．６０×１０9 を満たすＥａ並びにＶｆにて駆動を行うことを特徴とす
る、電子放出素子の駆動装置。15. The elastic scattering of the carbon-containing film of the electron-emitting device, the electron source, or the driving device of the image forming apparatus according to claim 1, wherein the film includes carbon. A driving device when the probability is 0.3 or more, wherein the electric field intensity to be applied between the element and the anode electrode is Ea
(V / mm), and when the voltage to be applied between the pair of element electrodes is Vf, driving is performed with Ea and Vf satisfying Ea · Vf 6.43 ≧ 2.60 × 10 9. , A driving device for an electron-emitting device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4922099A JP2000251638A (en) | 1999-02-25 | 1999-02-25 | Electron emission element, electron source using the electron emission element, image forming device using the electron source, and drive method and device therefor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4922099A JP2000251638A (en) | 1999-02-25 | 1999-02-25 | Electron emission element, electron source using the electron emission element, image forming device using the electron source, and drive method and device therefor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000251638A true JP2000251638A (en) | 2000-09-14 |
| JP2000251638A5 JP2000251638A5 (en) | 2007-11-29 |
Family
ID=12824873
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4922099A Pending JP2000251638A (en) | 1999-02-25 | 1999-02-25 | Electron emission element, electron source using the electron emission element, image forming device using the electron source, and drive method and device therefor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000251638A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100497292B1 (en) * | 2001-10-29 | 2005-06-28 | 마츠시다 덴코 가부시키가이샤 | Field emission-type electron source and method of biasing the same |
-
1999
- 1999-02-25 JP JP4922099A patent/JP2000251638A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100497292B1 (en) * | 2001-10-29 | 2005-06-28 | 마츠시다 덴코 가부시키가이샤 | Field emission-type electron source and method of biasing the same |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3154106B2 (en) | Electron-emitting device, electron source using the electron-emitting device, and image forming apparatus using the electron source | |
| KR100188979B1 (en) | Electron beam apparatus and method of driving the same | |
| JPH11297192A (en) | Manufacture of electron emission element, electron source, and image forming device | |
| JP3595744B2 (en) | Electron emitting element, electron source and image forming apparatus | |
| JP3131782B2 (en) | Electron emitting element, electron source and image forming apparatus | |
| KR19990023424A (en) | Manufacturing method of the image forming apparatus | |
| US6876156B1 (en) | Electron-emitting device, electron source using the same, and image forming apparatus using the same | |
| JP2000251643A (en) | Electron emission element, electron source using the electron emission element, and image forming device using the electron source | |
| JP3652160B2 (en) | Electron emitting device, electron source, image forming apparatus, and method of manufacturing electron emitting device | |
| JP3320363B2 (en) | Electron emitting device, electron source, image forming apparatus, and method of manufacturing electron emitting device | |
| JP2000251638A (en) | Electron emission element, electron source using the electron emission element, image forming device using the electron source, and drive method and device therefor | |
| JP3408065B2 (en) | Electron emitting element, electron source, and method of manufacturing image forming apparatus | |
| 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 | |
| JP3639739B2 (en) | Electron emitting element, electron source using electron emitting element, image forming apparatus using electron source, and display device using image forming apparatus | |
| JP3524278B2 (en) | Image forming device | |
| JPH09277586A (en) | Electron source, image forming device and manufacture thereof | |
| JP2000250477A (en) | Method and device for driving of image forming device | |
| JP2884496B2 (en) | Electron-emitting device, electron source, image forming apparatus, and manufacturing method thereof | |
| JP3524392B2 (en) | Image forming apparatus manufacturing method | |
| JP3063004B1 (en) | Method of manufacturing electron-emitting device and image forming apparatus | |
| JP2000251624A (en) | Electron emitting element and manufacture thereof, as well as electron source using electron emitting element and image forming device | |
| JPH11283493A (en) | Electron emission element, electron source, image forming device and their manufacture | |
| JPH09330676A (en) | Electron emitting element, electron source, and image forming device | |
| JPH103848A (en) | Electron emission element, electron source, image forming device, and manufacture thereof | |
| JPH11260243A (en) | Electron-emitting element, electron source using the same, image forming device, and their manufacture |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060203 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20071012 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20071203 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080108 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20080507 |