JP2000310973A - Light emitting device and image forming device and their driving method - Google Patents
Light emitting device and image forming device and their driving methodInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、電子ビーム源とし
て表面伝導型放出素子を用いた発光装置及びその駆動方
法、並びにこれらの電子源を２次元平面状に複数個配置
した画像表示装置及びその駆動方法に関するものであ
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a light emitting device using a surface conduction electron-emitting device as an electron beam source, a method of driving the same, an image display device in which a plurality of these electron sources are arranged in a two-dimensional plane, and an image display device. It relates to a driving method.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来より、電子放出素子としては大別し
て熱電子放出素子と冷陰極電子放出素子を用いた２種類
のものが知られている。冷陰極電子放出素子には電界放
出型（以下、「ＦＥ型」という）、金属／絶縁層／金属
型（以下、「ＭＩＭ型」という）や表面伝導型（以下、
「ＳＣＥ型」という）等がある。2. Description of the Related Art Conventionally, two types of electron-emitting devices using a thermionic electron-emitting device and a cold-cathode electron-emitting device have been known. Field emission type (hereinafter, referred to as "FE type"), metal / insulating layer / metal type (hereinafter, referred to as "MIM type") and surface conduction type (hereinafter, referred to as "MIM type") cold cathode electron emission devices.
"SCE type").
【０００３】ＦＥ型の例としてはW. P. Dyke & W. W. D
olan, "Field emission", Advancein Electron Physic
s, 8, 89(1956)あるいはC. A. Spindt," PHYSICAL Prop
erties of thin-film field emission cathodes with m
olybdenum cones", J.Appl.Phys.,47,5248(1976) 等に
開示されたものが知られている。ＭＩＭ型の例としては
C. A. Mead," Operation of Tunnel-Emission Device
s",J. Apply. Phys., 32,646(1961)等に開示されたもの
が知られている。[0003] An example of the FE type is WP Dyke & WW D
olan, "Field emission", Advancein Electron Physic
s, 8, 89 (1956) or CA Spindt, "PHYSICAL Prop
erties of thin-film field emission cathodes with m
olybdenum cones ", J. Appl. Phys., 47, 5248 (1976) and the like. As an example of the MIM type,
CA Mead, "Operation of Tunnel-Emission Device
s ", J. Apply. Phys., 32, 646 (1961).
【０００４】ＳＣＥ型の例としては、M. I. Elinson,Ra
dio Eng. Electron Phys., 10,1290, (1965)等に開示さ
れたものがある。ＳＣＥ型の素子は、基板上に形成され
た小面積の薄膜に、膜面に平行に電流を流すことによ
り、電子放出が生ずる現象を利用するものである。この
ＳＣＥ型素子としては、前記エリンソン等によるＳｎＯ
2 薄膜を用いたもの[M. I. Elinson, Radio Eng. Elect
ron Phys., 10, 1290, (1965)]、Ａｕ薄膜によるもの
[G. Dittmer, "Thin Solid Films", 9, 317(1972)]、Ｉ
ｎ2 Ｏ3 ／ＳｎＯ2 薄膜によるもの[M. Hartwell and
C. G. Fonstad, "IEEE Trans. ED Conf.", 519 (197
5)]、カーボン薄膜によるもの［荒木久 他：真空、第2
6巻、第１号、22頁(1983)]等が報告されている。[0004] As an example of the SCE type, MI Elinson, Ra
dio Eng. Electron Phys., 10, 1290, (1965). The SCE-type element utilizes a phenomenon in which an electron is emitted by passing a current through a small-area thin film formed on a substrate in parallel with the film surface. As this SCE type device, SnO by Elinson et al.
2 Using thin film [MI Elinson, Radio Eng. Elect
ron Phys., 10, 1290, (1965)], using Au thin film
[G. Dittmer, "Thin Solid Films", 9, 317 (1972)], I
n 2 O 3 / SnO 2 thin film [M. Hartwell and
CG Fonstad, "IEEE Trans. ED Conf.", 519 (197
5)], using carbon thin film [Hisashi Araki et al .: Vacuum, 2nd
6, Vol. 1, p. 22, p. 22 (1983)].
【０００５】上述のＦＥ型、ＭＩＭ型、ＳＣＥ型等の電
子放出素子は、基板上に多数素子を配列形成できる利点
があり、これらを応用した様々な画像表示装置の提案が
なされている。The above-mentioned electron-emitting devices of the FE type, the MIM type, the SCE type and the like have the advantage that a large number of devices can be arrayed on a substrate, and various image display devices using these devices have been proposed.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】上述の電子放出素子を
用いて形成した画像表示装置においては、長期にわたり
画像表示に好適な明るさやコントラストを維持すること
が求められる。しかしながら、上述の画像形成装置に好
適に用いられる電子線励起型の螢光体を発光部材として
用いた場合にも、図２３に示すように電子線の照射を時
間的に積み重ねて行くことにより、電子照射量に対する
発光量の割合である発光効率が徐々に低下し、結果的に
発光輝度が低下するという問題を有していた。In an image display device formed by using the above-described electron-emitting device, it is required to maintain brightness and contrast suitable for image display for a long period of time. However, even when the electron beam excitation type phosphor preferably used in the above-described image forming apparatus is used as the light emitting member, by irradiating the electron beam temporally as shown in FIG. There has been a problem that the luminous efficiency, which is the ratio of the amount of luminescence to the amount of electron irradiation, gradually decreases, and as a result, the luminous brightness decreases.
【０００７】従って、本発明の目的は、電子照射による
螢光体での発光効率の低下に対し、長時間にわたり安定
に動作する電子放出素子を提供し、或は螢光体での発光
効率の低下を補償するための電子放出素子及びその駆動
手段を提供し、画像表示に好適な明るさやコントラスト
の変化を抑制した画像形成装置を提供することにある。Accordingly, it is an object of the present invention to provide an electron-emitting device which operates stably for a long time against a decrease in luminous efficiency of a phosphor due to electron irradiation, or to provide a luminous efficiency of a phosphor. It is an object of the present invention to provide an electron-emitting device for compensating for a decrease and a driving means therefor, and to provide an image forming apparatus suitable for image display in which changes in brightness and contrast are suppressed.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の発光装置は、基体上に、対向する一対の素子
電極と該素子電極に電気的に連絡して形成された導電性
薄膜と該導電性薄膜の一部に形成された電子放出部とを
有し、前記素子電極間に電圧を印加することで電子を放
出する表面伝導型電子放出素子と、確定した電子供給の
ために前記素子電極の一方の電極ともう一方の電極が接
続された基準電位との間に接続され前記素子を駆動する
電流源手段と、電子線励起により発光する発光層を有す
る発光部材と、前記発光部材と前記基準電位間に接続さ
れ前記素子より放出された電子を加速するための電位源
手段とを有する発光装置であって、前記素子は、前記電
流源手段による通常の駆動が行われる前に、Ｖ１なる電
圧で予備の駆動を行われたものであり、前記電流源手段
は、前記通常の駆動時、前記素子に、式 Ｖ１＞Ｖ２ を満たす電圧Ｖ２以下の電圧が実質的に印加されるよう
な電流値を設定された電流源手段であることを特徴とす
る。According to the present invention, there is provided a light emitting device comprising: a pair of opposing element electrodes and a conductive thin film formed in electrical contact with the element electrodes on a substrate; A surface conduction electron-emitting device that has an electron-emitting portion formed on a part of the conductive thin film and emits electrons by applying a voltage between the device electrodes; A current source means connected between a reference potential to which one electrode of the device electrode and the other electrode are connected to drive the device; a light emitting member having a light emitting layer which emits light by electron beam excitation; A light emitting device comprising a member and a potential source connected between the reference potential and accelerating electrons emitted from the element, wherein the element is driven before normal driving by the current source is performed. , V1 The current source means has a current value set such that a voltage equal to or less than a voltage V2 satisfying a formula V1> V2 is substantially applied to the element during the normal driving. Means.
【０００９】また、本発明の発光装置の駆動方法は、基
体上に、対向する一対の素子電極と前記素子電極に電気
的に連絡して形成された導電性薄膜と前記導電性薄膜の
一部に形成された電子放出部とを有し、前記素子電極間
に電圧を印加することで電子を放出する表面伝導型電子
放出素子と、確定した電子供給のために前記素子電極の
一方の電極ともう一方の電極が接続された基準電位との
間に接続され前記素子を駆動する電流源手段と、電子線
励起により発光する発光層を有する発光部材と、前記発
光部材と前記基準電位との間に接続され前記素子より放
出された電子を加速するための電位源手段とを有する発
光装置の駆動方法であって、前記素子は、前記電流源手
段による通常の駆動が行われる前に、Ｖ１なる電圧で予
備の駆動を行われたものであり、前記通常の駆動は、前
記電流源手段により前記素子に、式 Ｖ１＞Ｖ２ を満たす電圧Ｖ２以下の電圧が実質的に印加されるよう
な電流値で行うことを特徴とする。なお、上記の発光装
置及び発光装置の駆動方法においては、前記電流源手段
に代えて前記通常の駆動時、前記素子に、式 Ｖ１＞Ｖ２ を満たす電圧Ｖ２以下の電圧が印加されるような電位値
を出力する第２の電位源手段を用いることもできる。Further, according to the method for driving a light emitting device of the present invention, a pair of opposing element electrodes, a conductive thin film formed in electrical communication with the element electrodes, and a part of the conductive thin film are formed on a substrate. A surface conduction electron-emitting device that emits electrons by applying a voltage between the device electrodes, and one of the device electrodes for a defined electron supply. A current source means connected between the other electrode and a reference potential to drive the element, a light emitting member having a light emitting layer emitting light by electron beam excitation, and a light emitting member between the light emitting member and the reference potential. And a potential source means for accelerating electrons emitted from the element, the element being driven to V1 before normal driving by the current source means is performed. Preliminary drive with voltage It is those, wherein the normal drive, in the device by the current source means, the voltage V2 below the voltage satisfying equation V1> V2 is characterized by performing a current value substantially as applied. In the light-emitting device and the method for driving the light-emitting device, in the normal driving instead of the current source means, a potential such that a voltage equal to or lower than a voltage V2 satisfying a formula V1> V2 is applied to the element. Second potential source means for outputting a value can also be used.
【００１０】また、本発明の画像形成装置は、基体上
に、対向する一対の素子電極と前記素子電極に電気的に
連絡して形成された導電性薄膜と前記導電性薄膜の一部
に形成された電子放出部とを有し、前記素子電極間に電
圧を印加することで電子を放出する表面伝導型電子放出
素子を２次元に配列した素子基板であって、実質的に平
面な複数のストライプ状の接続配線であり、前記素子基
板上の複数の前記素子の一方の電極の少なくとも幾つか
に選択的独立的に接続される第１の接続配線と、実質的
に平面な第１の接続配線と垂直な複数のストライプ状の
接続配線であり、前記素子基板上の複数の前記素子の他
方の電極の少なくとも幾つかに選択的独立的に接続され
る第２の接続配線とを有する素子基板と、複数の電流源
手段であり、第１の接続配線と基準電位との間に接続さ
れ、複数の前記素子に電流を供給するための電流源手段
と、一方の出力端を前記基準電位に接続された電位源手
段であり、複数の前記素子の前記一方の電極に前記電流
源手段が電流を供給しているときには電子放出を起こす
のに十分な電位であり、かつ、前記電流源手段が電流を
供給していないときには電子放出を起こさない電位を前
記素子に与えるための第１の電位源手段と、前記第１の
電位源手段の他方の出力端と接続された切り替えスイッ
チ手段であり、第１の電位源手段を前記第２の接続配線
のうち少なくとも一つに選択的に接続可能なスイッチ手
段と、前記素子基板上の前記電子放出素子のそれぞれに
実質的に対向して配置された電子線励起により発光する
発光層を有する発光部材と、前記発光部材と前記基準電
位に接続され前記素子から放出された電子を加速するた
めの第２の電位源手段とを有する画像形成装置であっ
て、前記素子基板上の前記素子は、前記電流源手段及び
第１の電位源手段による通常の駆動が行われる前に、Ｖ
１なる電圧で予備の駆動を行われたものであり、前記電
流源手段は、前記通常の駆動時、前記素子基板上の前記
素子に、式 Ｖ１＞Ｖ２ を満たす電圧Ｖ２以下の電圧が実質的に印加されるよう
な電流値を設定された電流源手段であることを特徴とす
る。なお、上記の画像形成装置及び画像形成装置の駆動
方法においては、前記電流源手段に代えて前記通常の駆
動時、前記素子に、式 Ｖ１＞Ｖ２ を満たす電圧Ｖ２以下の電圧が印加されるような電位値
を出力する第３の電位源手段を用いることもできる。In the image forming apparatus of the present invention, a pair of opposing element electrodes, a conductive thin film formed in electrical communication with the element electrodes, and a part of the conductive thin film are formed on a substrate. And a two-dimensionally arrayed surface conduction electron-emitting device that emits electrons by applying a voltage between the device electrodes, the device substrate comprising: A first connection line which is a stripe-shaped connection line, and which is selectively and independently connected to at least some of one electrodes of the plurality of elements on the element substrate, and a substantially planar first connection An element substrate, comprising: a plurality of stripe-shaped connection wirings perpendicular to the wiring; and a second connection wiring selectively and independently connected to at least some of the other electrodes of the plurality of elements on the element substrate. And a plurality of current source means, Current source means connected between a connection line and a reference potential for supplying a current to the plurality of elements, and potential source means having one output terminal connected to the reference potential; A potential sufficient to cause electron emission when the current source means supplies a current to the one electrode, and a potential not causing electron emission when the current source means does not supply a current Potential supply means for supplying the first potential source means to the element and changeover switch means connected to the other output terminal of the first potential source means, wherein the first potential source means is connected to the second connection wiring A switch member selectively connectable to at least one of the above, and a light-emitting member having a light-emitting layer that emits light by electron beam excitation and is disposed substantially opposite to each of the electron-emitting devices on the element substrate. , The luminescence An image forming apparatus comprising: a material; and a second potential source connected to the reference potential for accelerating electrons emitted from the element, wherein the element on the element substrate includes the current source Before normal driving by the first potential source means is performed, V
And the current source means, during the normal driving, applies a voltage of not more than a voltage V2 that satisfies the equation V1> V2 to the element on the element substrate. Characterized in that it is a current source means in which a current value to be applied to the current source is set. In the above-described image forming apparatus and the method of driving the image forming apparatus, a voltage equal to or lower than a voltage V2 that satisfies the equation V1> V2 is applied to the element during the normal driving instead of the current source unit. It is also possible to use a third potential source means for outputting an appropriate potential value.
【００１１】本発明において、前記電圧Ｖ２は、前記電
子放出素子に前記電圧Ｖ１を印加した時に前記電子放出
素子に流れる電流をＩｆｌ、前記電子放出素子を駆動す
べく前記電圧Ｖ２を印加した時に前記電子放出素子に流
れる電流をＩｆ２としたときに、Ｉｆ２≦０．７Ｉｆ１
となる電圧であることが好ましい。In the present invention, the voltage V2 is a current flowing into the electron-emitting device when the voltage V1 is applied to the electron-emitting device, and the current when the voltage V2 is applied to drive the electron-emitting device. When the current flowing through the electron-emitting device is If2, If2 ≦ 0.7If1
It is preferable that the voltage is as follows.
【００１２】また、前記予備の駆動時は、前記素子にお
ける電子放出を伴う電圧範囲における電流Ｉと電圧Ｖと
の関係をＩ＝ｆ（Ｖ）なる関数で表現し、ｆ'(Ｖ）を電
圧Ｖにおけるｆ（Ｖ）の微係数とする時、前記電圧Ｖ１
での駆動を、式 ｆ（Ｖ１）／｛Ｖ１・ｆ'(Ｖ１）−２ｆ（Ｖ１）｝ の値の変化率が５％以下になるまでの時間行うことが好
ましい。At the time of the preliminary driving, the relationship between the current I and the voltage V in the voltage range accompanied by electron emission in the element is expressed by a function of I = f (V), and f ′ (V) is expressed as a voltage. When the differential coefficient of f (V) at V is obtained, the voltage V1
Is preferably performed for a period of time until the rate of change of the value of the expression f (V1) / {V1 · f ′ (V1) −2f (V1)} becomes 5% or less.
【００１３】[0013]
【発明の実施の形態】以下に、上記課題を解決するため
の手段を詳しく説明する。本発明を適用し得る表面伝導
型電子放出素子の基本的構成には大別して、平面型及び
垂直型の２つがある。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The means for solving the above-mentioned problems will be described below in detail. The basic configuration of the surface conduction electron-emitting device to which the present invention can be applied is roughly classified into a planar type and a vertical type.
【００１４】先ず、平面型表面伝導型電子放出素子につ
いて説明する。図７は、本発明を適用可能な平面型表面
伝導型電子放出素子の構成を示す模式図であり、図７
（ａ）は平面図、図７（ｂ）は断面図である。図７にお
いて５１は基板、５２と５３は素子電極、５４は導電性
薄膜、５５は電子放出部である。First, a flat type surface conduction electron-emitting device will be described. FIG. 7 is a schematic diagram showing a configuration of a flat surface conduction electron-emitting device to which the present invention can be applied.
7A is a plan view, and FIG. 7B is a cross-sectional view. In FIG. 7, 51 is a substrate, 52 and 53 are device electrodes, 54 is a conductive thin film, and 55 is an electron emitting portion.
【００１５】基板５１としては、石英ガラス、Ｎａ等の
不純物含有量を減少したガラス、青板ガラス、青板ガラ
ス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、アルミナ等のセラミックス及びＳｉ基板等を
用いることができる。Examples of the substrate 51 include quartz glass, glass having a reduced content of impurities such as Na, blue plate glass, a glass substrate obtained by laminating SiO 2 formed on a blue plate glass by a sputtering method, ceramics such as alumina, and a Si substrate. Can be used.
【００１６】対向する素子電極５２、５３の材料として
は、一般的な導体材料を用いることができる。これは例
えばＮｉ、Ｃｒ、Ａｕ、Ｍｏ、Ｗ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ａｌ、
Ｃｕ、Ｐｄ等の金属或は合金及びＰｄ、Ａｇ、Ａｕ、Ｒ
ｕＯ2 、Ｐｄ−Ａｇ等の金属或は金属酸化物とガラス等
から構成される印刷導体、Ｉｎ2 Ｏ3 −ＳｎＯ2 等の透
明導電体及びポリシリコン等の半導体導体材料等から適
宜選択することができる。As the material of the opposing element electrodes 52 and 53, a general conductor material can be used. This includes, for example, Ni, Cr, Au, Mo, W, Pt, Ti, Al,
Metals or alloys such as Cu and Pd and Pd, Ag, Au, R
Appropriately selected from a printed conductor composed of a metal such as uO 2 or Pd-Ag or a metal oxide and glass, a transparent conductor such as In 2 O 3 —SnO 2 and a semiconductor conductor material such as polysilicon. Can be.
【００１７】素子電極間隔Ｌ、素子電極長さＷ、導電性
薄膜５４の形状等は、応用される形態等を考慮して設計
される。素子電極間隔Ｌは、好ましくは数百ｎｍから数
百μｍの範囲とすることができ、より好ましくは、数μ
ｍから数十μｍの範囲とすることができる。素子電極長
さＷは、電極の抵抗値、電子放出特性を考慮して、数μ
ｍから数百μｍの範囲とすることができる。素子電極５
２、５３の膜厚ｄは、数十ｎｍから数μｍの範囲とする
ことができる。なお、図７に示した構成だけでなく、基
板５１上に、導電性薄膜５４、対向する素子電極５２、
５３の順に積層した構成とすることもできる。The element electrode interval L, the element electrode length W, the shape of the conductive thin film 54, and the like are designed in consideration of the form to be applied. The element electrode interval L can be preferably in the range of several hundred nm to several hundred μm, and more preferably several μm.
m to several tens of μm. The length W of the device electrode is several μm in consideration of the resistance value of the electrode and the electron emission characteristics.
m to several hundred μm. Device electrode 5
The film thickness d of 2, 53 can be in the range of several tens nm to several μm. Note that, in addition to the configuration shown in FIG. 7, a conductive thin film 54, an opposing element electrode 52,
It is also possible to adopt a configuration in which the layers are stacked in the order of 53.
【００１８】導電性薄膜５４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５２、５３へのステ
ップカバレージ、素子電極５２、５３間の抵抗値及び後
述するフォーミング条件等を考慮して適宜設定される
が、通常は、数百ｐｍから数百ｎｍの範囲とするのが好
ましく、より好ましくは１ｎｍより５０ｎｍの範囲とす
るのが良い。その抵抗値は、Ｒｓが１０2 から１０7 Ω
／□の値である。なおＲｓは、厚さがｔ、幅がｗで長さ
がｌの薄膜の抵抗Ｒを、Ｒ＝Ｒｓ（ｌ／ｗ）とおいたと
きに現れる量である。本明細書において、フォーミング
処理については、通電処理を例に挙げて説明するが、フ
ォーミング処理はこれに限られるものではなく、膜に亀
裂を生じさせて高抵抗状態を形成する処理を包含するも
のである。As the conductive thin film 54, it is preferable to use a fine particle film composed of fine particles in order to obtain good electron emission characteristics. The film thickness is appropriately set in consideration of step coverage to the device electrodes 52 and 53, a resistance value between the device electrodes 52 and 53, forming conditions described later, and the like. And more preferably in the range of 1 nm to 50 nm. The resistance value of Rs is 10 2 to 10 7 Ω.
/ □ value. Note that Rs is an amount that appears when the resistance R of a thin film having a thickness t, a width w, and a length 1 is R = Rs (l / w). In this specification, the forming process will be described by taking an energizing process as an example, but the forming process is not limited to this, and includes a process of forming a high resistance state by causing a crack in a film. It is.
【００１９】導電性薄膜５４を構成する材料は、Ｐｄ、
Ｐｔ、Ｒｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｔｉ、Ｉｎ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｆ
ｅ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｗ、Ｐｄ等の金属、ＰｄＯ、Ｓ
ｎＯ 2 、Ｉｎ2 Ｏ3 、ＰｂＯ、Ｓｂ2 Ｏ3 等の酸化物、
ＨｆＢ2 、ＺｒＢ2 、ＬａＢ 6 、ＣｅＢ6 、ＹＢ4 、Ｇ
ｄＢ4等の硼化物、ＴｉＣ、ＺｒＣ、ＨｆＣ、ＴａＣ、
ＳｉＣ、ＷＣ等の炭化物、ＴｉＮ、ＺｒＮ、ＨｆＮ等の
窒化物、Ｓｉ、Ｇｅ等の半導体、カーボン等の中から適
宜選択される。The material forming the conductive thin film 54 is Pd,
Pt, Ru, Ag, Au, Ti, In, Cu, Cr, F
e, metal such as Zn, Sn, Ta, W, Pd, PdO, S
nO Two , InTwo OThree , PbO, SbTwo OThree Oxides such as
HfBTwo , ZrBTwo , LaB 6 , CeB6 , YBFour , G
dBFourBorides such as TiC, ZrC, HfC, TaC,
Carbides such as SiC and WC, TiN, ZrN, HfN, etc.
Suitable for semiconductors such as nitride, Si, Ge, etc., and carbon.
Selected.
【００２０】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。微粒子の粒径は、０．１ｎｍの数倍から数百ｎｍの
範囲、好ましくは、１ｎｍから２０ｎｍの範囲である。The fine particle film described here is a film in which a plurality of fine particles are aggregated, 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 overlapped (some fine particles are formed). To form an island-like structure as a whole). The particle size of the fine particles is in the range of several times to several hundred nm of 0.1 nm, preferably in the range of 1 nm to 20 nm.
【００２１】電子放出部５５は、導電性薄膜５４の一部
に形成された高抵抗の亀裂により構成され、導電性薄膜
５４の膜厚、膜質、材料及び後述する通電フォーミング
等の手法等に依存したものとなる。電子放出部５５の内
部には、０．１ｎｍの数倍から数十ｎｍの範囲の粒径の
導電性微粒子が存在する場合もある。この導電性微粒子
は、導電性薄膜５４を構成する材料の元素の一部、ある
いは全ての元素を含有するものとなる。電子放出部５５
及びその近傍の導電性薄膜５４には、炭素及び炭素化合
物を有することもできる。The electron-emitting portion 55 is constituted by a high-resistance crack formed in a part of the conductive thin film 54, and depends on the thickness, film quality, material, and a method such as energization forming described later of the conductive thin film 54. It will be. In some cases, conductive fine particles having a particle size in the range of several times 0.1 nm to several tens of nm exist inside the electron emission portion 55. The conductive fine particles contain some or all of the elements of the material forming the conductive thin film 54. Electron emission unit 55
The conductive thin film 54 in the vicinity thereof may also contain carbon and a carbon compound.
【００２２】次に、垂直型表面伝導型電子放出素子につ
いて説明する。図７（ｃ）は、本発明の表面伝導型電子
放出素子を適用できる垂直型表面伝導型電子放出素子の
一例を示す模式図である。Next, a vertical surface conduction electron-emitting device will be described. FIG. 7C is a schematic view showing an example of a vertical surface conduction electron-emitting device to which the surface conduction electron-emitting device of the present invention can be applied.
【００２３】図７（ｃ）においては、図７（ａ）ならび
（ｂ）に示した部位と同じ部位には図７（ａ）ならび
（ｂ）に付した符号と同一の符号を付している。５６は
段差形成部である。基板５１、素子電極５２及び５３、
導電性薄膜５４、電子放出部５５は、前述した平面型表
面伝導型電子放出素子の場合と同様の材料で構成するこ
とができる。段差形成部５６は、真空蒸着法、印刷法、
スパッタ法等で形成されたＳｉＯ2 等の絶縁性材料で構
成することができる。段差形成部５６の膜厚は、先に述
べた平面型表面伝導型電子放出素子の素子電極間隔Ｌに
対応し、数百ｎｍから数十μｍの範囲とすることができ
る。この膜厚は、段差形成部の製法、及び、素子電極間
に印加する電圧を考慮して設定されるが、数十ｎｍから
数μｍの範囲が好ましい。In FIG. 7 (c), the same portions as those shown in FIGS. 7 (a) and 7 (b) are denoted by the same reference numerals as those in FIGS. 7 (a) and 7 (b). I have. 56 is a step forming portion. Substrate 51, device electrodes 52 and 53,
The conductive thin film 54 and the electron-emitting portion 55 can be made of the same material as in the case of the above-mentioned flat surface conduction electron-emitting device. The step forming section 56 is formed by a vacuum deposition method, a printing method,
It can be made of an insulating material such as SiO 2 formed by a sputtering method or the like. The film thickness of the step forming portion 56 corresponds to the device electrode interval L of the flat surface conduction electron-emitting device described above, and can be in the range of several hundred nm to several tens μm. This film thickness is set in consideration of the manufacturing method of the step forming portion and the voltage applied between the device electrodes, but is preferably in the range of several tens nm to several μm.
【００２４】導電性薄膜５４は、素子電極５２及び５３
と段差形成部５６作成後に、該素子電極５２、５３の上
に積層される。電子放出部５５は、図７（ｃ）において
は、段差形成部５６に形成されているが、作成条件、フ
ォーミング条件等に依存し、形状、位置ともこれに限ら
れるものでない。The conductive thin film 54 is composed of the device electrodes 52 and 53
After the formation of the step forming portion 56, it is laminated on the device electrodes 52 and 53. Although the electron-emitting portion 55 is formed in the step forming portion 56 in FIG. 7C, the shape and position are not limited to this depending on the forming conditions, forming conditions and the like.
【００２５】上述の表面伝導型電子放出素子の製造方法
としては様々な方法があるが、その一例を図８に模式的
に示す。以下、図７及び図８を参照しながら製造方法の
一例について説明する。図８においても、図７に示した
部位と同じ部位には図７に付した符号と同一の符号を付
している。 １）基板５１を洗剤、純水及び有機溶剤等を用いて十分
に洗浄し、真空蒸着法、スパッタ法等により素子電極材
料を堆積後、例えばフォトリソグラフィー技術を用いて
基板５１上に素子電極５２、５３を形成する（図８
（ａ））。There are various methods for manufacturing the above-mentioned surface conduction electron-emitting device, one example of which is schematically shown in FIG. Hereinafter, an example of the manufacturing method will be described with reference to FIGS. 8, the same parts as those shown in FIG. 7 are denoted by the same reference numerals as those shown in FIG. 1) The substrate 51 is sufficiently washed with a detergent, pure water, an organic solvent, or the like, and a device electrode material is deposited by a vacuum evaporation method, a sputtering method, or the like, and then the device electrode 52 is formed on the substrate 51 using, for example, a photolithography technique. , 53 (FIG. 8)
(A)).
【００２６】２）素子電極５２、５３を設けた基板５１
に、有機金属溶液を塗布して、有機金属薄膜を形成す
る。有機金属溶液には、前述の導電性膜５４の材料の金
属を主元素とする有機金属化合物の溶液を用いることが
できる。有機金属薄膜を加熱焼成処理し、例えば図８
（ｂ）のように導電性薄膜形状に対応したマスク５７を
用いてリフトオフを行う方法や、エッチング等によりパ
ターニングし、導電性薄膜５４を形成する（図８
（ｃ））。ここでは、有機金属溶液の塗布法を挙げて説
明したが、導電性薄膜５４の形成法はこれに限られるも
のでなく、真空蒸着法、スパッタ法、化学的気相堆積
法、分散塗布法、ディッピング法、スピンナー法等を用
いることもでき、インクジェット法等により直接パター
ニングを行うことも出来る。2) Substrate 51 provided with device electrodes 52 and 53
Then, an organometallic solution is applied to form an organometallic thin film. As the organic metal solution, a solution of an organic metal compound containing the metal of the material of the conductive film 54 as a main element can be used. The organic metal thin film is heated and baked, for example, as shown in FIG.
A method of performing lift-off using a mask 57 corresponding to the shape of the conductive thin film as shown in (b), or patterning by etching or the like, to form a conductive thin film 54 (FIG. 8).
(C)). Here, the method of applying the organometallic solution has been described, but the method of forming the conductive thin film 54 is not limited to this, and a vacuum deposition method, a sputtering method, a chemical vapor deposition method, a dispersion coating method, A dipping method, a spinner method, or the like can be used, and patterning can be performed directly by an inkjet method or the like.
【００２７】３）続いて、フォーミング工程を施す。こ
のフォーミング工程の方法の一例として、図８（ｄ）を
用いて真空容器内での通電処理による方法を説明する。
図８（ｄ）において、６１は真空容器であり、ゲートバ
ルブ６２を通じてターボ分子ポンプやスパッターイオン
ポンプ、クライオポンプなどからなる真空ポンプ６３に
より排気される。なお、必要に応じてスクロールポンプ
やロータリーポンプ、ソープションポンプ等からなる補
助ポンプ６４が設けられる場合もある。６６は以降で説
明する活性化工程で用いる活性化ガスを収容する容器で
あり、バリアブルリークバルブやニードルバルブ等から
なる調節バルブ６５を通じて真空容器６１に接続してい
る。素子電極５２、５３には電圧印加手段を接続する。
例えば、図８（ｄ）に示すように、素子電極５２をグラ
ンド電位に接続し、素子電極５３を電流導入端子を通じ
て電源６７に接続する。なお、素子電極５２、５３間を
流れる電流値をモニターするために、電流計６８を設け
る。５８はこの後の工程で用いられるアノード電極であ
り、電流計７０を通じて高圧電源６９に接続している。
真空容器内を排気した後、素子電極５２、５３間に、電
源６７を用いて通電を行うと、導電性薄膜５４の部位
に、構造の変化した電子放出部５５が形成される（図８
（ｄ））。通電フォーミングによれば導電性薄膜５４に
局所的に破壊、変形もしくは変質等の構造の変化した部
位が形成される。該部位が電子放出部５５を構成する。
通電フォーミングの電圧波形の例を図９に示す。3) Subsequently, a forming step is performed. As an example of the method of the forming step, a method by an energization process in a vacuum vessel will be described with reference to FIG.
In FIG. 8D, reference numeral 61 denotes a vacuum vessel, which is evacuated through a gate valve 62 by a vacuum pump 63 such as a turbo molecular pump, a sputter ion pump, or a cryopump. Note that an auxiliary pump 64 including a scroll pump, a rotary pump, a sorption pump, and the like may be provided as necessary. Reference numeral 66 denotes a container for storing an activation gas used in the activation step described below, and is connected to the vacuum container 61 through an adjustment valve 65 such as a variable leak valve or a needle valve. Voltage applying means is connected to the device electrodes 52 and 53.
For example, as shown in FIG. 8D, the device electrode 52 is connected to the ground potential, and the device electrode 53 is connected to the power supply 67 through the current introduction terminal. An ammeter 68 is provided to monitor the value of the current flowing between the element electrodes 52 and 53. Reference numeral 58 denotes an anode electrode used in the subsequent steps, which is connected to a high-voltage power supply 69 through an ammeter 70.
After the inside of the vacuum container is evacuated, when an electric current is applied between the device electrodes 52 and 53 using the power supply 67, the electron emitting portion 55 having a changed structure is formed at the portion of the conductive thin film 54 (FIG. 8).
(D)). According to the energization forming, a portion where the structure such as destruction, deformation or alteration is locally formed in the conductive thin film 54 is formed. The portion constitutes the electron emission section 55.
FIG. 9 shows an example of the voltage waveform of the energization forming.
【００２８】電圧波形は、パルス波形が好ましい。これ
にはパルス波高値を増加させながら、電圧パルスを印加
する図９（ａ）に示した手法と、パルス波高値を定電圧
としたパルスを連続的に印加する図９（ｂ）に示した手
法がある。The voltage waveform is preferably a pulse waveform. This is shown in FIG. 9A in which a voltage pulse is applied while increasing the pulse crest value, and in FIG. 9B in which pulses with a constant pulse crest value are applied continuously. There is a method.
【００２９】図９（ａ）におけるＴ１及びＴ２は、電圧
波形のパルス幅とパルス間隔である。通常Ｔ１は１μｓ
ｅｃ〜１０ｍｓｅｃ、Ｔ２は１０μｓｅｃ〜１０ｍｓｅ
ｃの範囲で設定される。パルスの波高値は、例えば０．
１Ｖステップ程度ずつ増加させることができる。通電フ
ォーミング処理の終了は、例えば導電性薄膜５２が局所
的に破壊、変形することによって生じる抵抗値の変化を
読み取ることで判断することが出来、一例として、パル
ス間隔Ｔ２中に、導電性薄膜５２を局所的に破壊、変形
しない程度の電圧を印加し、電流を測定して検知するこ
とができる。例えば０．１Ｖ程度の電圧印加により流れ
る素子電流を測定し、抵抗値を求めて、１ＭΩ以上の抵
抗を示した時、通電フォーミングを終了させる。パルス
波形は矩形波に限定されるものではなく、三角波など所
望の波形を採用することができる。図９（ｂ）における
Ｔ１及びＴ２は、図９（ａ）に示したのと同様とするこ
とができる。パルスの波高値は、表面伝導型電子放出素
形態に応じて適宜選択される。このような条件のもと、
例えば、数秒から数十分間電圧を印加する。パルス波形
は矩形波に限定されるものではなく、三角波など所望の
波形を採用することができる。T1 and T2 in FIG. 9A are the pulse width and pulse interval of the voltage waveform. Normally T1 is 1 μs
ec to 10 msec, T2 is 10 μsec to 10 msec
It is set in the range of c. The peak value of the pulse is, for example, 0.
It can be increased by about 1 V step. The end of the energization forming process can be determined, for example, by reading a change in resistance value caused by local destruction or deformation of the conductive thin film 52. For example, during the pulse interval T2, the conductive thin film 52 Can be detected by applying a voltage that does not cause local destruction or deformation of the device, and measuring the current. For example, an element current flowing by applying a voltage of about 0.1 V is measured, and a resistance value is obtained. When the resistance value indicates 1 MΩ or more, the energization forming is terminated. The pulse waveform is not limited to a rectangular wave, and a desired waveform such as a triangular wave can be adopted. T1 and T2 in FIG. 9B can be the same as those shown in FIG. 9A. The peak value of the pulse is appropriately selected according to the form of the surface conduction electron-emitting device. Under these conditions,
For example, the voltage is applied for several seconds to several tens minutes. The pulse waveform is not limited to a rectangular wave, and a desired waveform such as a triangular wave can be adopted.
【００３０】４）フォーミングを終えた素子には活性化
工程と呼ばれる処理を施すのが好ましい。活性化工程と
は、この工程により、素子電流Ｉｆ、放出電流Ｉｅが、
著しく変化する工程である。活性化工程は、例えば、有
機物質のガスを含有する雰囲気下で、通電フォーミング
と同様に、パルスの印加を繰り返すことで行うことがで
きる。この雰囲気は、例えば油拡散ポンプやロータリー
ポンプなどを用いて真空容器内を排気した場合に雰囲気
内に残留する有機ガスを利用して形成することができる
他、イオンポンプなどにより一旦十分に排気した真空中
に適当な有機物質のガスを導入することによっても得ら
れる。このときの好ましい有機物質のガス圧は、前述の
応用の形態、真空容器の形状や、有機物質の種類などに
より異なるため場合に応じ適宜設定される。適当な有機
物質としては、アルカン、アルケン、アルキンの脂肪族
炭化水素類、芳香族炭化水素類、アルコール類、アルデ
ヒド類、ケトン類、アミン類、フェノール、カルボン、
スルホン酸等の有機酸類等を挙げることが出来、具体的
には、メタン、エタン、プロパン等の飽和炭化水素、エ
チレン、プロピレン等の不飽和炭化水素、ブタジエン、
ｎ−ヘキサン、ｌ−ヘキセン、ベンゼン、トルエン、ｏ
−キシレン、ベンゾニトリル、トルニトリル、クロロエ
チレン、トリクロロエチレン、メタノール、エタノー
ル、イソプロパノール、ホルムアルデヒド、アセトアル
デヒド、アセトン、メチルエチルケトン、ジエチルケト
ン、メチルアミン、エチルアミン、酢酸、プロピオン酸
等あるいはこれらの混合物が使用できる。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
素化合物が素子上に堆積し、素子電流Ｉｆ、放出電流Ｉ
ｅが、著しく変化するようになる。活性化工程の終了判
定は、素子電流Ｉｆや放出電流Ｉｅを測定しながら、適
宜行う。なおパルス幅、パルス間隔、パルス波高値など
は適宜設定される。4) It is preferable to perform a process called an activation step on the device after the forming. The activation step means that the element current If and the emission current Ie are
This is a process that changes significantly. The activation step can be performed, for example, by repeatedly applying a pulse in an atmosphere containing a gas of an organic substance, similarly to the energization forming. This atmosphere can be formed by using an organic gas remaining in the atmosphere when the inside of the vacuum vessel is evacuated using, for example, an oil diffusion pump or a rotary pump, or is sufficiently evacuated once by an ion pump or the like. It can also be obtained by introducing a gas of an appropriate organic substance into a vacuum. The preferable gas pressure of the organic substance at this time varies depending on the above-described application form, the shape of the vacuum vessel, the type of the organic substance, and the like, and is appropriately set according to the case. Suitable organic substances include alkanes, alkenes, aliphatic hydrocarbons of alkynes, aromatic hydrocarbons, alcohols, aldehydes, ketones, amines, phenols, carvone,
Examples thereof include organic acids such as sulfonic acid, and the like. Specifically, methane, ethane, saturated hydrocarbons such as propane, ethylene, unsaturated hydrocarbons such as propylene, butadiene,
n-hexane, 1-hexene, benzene, toluene, o
-Xylene, benzonitrile, tolunitrile, chloroethylene, trichloroethylene, methanol, ethanol, isopropanol, formaldehyde, acetaldehyde, acetone, methyl ethyl ketone, diethyl ketone, methylamine, ethylamine, acetic acid, propionic acid and the like, or a mixture thereof can be used. By this treatment, carbon or a carbon compound is deposited on the device from the organic substance existing in the atmosphere, and the device current If and the emission current I
e changes significantly. The end of the activation step is determined as appropriate while measuring the device current If and the emission current Ie. The pulse width, pulse interval, pulse crest value, and the like are set as appropriate.
【００３１】５）このような工程を経て得られた電子放
出素子は、安定化工程を行うことが好ましい。この工程
は、真空容器内の有機物質を排気する工程である。真空
容器を排気する真空排気装置は、装置から発生するオイ
ル等の有機物質が素子の特性に影響を与えないように、
オイルを使用しないものを用いるのが好ましい。具体的
には、磁気浮上型ターボ分子ポンプ、クライオポンプ、
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。前記活性化の工程で、排気装置と
して油拡散ポンプやロータリーポンプを用い、これから
発生するオイル成分に由来する有機ガスを用いた場合
は、この成分の分圧を極力低く抑える必要がある。真空
容器内の有機成分の分圧は、上記の炭素及び炭素化合物
がほぼ新たに堆積しない分圧で１×１０-6Ｐａ以下が好
ましく、さらには１×１０-8Ｐａ以下が特に好ましい。
さらに真空容器内を排気するときには、真空容器全体を
加熱して、真空容器内壁や、電子放出素子に吸着した有
機物質分子を排気しやすくするのが好ましい。このとき
の加熱条件は、８０〜２５０℃好ましくは１５０℃以上
で、できるだけ長時間処理するのが望ましいが、特にこ
の条件に限るものではなく、真空容器の大きさや形状、
電子放出素子の構成などの諸条件により適宜選ばれる条
件により行う。真空容器内の圧力は極力低くすることが
必要で、１×１０-5Ｐａ以下が好ましく、さらに１×１
０-6Ｐａ以下が特に好ましい。5) The electron-emitting device obtained through such a step is preferably subjected to a stabilization step. This step is a step of exhausting the organic substance in the vacuum container. Vacuum evacuation device that evacuates the vacuum container, so that organic substances such as oil generated from the device do not affect the characteristics of the element,
It is preferable to use one that does not use oil. Specifically, magnetically levitated turbo molecular pumps, cryopumps,
A vacuum exhaust device such as a sorption pump and an ion pump can be given. In the activation step, when an oil diffusion pump or a rotary pump is used as an exhaust device and an organic gas derived from an oil component generated from the oil diffusion pump or the rotary pump is used, the partial pressure of this component needs to be suppressed as low as possible. The partial pressure of the organic component in the vacuum vessel is preferably 1 × 10 −6 Pa or less, more preferably 1 × 10 −8 Pa or less, at a partial pressure at which the above-mentioned carbon and carbon compounds are not substantially newly deposited.
Further, when evacuating the inside of the vacuum vessel, it is preferable to heat the entire vacuum vessel to facilitate evacuating the organic substance molecules adsorbed on the inner wall of the vacuum vessel and the electron-emitting device. The heating condition at this time is desirably 80 to 250 ° C., preferably 150 ° C. or higher, and it is desirable to perform the treatment for as long as possible. However, the present invention is not particularly limited to this condition, and the size and shape of the vacuum vessel,
This is performed under conditions appropriately selected according to various conditions such as the configuration of the electron-emitting device. The pressure in the vacuum vessel needs to be as low as possible, preferably 1 × 10 −5 Pa or less, more preferably 1 × 10 −5 Pa.
0 -6 Pa or less is particularly preferred.
【００３２】安定化工程を行った後の、駆動時の雰囲気
は、上記安定化処理終了時の雰囲気を維持するのが好ま
しいが、これに限るものではなく、有機物質が十分除去
されていれば、真空容器の圧力は多少上昇してもある程
度安定な特性を維持することが出来る。このような真空
雰囲気を採用することにより、新たな炭素あるいは炭素
化合物の堆積を抑制でき、また真空容器や基板などに吸
着したＨ2 ＯやＯ2 なども除去でき、結果として素子電
流Ｉｆ、放出電流Ｉｅが、比較的安定する。The atmosphere at the time of driving after performing the stabilization step is preferably the same as the atmosphere at the end of the stabilization treatment, but is not limited to this. If the organic substance is sufficiently removed, Even if the pressure of the vacuum vessel is slightly increased, stable characteristics can be maintained to some extent. By employing such a vacuum atmosphere, the deposition of new carbon or a carbon compound can be suppressed, and H 2 O and O 2 adsorbed on a vacuum vessel or a substrate can be removed. As a result, the device current If and the emission current can be reduced. The current Ie is relatively stable.
【００３３】上述した工程を経て得られた本発明を適用
可能な電子放出素子の基本特性について図１０を参照し
ながら説明する。図１０は、図８（ｄ）に示した真空処
理装置を用いて測定された放出電流Ｉｅ、素子電流Ｉｆ
と素子電圧Ｖｆの関係を模式的に示した図である。な
お、測定時には、電子放出素子の上方に配置したアノー
ド電圧５８に高圧電源６９を用いて高電圧を印加した。
一例として、アノード電極の電圧を１ｋＶ〜１０ｋＶの
範囲とし、アノード電極と電子放出素子との距離Ｈを２
ｍｍ〜８ｍｍの範囲として測定を行うことができる。図
１０においては、放出電流Ｉｅが素子電流Ｉｆに比べて
著しく小さいので、任意単位で示している。なお。縦・
横軸ともリニアスケールである。The basic characteristics of the electron-emitting device to which the present invention can be applied obtained through the above-described steps will be described with reference to FIG. FIG. 10 shows the emission current Ie and the device current If measured using the vacuum processing apparatus shown in FIG.
FIG. 4 is a diagram schematically showing a relationship between the device voltage Vf and the device voltage Vf. At the time of the measurement, a high voltage was applied to the anode voltage 58 disposed above the electron-emitting device using a high-voltage power supply 69.
As an example, the voltage of the anode electrode is in the range of 1 kV to 10 kV, and the distance H between the anode electrode and the electron-emitting device is 2
Measurements can be made in the range of mm to 8 mm. In FIG. 10, since the emission current Ie is significantly smaller than the element current If, it is shown in arbitrary units. In addition. Vertical
Both horizontal axes are linear scales.
【００３４】図１０からも明らかなように、本発明を適
用可能な表面伝導型電子放出素子は、放出電流Ｉｅに関
して対する三つの特徴的性質を有する。すなわち、 （ｉ）本素子はある電圧（しきい値電圧と呼ぶ、図１０
中のＶｔｈ）以上の素子電圧を印加すると急激に放出電
流Ｉｅが増加し、一方しきい値電圧Ｖｔｈ以下では放出
電流Ｉｅがほとんど検出されない。つまり、放出電流Ｉ
ｅ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。 （ii）放出電流Ｉｅが素子電圧Ｖｆに単調増加依存する
ため、放出電流Ｉｅは素子電圧Ｖｆで制御できる。 （iii)アノード電極５８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５８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。As is clear from FIG. 10, the surface conduction electron-emitting device to which the present invention can be applied has three characteristic properties with respect to the emission current Ie. That is, (i) this element has a certain voltage (referred to as a threshold voltage,
When an element voltage equal to or higher than Vth) is applied, the emission current Ie sharply increases. On the other hand, when the element voltage is equal to or lower than the threshold voltage Vth, the emission current Ie is hardly detected. That is, the emission current I
This is a non-linear element having a clear threshold voltage Vth for e. (Ii) Since the emission current Ie depends monotonically on the device voltage Vf, the emission current Ie can be controlled by the device voltage Vf. (Iii) The emission charge captured by the anode electrode 58 depends on the time during which the device voltage Vf is applied. That is, the amount of charge captured by the anode electrode 58 can be controlled by the time during which the device voltage Vf is applied.
【００３５】以上の説明より理解されるように、本発明
を適用可能な表面伝導型電子放出素子は、入力信号に応
じて、電子放出特性を容易に制御できることになる。こ
の性質を利用すると複数の電子放出素子を配して構成し
た電子源、画像形成装置等、多方面への応用が可能とな
る。As understood from the above description, the surface conduction electron-emitting device to which the present invention can be applied can easily control the electron emission characteristics according to the input signal. By utilizing this property, it is possible to apply to various fields such as an electron source and an image forming apparatus having a plurality of electron-emitting devices.
【００３６】本発明を適用可能な表面伝導型電子放出素
子に対して、放出電流Ｉｅと素子電圧Ｖｆとの関係を図
１１で示すグラフに表示すると、ほぼ直線で近似可能な
特性を持つ。また、素子電流に対しても同様にＩｆとＶ
ｆの関係を図１１のグラフ上にプロットすると、図中の
連続線で示されるような、直線で近似可能な領域を有す
る特性を持つ。When the relationship between the emission current Ie and the device voltage Vf is displayed on a graph shown in FIG. 11 for a surface conduction electron-emitting device to which the present invention can be applied, it has a characteristic that can be approximated by a substantially straight line. Similarly, If and V are applied to the element current.
When the relationship of f is plotted on the graph of FIG. 11, it has a characteristic having an area that can be approximated by a straight line as shown by a continuous line in the figure.
【００３７】上述のように構成された本発明を適用可能
な表面伝導型電子放出素子は、図１１のグラフに示すよ
うな電気特性を有する。図１１のグラフの横軸は、素子
電極５２と素子電極５３間に印加する電圧Ｖｆの逆数で
あり、縦軸は、電子放出部５５とアノード５８間に流れ
る電流Ｉｅを電圧Ｖの２乗で除した値の対数値を示す。
このグラフ上に、上述した表面伝導型電子放出素子の電
気特性をプロットすると、一般的には図中にプロットさ
れた連続線のようになる。The surface conduction electron-emitting device to which the present invention can be applied has the electrical characteristics shown in the graph of FIG. The horizontal axis of the graph of FIG. 11 is the reciprocal of the voltage Vf applied between the element electrode 52 and the element electrode 53, and the vertical axis is the current Ie flowing between the electron emission portion 55 and the anode 58 as the square of the voltage V. Indicates the logarithmic value of the divided value.
When the electric characteristics of the above-described surface conduction electron-emitting device are plotted on this graph, they generally appear as continuous lines plotted in the figure.
【００３８】一方、ＦｏｗｌｅｒとＮｏｒｄｈｅｉｍら
によれば、ＦＥ型の電子放出素子から放出される電流Ｉ
と、カソード−ゲート間に印加される電圧Ｖとの関係はOn the other hand, according to Fowler and Nordheim et al., The current I emitted from the FE type electron-emitting device is
And the voltage V applied between the cathode and the gate is
【００３９】[0039]
【数１】 で表される。上記式中、Ａ並びにＢは、電子放出部近傍
の材料並びに放出面積に依存する定数であり、βは電子
放出部近傍の形状に依存するパラメータであり、電圧Ｖ
にβを乗じた値が電界強度となる。このＦＥ型の電子放
出素子の式は、表面伝導型の電子放出素子においても上
記電圧Ｖを一対の電極間に印加される電圧Ｖｆに、電流
Ｉを素子電流Ｉｆまたは放出電流Ｉｅに置き換えるだけ
で同様に表現されることを本発明者らは見出している。(Equation 1) It is represented by In the above formula, A and B are constants depending on the material and the emission area near the electron emission portion, β is a parameter depending on the shape near the electron emission portion, and the voltage V
Multiplied by β is the electric field strength. The formula of this FE type electron-emitting device is that even in a surface conduction type electron-emitting device, the voltage V is replaced by the voltage Vf applied between a pair of electrodes, and the current I is replaced by the device current If or the emission current Ie. We have found that they are expressed similarly.
【００４０】従って、図１１のグラフにプロットされた
電気特性を直線（図１１中の破線）で近似すると、印加
電圧Ｖｆを近似直線の傾きＳで除した値に負符号を付け
た値Therefore, when the electric characteristics plotted in the graph of FIG. 11 are approximated by a straight line (broken line in FIG. 11), the value obtained by dividing the applied voltage Vf by the slope S of the approximate straight line is given a minus sign.
【００４１】[0041]
【数２】 が、導電性薄膜５４内の電子放出部５５に形成される電
界の強度に比例することが分かる。(Equation 2) Is proportional to the intensity of the electric field formed in the electron emission portion 55 in the conductive thin film 54.
【００４２】さらに、上記関係をもう少し一般化して表
現すると、放出電流Ｉｅと電圧Ｖｆとの関係をFurther, if the above relationship is expressed more generally, the relationship between the emission current Ie and the voltage Vf is expressed as
【００４３】[0043]
【数３】 なる関数で表現し、ｆ’（Ｖｆ）を電圧Ｖｆにおけるｆ
（Ｖｆ）の微係数とする時、電圧Ｖｆにおける電界強度
は(Equation 3) F ′ (Vf) is expressed as f ′ at the voltage Vf
When the differential coefficient of (Vf) is used, the electric field strength at the voltage Vf is
【００４４】[0044]
【数４】 と表され、(Equation 4) Is expressed as
【００４５】[0045]
【数５】 に比例することがわかる。(Equation 5) It turns out that it is proportional to.
【００４６】表面伝導型電子放出素子における上記電界
強度の代表的な値は、およそ１０7Ｖ／ｃｍのオーダー
と非常に高い値である。このように大きな電界強度のも
とで、通常の方法によって長期間駆動を継続していく
と、強電界下における構成部材の変化が不定期に発生
し、放出電流値が不安定になる。また、上記変化が不可
逆的に起こると、放出電流の低下を伴うことが多く、画
像表示装置においては輝度の低下となって現れる。A typical value of the electric field intensity in the surface conduction electron-emitting device is a very high value on the order of about 10 7 V / cm. If driving is continued for a long time by a normal method under such a large electric field strength, a change in a component member under a strong electric field occurs irregularly, and an emission current value becomes unstable. In addition, when the above-mentioned change occurs irreversibly, the emission current is often reduced, and appears as a decrease in luminance in the image display device.
【００４７】上述の駆動中の電流の不安定性は、通常の
駆動に先立ち本発明の駆動方法（以降、「予備駆動」と
呼ぶ）を行うことで低減することが出来る。本発明の予
備駆動は、例えば以下のような手順にて実施する。先
ず、予備駆動を適用する電子放出素子の、少なくとも二
組の異なる駆動電圧における印加電圧と放出電流、並び
に、それぞれの印加電圧における放出電流の微係数を求
める。例えば、図１２に示すように、Ｖｆ１の印加電圧
に対応する放出電流値Ｉｅ１と、Ｖｆ１をｄＶｆ１だけ
微小変化させた時の放出電流の変化量ｄＩｅ１から、放
出電流の微係数Ｉｅ’１をＩｅ’１＝ｄＩｅ１／ｄＶｆ
１より求め、同様に、Ｖｆ２に対応する放出電流値Ｉｅ
２と、微係数Ｉｅ’２を求める。The above-described instability of the current during driving can be reduced by performing the driving method of the present invention (hereinafter referred to as “preliminary driving”) prior to normal driving. The preliminary driving according to the present invention is performed, for example, in the following procedure. First, the applied voltage and emission current of at least two different drive voltages of the electron-emitting device to which the preliminary driving is applied, and the derivative of the emission current at each applied voltage are determined. For example, as shown in FIG. 12, from the emission current value Ie1 corresponding to the applied voltage of Vf1 and the variation dIe1 of the emission current when Vf1 is slightly changed by dVf1, the derivative Ie′1 of the emission current is represented by Ie. '1 = dIe1 / dVf
1 and similarly, the emission current value Ie corresponding to Vf2.
2 and the differential coefficient Ie′2.
【００４８】次に、各印加電圧Ｖｆ１、Ｖｆ２に対応す
る（式５）中のｆ（Ｖｆ）をＩｅ１、Ｉｅ２とし、ｆ’
（Ｖｆ）をＩｅ’１、Ｉｅ’２として、（式５）から求
まる値を比較する。この時例えば、Next, f (Vf) in (Equation 5) corresponding to the applied voltages Vf1 and Vf2 is defined as Ie1 and Ie2, and f ′
Assuming that (Vf) is Ie′1 and Ie′2, the values obtained from (Equation 5) are compared. At this time, for example,
【００４９】[0049]
【数６】 という関係が得られた場合、Ｖｆ１を予備駆動電圧（以
下、Ｖｐｒｅと表記する）として採用し、Ｖｆ２を通常
の駆動電圧（以下、Ｖｄｒｖと表記する）として採用す
る。逆に、(Equation 6) Is obtained, Vf1 is adopted as a preliminary drive voltage (hereinafter, referred to as Vpre), and Vf2 is adopted as a normal drive voltage (hereinafter, referred to as Vdrv). vice versa,
【００５０】[0050]
【数７】 という関係が得られた場合、Ｖｆ２を予備駆動電圧（以
下、Ｖｐｒｅと表記する）として採用し、Ｖｆ１を通常
の駆動電圧（以下、Ｖｄｒｖと表記する）として採用す
る。(Equation 7) Is obtained, Vf2 is adopted as a preliminary drive voltage (hereinafter, referred to as Vpre), and Vf1 is adopted as a normal drive voltage (hereinafter, referred to as Vdrv).
【００５１】以上の方法により求めた予備駆動電圧Ｖｐ
ｒｅにてしばらく電子放出素子を駆動することにより、
Ｖｐｒｅの電圧において主たる電子放出源である電子放
出部を大きな電界強度にて駆動を行うことで、不安定性
の原因となる構成部材の変化を、短期間に集中的に発現
させ、変動要因を減少させることが出来る。The pre-driving voltage Vp obtained by the above method
By driving the electron-emitting device for a while at re,
By driving the electron emission portion, which is the main electron emission source at a voltage of Vpre, with a large electric field intensity, changes in the components causing instability are intensively expressed in a short period of time, and the variation factors are reduced. Can be done.
【００５２】また、表面伝導型電子放出素子を用いる場
合は、予備駆動の条件を設定する基準として、駆動電圧
と放出電流の関係だけではなく、駆動電圧と素子電流の
関係を用いることも出来る。この場合、図１３に示すよ
うに、（式６）並びに（式７）における素子電流とその
微係数をＩｆ１，Ｉｆ’１並びにＩｆ２，Ｉｆ’２とす
ればよい。When a surface conduction electron-emitting device is used, not only the relationship between the drive voltage and the emission current but also the relationship between the drive voltage and the device current can be used as a reference for setting the pre-driving conditions. In this case, as shown in FIG. 13, the element currents and their differential coefficients in (Equation 6) and (Equation 7) may be set to If1, If'1 and If2, If'2.
【００５３】さらに、予備駆動は、駆動時における電界
強度が安定するまでの時間行うことが望ましいが、予備
駆動時の電界強度の相対的な変化率が５％以内に収まる
まで予備駆動を継続すれば、引き続き駆動を行っても電
界強度の変動率は５％程度以内に収まり、予備駆動の効
果が十分実現されることがわかった。従って、（式５）
より、ｆ（Ｖｆ１）／｛Ｖｆ１・ｆ'(Ｖｆ１）−２ｆ
（Ｖｆ１）｝の値の変化率が５％以内になるまでの時間
予備駆動を実施すればよい。Further, it is desirable that the preliminary driving be performed for a time until the electric field intensity during driving is stabilized. However, the preliminary driving is continued until the relative change rate of the electric field intensity during the preliminary driving is within 5%. For example, the variation rate of the electric field intensity is kept within about 5% even if the driving is continued, and it is found that the effect of the preliminary driving is sufficiently realized. Therefore, (Equation 5)
From the equation, f (Vf1) / ｛Vf1 · f ′ (Vf1) −2f
(Vf1) The preliminary driving may be performed for a period of time until the rate of change of the value becomes within 5%.
【００５４】上記予備駆動時には、予備駆動時における
電界強度の変化率をモニタしながら、電圧の印加を行う
とよい。予備駆動電圧にはパルス電圧を好適に用いるこ
とができ、例えばパルス休止時間（パルス電圧が印加さ
れてから、次のパルス電圧が印加されるまでの間）に電
界強度の変化率を算出しながら電圧の印加を行い、上記
変化率が５％以内になったところで電圧の印加を停止す
ればよい。At the time of the preliminary driving, it is preferable to apply a voltage while monitoring the rate of change of the electric field intensity during the preliminary driving. A pulse voltage can be preferably used as the pre-driving voltage. For example, the change rate of the electric field intensity is calculated during the pulse pause time (between the application of the pulse voltage and the application of the next pulse voltage). The application of the voltage may be performed, and the application of the voltage may be stopped when the rate of change becomes within 5%.
【００５５】予備駆動時の電界強度の変化率を見るため
には、例えば以下の方法を用いることができる。予備駆
動時に、予備駆動電圧Ｖ１（＝Ｖｆ１）と、Ｖ１と微少
電圧ｄＶ１異なる電圧Ｖ１２を連続して印加し、それぞ
れの電圧を印加した時に流れる電流Ｉ１（＝Ｉｅ１また
はＩｆ１）、Ｉ１２（＝Ｉｅ１２またはＩｆ１２）、及
びＩ１、Ｉ１２の差ｄＩ１を求める。ここで、ｆ'(Ｖ
１）＝ｄＩ１／ｄＶ１であり、また、（式３）よりｆ
（Ｖ１）＝Ｉ１であるから、上記ｆ（Ｖ１）／｛Ｖ１・
ｆ'(Ｖ１）−２ｆ（Ｖ１）｝はIn order to check the rate of change of the electric field intensity during the preliminary driving, for example, the following method can be used. During pre-driving, a pre-driving voltage V1 (= Vf1) and a voltage V12 different from V1 and a slight voltage dV1 are continuously applied, and currents I1 (= Ie1 or If1) and I12 (= Ie12) flowing when the respective voltages are applied. Or If12) and the difference dI1 between I1 and I12. Here, f ′ (V
1) = dI1 / dV1, and from (Equation 3), f
Since (V1) = I1, the above f (V1) / {V1 ·
f '(V1) -2f (V1)｝ is
【００５６】[0056]
【数８】 となり、Ｅｐｒｅの値の変化率を見ればよいことにな
る。(Equation 8) It follows that the rate of change of the value of Epre can be seen.
【００５７】予備駆動における電圧波形としては、図１
４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すような電圧波形を用い
ることができる。図１４（ａ）は予備駆動電圧Ｖ１をＴ
１時間印加した直後に電圧Ｖ１２までＴ１２時間かけて
電圧が変化する電圧波形である。図１４（ｂ）は、予備
駆動電圧Ｖ１をＴ１時間印加した直後に電圧Ｖ１２をＴ
１２時間印加する電圧波形である。また、図１４（ｃ）
は、予備駆動電圧Ｖ１をＴ１時間印加した後にＶ１２の
電圧をＴ１２時間印加する電圧波形である。各印加電圧
Ｖ１、Ｖ１２における電流値より、上記Ｅｐｒｅの値の
変化率を求め、変化率が５％以内になるまで予備駆動を
実施すればよい。FIG. 1 shows a voltage waveform in the preliminary driving.
4 (a), (b) and (c) can be used. FIG. 14A shows that the preliminary driving voltage V1 is set to T.
This is a voltage waveform in which the voltage changes to voltage V12 over T12 hours immediately after application for one hour. FIG. 14B shows that the voltage V12 is changed to T immediately after the pre-driving voltage V1 is applied for T1 time.
It is a voltage waveform applied for 12 hours. FIG. 14 (c)
Is a voltage waveform in which the voltage V12 is applied for T12 after the preliminary driving voltage V1 is applied for T1. From the current values at the applied voltages V1 and V12, the rate of change of the value of Epre is determined, and the preliminary driving may be performed until the rate of change is within 5%.
【００５８】さらに、安定化工程を施した（式６）に該
当する電子放出素子においては、素子電流Ｉｆ、放出電
流Ｉｅは素子電圧Ｖｆに対してＭＩ特性を有し、素子電
圧Ｖｆに対して素子電流Ｉｆおよび放出電流Ｉｅが一義
的に決まる特性を有する。またこの時のＩｆ−Ｖｆ特
性、Ｉｅ−Ｖｆ特性は、安定化工程後に印加された最大
電圧Ｖｍａｘに依存する。Further, in the electron-emitting device corresponding to (Equation 6) which has been subjected to the stabilization step, the device current If and the emission current Ie have MI characteristics with respect to the device voltage Vf, and have the MI characteristics with respect to the device voltage Vf. The element current If and the emission current Ie are uniquely determined. At this time, the If-Vf characteristics and the Ie-Vf characteristics depend on the maximum voltage Vmax applied after the stabilization step.
【００５９】この電子放出素子のＩ−Ｖ特性について、
図１５（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。図１５（ａ）
はＩｆとＶｆの関係を示した図であり、図１５（ｂ）は
ＩｅとＶｆとの関係を示した図である。Regarding the IV characteristics of this electron-emitting device,
This will be described with reference to FIGS. FIG. 15 (a)
FIG. 15B is a diagram showing the relationship between If and Vf, and FIG. 15B is a diagram showing the relationship between Ie and Vf.
【００６０】図１５（ａ）、（ｂ）において、 実線で示
されるのは、 最大電圧Ｖｍａｘ＝Ｖｍａｘ１で駆動した
素子のＩ−Ｖ特性である。この素子をＶｍａｘｌより以
下の素子電圧で駆動する時には、この実線で示されるＩ
−Ｖ特性と同じＩ−Ｖ特性を有する。しかし、Ｖｍａｘ
ｌ以上の電圧Ｖｍａｘ２で駆動すると、 素子は図中破線
で示されるように異なるＩ−Ｖ特性を示すようになり、
この素子をＶｍａｘ２以下の素子電圧で駆動する時に
は、 この破線で示されるＩ−Ｖ特性と同じＩ−Ｖ特性を
有するようになる。これは、 電子放出素子に印加される
最大電圧Ｖｍａｘによって、 電子放出部の形状や電子放
出面積等が変化するためと考えられる。In FIGS. 15A and 15B, the solid lines show the IV characteristics of the element driven at the maximum voltage Vmax = Vmax1. When this element is driven at an element voltage lower than Vmaxl, I shown by the solid line
It has the same IV characteristics as the -V characteristics. However, Vmax
When driven at a voltage Vmax2 of 1 or more, the device exhibits different IV characteristics as indicated by the broken line in the figure,
When this device is driven with a device voltage of Vmax2 or less, the device has the same IV characteristics as the IV characteristics shown by the broken line. This is probably because the maximum voltage Vmax applied to the electron-emitting device changes the shape of the electron-emitting portion, the electron-emitting area, and the like.
【００６１】予備駆動工程において素子電圧Ｖ１なる電
圧で素子を予備駆動することにより、 電子放出素子は図
１６に示すようにＶｍａｘ＝Ｖ１なる電圧によって一義
的に決められるｌｆ−Ｖｆ特性およびＩｅ−Ｖｆ特性を
有するようになる。By pre-driving the element with the element voltage V1 in the pre-driving step, as shown in FIG. 16, the electron-emitting element has the If-Vf characteristic and Ie-Vf uniquely determined by the voltage Vmax = V1. It has characteristics.
【００６２】次に、 予備駆動終了時の素子電圧Ｖｆ１に
おける素子電流をＩｆ１とし、 予備駆動により決められ
たＩｆ−Ｖｆ特性より、Ｉｆ２≦０．７ＩｆｌとなるＶ
ｆ２を選択し駆動電圧とする（図１６中のＶｆ２）。こ
れは、Ｉｆ２≦０．７Ｉｆ１となる駆動電圧とすること
により、放出電流の低下を長時間抑制することができる
からである。Next, the element current at the element voltage Vf1 at the end of the pre-driving is defined as If1, and from the If-Vf characteristic determined by the pre-driving, V is such that If2 ≦ 0.7Ifl.
f2 is selected as a drive voltage (Vf2 in FIG. 16). This is because a decrease in emission current can be suppressed for a long time by setting the drive voltage to satisfy If2 ≦ 0.7If1.
【００６３】素子電圧Ｖｆ１で予備駆動を行った素子
に、 上述のようにＩｆ２≦０．７Ｉｆｌとなる駆動電圧
Ｖｆ２を印加しても、 電子放出部の形状や放出面積の変
化はほとんど生じないと考えられるため、 駆動時におい
ては、 予備駆動時とほぼ同じ放出面積を有しながら、 予
備駆動時よりも低い素子電流Ｉｆで駆動することにな
る。そのため、 駆動時に電子放出部に流れる素子電流の
電流密度を下げることができ、電子放出部の熱的な劣化
を抑え、長時間安定に電子放出させることができるもの
と考えられる。Even if the drive voltage Vf2 that satisfies If2 ≦ 0.7 Ifl is applied to the element that has been preliminarily driven at the element voltage Vf1 as described above, almost no change occurs in the shape and emission area of the electron emission portion. Therefore, during driving, the device is driven with a lower device current If than during pre-driving, while having substantially the same emission area as during pre-driving. Therefore, it is considered that the current density of the device current flowing to the electron-emitting portion during driving can be reduced, the thermal deterioration of the electron-emitting portion can be suppressed, and electrons can be stably emitted for a long time.
【００６４】上記予備駆動は、予備駆動後に予備駆動電
圧よりも低い電圧で駆動する際に、電子放出素子のＩｆ
−Ｖｆ特性およびＩｅ−Ｖｆ特性が変化しないために必
要な時間行えばよく、パルス幅が数μｓｅｃ〜数十ｍｓ
ｅｃ、好ましくは１０μｓｅｃ〜１０ｍｓｅｃのパルス
電圧を数パルス〜数十パルス以上印加することにより、
行うことができる。In the pre-driving, when driving at a voltage lower than the pre-driving voltage after the pre-driving, the
It may be performed for a time necessary for the -Vf characteristic and the Ie-Vf characteristic not to change, and the pulse width may be several μsec to several tens ms.
ec, preferably by applying a pulse voltage of 10 μsec to 10 msec several pulses to several tens of pulses or more,
It can be carried out.
【００６５】次に、以上のようにして予め予備駆動した
電子放出素子を用いた本発明に係る発光装置について図
１を用いて説明する。図１において、５１は基板、５２
及び５３は電極、５４は導電性薄膜、５５は電子放出部
であり、表面伝導型放出素子を構成するものである。Next, a light emitting device according to the present invention using the electron-emitting device preliminarily driven as described above will be described with reference to FIG. In FIG. 1, 51 is a substrate, 52
Reference numerals 53 and 53 denote electrodes, 54 denotes a conductive thin film, and 55 denotes an electron emitting portion, which constitutes a surface conduction electron-emitting device.
【００６６】また、同図において、１２０１は光透過性
を有する基板、１２０２は基板１２０１上に形成された
電子線の照射により発光する発光部材、１２０３は発光
部材１２０２のさらに上に形成された導電性の薄膜より
なる電極である。この電極１２０３は加速された電子が
入射した場合に、透過性を有する程度の厚み或いは構造
にしておくことが望ましい。発光部材１２０２は、一般
には電子線励起型の螢光体が知られており、ここで電子
線入射により発生した光は、基板１２０１を透過して見
ることができる。なお、電子放出素子の動作及び発光部
材のでの発光動作を行うためには、図示されない枠やシ
ールする為のフリットを用いて真空容器を形成する必要
がある。In the same figure, reference numeral 1201 denotes a light-transmitting substrate; 1202, a light-emitting member formed on the substrate 1201 that emits light by irradiation with an electron beam; 1203, a conductive member formed further above the light-emitting member 1202; This is an electrode made of a conductive thin film. The electrode 1203 is desirably formed to have a thickness or a structure that allows transmission of accelerated electrons. As the light emitting member 1202, an electron beam excitation type phosphor is generally known. Here, light generated by the incidence of the electron beam can be seen through the substrate 1201. In order to perform the operation of the electron-emitting device and the light-emitting operation of the light-emitting member, it is necessary to form a vacuum container using a frame (not shown) or a frit for sealing.
【００６７】１３０１は表面伝導型放出素子を所定の定
電流Ｉｆで駆動するための電流源であり、一方の出力が
電極５３と接続され、もう一方の出力が電極５２ととも
に基準電位１４５１（ここでは接地電位）と接続され
る。１４０１は、表面伝導型電子放出素子から放出され
た電子を加速する為の電源であり、一方の出力（ここで
はプラス側の出力）が電極１２０３に、もう一方の出力
が基準電位１４５１に接続される。Reference numeral 1301 denotes a current source for driving the surface conduction electron-emitting device with a predetermined constant current If. One output is connected to the electrode 53, and the other output is connected to the electrode 52 together with the reference potential 1451 (here, the reference potential 1451). (Ground potential). Reference numeral 1401 denotes a power source for accelerating electrons emitted from the surface conduction electron-emitting device. One output (here, a positive output) is connected to the electrode 1203, and the other output is connected to the reference potential 1451. You.
【００６８】この発光装置の動作を説明すると、電流源
１３０１により電極５２及び５３を介して導電性薄膜５
４に所定の電流値Ｉｆで電流を流し、さらに、電子加速
用電源１４０１により電極１２０３に加速電圧を印加し
て電子を加速するための加速電界を形成すことにより、
電子放出部５５から電子が放出され、放出された電子は
加速電界により加速されて、電極１２０３を透過し発光
部材１２０２に入射する。そして、発光部材は、電子入
射により励起され、発光する。なお、この発光による輝
度は、入射した電子の量に応じて増大することが一般的
には知られている。The operation of this light emitting device will be described. The current source 1301 connects the conductive thin film 5 through the electrodes 52 and 53.
4, a current is supplied at a predetermined current value If, and an accelerating voltage is applied to the electrode 1203 by the electron accelerating power supply 1401 to form an accelerating electric field for accelerating electrons.
Electrons are emitted from the electron emitting portion 55, and the emitted electrons are accelerated by an acceleration electric field, pass through the electrode 1203, and enter the light emitting member 1202. The light emitting member emits light when excited by the electrons. It is generally known that the luminance due to the light emission increases in accordance with the amount of incident electrons.
【００６９】また、電流源の一例を図４に示した。図４
は、電流を設定するための制御電位Ｖｉｎに対して設定
電流Ｉｏｕｔを出力する電圧−電流変換回路（Ｖ／Ｉ変
換回路）の例であり、カレントミラー方式のＶ／Ｉ変換
回路である。同図において、２６０１はオペアンプ、２
６０２は抵抗値Ｒの抵抗器、２６０３はｎｐｎトランジ
スタ、２６０４、２６０５はｐｎｐトランジスタ、２６
１３は一定電流を流さなければならない回路が接続され
る端子を表す。このＶ／Ｉ変換回路は、配線２６１３の
先にどのようなインピーダンスの回路を接続しても、極
度にインピーダンスが大きくない限り、制御電位Ｖｉｎ
に応じて、FIG. 4 shows an example of the current source. FIG.
Is an example of a voltage-current conversion circuit (V / I conversion circuit) that outputs a set current Iout with respect to a control potential Vin for setting a current, and is a current mirror type V / I conversion circuit. In the figure, 2601 is an operational amplifier, 2
602 is a resistor having a resistance value R, 2603 is an npn transistor, 2604 and 2605 are pnp transistors, 26
Reference numeral 13 denotes a terminal to which a circuit to which a constant current must flow is connected. This V / I conversion circuit is connected to the control potential Vin regardless of what impedance circuit is connected before the wiring 2613 as long as the impedance is not extremely large.
In response to the,
【００７０】[0070]
【数９】 の電流を配線２６１３の先の回路に流す。また、２６２
０はツェナーダイオードであり、電流出力端子での電位
を制限するためのものであり、必要に応じて用いる。ま
た、制御電位Ｖｉｎを情報信号に応じて、振幅及び駆動
時間の少なくとも一方を変えることにより出力電流Ｉｏ
ｕｔも変えることができる。(Equation 9) Is passed through the circuit beyond the wiring 2613. 262
Reference numeral 0 denotes a Zener diode for limiting the potential at the current output terminal, and is used as necessary. Further, by changing at least one of the amplitude and the driving time of the control potential Vin according to the information signal, the output current Io
ut can also be changed.
【００７１】前述したように予備駆動を行った表面伝導
型放出素子を予備駆動電圧Ｖｐｒｅより低い通常の駆動
電圧Ｖｄｒｖで駆動することにより、より安定な動作を
得ることができるが、このＶｄｒｖと実質的に等価な電
圧が印加されるように駆動を行った場合にも同様な電子
放出特性を得ることができる。すなわち、電極５２及び
５３を介して電流源１３０１により定電流Ｉｆを流す場
合にも、このＩｆをＶｄｒｖを印加したときの電流値以
下の値をとれば良いことになる。なお、表面伝導型放出
素子に印加される電圧が過大とならないように確実に行
うために、図４に示した様な電圧制限回路を付与するこ
とがより好ましい。制限電圧としては、Ｖｐｒｅ以下で
Ｖｄｒｖ以上となる電圧を設定すれば良い。By driving the surface conduction electron-emitting device, which has been preliminarily driven as described above, with the normal driving voltage Vdrv lower than the predriving voltage Vpre, a more stable operation can be obtained. Similar electron emission characteristics can be obtained even when driving is performed such that a voltage equivalent to that is applied. That is, even when a constant current If flows from the current source 1301 through the electrodes 52 and 53, the value of this If may be set to a value equal to or less than the current value when Vdrv is applied. In order to ensure that the voltage applied to the surface conduction electron-emitting device does not become excessive, it is more preferable to provide a voltage limiting circuit as shown in FIG. As the limit voltage, a voltage that is equal to or lower than Vpre and equal to or higher than Vdrv may be set.
【００７２】さて、上述のような定電流Ｉｆで表面伝導
型放出素子を駆動した場合には、図２に示すような時間
とともに徐々に放出電流が増大するという経時特性を示
した。この放出電流が増大する理由ははっきりとは分か
っていないが、長時間駆動を経ることにより、電子放出
部の変化により電子放出部の実効抵抗が若干上がり、そ
れと共に定電流駆動動作により、電子放出部に印加され
る電位差がわずかに増大する。そして、このわずかな電
位差の上昇により導電性薄膜５４に流れた電流Ｉｆに対
して発生する放出電子による電流割合が上昇しているの
ではないかと考えられる。When the surface conduction electron-emitting device is driven by the constant current If as described above, the time characteristic shown in FIG. 2 is that the emission current gradually increases with time. The reason why the emission current increases is not clearly understood, but after long driving, the effective resistance of the electron emission portion slightly increases due to the change of the electron emission portion, and at the same time, the electron emission increases by the constant current drive operation. The potential difference applied to the part increases slightly. Then, it is considered that the ratio of the current caused by the emitted electrons to the current If flowing through the conductive thin film 54 is increased due to the slight increase in the potential difference.
【００７３】一方、発光部材での入射電流に対する発光
量の割合を示す発光効率は、既に述べたように電子照射
を続けた時間とともに、徐々に低下する。したがって、
電子照射量の増大する変化と発光効率の低下する変化よ
り決まる発光装置としての表示輝度は、図３に示すよう
に、従来に比べその変化量がより小さくなる。On the other hand, the luminous efficiency, which indicates the ratio of the amount of light emitted to the light-emitting member to the incident current, gradually decreases as the electron irradiation time continues, as described above. Therefore,
As shown in FIG. 3, the display luminance of the light emitting device, which is determined by the increase in the amount of electron irradiation and the decrease in the luminous efficiency, is smaller than that in the related art.
【００７４】以上、説明したように、予め、電圧Ｖｐｒ
ｅで駆動された発光装置を定電流駆動することにより、
経時における発光効率の低下が少ない、より性能の高い
発光装置を提供することができる。As described above, the voltage Vpr is determined in advance.
By driving the light emitting device driven by e at a constant current,
It is possible to provide a light-emitting device with higher performance with less decrease in luminous efficiency over time.
【００７５】次に、前述のようにして予め予備駆動した
電子放出素子を用いた本発明に係わる別の発光装置につ
いて図１７を用いて説明する。図１７において、図１と
同様の機能・動作を行う部分については同一の番号を付
した。同図において、１６１１は表面伝導型放出素子を
所定の定電圧Ｖｆで駆動するための電位源であり、一方
の出力が電極５３と接続され、もう一方の出力が電極５
２とともに基準電位１４５１（ここでは接地電位）と接
続される。１４０１は、表面伝導型電子放出素子から放
出された電子を加速するための電源であり、一方の出力
（ここではプラス側の出力）が電極１２０３に、もう一
方の出力が基準電位１４５１に接続される。Next, another light-emitting device according to the present invention using the electron-emitting device preliminarily driven as described above will be described with reference to FIG. 17, portions performing the same functions and operations as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals. In the figure, reference numeral 1611 denotes a potential source for driving the surface conduction electron-emitting device at a predetermined constant voltage Vf, one output of which is connected to the electrode 53 and the other output of which is connected to the electrode 5.
2 together with a reference potential 1451 (here, a ground potential). Reference numeral 1401 denotes a power supply for accelerating electrons emitted from the surface conduction electron-emitting device. One output (here, an output on the positive side) is connected to the electrode 1203, and the other output is connected to the reference potential 1451. You.
【００７６】この発光装置の動作を説明すると、電位源
１６１１により電極５３及び５２を介して導電性薄膜５
４に所定の電位差Ｖｆを印加して電流Ｉｆを流し、さら
に、電子加速用電源１４０１により電極１２０３に加速
電圧を印加して電子を加速するための加速電界を形成す
ることにより、電子放出部５５から電子が放出され、放
出された電子は加速電界により加速されて、電極１２０
３を透過し発光部材１２０２に入射する。そして、発光
部材は、電子入射により励起され、発光する。なお、こ
の発光による輝度は、入射した電子の量に応じて増大す
ることが一般的には知られている。The operation of this light emitting device will be described. The conductive thin film 5 is applied by the potential source 1611 via the electrodes 53 and 52.
4, a current If flows by applying a predetermined potential difference Vf to the electrode 1203, and an accelerating voltage is applied to the electrode 1203 by the electron accelerating power supply 1401 to form an accelerating electric field for accelerating the electrons. Are emitted from the electrode 120, and the emitted electrons are accelerated by the accelerating electric field, and
3 and is incident on the light emitting member 1202. The light emitting member emits light when excited by the electrons. It is generally known that the luminance due to the light emission increases in accordance with the amount of incident electrons.
【００７７】また、電位源の一例を図１８に示した。図
１８は、電位を設定するための制御電位Ｖｉｎに対して
設定電位Ｖｏｕｔを出力する回路の例である。同図にお
いて、１７０１はオペアンプ、１７０２〜７は抵抗器、
１７０８は設定電位を出力する端子を表す。抵抗器１７
０６及び１７０７の接続される点は基準電位とプラスの
電源電位＋Ｖの間の電位差を抵抗器１７０６と１７０７
の抵抗値の比で分圧して電位Ｖｒを設定した点であり、
この電位Ｖｒがオペアンプ１７０１の出力にバイアスと
して与えられる。したがって、この電位設定回路は、制
御電位Ｖｉｎと電位Ｖｒの加算した電位Ｖｏｕｔを出力
し、配線１７０８の先の回路に電流を流すための回路動
作を行う。FIG. 18 shows an example of the potential source. FIG. 18 is an example of a circuit that outputs a set potential Vout with respect to a control potential Vin for setting a potential. In the figure, 1701 is an operational amplifier, 1702 to 7 are resistors,
Reference numeral 1708 denotes a terminal for outputting a set potential. Resistor 17
The point where the reference potentials 06 and 1707 are connected is a potential difference between the reference potential and the positive power supply potential + V.
The potential Vr is set by dividing the voltage by the ratio of the resistance values of
This potential Vr is applied to the output of the operational amplifier 1701 as a bias. Therefore, this potential setting circuit outputs a potential Vout obtained by adding the control potential Vin and the potential Vr, and performs a circuit operation for flowing a current to a circuit beyond the wiring 1708.
【００７８】また、１７０９はツェナーダイオードであ
り、電位出力端子での電位を制限するためのものであ
り、必要に応じて用いる。また、制御電位Ｖｉｎの振幅
及び駆動時間の一方または両方を、情報信号に応じて変
えることにより出力電位Ｖｏｕｔも変えることができ
る。Reference numeral 1709 denotes a Zener diode for limiting the potential at the potential output terminal, and is used as needed. The output potential Vout can also be changed by changing one or both of the amplitude of the control potential Vin and the drive time according to the information signal.
【００７９】前述したように予備駆動を行った表面伝導
型放出素子を予備駆動電圧Ｖｐｒｅより低い通常の駆動
電圧Ｖｄｒｖで駆動することにより、より安定な動作を
得ることができるが、このＶｄｒｖと実質的に等価な電
圧が印加されるように駆動を行った場合にも同様な電子
放出特性を得ることができる。すなわち、電極５３及び
５２を介して電位源１６１１により定電流Ｉｆを流す場
合にも、このＩｆをＶｄｒｖを印加したときの電流値以
下の値をとれば良いことになる。なお、表面伝導型放出
素子に印加される電圧が過大とならないように確実に行
うために、図１８に示したような電圧制限回路を付与す
ることがより好ましい。制限電圧としては、Ｖｐｒｅ以
下でＶｄｒｖ以上となる電圧を設定すれば良い。By driving the surface conduction electron-emitting device, which has been preliminarily driven as described above, with a normal driving voltage Vdrv lower than the predriving voltage Vpre, a more stable operation can be obtained. Similar electron emission characteristics can be obtained even when driving is performed such that a voltage equivalent to that is applied. In other words, even when a constant current If flows from the potential source 1611 via the electrodes 53 and 52, the value of this If may be equal to or less than the current value when Vdrv is applied. In order to ensure that the voltage applied to the surface conduction electron-emitting device does not become excessive, it is more preferable to provide a voltage limiting circuit as shown in FIG. As the limit voltage, a voltage that is equal to or lower than Vpre and equal to or higher than Vdrv may be set.
【００８０】以上、説明したように、予め、電圧Ｖｐｒ
ｅで駆動された発光装置を定電圧駆動することにより、
長時間にわたり安定に動作する、より性能の高い発光装
置を提供することができる。As described above, the voltage Vpr is determined in advance.
By driving the light emitting device driven by e at a constant voltage,
A high-performance light-emitting device that operates stably for a long time can be provided.
【００８１】［実施例１］図８に基づき、本実施例で用
いられる電子放出素子の製造方法を説明する。 工程−３ａ（図８の（ａ）） 石英基板からなる基板５１を洗浄後、スパッタ法により
基板５１上に５ｎｍのＴｉと５０ｎｍのＰｔを堆積し
た。その後、堆積膜上にフォトレジストを塗布し、素子
電極対５２並びに５３に対応する形状のパターンを形成
した後、エッチングにより不要な部分のＰｔとＴｉを除
去し、その後レジストを除去することで基板５１上に素
子電極５２、５３を形成した。なお、素子電極５２、５
３間の間隔Ｌは３μｍ、素子電極の長さＷは３００μｍ
とした。[Embodiment 1] A method of manufacturing an electron-emitting device used in this embodiment will be described with reference to FIG. Step-3a (FIG. 8A) After cleaning the substrate 51 made of a quartz substrate, 5 nm of Ti and 50 nm of Pt were deposited on the substrate 51 by a sputtering method. Thereafter, a photoresist is applied on the deposited film to form a pattern having a shape corresponding to the device electrode pairs 52 and 53, and then unnecessary portions of Pt and Ti are removed by etching, and then the resist is removed to remove the substrate. Element electrodes 52 and 53 were formed on 51. The device electrodes 52, 5
The interval L between 3 is 3 μm, and the length W of the device electrode is 300 μm
And
【００８２】工程−３ｂ（図８の（ｂ）） 素子電極５２、５３を設けた基板５１上に、真空蒸着に
より厚さ５０ｎｍのＣｒを堆積し、このＣｒ膜に対して
フォトリソグラフィ技術を用いて導電性薄膜を形成する
位置に対応した開口部を形成する。その後、有機Ｐｄ化
合物の溶液（ｃｃｐ−４２３０：奥野製薬（株）製）を
塗布し、大気中で３００℃の加熱処理を施した。Step-3b ((b) of FIG. 8) Cr having a thickness of 50 nm is deposited on the substrate 51 provided with the device electrodes 52 and 53 by vacuum evaporation, and the Cr film is formed by photolithography. Forming an opening corresponding to the position where the conductive thin film is to be formed. Thereafter, a solution of an organic Pd compound (ccp-4230: manufactured by Okuno Pharmaceutical Co., Ltd.) was applied, and subjected to a heat treatment at 300 ° C. in the air.
【００８３】工程−３ｃ（図８の（ｃ）） 次に、工程−３ｂで形成したＣｒ膜をウエットエッチに
より除去し、純水で洗浄後乾燥し、導電性薄膜５４を形
成した。Step-3c (FIG. 8 (c)) Next, the Cr film formed in step-3b was removed by wet etching, washed with pure water and dried to form a conductive thin film 54.
【００８４】以降の工程は、図８の（ｄ）に示すよう
に、製造工程中の電子放出素子を真空容器内に配置し、
電気的接続を行った後実施した。図に示すように、素子
電極５２はグランド電位に接続し、素子電極５３は電流
導入端子を通じて電流計６８並びに素子電圧電源６７に
接続している。また、基板５１の５ｍｍ上方にアノード
電極５８を配置し、アノード電極５８は電流導入端子を
通じて電流計７０並びに高圧電源６９に接続している。In the subsequent steps, as shown in FIG. 8D, the electron-emitting device in the manufacturing process is placed in a vacuum vessel.
Performed after making electrical connections. As shown in the figure, the element electrode 52 is connected to the ground potential, and the element electrode 53 is connected to an ammeter 68 and an element voltage power supply 67 through a current introduction terminal. An anode electrode 58 is arranged 5 mm above the substrate 51, and the anode electrode 58 is connected to an ammeter 70 and a high-voltage power supply 69 through a current introduction terminal.
【００８５】工程−３ｄ 真空容器６１内を、スクロールポンプ６４並びにターボ
分子ポンプ６３を用いて、１×１０-3Ｐａ以下程度まで
排気した後、素子電圧電源６７で発生させた電圧を素子
電極５３に印加し、フォーミング処理を施し電子放出部
５５を形成した。印加した電圧は図９の（ａ）に示すよ
うにパルス状の電圧であり、時間の経過とともに波高値
の漸増するパルスである。パルス幅Ｔ１は１ｍｓｅｃと
し、パルス間隔Ｔ２は１６．７ｍｓｅｃとした。フォー
ミング処理中、パルス波高値が６Ｖに達した時点で電流
計６８を流れる電流値が激減した。その後、パルス波高
値が６．５Ｖになるまでパルス電圧を印加した後、電圧
の印加を停止し、素子電極５２、５３間の抵抗値を測定
したところ、１ＭΩ以上の値を示したため、フォーミン
グ処理を終了した。Step-3d After the interior of the vacuum vessel 61 is evacuated to about 1 × 10 −3 Pa or less by using the scroll pump 64 and the turbo molecular pump 63, the voltage generated by the element voltage power supply 67 is applied to the element electrode 53. To form an electron-emitting portion 55. The applied voltage is a pulsed voltage as shown in FIG. 9A, and is a pulse whose peak value gradually increases with time. The pulse width T1 was 1 msec, and the pulse interval T2 was 16.7 msec. During the forming process, when the pulse peak value reached 6 V, the current value flowing through the ammeter 68 sharply decreased. Thereafter, a pulse voltage was applied until the pulse crest value became 6.5 V, then the application of the voltage was stopped, and the resistance value between the element electrodes 52 and 53 was measured. Finished.
【００８６】工程−３ｅ 真空容器６１内の排気をさらに継続し、容器内圧力が１
０-5Ｐａ以下まで減少した後、バリアブルリークバルブ
６５を調節して、活性化ガス収容容器６６より真空容器
６１内にベンゾニトリルガスを導入して活性化工程を行
った。活性化工程は、活性化ガスを導入した真空容器内
圧力が１０-4Ｐａになるように調節し、素子電圧電源６
７で発生させた電圧を素子電極５３に印加することで行
った。印加した電圧は図９の（ｂ）に示すようにパルス
状の電圧であり、波高値が一定のパルスである。パルス
波高値は１６Ｖとし、パルス幅Ｔ１は１ｍｓｅｃとし、
パルス間隔Ｔ２は１６．７ｍｓｅｃとした。活性化処理
は１時間行い、その後電圧の印加を停止し、活性化ガス
の導入を停止して真空容器内より活性化ガスを排気し
た。Step-3e The evacuation of the vacuum vessel 61 is further continued until the pressure in the vessel becomes 1
After the pressure decreased to 0 −5 Pa or less, the activation step was performed by adjusting the variable leak valve 65 and introducing benzonitrile gas into the vacuum vessel 61 from the activation gas storage vessel 66. In the activation step, the pressure in the vacuum vessel into which the activation gas is introduced is adjusted to be 10 −4 Pa,
7 was applied to the element electrode 53. The applied voltage is a pulse-like voltage as shown in FIG. 9B, and is a pulse having a constant peak value. The pulse peak value is 16 V, the pulse width T1 is 1 msec,
The pulse interval T2 was 16.7 msec. The activation treatment was performed for one hour, and then the application of the voltage was stopped, the introduction of the activation gas was stopped, and the activation gas was exhausted from the vacuum vessel.
【００８７】工程−３ｆ 不図示のヒーターを用いて真空容器６１全体並びに電子
放出素子を一旦２５０℃に１０時間加熱しさらに排気を
継続することで、その後の室温時における真空容器内圧
力を１×１０-7Ｐａ程度まで低下させた。Step-3f The entire vacuum vessel 61 and the electron-emitting devices are once heated to 250 ° C. for 10 hours by using a heater (not shown), and further evacuated, so that the pressure in the vacuum vessel at room temperature thereafter becomes 1 ×. It was lowered to about 10 −7 Pa.
【００８８】以上のように、真空容器内圧力を調整した
後、本発明の駆動方法の特徴である予備駆動を行った。
予備駆動を適用するに当り、アノード電圧を１０００Ｖ
とし、素子電極５３に対して異なる二組の電圧を印加し
て、図１２のプロットにおける二組の比較ポイント（白
丸と黒丸で表示）での電気特性を求めた。After adjusting the pressure in the vacuum vessel as described above, preliminary driving, which is a feature of the driving method of the present invention, was performed.
When applying the preliminary drive, the anode voltage is set to 1000 V
Then, two different sets of voltages were applied to the device electrode 53, and the electrical characteristics at two sets of comparison points (shown by white circles and black circles) in the plot of FIG. 12 were obtained.
【００８９】具体的には、Ｖｆ１＝１５．５Ｖのときに
流れる放出電流Ｉｅ１と、Ｖｆ１をｄＶｆ１＝０．２Ｖ
だけ変化させたときに流れる電流の変化量ｄＩｅ１を求
めて、Ｖｆ１の電圧に対する電流の微係数Ｉｅ'1＝ｄＩ
ｅ１／ｄＶｆ１を求め、同様に、Ｖｆ１とは異なる電圧
Ｖｆ２＝１４．５Ｖにて放出電流Ｉｅ２と、ｄＶｆ２＝
０．２ＶのときのｄＩｅ２を求め、これよりＶｆ２の電
圧における電流の微係数Ｉｅ'2＝ｄＩｅ２／ｄＶｆ２を
求めた。その結果、Specifically, the emission current Ie1 flowing when Vf1 = 15.5V and Vf1 are set to dVf1 = 0.2V
The amount of change dIe1 of the current flowing when the current is changed by only the value of Vf1 is obtained, and the derivative of the current with respect to the voltage Vf1 is obtained as Ie′1 = dI
e1 / dVf1 is obtained. Similarly, at a voltage Vf2 = 14.5 V different from Vf1, the emission current Ie2 and dVf2 =
DIe2 at 0.2 V was obtained, and from this, the differential coefficient Ie'2 = dIe2 / dVf2 of the current at the voltage of Vf2 was obtained. as a result,
【００９０】[0090]
【数１０】 という結果が得られたため、Ｖｆ１を予備駆動の電圧Ｖ
ｐｒｅとして採用した。(Equation 10) Was obtained, Vf1 was changed to the pre-driving voltage V
It was adopted as pre.
【００９１】このようにして得られた予備駆動電圧Ｖｐ
ｒｅ＝１５．５Ｖにて電子放出素子をしばらく駆動した
後、電圧をＶ２＝１４．５Ｖに設定して駆動を行った。
一方、比較のために、全く同様の製法にて作成した電子
放出素子に対して、予備駆動を行わずに最初から駆動電
圧を１４．５Ｖに設定して駆動を行った。両者を比較し
たところ、予備駆動を行った素子は、予備駆動を行わな
かった素子に比べて、駆動中の素子電流並びに放出電流
の減少と変動が少なく安定な電子放出特性が得られた。The pre-driving voltage Vp thus obtained is
After driving the electron-emitting device at re = 15.5 V for a while, the voltage was set to V2 = 14.5 V and driving was performed.
On the other hand, for comparison, an electron-emitting device manufactured by exactly the same manufacturing method was driven by setting the driving voltage to 14.5 V from the beginning without performing preliminary driving. As a result of comparison between the two devices, a stable electron emission characteristic was obtained in the element subjected to the pre-driving with less decrease and fluctuation in the element current and the emission current during the driving than the element not subjected to the pre-driving.
【００９２】次に、以上のようにして予め予備駆動した
電子放出素子を用いて図１に示す発光装置を作成し、実
質的なＶｄｒｖが１４．０Ｖとなるような設定電流Ｉｆ
＝０．８ｍＡの定電流で通常よりも駆動デューティを高
くして加速した経時特性を調べた。その結果、図２に示
したように、通常駆動デューティに換算して１万時間相
当のところで初期の放出電流が４マイクロアンペアに対
し４．２マイクロアンペアと約５％の増大が見られた。
なお、電流源には電圧制限回路を付加し、制限電圧１５
Ｖを設定し、加速電圧は１０ｋＶで行った。一方、発光
部材での発光効率の変化は、同様の駆動を行ったところ
約１４％の低下が見られた。その結果、表示輝度では、
輝度低下分１４％から放出電流増加分５％を差し引いた
１４％−５％に見合う９％の低下となった。このよう
に、発光部材自体による輝度低下を抑制した発光装置を
得ることができた。Next, the light emitting device shown in FIG. 1 is manufactured by using the electron-emitting devices preliminarily driven as described above, and the set current If such that the substantial Vdrv becomes 14.0 V is obtained.
A time characteristic in which the driving duty was higher than usual at a constant current of 0.8 mA and accelerated was examined. As a result, as shown in FIG. 2, the initial emission current was increased by about 5% from 4.2 microamps to 4.2 microamps at a time equivalent to 10,000 hours in terms of normal driving duty.
In addition, a voltage limiting circuit is added to the current source so that
V was set and the acceleration voltage was set at 10 kV. On the other hand, the change in the luminous efficiency of the light-emitting member was reduced by about 14% when the same driving was performed. As a result, in the display brightness,
The drop was 9% corresponding to 14% -5% obtained by subtracting the emission current increase 5% from the luminance drop 14%. As described above, a light emitting device in which a decrease in luminance due to the light emitting member itself was suppressed was obtained.
【００９３】［実施例２］上で述べたようにして作成し
た電子放出素子と同様な構成と製法にて作成した電子放
出素子を用い、以降の処理を行った。予備駆動を適用す
るに当り、アノード電圧を０Ｖとし、素子電極５３に対
して異なる二組の電圧を印加して、図１３のプロットに
おける二組の比較ポイント（白丸と黒丸で表示）での電
気特性を求めた。なお、印加電圧に対応する素子電流の
微係数の導出方法は、先に述べた放出電流を素子電流に
置き換えたものと同様の手法を用いているので以降省略
する。[Example 2] The following processing was performed using an electron-emitting device manufactured by the same configuration and manufacturing method as the electron-emitting device manufactured as described above. In applying the pre-driving, the anode voltage is set to 0 V, two different sets of voltages are applied to the device electrode 53, and the electricity at the two sets of comparison points (shown by white circles and black circles) in the plot of FIG. The characteristics were determined. The method of deriving the derivative of the device current corresponding to the applied voltage uses the same method as that in which the above-described emission current is replaced with the device current, and will not be described below.
【００９４】Ｖｆ１＝１６Ｖのときに流れる素子電流値
Ｉｆ１と、素子電流の微係数Ｉｆ'1＝ｄＩｆ１／ｄＶｆ
１を求め、さらに、Ｖｆ２＝１４．５Ｖのときに流れる
素子電流Ｉｆ２と、素子電流の微係数Ｉｆ'2＝ｄＩｆ２
／ｄＶｆ２を求めた。その結果、The element current value If1 flowing when Vf1 = 16 V, and the differential coefficient If′1 = dIf1 / dVf of the element current
1 and furthermore, the element current If2 flowing when Vf2 = 14.5 V and the differential coefficient If′2 = dIf2 of the element current.
/ DVf2 was determined. as a result,
【００９５】[0095]
【数１１】 という関係が得られたため、Ｖｆ１を予備駆動の電圧Ｖ
ｐｒｅとして採用した。[Equation 11] Was obtained, Vf1 was changed to the pre-driving voltage V
It was adopted as pre.
【００９６】このようにして得られた予備駆動電圧Ｖｐ
ｒｅ＝１６Ｖにて電子放出素子をしばらく駆動した後、
電圧をＶｆ２＝１４．５Ｖに設定して駆動を行った。一
方、比較のために、全く同様の製法にて作成した電子放
出素子に対して、予備駆動を行わずに最初から駆動電圧
を１４．５Ｖに設定して駆動を行った。両者を比較した
ところ、予備駆動を行った素子は、予備駆動を行わなか
った素子に比べて、駆動中の素子電流並びに放出電流の
減少と変動が少なく安定な電子放出特性が得られた。The pre-driving voltage Vp thus obtained is
After driving the electron-emitting device for a while at re = 16 V,
Driving was performed with the voltage set to Vf2 = 14.5V. On the other hand, for comparison, an electron-emitting device manufactured by exactly the same manufacturing method was driven by setting the driving voltage to 14.5 V from the beginning without performing preliminary driving. As a result of comparison between the two devices, a stable electron emission characteristic was obtained in the element subjected to the pre-driving with less decrease and fluctuation in the element current and the emission current during the driving than the element not subjected to the pre-driving.
【００９７】次に、以上のようにして予め予備駆動した
電子放出素子を用いて図１に示す発光装置を作成し、実
施例１と同様の加速試験を行った。結果は実施例１と同
等であった。このように、発光部材自体による輝度低下
を抑制した発光装置を得ることができた。Next, a light-emitting device shown in FIG. 1 was prepared using the electron-emitting devices preliminarily driven as described above, and the same acceleration test as in Example 1 was performed. The result was equivalent to that of Example 1. As described above, a light emitting device in which a decrease in luminance due to the light emitting member itself was suppressed was obtained.
【００９８】［実施例３］実施例３においても、実施例
１と同様に予備駆動を行った表面伝導型放出素子を用
い、予備駆動電圧Ｖｐｒｅより低い通常の駆動電圧Ｖｄ
ｒｖと実質的に等価な電圧が印加されるように駆動を行
った。したがって、放出素子の作成法及びその電気特性
については実施例１と同様であるため説明を省略し、異
なる部分について説明する。[Embodiment 3] Also in Embodiment 3, a normal driving voltage Vd lower than the pre-driving voltage Vpre is used by using a surface conduction electron-emitting device which has been pre-driven in the same manner as in Embodiment 1.
Driving was performed so that a voltage substantially equivalent to rv was applied. Therefore, the method of producing the emission element and the electrical characteristics thereof are the same as those in the first embodiment, and thus the description thereof will be omitted, and different parts will be described.
【００９９】図５は、複数の表面伝導型放出素子を用
い、これに対向させた発光部材を有する画像表示部材か
らなる表示パネルを用いた画像形成装置の動作を説明す
る図である。電子源基板１００１は、基板１００５上に
表面伝導型放出素子１００２（同図において丸で囲った
部分）が、行列状に配列した複数の行配線１００３と複
数の列配線１００４との交差部に接続して配設された構
成となっている。また、複数の行配線はそれぞれ独立に
接続端子Ｄｘ１、Ｄｘ２、…、Ｄｘ（ｍ−１）、Ｄｘｍ
に接続され、さらに、複数の列配線はそれぞれ独立に接
続端子Ｄｙ１、Ｄｙ２、…、Ｄｙ（ｎ−１）、Ｄｙｎに
接続されている。１５０１は、電位源であり一方の出力
は基準電位（ここでは接地電位）１５５１に、もう一方
はスイッチ１６０１に接続されている。スイッチ１６０
１は、入力側を電位源１５０１に接続され、複数の出力
側は行側の接続端子Ｄｘ１、Ｄｘ２、…、Ｄｘ（ｍ−
１）、Ｄｘｍと接続されており、行選択信号１７０１に
より電位源１５０１を選択されるべき行側の接続端子に
接続させる動作を行う。また、１８０１は複数の電流源
であり、一方の出力端子は、それぞれ基準電位（接地電
位）１５５１に接続され、もう一方の出力は、それぞれ
が独立に列側の接続端子Ｄｙ１、Ｄｙ２、…、Ｄｙ（ｎ
−１）、Ｄｙｎに接続されている。FIG. 5 is a diagram for explaining the operation of an image forming apparatus using a display panel comprising a plurality of surface conduction type emission elements and an image display member having a light emitting member opposed thereto. The electron source substrate 1001 has a surface conduction electron-emitting device 1002 (a portion circled in the figure) on a substrate 1005 connected to the intersection of a plurality of row wirings 1003 and a plurality of column wirings 1004 arranged in a matrix. It is configured to be arranged. Further, the plurality of row wirings are independently connected to connection terminals Dx1, Dx2,..., Dx (m-1), Dxm
, And a plurality of column wirings are independently connected to connection terminals Dy1, Dy2,..., Dy (n-1), Dyn. Reference numeral 1501 denotes a potential source, one output of which is connected to a reference potential (here, a ground potential) 1551, and the other output of which is connected to a switch 1601. Switch 160
1, the input side is connected to a potential source 1501, and the plurality of output sides are row-side connection terminals Dx1, Dx2,..., Dx (m−
1), which is connected to Dxm and performs an operation of connecting the potential source 1501 to a connection terminal on the row side to be selected by the row selection signal 1701. Reference numeral 1801 denotes a plurality of current sources. One output terminal is connected to a reference potential (ground potential) 1551, and the other output is independently connected to a column-side connection terminal Dy1, Dy2,. Dy (n
-1), connected to Dyn.
【０１００】１００７は光透過性の基板、１００８は発
光部材であり、基板１００７上に発光部材１００８が形
成され、さらにその上層に導電性薄膜による電極１００
９が形成されている。また、１４０１は放出電子を加速
するための加速用電源であり、一方の出力は電極１００
９に、もう一方の出力は基準電位（ここでは接地電位）
１５５１に接続されている。１００６は枠であり、電子
源基板１００１と基板１００７とともに、フリットガラ
スなどでシールされ真空容器が形成される。Reference numeral 1007 denotes a light-transmitting substrate, 1008 denotes a light-emitting member, and a light-emitting member 1008 is formed on the substrate 1007, and an electrode 100 made of a conductive thin film is further formed thereon.
9 are formed. Reference numeral 1401 denotes a power source for accelerating the emitted electrons, and one output is an electrode 100
9, the other output is a reference potential (ground potential here)
1551. A frame 1006 is sealed with frit glass or the like together with the electron source substrate 1001 and the substrate 1007 to form a vacuum container.
【０１０１】次に、画像形成装置の動作について説明す
る。前述したように複数の表面伝導型放出素子１００２
はいわゆる単純マトリクス配線接続されているため、選
択的に駆動するためには、３値で駆動することになる。
画像を形成するには、行単位の選択駆動を行い、順次選
択行を切り替えればよく、同時に画像信号に応じ、列側
の駆動信号を変調してやればよい。Next, the operation of the image forming apparatus will be described. As described above, the plurality of surface conduction electron-emitting devices 1002
Are connected by a so-called simple matrix wiring, so that they are driven by three values in order to selectively drive them.
In order to form an image, it is only necessary to perform selective driving on a row basis and sequentially switch the selected rows, and at the same time, modulate the driving signal on the column side according to the image signal.
【０１０２】具体的には、すでに述べたように予備駆動
電圧Ｖｐｒｅよりも低い、基準となるＶｄｒｖ電圧を設
定し、まず、実質的に電子放出を起こさない電圧が、選
択された行側接続端子Ｄｘに印加されるような値に電位
源１５０１の出力電位を設定しておく。一方、電流源１
８０１は、表面伝導型放出素子１００２に実質的にＶｄ
ｒｖ以下の電圧が印加されるような電流Ｉｆに設定す
る。その結果、電流源の両端に発生する電位はＶｄｒｖ
から電位源１５０１の設定電位を引いた値以下の電圧が
発生することになる。また、複数の電流源１８０１は図
示されない制御信号により選択された行に該当する画像
に応じて出力制御を行う。具体的には図６に示すよう
に、基本的に２つの制御量を用いることで可能となる。
一つ目は、同図（ａ）に示すように、複数の電流源１８
０１の設定電流値を画像信号の大きさに応じて変える方
法である。もう一つは、同図（ｂ）に示すように、一定
の設定電流値を選択し、選択ラインが駆動させる時間内
において電流源１８０１から出力が行われる時間、すな
わち、駆動時間を変える方法である。勿論、この二つの
制御方法をいずれか一方或いは、組み合わせて、行うこ
とも可能である。このような動作を選択行が切り替えら
れる毎に行うことにより所望の画像を形成することがで
きる。なお、電流源１８０１にも個々に電圧制限回路を
設けることが好ましく、具体的には、（Ｖｐｒｅ−［電
位源１５０１の設定電位］）以下で（Ｖｄｒｖ−［電位
源１５０１の設定電位］）以上の値を設定すればよい。Specifically, as described above, a reference Vdrv voltage lower than the pre-driving voltage Vpre is set. First, a voltage that does not substantially cause electron emission is set to the selected row-side connection terminal. The output potential of the potential source 1501 is set to a value applied to Dx. On the other hand, the current source 1
801 indicates that the surface conduction electron-emitting device 1002 has substantially Vd
The current If is set such that a voltage equal to or lower than rv is applied. As a result, the potential generated at both ends of the current source becomes Vdrv
From the value obtained by subtracting the set potential of the potential source 1501 from the voltage. The plurality of current sources 1801 perform output control according to an image corresponding to a row selected by a control signal (not shown). Specifically, as shown in FIG. 6, it is basically possible to use two control amounts.
The first is that, as shown in FIG.
This is a method of changing the set current value of 01 according to the magnitude of the image signal. The other is a method of selecting a fixed set current value and changing the time during which the output from the current source 1801 is performed within the time for driving the selected line, that is, the driving time, as shown in FIG. is there. Of course, it is also possible to carry out one of these two control methods or a combination thereof. By performing such an operation each time the selected row is switched, a desired image can be formed. Note that it is preferable to provide a voltage limiting circuit for each of the current sources 1801 as well, specifically, not more than (Vpre- [set potential of the potential source 1501]) and not less than (Vdrv- [set potential of the potential source 1501]). Should be set.
【０１０３】例えば、個々の表面伝導型放出素子１００
２と対となる領域の発光部材１００８との間の動作は実
施例１と同様の動作となるＩｆ＝０．８ｍＡとし、電位
源１５０１の出力電位を７．０Ｖとし、電流源１００８
の電圧制限回路の設定電位を８．０Ｖとし、加速電圧は
１０ｋＶとした。この時の、初期の放出電流は４．０マ
イクロアンペアだった。実施例１と同様に通常よりも駆
動デューティを高くして加速した経時特性を調べた。そ
の結果、図２に示したように、通常駆動デューティに換
算して１万時間相当のところで初期の放出電流が４マイ
クロアンペアに対し４．２マイクロアンペアと約５％の
増大が見られた。一方、発光部材での発光効率の変化
は、同様の駆動を行ったところ約１４％の低下が見られ
た。その結果、表示輝度では、１４％−５％に見合う９
％の低下となった。このように、発光部材自体による輝
度低下を抑制した画像形成装置を得ることができた。For example, the individual surface conduction electron-emitting devices 100
The operation between the light emitting member 1008 and the light emitting member 1008 in the paired region is the same as that in the first embodiment. If = 0.8 mA, the output potential of the potential source 1501 is 7.0 V, and the current source 1008
Was set to 8.0 V, and the acceleration voltage was set to 10 kV. At this time, the initial emission current was 4.0 microamps. As in the case of the first embodiment, the time-dependent characteristics of acceleration at a higher drive duty than normal were examined. As a result, as shown in FIG. 2, the initial emission current was increased by about 5% from 4.2 microamps to 4.2 microamps at a time equivalent to 10,000 hours in terms of normal driving duty. On the other hand, the change in the luminous efficiency of the light-emitting member was reduced by about 14% when the same driving was performed. As a result, the display luminance is 9% corresponding to 14% -5%.
% Decrease. Thus, an image forming apparatus in which a decrease in luminance due to the light emitting member itself was suppressed was obtained.
【０１０４】［実施例４］実施例４においても、実施例
１で述べたようにして作成した電子放出素子と同様な構
成と製法にて作成した電子放出素子を用い、同様の処理
を行った。次に、予めＶｐｒｅ＝１５．５Ｖで予備駆動
した電子放出素子を用いて図１７に示すような発光装置
を作成し、Ｖｄｒｖが１４．０Ｖとなるような設定電圧
で通常よりも駆動デューティを高くして加速した経時特
性を調べた。その結果、図１９に示したように、通常駆
動デューティに換算して１万時間相当のところで初期の
放出電流が４マイクロアンペアに対し３．９マイクロア
ンペアと約２％の減少が見られた。一方、発光部材での
発光効率の変化は、同様の駆動を行ったところ約１４％
の低下が見られた。その結果、表示輝度では、図２０に
示されるように、１４％＋２％に見合う１６％の低下と
なった。このように、発光部材自体による輝度低下を抑
制した発光装置を得ることができた。[Embodiment 4] In Embodiment 4, the same processing as that of the electron-emitting device manufactured as described in Embodiment 1 was performed using an electron-emitting device manufactured by the same method. . Next, a light emitting device as shown in FIG. 17 is prepared by using the electron-emitting devices preliminarily driven at Vpre = 15.5 V, and the drive duty is set higher than usual at a set voltage at which Vdrv becomes 14.0 V. And accelerated aging characteristics were examined. As a result, as shown in FIG. 19, the initial emission current was reduced by about 2% from 3.9 microamperes to 4 microamperes at a time equivalent to 10,000 hours in terms of normal driving duty. On the other hand, the change in the luminous efficiency of the light emitting member was about 14% when the same driving was performed.
Decreased. As a result, as shown in FIG. 20, the display luminance was reduced by 16% corresponding to 14% + 2%. As described above, a light emitting device in which a decrease in luminance due to the light emitting member itself was suppressed was obtained.
【０１０５】［実施例５］実施例５においても、実施例
４と同様に予備駆動を行った表面伝導型放出素子を用
い、予備駆動電圧Ｖｐｒｅより低い通常の駆動電圧Ｖｄ
ｒｖと実質的に等価な電圧が印加されるように駆動を行
った。したがって、放出素子の作成法及びその電気特性
については実施例１、３及び４と同様であるため説明を
省略し、異なる部分について説明する。図２１は、複数
の表面伝導型放出素子を用い、これに対向させた発光部
材を有する画像表示部材からなる表示パネルを用いた画
像形成装置の動作を説明する図である。実施例３におい
て説明した図５と同様の機能を有する部分には同一の番
号を付し、同様の動作をする部分については説明を省略
する。[Embodiment 5] In Embodiment 5, a normal driving voltage Vd lower than the pre-driving voltage Vpre is also used, using a surface-conduction emission element which has been pre-driven in the same manner as in Embodiment 4.
Driving was performed so that a voltage substantially equivalent to rv was applied. Therefore, the method of producing the emission element and the electrical characteristics thereof are the same as in Examples 1, 3 and 4, and the description thereof will be omitted, and different parts will be described. FIG. 21 is a diagram illustrating an operation of an image forming apparatus using a display panel including a plurality of surface conduction type emission elements and an image display member having a light emitting member opposed thereto. Parts having the same functions as those in FIG. 5 described in the third embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description of the parts performing the same operations will be omitted.
【０１０６】図２１の画像形成装置の動作について説明
する。前述したように複数の表面伝導型放出素子１００
２はいわゆる単純マトリクス配線接続されているため、
選択的に駆動するためには、３値で駆動することにな
る。画像を形成するには、行単位の選択駆動を行い、順
次選択行を切り替えればよく、同時に画像信号に応じ、
列側の駆動信号を変調してやればよい。The operation of the image forming apparatus shown in FIG. 21 will be described. As described above, the plurality of surface conduction electron-emitting devices 100
2 is a so-called simple matrix wiring connection,
In order to selectively drive, three-value driving is performed. In order to form an image, it is only necessary to perform selection driving in units of rows and sequentially switch the selected rows. At the same time, according to the image signal,
The drive signal on the column side may be modulated.
【０１０７】具体的には、すでに述べたように予備駆動
電圧Ｖｐｒｅよりも低い、基準となるＶｄｒｖ電圧を設
定し、まず、実質的に電子放出を起こさない電圧が、選
択された行側接続端子Ｄｘに印加されるような値に電位
源１５０１の出力電位を設定しておく。一方、電位源１
８１１は、表面伝導型放出素子１００２にＶｄｒｖの電
圧が印加されるように設定する。その結果、電位源１８
１１が発生する電位はＶｄｒｖから電位源１５０１の設
定電位を引いた値の電圧が発生することになる。また、
複数の電位源１８１１は図示されない制御信号により選
択された行に該当する画像に応じて出力制御を行う。具
体的には図２２に示すように、基本的に２つの制御量を
用いることで可能となる。１つ目は、同図（ａ）に示す
ように、複数の電位源１８１１の設定電圧値を画像信号
の大きさに応じて変える方法である。但し、本発明の電
子放出素子は閾値電圧Ｖｔｈを持つため、設定電位の範
囲はＶｔｈ以上の値が選ばれる。すなわち、図２２にお
いてＶｒ＝Ｖｔｈと選ぶことによって、制御のために与
える制御信号Ｖｉｎの振幅を最小限にすることができ
る。もう一つは、図２２（ｂ）に示すように、一定の設
定電位値を選択し、選択ラインが駆動させる時間内にお
いて電位源１８１１から出力が行われる時間、すなわ
ち、駆動時間を変える方法である。勿論、この二つの制
御方法をいずれか一方或いは、組み合わせて、行うこと
も可能である。このような動作を選択行が切り替えられ
る毎に行うことにより所望の画像を形成することができ
る。なお、電位源１８１１にも個々に電圧制限回路を設
けることが好ましく、具体的には、（Ｖｐｒｅ−［電位
源１５０１の設定電位］）以下で（Ｖｄｒｖ−［電位源
１５０１の設定電位］）以上の値を設定すればよい。Specifically, as described above, a reference Vdrv voltage lower than the pre-driving voltage Vpre is set. First, a voltage that does not substantially cause electron emission is set to the selected row-side connection terminal. The output potential of the potential source 1501 is set to a value applied to Dx. On the other hand, the potential source 1
811 is set so that a voltage of Vdrv is applied to the surface conduction electron-emitting device 1002. As a result, the potential source 18
The potential generated by 11 is a voltage obtained by subtracting the set potential of the potential source 1501 from Vdrv. Also,
The plurality of potential sources 1811 perform output control according to an image corresponding to a row selected by a control signal (not shown). Specifically, as shown in FIG. 22, this can be basically achieved by using two control amounts. The first is a method of changing the set voltage values of the plurality of potential sources 1811 according to the magnitude of the image signal, as shown in FIG. However, since the electron-emitting device of the present invention has the threshold voltage Vth, the range of the set potential is selected to be equal to or higher than Vth. That is, by selecting Vr = Vth in FIG. 22, the amplitude of the control signal Vin given for control can be minimized. The other is a method in which a fixed set potential value is selected as shown in FIG. 22B, and the time during which the output from the potential source 1811 is performed within the time for driving the selected line, that is, the drive time is changed. is there. Of course, it is also possible to carry out one of these two control methods or a combination thereof. By performing such an operation each time the selected row is switched, a desired image can be formed. Note that it is preferable to provide a voltage limiting circuit for each of the potential sources 1811. Specifically, (Vpre- [set potential of the potential source 1501]) or less and (Vdrv- [set potential of the potential source 1501]) or more Should be set.
【０１０８】例えば、個々の表面伝導型放出素子１００
２と対となる領域の発光部材１００８との間の動作は実
施例４と同様の動作となるＶｄｒｖ＝１４Ｖとし、電位
源１５０１の出力電位を７．０Ｖとし、電流源１００８
の電圧制限回路の設定電位を８．０Ｖとし、加速電圧は
１０ｋＶとした。この時の、初期の放出電流は４．０マ
イクロアンペアだった。実施例４と同様に通常よりも駆
動デューティを高くして加速した経時特性を調べた。そ
の結果、図１９に示したように、通常駆動デューティに
換算して１万時間相当のところで初期の放出電流が４マ
イクロアンペアに対し３．９マイクロアンペアと約２％
の減少が見られた。一方、発光部材での発光効率の変化
は、同様の駆動を行ったところ約１４％の低下が見られ
た。その結果、表示輝度では、図２０に示されるよう
に、１４％＋２％に見合う１６％の低下となった。For example, the individual surface conduction electron-emitting devices 100
The operation between the light emitting member 1008 in the paired region 2 and the light emitting member 1008 is the same as that in the fourth embodiment, Vdrv = 14 V, the output potential of the potential source 1501 is 7.0 V, and the current source 1008
Was set to 8.0 V, and the acceleration voltage was set to 10 kV. At this time, the initial emission current was 4.0 microamps. As in the case of the fourth embodiment, the aging characteristics were examined by accelerating the driving duty higher than usual. As a result, as shown in FIG. 19, the initial emission current was 3.9 microamperes compared to 4 microamperes at approximately equivalent to 10,000 hours in terms of the normal drive duty, which was about 2%.
Decreased. On the other hand, the change in the luminous efficiency of the light-emitting member was reduced by about 14% when the same driving was performed. As a result, as shown in FIG. 20, the display luminance was reduced by 16% corresponding to 14% + 2%.
【０１０９】このように、発光部材自体による輝度低下
を抑制した画像形成装置を得ることができた。As described above, an image forming apparatus in which a decrease in luminance due to the light emitting member itself was suppressed was obtained.
【０１１０】[0110]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
装置を長期に稼動させた場合の表示輝度の変化の少ない
優れた発光装置或いは画像形成装置を提供できる。As described above, according to the present invention,
It is possible to provide an excellent light emitting device or an image forming apparatus with little change in display luminance when the apparatus is operated for a long time.
【図１】 本発明の第１及び第２の実施例に係る発光装
置の構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of a light emitting device according to first and second embodiments of the present invention.
【図２】 図１の発光装置及び図５の画像形成装置に適
用した表面伝導型放出素子を定電流で駆動した時の累積
駆動時間に対する放出電流の変化をプロットした図であ
る。2 is a diagram plotting a change in emission current with respect to an accumulated driving time when a surface conduction electron-emitting device applied to the light emitting device of FIG. 1 and the image forming apparatus of FIG. 5 is driven at a constant current.
【図３】 図１の発光装置及び図５の画像形成装置の累
積稼動時間に対する表示輝度の変化をプロットした図で
ある。3 is a diagram in which a change in display luminance with respect to an accumulated operation time of the light emitting device of FIG. 1 and the image forming apparatus of FIG. 5 is plotted.
【図４】 図１の発光装置及び図５の画像形成装置に適
用可能な電流源回路の一例を示す回路図である。FIG. 4 is a circuit diagram illustrating an example of a current source circuit applicable to the light emitting device of FIG. 1 and the image forming apparatus of FIG.
【図５】 本発明の第３の実施例に係る画像形成装置の
構成図である。FIG. 5 is a configuration diagram of an image forming apparatus according to a third embodiment of the present invention.
【図６】 図５の画像形成装置の駆動方法を説明する図
である。FIG. 6 is a diagram illustrating a driving method of the image forming apparatus of FIG.
【図７】 本発明を適用可能なＳＣＥ型の電子放出素子
を示す概略平面図、並びに概略断面図である。FIG. 7 is a schematic plan view and a schematic cross-sectional view showing an SCE-type electron-emitting device to which the present invention can be applied.
【図８】 図７（ａ）のＳＣＥ型の電子放出素子の製造
工程を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a manufacturing process of the SCE type electron-emitting device of FIG.
【図９】 図７（ａ）または（ｂ）のＳＣＥ型の電子放
出素子の製造工程中に使用する電圧パルスを示す図であ
る。FIG. 9 is a diagram showing voltage pulses used during the manufacturing process of the SCE type electron-emitting device of FIG. 7 (a) or (b).
【図１０】 図７（ａ）または（ｂ）のＳＣＥ型の電子
放出素子の電気特性を示す図である。FIG. 10 is a view showing electric characteristics of the SCE type electron-emitting device of FIG. 7 (a) or (b).
【図１１】 本発明を適用可能な電子放出素子の電気特
性をプロットした図である。FIG. 11 is a diagram plotting electrical characteristics of an electron-emitting device to which the present invention can be applied.
【図１２】 本発明による電子放出素子の放出電流と素
子電圧の関係を示す図である。FIG. 12 is a diagram showing the relationship between the emission current and the device voltage of the electron-emitting device according to the present invention.
【図１３】 本発明による電子放出素子の素子電流と素
子電圧の関係を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing a relationship between a device current and a device voltage of the electron-emitting device according to the present invention.
【図１４】 本発明の実施例に係る予備駆動に使用され
る電圧波形を示す図である。FIG. 14 is a diagram showing voltage waveforms used for pre-driving according to an embodiment of the present invention.
【図１５】 本発明の実施例に係る電子放出素子につい
ての、放出電流Ｉｅ及び素子電流Ｉｆと素子電圧Ｖｆの
関係の一例を示すグラフである。FIG. 15 is a graph showing an example of the relationship between the emission current Ie, the device current If, and the device voltage Vf for the electron-emitting device according to the example of the present invention.
【図１６】 本発明の実施例に係る電子放出素子につい
ての、放出電流Ｉｅ及び素子電流Ｉｆと素子電圧Ｖｆの
関係の一例を示すグラフである。FIG. 16 is a graph showing an example of the relationship between the emission current Ie, the device current If, and the device voltage Vf for the electron-emitting device according to the example of the present invention.
【図１７】 本発明の第４の実施例に係る発光装置の構
成図である。FIG. 17 is a configuration diagram of a light emitting device according to a fourth embodiment of the present invention.
【図１８】 図１６の発光装置及び図２１の画像形成装
置に適用可能な電位源回路の一例を示す回路図である。18 is a circuit diagram illustrating an example of a potential source circuit applicable to the light emitting device of FIG. 16 and the image forming apparatus of FIG.
【図１９】 図１６の発光装置及び図２１の画像形成装
置に適用した表面伝導型放出素子を定電流で駆動した時
の累積駆動時間に対する放出電流の変化をプロットした
図である。19 is a diagram plotting a change in emission current with respect to a cumulative driving time when the surface conduction electron-emitting device applied to the light emitting device of FIG. 16 and the image forming apparatus of FIG. 21 is driven at a constant current.
【図２０】 図１６の発光装置及び図２１の画像形成装
置の累積稼動時間に対する表示輝度の変化をプロットし
た図である。20 is a diagram plotting changes in display luminance with respect to the cumulative operation time of the light emitting device of FIG. 16 and the image forming apparatus of FIG. 21;
【図２１】 本発明の第５の実施例に係る画像形成装置
の構成図である。FIG. 21 is a configuration diagram of an image forming apparatus according to a fifth embodiment of the present invention.
【図２２】 図２１の画像形成装置の駆動方法を説明す
る図である。FIG. 22 is a diagram illustrating a driving method of the image forming apparatus of FIG.
【図２３】 電子線励起型の螢光体の電子線照射の累積
時間に対する発光効率の変化をプロットした図である。FIG. 23 is a diagram plotting changes in luminous efficiency with respect to the cumulative time of electron beam irradiation of an electron beam excitation type phosphor.
５１：基板、５２、５３：素子電極、５４：導電性薄
膜、５５：電子放出部、５６：段差形成部、５７：マス
ク、５８：アノード電極、６１：真空容器、６２：ゲー
トバルブ、６３：真空ポンプ、６４：補助ポンプ、６
５：バルブ、６６：活性化ガス収容容器、６７：電源、
６８：電流計、６９：高圧電源、７０：電流計、１００
１：電子源基板、１００２：表面伝導型放出素子、１０
０３：行配線、１００４：列配線、１００５：基板、１
００６：枠、１００７：基板、１００８：発光部材、１
００９：電極、１２０１：基板、１２０２：発光部材、
１２０３：電極、１３０１：電流源、１４０１：電圧
源、１４５１：基準電位、１５０１：電位源、１５５
１：基準電位、１６０１：スイッチ、１６１１：電位
源、１７０１：スイッチ制御信号、１８０１：電流源、
１８１１：電位源。51: substrate, 52, 53: element electrode, 54: conductive thin film, 55: electron emitting portion, 56: step forming portion, 57: mask, 58: anode electrode, 61: vacuum container, 62: gate valve, 63: Vacuum pump, 64: auxiliary pump, 6
5: valve, 66: activated gas container, 67: power supply,
68: ammeter, 69: high-voltage power supply, 70: ammeter, 100
1: electron source substrate, 1002: surface conduction electron-emitting device, 10
03: row wiring, 1004: column wiring, 1005: substrate, 1
006: frame, 1007: substrate, 1008: light emitting member, 1
009: electrode, 1201: substrate, 1202: light emitting member,
1203: electrode, 1301: current source, 1401: voltage source, 1451: reference potential, 1501: potential source, 155
1: reference potential, 1601: switch, 1611: potential source, 1701: switch control signal, 1801: current source,
1811: potential source.
Claims (28)
素子電極に電気的に連絡して形成された導電性薄膜と該
導電性薄膜の一部に形成された電子放出部とを有し、前
記素子電極間に電圧を印加することで電子を放出する表
面伝導型電子放出素子と、 確定した電子供給のために前記素子電極の一方の電極と
もう一方の電極が接続された基準電位との間に接続され
前記素子を駆動する電流源手段と、 電子線励起により発光する発光層を有する発光部材と、 前記発光部材と前記基準電位間に接続され前記素子より
放出された電子を加速するための電位源手段とを有する
発光装置であって、 前記素子は、前記電流源手段による通常の駆動が行われ
る前に、Ｖ１なる電圧で予備の駆動を行われたものであ
り、 前記電流源手段は、前記通常の駆動時、前記素子に、式 Ｖ１＞Ｖ２ を満たす電圧Ｖ２以下の電圧が実質的に印加されるよう
な電流値を設定された電流源手段であることを特徴とす
る発光装置。1. A substrate comprising a pair of opposing element electrodes, a conductive thin film formed in electrical communication with the element electrodes, and an electron emission portion formed in a part of the conductive thin film. A surface conduction electron-emitting device that emits electrons by applying a voltage between the device electrodes; and a reference potential to which one electrode and the other electrode of the device electrode are connected for a determined electron supply. A light emitting member having a light emitting layer that emits light by electron beam excitation; and a light emitting member connected between the light emitting member and the reference potential to accelerate electrons emitted from the element. And a potential source means for performing a preliminary drive at a voltage V1 before a normal drive by the current source means is performed. Source means during the normal driving, The serial device, the light emitting device, wherein a voltage below the voltage V2 that satisfies the expression V1> V2 is a current source means which is set to the current value substantially as applied.
記予備の駆動時の前記素子への印加電圧以下に制限する
電圧制限手段を含むことを特徴とする請求項１に記載の
発光装置。2. A light emitting device according to claim 1, wherein said current source means includes voltage limiting means for limiting a potential difference at an output terminal to a voltage applied to said element during said preliminary driving. .
情報信号に基づきその振幅及び駆動時間の少なくとも一
方を変えることにより前記発光の輝度を変えることを特
徴とする請求項１または２に記載の発光装置。3. The method according to claim 2, wherein the current source means includes:
3. The light emitting device according to claim 1, wherein the luminance of the light emission is changed by changing at least one of the amplitude and the driving time based on the information signal.
素子電極に電気的に連絡して形成された導電性薄膜と該
導電性薄膜の一部に形成された電子放出部とを有し、前
記素子電極間に電圧を印加することで電子を放出する表
面伝導型電子放出素子と、 確定した電子供給のために前記素子電極の一方の電極と
もう一方の電極が接続された基準電位との間に接続され
前記素子を駆動する第１の電位源手段と、 電子線励起により発光する発光層を有する発光部材と、 前記発光部材と前記基準電位間に接続され前記素子より
放出された電子を加速するための第２の電位源手段とを
有する発光装置であって、 前記素子は、前記第１の電位源手段による通常の駆動が
行われる前に、Ｖ１なる電圧で予備の駆動を行われたも
のであり、 前記第１の電位源手段は、前記通常の駆動時、前記素子
に、式 Ｖ１＞Ｖ２ を満たす電圧Ｖ２以下の電圧が印加されるような電位源
手段であることを特徴とする発光装置。4. A substrate has a pair of opposing element electrodes, a conductive thin film formed in electrical communication with the element electrodes, and an electron emission portion formed in a part of the conductive thin film. A surface conduction electron-emitting device that emits electrons by applying a voltage between the device electrodes; and a reference potential to which one electrode and the other electrode of the device electrode are connected for a determined electron supply. A first potential source means connected between the light emitting member and the reference potential, and a light emitting member having a light emitting layer which emits light by electron beam excitation. A second potential source means for accelerating electrons, wherein the element performs preliminary driving with a voltage V1 before normal driving by the first potential source means is performed. The first potential source hand , The normal drive, in the device, the light emitting device which is a potential source means as the voltage V2 below the voltage satisfying equation V1> V2 is applied.
差を前記予備の駆動時の前記素子への印加電圧以下に制
限する電圧制限手段を含むことを特徴とする請求項４に
記載の発光装置。5. The apparatus according to claim 4, wherein said first potential source means includes voltage limiting means for limiting a potential difference at an output terminal to a voltage applied to said element during said preliminary driving. Light emitting device.
記電圧Ｖ１を印加した時に前記電子放出素子に流れる電
流をＩｆｌ、前記電子放出素子を駆動すべく前記電圧Ｖ
２を印加した時に前記電子放出素子に流れる電流をＩｆ
２としたときに、Ｉｆ２≦０．７Ｉｆ１となる電圧であ
る請求項１〜５のいずれかに記載の発光装置。6. The voltage V2 is a current flowing through the electron-emitting device when the voltage V1 is applied to the electron-emitting device, and the voltage V2 is used to drive the electron-emitting device.
2 is applied, the current flowing through the electron-emitting device is If.
The light emitting device according to any one of claims 1 to 5, wherein the voltage satisfies If2 ≦ 0.7If1 when 2.
囲における電流Ｉと電圧Ｖとの関係をＩ＝ｆ（Ｖ）なる
関数で表現し、ｆ'(Ｖ）を電圧Ｖにおけるｆ（Ｖ）の微
係数とする時、前記電圧Ｖ１での駆動を、式 ｆ（Ｖ１）／｛Ｖ１・ｆ'(Ｖ１）−２ｆ（Ｖ１）｝ の値の変化率が５％以下になるまでの時間行ったことを
特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の発光装置。7. A relationship between a current I and a voltage V in a voltage range accompanied by electron emission in the device is expressed by a function of I = f (V), and f ′ (V) is expressed by a function of f (V) at a voltage V. When the differential coefficient is set, the driving at the voltage V1 is performed for a time until the rate of change of the value of the equation f (V1) / {V1 · f ′ (V1) −2f (V1)} becomes 5% or less. The light emitting device according to claim 1, wherein:
記素子電極に電気的に連絡して形成された導電性薄膜と
前記導電性薄膜の一部に形成された電子放出部とを有
し、前記素子電極間に電圧を印加することで電子を放出
する表面伝導型電子放出素子と、 確定した電子供給のために前記素子電極の一方の電極と
もう一方の電極が接続された基準電位との間に接続され
前記素子を駆動する電流源手段と、 電子線励起により発光する発光層を有する発光部材と、 前記発光部材と前記基準電位との間に接続され前記素子
より放出された電子を加速するための電位源手段とを有
する発光装置の駆動方法であって、 前記素子は、前記電流源手段による通常の駆動が行われ
る前に、Ｖ１なる電圧で予備の駆動を行われたものであ
り、 前記通常の駆動は、前記電流源手段により前記素子に、
式 Ｖ１＞Ｖ２ を満たす電圧Ｖ２以下の電圧が実質的に印加されるよう
な電流値で行うことを特徴とする発光装置の駆動方法。8. A substrate comprising a pair of opposing element electrodes, a conductive thin film formed in electrical communication with the element electrodes, and an electron emission portion formed on a part of the conductive thin film. A surface conduction electron-emitting device that emits electrons by applying a voltage between the device electrodes; and a reference potential to which one electrode and the other electrode of the device electrode are connected for a determined electron supply. A light emitting member having a light emitting layer that emits light by electron beam excitation; and an electron that is connected between the light emitting member and the reference potential and is emitted from the element. A potential source means for accelerating the current, wherein the element is preliminarily driven by a voltage V1 before normal driving by the current source means is performed. And the normal driving is In the device by serial current source means,
A method for driving a light emitting device, wherein the driving is performed with a current value such that a voltage equal to or lower than a voltage V2 satisfying a formula V1> V2 is substantially applied.
記予備の駆動時の前記素子への印加電圧以下に制限する
電圧制限手段を含むことを特徴とする請求項８に記載の
発光装置の駆動方法。9. The light emitting device according to claim 8, wherein said current source means includes voltage limiting means for limiting a potential difference at an output terminal to a voltage applied to said element during said preliminary driving. Drive method.
時、情報信号に基づきその振幅及び駆動時間の少なくと
も一方を変えることにより前記発光の輝度を変えること
を特徴とする請求項８または９に記載の発光装置の駆動
方法。10. The apparatus according to claim 8, wherein the current source means changes the luminance of the light emission by changing at least one of the amplitude and the driving time based on the information signal during the normal driving. A driving method of the light-emitting device according to the above.
前記素子電極に電気的に連絡して形成された導電性薄膜
と前記導電性薄膜の一部に形成された電子放出部とを有
し、前記素子電極間に電圧を印加することで電子を放出
する表面伝導型電子放出素子と、 確定した電子供給のために前記素子電極の一方の電極と
もう一方の電極が接続された基準電位との間に接続され
前記素子を駆動する第１の電位源手段と、 電子線励起により発光する発光層を有する発光部材と、 前記発光部材と前記基準電位との間に接続され前記素子
より放出された電子を加速するための第２の電位源手段
とを有する発光装置の駆動方法であって、 前記素子は、前記第１の電位源手段による通常の駆動が
行われる前に、Ｖ１なる電圧で予備の駆動を行われたも
のであり、 前記通常の駆動は、前記第１の電位源手段により前記素
子に、式 Ｖ１＞Ｖ２ を満たす電圧Ｖ２以下の電圧が印加されるような電位値
で行うことを特徴とする発光装置の駆動方法。11. A substrate having a pair of opposing element electrodes, a conductive thin film formed in electrical communication with the element electrodes, and an electron emission portion formed in a part of the conductive thin film. A surface conduction electron-emitting device that emits electrons by applying a voltage between the device electrodes; and a reference potential to which one electrode and the other electrode of the device electrode are connected for a determined electron supply. A first potential source means connected between the light emitting member and the reference potential, and a light emitting member having a light emitting layer which emits light by electron beam excitation. A second potential source means for accelerating the generated electrons, wherein the element has a voltage V1 before normal driving by the first potential source means is performed. The preliminary drive was performed in The normal drive, the said element by a first potential source means, a driving method of a light-emitting device which is characterized in that at a potential value as the voltage V2 below the voltage satisfying equation V1> V2 is applied.
位差を前記予備の駆動時の前記素子への印加電圧以下に
制限する電圧制限手段を含むことを特徴とする請求項１
１に記載の発光装置の駆動方法。12. The device according to claim 1, wherein said first potential source means includes voltage limiting means for limiting a potential difference at an output terminal to a voltage applied to said element during said preliminary driving.
2. The driving method of the light emitting device according to 1.
前記電圧Ｖ１を印加した時に前記電子放出素子に流れる
電流をＩｆｌ、前記電子放出素子を駆動すべく前記電圧
Ｖ２を印加した時に前記電子放出素子に流れる電流をＩ
ｆ２としたときに、Ｉｆ２≦０．７Ｉｆ１となる電圧で
ある請求項８〜１２のいずれかに記載の発光装置の駆動
方法。13. The voltage V2 is a current flowing through the electron-emitting device when the voltage V1 is applied to the electron-emitting device, and the voltage V2 is applied when the voltage V2 is applied to drive the electron-emitting device. The current flowing through the element is I
The method according to claim 8, wherein the voltage satisfies If2 ≦ 0.7 If1 when f2.
範囲における電流Ｉと電圧Ｖとの関係をＩ＝ｆ（Ｖ）な
る関数で表現し、ｆ'(Ｖ）を電圧Ｖにおけるｆ（Ｖ）の
微係数とする時、前記電圧Ｖ１での駆動を、式 ｆ（Ｖ１）／｛Ｖ１・ｆ'(Ｖ１）−２ｆ（Ｖ１）｝ の値の変化率が５％以下になるまでの時間行うことを特
徴とする請求項８〜１３のいずれかに記載の発光装置の
駆動方法。14. The relationship between a current I and a voltage V in a voltage range accompanied by electron emission in the device is expressed by a function of I = f (V), and f ′ (V) is expressed by a function of f (V) at a voltage V. When the differential coefficient is set, the driving at the voltage V1 is performed for a time until the rate of change of the value of the expression f (V1) / {V1 · f ′ (V1) −2f (V1)} becomes 5% or less. The method for driving a light emitting device according to any one of claims 8 to 13, wherein:
前記素子電極に電気的に連絡して形成された導電性薄膜
と前記導電性薄膜の一部に形成された電子放出部とを有
し、前記素子電極間に電圧を印加することで電子を放出
する表面伝導型電子放出素子を２次元に配列した素子基
板であって、実質的に平面な複数のストライプ状の接続
配線であり、前記素子基板上の複数の前記素子の一方の
電極の少なくとも幾つかに選択的独立的に接続される第
１の接続配線と、実質的に平面な第１の接続配線と垂直
な複数のストライプ状の接続配線であり、前記素子基板
上の複数の前記素子の他方の電極の少なくとも幾つかに
選択的独立的に接続される第２の接続配線とを有する素
子基板と、 複数の電流源手段であり、第１の接続配線と基準電位と
の間に接続され、複数の前記素子に電流を供給するため
の電流源手段と、 一方の出力端を前記基準電位に接続された電位源手段で
あり、複数の前記素子の前記一方の電極に前記電流源手
段が電流を供給しているときには電子放出を起こすのに
十分な電位であり、かつ、前記電流源手段が電流を供給
していないときには電子放出を起こさない電位を前記素
子に与えるための第１の電位源手段と、 前記第１の電位源手段の他方の出力端と接続された切り
替えスイッチ手段であり、第１の電位源手段を前記第２
の接続配線のうち少なくとも一つに選択的に接続可能な
スイッチ手段と、 前記素子基板上の前記電子放出素子のそれぞれに実質的
に対向して配置された電子線励起により発光する発光層
を有する発光部材と、 前記発光部材と前記基準電位に接続され前記素子から放
出された電子を加速するための第２の電位源手段とを有
する画像形成装置であって、 前記素子基板上の前記素子は、前記電流源手段及び第１
の電位源手段による通常の駆動が行われる前に、Ｖ１な
る電圧で予備の駆動を行われたものであり、 前記電流源手段は、前記通常の駆動時、前記素子基板上
の前記素子に、式 Ｖ１＞Ｖ２ を満たす電圧Ｖ２以下の電圧が実質的に印加されるよう
な電流値を設定された電流源手段であることを特徴とす
る画像形成装置。15. A substrate comprising a pair of opposing element electrodes, a conductive thin film formed in electrical communication with the element electrodes, and an electron-emitting portion formed in a part of the conductive thin film. An element substrate in which surface conduction electron-emitting devices that emit electrons by applying a voltage between the device electrodes are two-dimensionally arranged, and are a plurality of substantially plane-shaped stripe-shaped connection wirings; A first connection wiring selectively and independently connected to at least some of the electrodes of the plurality of elements on the element substrate; and a plurality of stripes perpendicular to the substantially planar first connection wiring. An element substrate having a second connection line selectively and independently connected to at least some of the other electrodes of the plurality of elements on the element substrate; and a plurality of current source means. Between the first connection wiring and the reference potential Current source means for supplying current to the plurality of elements, and potential source means having one output terminal connected to the reference potential, wherein the current source is connected to the one electrode of the plurality of elements. A first potential for giving the element a potential that is sufficient to cause electron emission when the means is supplying current, and that does not cause electron emission when the current source means is not supplying current. And a changeover switch connected to the other output terminal of the first potential source, wherein the first potential source is connected to the second output terminal.
Switch means that can be selectively connected to at least one of the connection wirings described above, and a light emitting layer that emits light when excited by an electron beam and is disposed substantially facing each of the electron-emitting devices on the element substrate. An image forming apparatus comprising: a light-emitting member; and a second potential source connected to the light-emitting member and the reference potential for accelerating electrons emitted from the element, wherein the element on the element substrate is , The current source means and the first
Before the normal driving by the potential source means is performed, the preliminary driving is performed at a voltage of V1, and the current source means, during the normal driving, the element on the element substrate, An image forming apparatus characterized in that the current source means has a current value set so that a voltage equal to or lower than a voltage V2 satisfying a formula V1> V2 is substantially applied.
線に接続された出力端の電位を、それと前記第１の電位
源手段の前記第２の接続配線に接続される出力端の電位
との差の絶対値が前記予備の駆動時に前記素子電極間に
印加された電位差の絶対値以下となる電位に制限する電
位制限手段を含むことを特徴とする請求項１５に記載の
画像形成装置。16. The current source means calculates a potential of an output terminal connected to the first connection wiring and a potential of an output terminal connected to the second connection wiring of the first potential source means. 16. The image forming apparatus according to claim 15, further comprising a potential limiting unit configured to limit the absolute value of the difference between the potential difference and the potential during application of the preliminary driving to a potential value equal to or less than the absolute value of the potential difference applied between the element electrodes. .
時、情報信号に基づきその振幅及び駆動時間の少なくと
も一方を変えることにより表示輝度を変えることを特徴
とする請求項１５または１６に記載の画像形成装置。17. The display device according to claim 15, wherein said current source means changes a display luminance by changing at least one of an amplitude and a driving time based on an information signal during said normal driving. Image forming device.
前記素子電極に電気的に連絡して形成された導電性薄膜
と前記導電性薄膜の一部に形成された電子放出部とを有
し、前記素子電極間に電圧を印加することで電子を放出
する表面伝導型電子放出素子を２次元に配列した素子基
板であって、実質的に平面な複数のストライプ状の接続
配線であり、前記素子基板上の複数の前記素子の一方の
電極の少なくとも幾つかに選択的独立的に接続される第
１の接続配線と、実質的に平面な第１の接続配線と垂直
な複数のストライプ状の接続配線であり、前記素子基板
上の複数の前記素子の他方の電極の少なくとも幾つかに
選択的独立的に接続される第２の接続配線とを有する素
子基板と、 複数の電位源手段であり、第１の接続配線と基準電位と
の間に接続され、複数の前記素子に電流を供給するため
の第１の電位源手段と、 一方の出力端を前記基準電位に接続された電位源手段で
あり、複数の前記素子の前記一方の電極に前記第１の電
位源手段が電流を供給しているときには電子放出を起こ
すのに十分な電位であり、かつ、前記電流源手段が電流
を供給していないときには電子放出を起こさない電位を
前記素子に与えるための第２の電位源手段と、 前記第２の電位源手段の他方の出力端と接続された切り
替えスイッチ手段であり、第２の電位源手段を前記第２
の接続配線のうち少なくとも一つに選択的に接続可能な
スイッチ手段と、 前記素子基板上の前記電子放出素子のそれぞれに実質的
に対向して配置された電子線励起により発光する発光層
を有する発光部材と、 前記発光部材と前記基準電位に接続され前記素子から放
出された電子を加速するための第３の電位源手段とを有
する画像形成装置であって、 前記素子基板上の前記素子は、前記第１及び第２の電位
源手段による通常の駆動が行われる前に、Ｖ１なる電圧
で予備の駆動を行われたものであり、 前記第１の電位源手段は、前記通常の駆動時、前記素子
基板上の前記素子に、式 Ｖ１＞Ｖ２ を満たす電圧Ｖ２以下の電圧が印加される電位源手段で
あることを特徴とする画像形成装置。18. A substrate comprising a pair of opposing element electrodes, a conductive thin film formed in electrical communication with the element electrodes, and an electron emission portion formed in a part of the conductive thin film. An element substrate in which surface conduction electron-emitting devices that emit electrons by applying a voltage between the device electrodes are two-dimensionally arranged, and are a plurality of substantially plane-shaped stripe-shaped connection wirings; A first connection wiring selectively and independently connected to at least some of the electrodes of the plurality of elements on the element substrate; and a plurality of stripes perpendicular to the substantially planar first connection wiring. An element substrate having a second connection wiring selectively and independently connected to at least some of the other electrodes of the plurality of elements on the element substrate; and a plurality of potential source means. Between the first connection wiring and the reference potential First potential source means for supplying a current to the plurality of elements, and potential source means having one output terminal connected to the reference potential, and connected to the one electrode of the plurality of elements. A potential sufficient to cause electron emission when the first potential source is supplying a current, and a potential not causing electron emission when the current source is not supplying a current. And a changeover switch connected to the other output terminal of the second potential source, wherein the second potential source is connected to the second potential source.
Switch means that can be selectively connected to at least one of the connection wirings described above, and a light emitting layer that emits light when excited by an electron beam and is disposed substantially facing each of the electron-emitting devices on the element substrate. An image forming apparatus comprising: a light-emitting member; and third potential source means connected to the light-emitting member and the reference potential for accelerating electrons emitted from the element, wherein the element on the element substrate is Before the normal driving by the first and second potential source means is performed, the preliminary driving is performed at a voltage of V1, and the first potential source means operates during the normal driving. An image forming apparatus comprising: a potential source unit configured to apply a voltage equal to or lower than a voltage V2 that satisfies a formula V1> V2 to the element on the element substrate.
接続配線に接続された出力端の電位を、それと前記第２
の電位源手段の前記第２の接続配線に接続される出力端
の電位との差の絶対値が前記予備の駆動時に前記素子電
極間に印加された電位差の絶対値以下となる電位に制限
する電位制限手段を含むことを特徴とする請求項１８に
記載の画像形成装置。19. The first potential source means outputs a potential of an output terminal connected to the first connection wiring to the second terminal and the second terminal.
The absolute value of the difference from the potential of the output terminal of the potential source means connected to the second connection wiring is limited to a potential that is equal to or less than the absolute value of the potential difference applied between the element electrodes during the preliminary driving. 19. The image forming apparatus according to claim 18, further comprising a potential limiting unit.
前記電圧Ｖ１を印加した時に前記電子放出素子に流れる
電流をＩｆｌ、前記電子放出素子を駆動すべく前記電圧
Ｖ２を印加した時に前記電子放出素子に流れる電流をＩ
ｆ２としたときに、Ｉｆ２≦０．７Ｉｆ１となる電圧で
ある請求項１５〜１９のいずれかに記載の画像形成装
置。20. The voltage V2 is a current flowing through the electron-emitting device when the voltage V1 is applied to the electron-emitting device, and the current is applied when the voltage V2 is applied to drive the electron-emitting device. The current flowing through the element is I
20. The image forming apparatus according to claim 15, wherein, when f2, the voltage satisfies If2 ≦ 0.7If1.
範囲における電流Ｉと電圧Ｖとの関係をＩ＝ｆ（Ｖ）な
る関数で表現し、ｆ'(Ｖ）を電圧Ｖにおけるｆ（Ｖ）の
微係数とする時、前記電圧Ｖ１での駆動を、式 ｆ（Ｖ１）／｛Ｖ１・ｆ'(Ｖ１）−２ｆ（Ｖ１）｝ の値の変化率が５％以下になるまでの時間行ったことを
特徴とする請求項１５〜２０のいずれかに記載の画像形
成装置。21. A relationship between a current I and a voltage V in a voltage range accompanied by electron emission in the device is expressed by a function of I = f (V), and f ′ (V) is expressed by a function of f (V) at a voltage V. When the differential coefficient is set, the driving at the voltage V1 is performed for a time until the rate of change of the value of the equation f (V1) / {V1 · f ′ (V1) −2f (V1)} becomes 5% or less. The image forming apparatus according to claim 15, wherein:
前記素子電極に電気的に連絡して形成された導電性薄膜
と前記導電性薄膜の一部に形成された電子放出部とを有
し、前記素子電極間に電圧を印加することで電子を放出
する表面伝導型電子放出素子を２次元に配列した素子基
板であって、実質的に平面な複数のストライプ状の接続
配線であり、前記素子基板上の複数の前記素子の一方の
電極の少なくとも幾つかに選択的独立的に接続される第
１の接続配線と、実質的に平面な第１の接続配線と垂直
な複数のストライプ状の接続配線であり、前記素子基板
上の複数の前記素子の他方の電極の少なくとも幾つかに
選択的独立的に接続される第２の接続配線とを有する素
子基板と、 複数の電流源手段であり、第１の接続配線と基準電位と
の間に接続され、複数の前記素子に電流を供給するため
の電流源手段と、 一方の出力端を前記基準電位に接続された電位源手段で
あり、前記電流源手段が複数の前記素子の前記一方の電
極に電流を供給しているときには電子放出を起こすのに
十分な電位であり、かつ、前記電流源手段が電流を供給
していないときには電子放出を起こさない電位を前記素
子に与えるための第１の電位源手段と、 前記第１の電子源手段の他方の出力端と接続された切り
替えスイッチ手段であり、前記第１の電子源手段を前記
第２の接続配線のうち少なくとも一つに選択的に接続可
能なスイッチ手段と、 前記素子基板上の前記電子放出素子のそれぞれに実質的
に対向して配置された電子線励起により発光する発光層
を有する発光部材と、 前記発光部材と前記基準電位に接続され放出された電子
を加速するための第２の電位源手段とを有する画像形成
装置の駆動方法であって、 前記素子基板上の前記素子は、前記電流源手段及び第１
の電位源手段により通常の駆動を行う前に、Ｖ１なる電
圧で予備の駆動を行われたものであり、 前記通常の駆動は、前記電流源手段により前記素子基板
上の前記素子に、式 Ｖ１＞Ｖ２ を満たす電圧Ｖ２以下の電圧が実質的に印加されるよう
な電流値で行うことを特徴とする画像形成装置の駆動方
法。22. A base having a pair of opposing element electrodes, a conductive thin film formed in electrical communication with the element electrodes, and an electron emission portion formed in a part of the conductive thin film. An element substrate in which surface conduction electron-emitting devices that emit electrons by applying a voltage between the device electrodes are two-dimensionally arranged, and are a plurality of substantially plane-shaped stripe-shaped connection wirings; A first connection wiring selectively and independently connected to at least some of the electrodes of the plurality of elements on the element substrate; and a plurality of stripes perpendicular to the substantially planar first connection wiring. An element substrate having a second connection line selectively and independently connected to at least some of the other electrodes of the plurality of elements on the element substrate; and a plurality of current source means. Between the first connection wiring and the reference potential Current source means for supplying a current to the plurality of elements, and potential source means having one output terminal connected to the reference potential, wherein the current source means is the one of the plurality of elements. A first potential for giving to the element a potential sufficient to cause electron emission when a current is supplied to the electrode, and a potential not causing electron emission when the current source means is not supplying a current; And a changeover switch connected to the other output terminal of the first electron source, wherein the first electron source is selectively connected to at least one of the second connection lines. A light-emitting member having a light-emitting layer arranged to substantially face each of the electron-emitting devices on the element substrate and emitting light by electron beam excitation; and the light-emitting member and the reference potential. To A driving method of an image forming apparatus and a second potential source means for accelerating the electrons is sustained release, the elements on the element substrate, said current source means and the first
The preliminary driving is performed at a voltage of V1 before the normal driving is performed by the potential source means. The normal driving is performed by applying the formula V1 to the element on the element substrate by the current source means. > V2, a current value such that a voltage equal to or lower than V2 is substantially applied.
線に接続された出力端の電位を、それと前記第１の電位
源手段の前記第２の接続配線に接続される出力端の電位
との差の絶対値が前記予備の駆動時に前記素子電極間に
印加された電位差の絶対値以下となる電位に制限する電
位制限手段を含むことを特徴とする請求項２２に記載の
画像形成装置の駆動方法。23. The current source means outputs the potential of the output terminal connected to the first connection wiring and the potential of the output terminal connected to the second connection wiring of the first potential source means. 23. The image forming apparatus according to claim 22, further comprising a potential limiting unit configured to limit the absolute value of the difference between the first and second drive voltages to a value equal to or less than the absolute value of the potential difference applied between the element electrodes during the preliminary driving. Drive method.
時、情報信号に基づきその振幅及び駆動時間の少なくと
も一方を変えることにより表示輝度を変えることを特徴
とする請求項２２または２３に記載の画像形成装置の駆
動方法。24. The apparatus according to claim 22, wherein the current source means changes the display brightness by changing at least one of the amplitude and the driving time based on the information signal during the normal driving. A method for driving an image forming apparatus.
前記素子電極に電気的に連絡して形成された導電性薄膜
と前記導電性薄膜の一部に形成された電子放出部とを有
し、前記素子電極間に電圧を印加することで電子を放出
する表面伝導型電子放出素子を２次元に配列した素子基
板であって、実質的に平面な複数のストライプ状の接続
配線であり、前記素子基板上の複数の前記素子の一方の
電極の少なくとも幾つかに選択的独立的に接続される第
１の接続配線と、実質的に平面な第１の接続配線と垂直
な複数のストライプ状の接続配線であり、前記素子基板
上の複数の前記素子の他方の電極の少なくとも幾つかに
選択的独立的に接続される第２の接続配線とを有する素
子基板と、 複数の電位源手段であり、第１の接続配線と基準電位と
の間に接続され、複数の前記素子に電流を供給するため
の第１の電位源手段と、 一方の出力端を前記基準電位に接続された電位源手段で
あり、前記第１の電位源手段が複数の前記素子の前記一
方の電極に電流を供給しているときには電子放出を起こ
すのに十分な電位であり、かつ、前記第１の電位源手段
が電流を供給していないときには電子放出を起こさない
電位を前記素子に与えるための第２の電位源手段と、 前記第１の電子源手段の他方の出力端と接続された切り
替えスイッチ手段であり、前記第１の電子源手段を前記
第２の接続配線のうち少なくとも一つに選択的に接続可
能なスイッチ手段と、 前記素子基板上の前記電子放出素子のそれぞれに実質的
に対向して配置された電子線励起により発光する発光層
を有する発光部材と、 前記発光部材と前記基準電位に接続され放出された電子
を加速するための第３の電位源手段とを有する画像形成
装置の駆動方法であって、 前記素子基板上の前記素子は、前記第１及び第２の電位
源手段により通常の駆動を行う前に、Ｖ１なる電圧で予
備の駆動を行われたものであり、 前記通常の駆動は、前記第１の電位源手段により前記素
子基板上の前記素子に、式 Ｖ１＞Ｖ２ を満たす電圧Ｖ２以下の電圧が印加されるような電位値
で行うことを特徴とする画像形成装置の駆動方法。25. A substrate comprising a pair of opposing element electrodes, a conductive thin film formed in electrical communication with the element electrodes, and an electron emission portion formed in a part of the conductive thin film. An element substrate in which surface conduction electron-emitting devices that emit electrons by applying a voltage between the device electrodes are two-dimensionally arranged, and are a plurality of substantially plane-shaped stripe-shaped connection wirings; A first connection wiring selectively and independently connected to at least some of the electrodes of the plurality of elements on the element substrate; and a plurality of stripes perpendicular to the substantially planar first connection wiring. An element substrate having a second connection wiring selectively and independently connected to at least some of the other electrodes of the plurality of elements on the element substrate; and a plurality of potential source means. Between the first connection wiring and the reference potential First potential source means for supplying a current to a plurality of the elements, and potential source means having one output terminal connected to the reference potential, wherein the first potential source means includes a plurality of A potential sufficient to cause electron emission when current is supplied to the one electrode of the element, and a potential not causing electron emission when the first potential source means does not supply current. A second potential source means for supplying the first electron source means to the element, and a changeover switch means connected to the other output terminal of the first electron source means, wherein the first electron source means is connected to the second connection terminal. A light-emitting member having switch means selectively connectable to at least one of wirings, and a light-emitting layer arranged to substantially face each of the electron-emitting devices on the element substrate and emitting light by excitation with an electron beam; And the light emitting section And a third potential source means connected to the reference potential for accelerating emitted electrons, wherein the element on the element substrate comprises the first and second elements. The preliminary driving is performed at a voltage of V1 before the normal driving is performed by the potential source means, and the normal driving is performed by the first potential source means to the element on the element substrate. A driving method for the image forming apparatus, wherein the driving is performed at a potential value such that a voltage equal to or lower than a voltage V2 that satisfies the equation V1> V2 is applied.
接続配線に接続された出力端の電位を、それと前記第２
の電位源手段の前記第２の接続配線に接続される出力端
の電位との差の絶対値が前記予備の駆動時に前記素子電
極間に印加された電位差の絶対値以下となる電位に制限
する電位制限手段を含むことを特徴とする請求項２５に
記載の画像形成装置の駆動方法。26. The apparatus according to claim 26, wherein the first potential source means outputs a potential of an output terminal connected to the first connection wiring to the second terminal and the second terminal.
The absolute value of the difference from the potential of the output terminal of the potential source means connected to the second connection wiring is limited to a potential that is equal to or less than the absolute value of the potential difference applied between the element electrodes during the preliminary driving. 26. The method according to claim 25, further comprising a potential limiting unit.
前記電圧Ｖ１を印加した時に前記電子放出素子に流れる
電流をＩｆｌ、前記電子放出素子を駆動すべく前記電圧
Ｖ２を印加した時に前記電子放出素子に流れる電流をＩ
ｆ２としたときに、Ｉｆ２≦０．７Ｉｆ１となる電圧で
ある請求項２２〜２６のいずれかに記載の画像形成装置
の駆動方法。27. The voltage V2 is a current flowing through the electron-emitting device when the voltage V1 is applied to the electron-emitting device, and the voltage V2 is applied when the voltage V2 is applied to drive the electron-emitting device. The current flowing through the element is I
27. The driving method of an image forming apparatus according to claim 22, wherein, when f2, the voltage satisfies If2 ≦ 0.7If1.
範囲における電流Ｉと電圧Ｖとの関係をＩ＝ｆ（Ｖ）な
る関数で表現し、ｆ'(Ｖ）を電圧Ｖにおけるｆ（Ｖ）の
微係数とする時、前記電圧Ｖ１での駆動を、式 ｆ（Ｖ１）／｛Ｖ１・ｆ'(Ｖ１）−２ｆ（Ｖ１）｝ の値の変化率が５％以下になるまでの時間行ったことを
特徴とする請求項２２〜２７のいずれかに記載の画像形
成装置の駆動方法。28. A relationship between a current I and a voltage V in a voltage range accompanied by electron emission in the device is expressed by a function of I = f (V), and f ′ (V) is expressed by a function of f (V) at a voltage V. When the differential coefficient is set, the driving at the voltage V1 is performed for a time until the rate of change of the value of the equation f (V1) / {V1 · f ′ (V1) −2f (V1)} becomes 5% or less. The method according to any one of claims 22 to 27, wherein:
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| US6661179B2 (en) * | 2001-08-27 | 2003-12-09 | Canon Kabushiki Kaisha | Method and apparatus for adjusting characteristics of multi electron source |
| JP2007193190A (en) * | 2006-01-20 | 2007-08-02 | Sony Corp | Method of driving flat display device |
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