JP2001297690A - Electron source and image-forming device - Google Patents

Electron source and image-forming device

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JP2001297690A
JP2001297690A JP2000109876A JP2000109876A JP2001297690A JP 2001297690 A JP2001297690 A JP 2001297690A JP 2000109876 A JP2000109876 A JP 2000109876A JP 2000109876 A JP2000109876 A JP 2000109876A JP 2001297690 A JP2001297690 A JP 2001297690A
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Japan
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electron
potential electrode
emitting device
electrode
anode
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Michiyo Nishimura
三千代 西村
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electron source and an image-forming device, offering a simplified construction for adapting electron emission elements to delta-array image-forming members and having high definition using the electron emission elements for achieving an improved electron emission efficiency and converged electron orbits at the same time. SOLUTION: The electron emission elements 13 in rows are connected to approximately linear wires 15 in the direction of the rows provided by every row along the array of the electron emission elements 13 in the row direction. The electron emission elements by every two rows are connected to the approximately linear wires 16 in the direction of columns provided by every half-pitch along the array of the electron emission elements 13 in the column direction.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、電子放出素子を複
数配置した電子源、及び該電子源を用いて構成した画像
形成装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electron source having a plurality of electron-emitting devices, and an image forming apparatus using the electron source.

【０００２】[0002]

【従来の技術】従来、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の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）や表面伝導型電子放出素子等
がある。2. Description of the Related Art Conventionally, two types of electron-emitting devices, a thermionic electron-emitting device and a cold cathode electron-emitting device, are known. The cold cathode electron-emitting devices include a field emission type (hereinafter, referred to as “FE type”), a metal / insulating layer / metal type (hereinafter, referred to as “MIM type”), a surface conduction type electron-emitting device, and the like.

【０００３】ＦＥ型の例としては、Ｗ．Ｐ．Ｄｙｋｅ＆
＃３８；Ｗ．Ｗ．Ｄｏｌａｎ，＆＃３４；Ｆｉｅｌｄ
Ｅｍｉｓｓｉｏｎ＆＃３４；，Ａｄｖａｎｃｅ ｉｎ
Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｐｈｙｓｉｃｓ，８，８９（１９５
６） あるいは、Ｃ．Ａ．Ｓｐｉｎｄｔ，＆＃３４；Ｐ
ＨＹＳＩＣＡＬ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｔｈｉ
ｎ−ｆｉｌｍ ｆｉｅｌｄ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｃａｔ
ｈｏｄｅｓ ｗｉｔｈｍｏｌｙｂｄｅｎｉｕｍ ｃｏｎ
ｅｓ＆＃３４；Ｊ．Ａｐｐｌ，Ｐｈｙｓ，．４７，５２
４８（１９７６）等に開示されたものが知られている。[0003] As an example of the FE type, W. P. Dyke &
# 38; W. Dolan, " Field
Emission ", Advance in
Electron Physics, 8, 89 (195)
6) Alternatively, C.I. A. Spindt, " P
HYSICAL Properties of thi
n-film field emission cat
hoses withmolybdenium con
es " Appl, Phys,. 47,52
48 (1976) and the like are known.

【０００４】さらに、ＦＥ型の別の例として、金属等の
エッジから電子を放出させる、いわゆる、エッジエミッ
タ構造がある。Further, as another example of the FE type, there is a so-called edge emitter structure in which electrons are emitted from an edge of a metal or the like.

【０００５】ＭＩＭ型の例としては、Ｃ．Ａ．Ｍｅａ
ｄ．＆＃３４；Ｏｐｅｒａｔｉｏｎｏｆ Ｔｕｎｎｅｌ
−Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｄｅｖｉｃｅｓ＆＃３４；，Ｊ．
Ａｐｐｌｙ．Ｐｈｙｓ．，３２，６４６（１９６１）等
に開示されたものが知られている。As an example of the MIM type, C.I. A. Mea
d. " Operationof Tunnel
-Emission Devices "
Apply. Phys. , 32, 646 (1961).

【０００６】また、最近の例では、Ｔｏｓｈｉａｋｉ．
Ｋｕｓｕｎｏｋｉ，＆＃３４；Ｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎ
−ｆｒｅｅ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｆ
ｒｏｍ ｎｏｎ−ｆｏｒｍｅｄ ｍｅｔａｌ−ｉｎｓｕ
ｌａｔｏｒ−ｍｅｔａｌ（ＭＩＭ）ｃａｔｈｏｄｅｓ
Ｆａｂｒｉｃａｔｅｄ ｂｙ ｌｏｗ ｃｕｒｒｅｎｔ
Ａｎｏｄｉｃ ｏｘｉｄａｔｉｏｎ＆＃３４；，Ｊｐ
ｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．ｖｏｌ．３２（１９９
３）ｐｐ．Ｌ１６９５，Ｍｕｔｓｕｍｉ ｓｕｚｕｋｉ
ｅｔａｌ＆＃３４；Ａｎ ＭＩＭ−Ｃａｔｈｏｄｅ
Ａｒｒａｙ ｆｏｒ Ｃａｔｈｏｄｅ ｌｕｍｉｎｅｓ
ｃｅｎｔ Ｄｉｓｐｌａｙｓ＆＃３４；，ＩＤＷ ’９
６，（１９９６）ｐｐ．５２９等が研究されている。In a recent example, Toshiaki.
Kusunoki, " Fractation
-Free electron emission f
rom non-formed metal-insu
later-metal (MIM) cathodes
Fabricated by low current
Anodic oxidation ", Jp
n. J. Appl. Phys. vol. 32 (199
3) pp. L1695, Mutsumi suzuki
et al " An MIM-Cathode
Array for Cathode lumines
cent Displays ", IDW '9
6, (1996) pp. 529 etc. have been studied.

【０００７】表面伝導型の例としては、エリンソンの報
告（Ｍ．Ｉ．Ｅｌｉｎｓｏｎ Ｒａｄｉｏ Ｅｎｇ．Ｅ
ｌｅｃｔｒｏｎ Ｐｈｙｓ．，１０（１９６５））に記
載のもの等があり、この表面伝導型電子放出素子は、基
板上に形成された小面積の薄膜に、膜面に平行に電流を
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。[0007] As an example of the surface conduction type, there is a report by Elinson (MI Elinson Radio Eng. E).
electron Phys. , 10 (1965)), and the surface conduction type electron-emitting device emits electrons when a current flows through a small-area thin film formed on a substrate in parallel with the film surface. It utilizes the phenomenon.

【０００８】表面伝導型素子では、前記のエリンソンの
報告に記載のＳｎＯ2薄膜を用いたもの、Ａｕ薄膜を用
いたもの、（Ｇ．Ｄｉｔｔｍｅｒ．Ｔｈｉｎ Ｓｏｌｉ
ｄＦｉｌｍｓ．９，３１７（１９７２））、Ｉｎ2Ｏ3／
ＳｎＯ2薄膜によるもの（Ｍ．Ｈａｒｔｗｅｌｌ ａｎ
ｄ Ｃ．Ｇ．Ｆｏｎｓｔａｄ，ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．
ＥＤ Ｃｏｎｆ．，５１９（１９８３））等が報告され
ている。[0008] As the surface conduction type device, a device using an SnO 2 thin film, a device using an Au thin film, and a device using an Au thin film described in the above-mentioned report of Elinson (G. Dittmer. Thin Soli) are used.
dFilms. 9,317 (1972)), In 2 O 3 /
According to SnO 2 thin film (M. Hartwell an)
d C.I. G. FIG. Fonstad, IEEE Trans.
ED Conf. , 519 (1983)).

【０００９】従来、特に表示装置等の画像形成装置にお
いては、近年、液晶を用いた平板型表示装置がＣＲＴに
替わって普及してきたが、自発光型でないため、バック
ライトを持たなければならない等の問題点があり、自発
光型表示装置が望まれてきた。Conventionally, in image forming apparatuses such as display apparatuses, flat panel display apparatuses using liquid crystal have been widely used in recent years instead of CRTs. However, since they are not self-luminous, they must have a backlight. Therefore, a self-luminous display device has been desired.

【００１０】自発光型表示装置としては、表面伝導型電
子放出素子を多数配列した電子源と電子源より放出され
る電子によって、可視光を発光させる蛍光体とを組み合
わせた表示装置である画像形成装置が挙げられる（例え
ば、ＵＳＰ５０６６８８３）。The self-luminous display device is an image forming device that combines an electron source having a large number of surface conduction electron-emitting devices arranged therein and a phosphor that emits visible light by electrons emitted from the electron source. Devices (eg, US Pat. No. 5,066,883).

【００１１】多数の表面伝導型電子放出素子を配列形成
した例としては、並列に表面伝導型電子放出素子を配列
し、個々の表面伝導型電子放出素子の両端（両素子電
極）を配線（共通配線）にて各々結線した行を多数行配
列（梯子状配列）した電子源が挙げられる（例えば、特
開昭６４−３１３３２、特開平１−２８３７４９、特開
平１−２５７５５２等）。As an example in which a large number of surface conduction electron-emitting devices are arranged and arranged, surface conduction electron-emitting devices are arranged in parallel, and both ends (both device electrodes) of each surface conduction electron-emitting device are wired (common). An electron source in which a number of rows each connected by a wiring are arranged (ladder-like arrangement) (for example, JP-A-64-31332, JP-A-1-283749, JP-A-1-257552, etc.).

【００１２】[0012]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来技術の場合には、下記のような問題が生じて
いた。However, in the case of the above-described prior art, the following problems have occurred.

【００１３】上記のような表面伝導型電子放出素子を用
いた平板型表示装置においては、電子ビームの陽極上で
のビーム径はＶａとＶｆの大きさ、素子と陽極までの距
離Ｈでほぼ決定されることが知られている（ＳＩＤ９８
Ｄｉｇｅｓｔ，Ｏｋｕｄａ，ｅｔ，ａｌ）。In a flat panel display using the above-described surface conduction electron-emitting device, the beam diameter of the electron beam on the anode is substantially determined by the magnitudes of Va and Vf and the distance H between the device and the anode. (SID98
Digest, Okuda, et, al).

【００１４】従来例で与えた電子源においてもその径は
０．１ｍｍ程度であり、画像形成装置としては十分の解
像度を持っている。The diameter of the electron source given in the conventional example is also about 0.1 mm, and has a sufficient resolution as an image forming apparatus.

【００１５】しかしながら画像表示装置においては、近
年、より高精細な解像度が要求されている。However, in recent years, higher resolution has been required for image display devices.

【００１６】従って、本発明の解決しようとする課題
は、電子の軌道に制御してより高精細なビームを得るこ
とであり、一方軌道制御に関わる効率の低下を防ぐため
に効率の向上を実現することにある。Accordingly, the problem to be solved by the present invention is to obtain a higher-definition beam by controlling the electron trajectory, while improving the efficiency in order to prevent a decrease in the efficiency related to the trajectory control. It is in.

【００１７】高精細なビーム径を得るための従来例とし
ては、例えばＦＥ型電子放出素子では、特開平７−００
６７１４に開示されているように、電子放出電極、アノ
ード電極の他に、電子を収束させるための電極を放出部
上部に配置し、電子軌道を収束する手法や、特開平９−
０６３４６１に開示されているように、収束電極を電子
放出部と同一平面上に配置した構造等が提案されている
が、作製方法の複雑さや、素子面積の増加、後に述べる
電子放出効率の低下等が問題であった。As a conventional example for obtaining a high-definition beam diameter, for example, an FE type electron-emitting device is disclosed in
As disclosed in US Pat. No. 6,714,697, an electrode for converging electrons is arranged above the emission part in addition to the electron emission electrode and the anode electrode to converge the electron trajectory.
As disclosed in U.S. Pat. No. 6,634,461, a structure in which a focusing electrode is arranged on the same plane as an electron-emitting portion has been proposed. However, the manufacturing method is complicated, the element area is increased, and the electron-emitting efficiency described below is lowered. Was a problem.

【００１８】また、表面伝導型素子においては、特開平
３−２０９４１で電子放出素子のサイズの小型化や、特
開平９−８２２１４では高効率化の提案がなされている
が、いずれも、高精細画像形成装置の実現には不十分で
あった。As for the surface conduction type device, Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-20941 proposes a reduction in the size of an electron-emitting device and Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-82214 proposes a high efficiency device. It was not sufficient to realize an image forming apparatus.

【００１９】また、本件に類似の構成として特開平７−
２３５２５６等があるが、簡便な電子放出素子の配置を
目的としたものであり、何ら収束作用を持っていない。Further, as a configuration similar to the present invention, Japanese Patent Laid-Open No.
There are 235256 and the like, which are intended for simple arrangement of electron-emitting devices and have no convergence action.

【００２０】一方、画像形成装置を高精細表示する手法
として、画像形成材を行方向の素子の並びを列方向に半
ピッチ分ずらして１行おきに形成する、いわゆるデルタ
配列の構成がある。On the other hand, as a technique for displaying an image with high definition in an image forming apparatus, there is a so-called delta arrangement in which image forming materials are formed every other row by shifting the arrangement of elements in the row direction by a half pitch in the column direction.

【００２１】この構成では、画素数が少なくても高精細
化が図れる構成として有効であるが、その配置上、電子
源配置が複雑となる、あるいは、単位画素の面積が大き
くなる、という問題点がある。This configuration is effective as a configuration capable of achieving high definition even with a small number of pixels. However, due to its arrangement, there is a problem that the electron source arrangement becomes complicated or the area of a unit pixel becomes large. There is.

【００２２】表面伝導型素子においては、電子の軌道の
位置ずれを利用して、比較的単純な構成でデルタ配列を
構成する従来例として、特開平９−２１３２４６や、特
開平９−２３７５９８がある。その構成には、使用可能
な電子放出素子として、図１８に示すような平面型の電
子放出素子や、図１９に示すような垂直型の電子放出素
子が開示されている。In the surface conduction type device, as a conventional example in which a delta arrangement is formed with a relatively simple configuration by utilizing the positional shift of the electron trajectory, there are JP-A-9-213246 and JP-A-9-237598. . In this configuration, a planar electron-emitting device as shown in FIG. 18 and a vertical electron-emitting device as shown in FIG. 19 are disclosed as usable electron-emitting devices.

【００２３】しかしながら、高精細化のためには、１画
素あたりの画素面積を低減させることによる、１画素あ
たりの電子放出量の低下という別の一面があり、高精細
な電子放出素子としてかつ、高効率化をも同時に達成す
る必要がある。However, in order to achieve high definition, there is another aspect in that the amount of electron emission per pixel is reduced by reducing the pixel area per pixel, and as a high-definition electron emission element, It is necessary to achieve high efficiency at the same time.

【００２４】本発明は上記の従来技術の課題を解決する
ためになされたもので、その目的とするところは、デル
タ状に配列された画像形成部材に電子放出素子を対応さ
せる際の構成を簡素化するとともに、電子放出効率の向
上と電子軌道の収束を同時に実現し得る電子放出素子を
用いて高精細な電子源及び画像形成装置を提供すること
にある。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art. It is an object of the present invention to simplify the structure in which electron-emitting devices are made to correspond to image forming members arranged in a delta shape. Another object of the present invention is to provide a high-definition electron source and an image forming apparatus using an electron-emitting device capable of simultaneously improving the electron emission efficiency and converging the electron orbit.

【００２５】[0025]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明にあっては、基板上に配列された複数の電子放
出素子のうち列方向の該電子放出素子の並びを１行おき
に行方向に半ピッチ分ずらしてデルタ状に配列した電子
源において、前記電子放出素子の行方向の並びに沿って
一行毎に設けられる略直線状の各行方向配線に対して、
各行の電子放出素子がそれぞれ接続され、前記電子放出
素子の列方向の並びに沿って半ピッチ毎に設けられる略
直線状の各列方向配線に対して、一行おきの電子放出素
子がそれぞれ接続されることを特徴とする。In order to achieve the above object, according to the present invention, among a plurality of electron-emitting devices arranged on a substrate, the arrangement of the electron-emitting devices in the column direction is set every other row. In the electron sources arranged in a delta shape by being shifted by a half pitch in the row direction, for each of the substantially linear row direction wirings provided for each row along the row direction of the electron-emitting devices,
The electron-emitting devices in each row are connected to each other, and the electron-emitting devices in every other row are connected to each of the substantially linear column-direction wirings provided at every half pitch along the column direction of the electron-emitting devices. It is characterized by the following.

【００２６】前記電子放出素子は、前記基板上に配置さ
れる低電位電極と、該低電位電極上に配置される絶縁層
と、該絶縁層を介して該低電位電極上に積層され、該絶
縁層の側壁に該低電位電極との間に間隙を有する高電位
電極と、を備え、前記高電位電極は、前記低電位電極に
挟まれる、または、囲まれるように配置されることも好
適である。[0026] The electron emission element is laminated on the low potential electrode via the low potential electrode disposed on the substrate, an insulating layer disposed on the low potential electrode, and the insulating layer. A high-potential electrode having a gap between the low-potential electrode and a side wall of the insulating layer, wherein the high-potential electrode is preferably sandwiched between the low-potential electrodes or arranged so as to be surrounded by the low-potential electrode. It is.

【００２７】前記電子放出素子と、該電子放出素子の上
方に設けられて電子を捕捉する陽極を備え、前記高電位
電極の幅をＷ、前記電子放出素子から前記陽極までの距
離をＨ、前記低電位電極と高電位電極の間の印加電圧を
Ｖｆ、前記陽極に印加される電圧をＶａとした時に、前
記幅Ｗが、（Ｈ×Ｖｆ）／（円周率π×Ｖａ）の１／２
倍以上、１５倍以下とされていることも好適である。The electron-emitting device includes an electron-emitting device and an anode provided above the electron-emitting device for capturing electrons. The width of the high-potential electrode is W, the distance from the electron-emitting device to the anode is H, When the voltage applied between the low-potential electrode and the high-potential electrode is Vf, and the voltage applied to the anode is Va, the width W is 1 / (H × Vf) / (pi π × Va). 2
It is also preferable that the value is not less than twice and not more than 15 times.

【００２８】前記行方向配線及び列方向配線のうち前記
電子放出素子の上方に配置された上配線に前記高電位電
極が接続され、該電子放出素子の下方に配置された下配
線に前記低電位電極が接続されていることも好適であ
る。The high-potential electrode is connected to an upper wiring of the row-directional wiring and the column-directional wiring disposed above the electron-emitting device, and the low-potential electrode is connected to a lower wiring disposed below the electron-emitting device. It is also preferred that the electrodes are connected.

【００２９】前記低電位電極は、前記高電位電極と前記
絶縁層が存在しない開口領域を備え、前記間隙は該開口
領域の絶縁層の側壁に備えられることも好適である。[0029] It is also preferable that the low-potential electrode has an opening region where the high-potential electrode and the insulating layer do not exist, and the gap is provided on a side wall of the insulating layer in the opening region.

【００３０】前記電子放出素子と、該電子放出素子の上
方に設けられて電子を捕捉する陽極を備え、前記電子放
出素子から前記陽極までの距離をＨ、前記低電位電極と
高電位電極の間の印加電圧をＶｆ、前記陽極に印加され
る電圧をＶａとした時に、前記絶縁層の側壁における、
前記高電位電極の前記基板に垂直方向の両端間の長さ
は、（Ｈ×Ｖｆ）／（円周率π×Ｖａ）の１／２以下で
あることも好適である。The electron-emitting device; and an anode provided above the electron-emitting device for capturing electrons, wherein the distance from the electron-emitting device to the anode is H, and the distance between the low-potential electrode and the high-potential electrode is H. When the voltage applied to the anode is Vf and the voltage applied to the anode is Va,
It is also preferable that the length between both ends of the high-potential electrode in the direction perpendicular to the substrate is not more than 1/2 of (H × Vf) / (circumference π × Va).

【００３１】前記電子放出素子と、該電子放出素子の上
方に設けられて電子を捕捉する陽極を備え、前記電子放
出素子から前記陽極までの距離をＨ、前記低電位電極と
高電位電極の間の印加電圧をＶｆ、前記陽極に印加され
る電圧をＶａとした時に、前記間隙から基板に平行な方
向の前記開口領域の低電位電極の長さは、（Ｈ×Ｖｆ）
／（円周率π×Ｖａ）の１５倍以上であることも好適で
ある。The electron-emitting device; and an anode provided above the electron-emitting device for capturing electrons, wherein the distance from the electron-emitting device to the anode is H, and the distance between the low-potential electrode and the high-potential electrode is H. When the voltage applied to the anode is Vf and the voltage applied to the anode is Va, the length of the low potential electrode in the opening region in a direction parallel to the substrate from the gap is (H × Vf)
It is also preferable that the value be 15 times or more of / (pi π × Va).

【００３２】前記上配線は、前記基板上の高さが前記高
電位電極の高さより高い位置をとる絶縁層上に設けられ
ることも好適である。It is preferable that the upper wiring is provided on an insulating layer whose height on the substrate is higher than the height of the high potential electrode.

【００３３】画像形成装置にあっては、上記記載の電子
源と、該電子源から放出される電子線によって画像を形
成する画像形成部材と、を備えることを特徴とする。An image forming apparatus includes the above-described electron source, and an image forming member that forms an image using an electron beam emitted from the electron source.

【００３４】前記画像形成部材は、前記電子放出素子の
直上に配置されることも好適である。Preferably, the image forming member is disposed immediately above the electron-emitting device.

【００３５】前記画像形成部材は、カラーを形成する赤
Ｒ，緑Ｇ，青Ｂの３原色の蛍光体を備え、各色の蛍光体
はデルタ状に配列されることも好適である。The image forming member preferably includes phosphors of three primary colors of red R, green G, and blue B for forming colors, and the phosphors of each color are preferably arranged in a delta shape.

【００３６】前記各色の蛍光体は、略円形状であること
も好適である。It is also preferable that the phosphor of each color has a substantially circular shape.

【００３７】[0037]

【発明の実施の形態】以下に図面を参照して、この発明
の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただ
し、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、
材質、形状それらの相対配置などは、発明が適用される
装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきもので
あり、この発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣
旨のものではない。Preferred embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. However, the dimensions of the components described in this embodiment,
The material, the shape, and the relative arrangement thereof should be appropriately changed depending on the configuration of the apparatus to which the invention is applied and various conditions, and are not intended to limit the scope of the invention to the following embodiments.

【００３８】図１は本発明における電子源の一例を示す
概略平面図、図２は電子源の配線図である。図１、図２
において、１１は下配線、１２は上配線、１３は電子放
出素子、１４は画像形成部材、１５は行方向配線、１６
は列方向配線である。FIG. 1 is a schematic plan view showing an example of an electron source according to the present invention, and FIG. 2 is a wiring diagram of the electron source. 1 and 2
, 11 is a lower wiring, 12 is an upper wiring, 13 is an electron-emitting device, 14 is an image forming member, 15 is a row direction wiring, 16
Is a column wiring.

【００３９】本発明による電子源は、画像形成部材１４
がデルタ配列をとっており、それに対応した電子放出素
子が１：１で対応しているのが特徴であり、電子放出素
子１３の直上に画像形成部材１４が構成される。The electron source according to the present invention includes the image forming member 14.
Are arranged in a delta arrangement, and the electron-emitting devices corresponding thereto correspond one-to-one, and the image forming member 14 is formed immediately above the electron-emitting devices 13.

【００４０】図３は、本発明の電子源における１単位の
電子放出素子の構成を説明する図であり、図４は、電子
放出素子の作製方法の一例を示す図である。FIG. 3 is a diagram for explaining the structure of one unit of electron-emitting device in the electron source of the present invention, and FIG. 4 is a diagram showing an example of a method for manufacturing the electron-emitting device.

【００４１】図において、１は基板、２は第１電極（低
電位電極）、３は絶縁層、４は第２電極（高電位電
極）、５は導電性膜、６は間隙、２１は層間絶縁層、３
１は隣接素子の列方向配線である。In the figure, 1 is a substrate, 2 is a first electrode (low potential electrode), 3 is an insulating layer, 4 is a second electrode (high potential electrode), 5 is a conductive film, 6 is a gap, 21 is an interlayer. Insulating layer, 3
Reference numeral 1 denotes a column-direction wiring of an adjacent element.

【００４２】本発明の適用可能な電子放出素子は、一対
の電極、第１電極と第２電極間に印加した電圧により、
間隙６より電子が放出される表面伝導型の電子放出素子
であり、特に電極間に絶縁層が積層されて、該絶縁層の
側壁に間隙が存在する、いわゆる垂直型の電子放出部を
有している。An electron-emitting device to which the present invention can be applied is characterized in that a voltage applied between a pair of electrodes, a first electrode and a second electrode,
This is a surface conduction type electron-emitting device in which electrons are emitted from the gap 6, and particularly has a so-called vertical electron-emitting portion in which an insulating layer is stacked between electrodes and a gap exists on a side wall of the insulating layer. ing.

【００４３】また、第１電極２が低電位電極に接続さ
れ、第２電極４が高電位電極に接続され、電子放出部の
高電位電極が低電位電極に挟まれる、もしくは囲まれて
配されているのが特徴である。Further, the first electrode 2 is connected to the low potential electrode, the second electrode 4 is connected to the high potential electrode, and the high potential electrode of the electron emission portion is sandwiched or surrounded by the low potential electrode. The feature is that.

【００４４】また、さらに、低電位電極が下配線に接続
され、高電位電極が上配線に接続され、高電位電極と絶
縁層の一部が取り除かれた開口部によって低電位電極が
露出することで、低電位領域と高電位領域が形成される
ことが特徴である。Further, the low-potential electrode is connected to the lower wiring, the high-potential electrode is connected to the upper wiring, and the low-potential electrode is exposed through the opening from which the high-potential electrode and a part of the insulating layer are removed. Thus, a low potential region and a high potential region are formed.

【００４５】以下、図４の製造方法に沿って説明する。Hereinafter, description will be given along the manufacturing method of FIG.

【００４６】予め、その表面を充分に洗浄した、石英ガ
ラス、Ｎａ等の不純物含有量を減少させたガラス、青板
ガラス、青板ガラス及びＳｉ基体等にスパッタ法等によ
りＳｉＯ2を積層した積層体、アルミナ等のセラミック
スの絶縁性の基板１の上に、第１電極２を積層する（図
４（ａ））。A laminate obtained by laminating SiO 2 on a quartz glass, a glass having a reduced content of impurities such as Na, a soda lime glass, a soda lime glass, a Si substrate, or the like by a sputtering method or the like; The first electrode 2 is laminated on an insulating substrate 1 made of ceramics such as alumina (FIG. 4A).

【００４７】第１電極２は、蒸着法、スパッタ法等の一
般的な真空成膜法で積層される。The first electrode 2 is laminated by a general vacuum film forming method such as an evaporation method and a sputtering method.

【００４８】第１電極２の材料としては、一般的な導体
材料が用いられ、たとえば、Ｎｉ，Ｃｒ，Ａｕ，Ｍｏ，
Ｗ，Ｐｔ，Ｔｉ，Ａｌ，Ｃｕ，Ｐｄ等の金属あるいは合
金および、Ｐｄ，Ａｕ，ＲｕＯ2，Ｐｄ−Ａｇ等の金属
あるいは金属酸化物とガラス等から構成される印刷導
体、Ｉｎ2Ｏ3−ＳｎＯ2等の透明導電体およびポリシリ
コン等の半導体材料等から適宜選択される。As a material of the first electrode 2, a general conductor material is used, for example, Ni, Cr, Au, Mo,
Metals or alloys such as W, Pt, Ti, Al, Cu, Pd; printed conductors composed of metals or metal oxides such as Pd, Au, RuO 2 , Pd—Ag and glass; In 2 O 3 − It is appropriately selected from a transparent conductor such as SnO 2 and a semiconductor material such as polysilicon.

【００４９】第１電極２の膜厚は、数ｎｍから数ｍｍの
範囲で設定される。The thickness of the first electrode 2 is set in a range from several nm to several mm.

【００５０】第１電極２は、下配線１１であり、行方向
配線１５を兼ねている。The first electrode 2 is the lower wiring 11 and also serves as the row wiring 15.

【００５１】さらに、層間絶縁層２１を部分的に形成す
る（図４（ｂ））。Further, an interlayer insulating layer 21 is partially formed (FIG. 4B).

【００５２】層間絶縁層２１は、蒸着法、スパッタ法等
の一般的な真空成膜法、熱酸化法、陽極酸化法等で形成
される。層間絶縁層２１の材料は、好ましくはＳｉＯ2
であり、また他の酸化物、および窒化物等で、高電界に
耐えられる耐圧の高い材料が選択される。The interlayer insulating layer 21 is formed by a general vacuum film forming method such as an evaporation method or a sputtering method, a thermal oxidation method, an anodic oxidation method, or the like. The material of the interlayer insulating layer 21 is preferably SiO 2
In addition, a material having a high withstand voltage that can withstand a high electric field, such as other oxides and nitrides, is selected.

【００５３】層間絶縁層２１の膜厚は、数１０ｎｍから
数１０μｍの範囲で設定されるが、マトリクス配線にお
ける電子源の容量低減のために構成するものであって、
必ずしも必要はないが、層間絶縁層２１を厚くして上配
線を第２電極より高い位置にすることで、列方向配線を
直線状にすることができる。The thickness of the interlayer insulating layer 21 is set in the range of several tens of nm to several tens of μm, and is configured to reduce the capacity of the electron source in the matrix wiring.
Although it is not always necessary, by making the interlayer insulating layer 21 thicker and making the upper wiring higher than the second electrode, the column-directional wiring can be made linear.

【００５４】さらに、絶縁層３、第２電極４を積層する
（図４（ｃ））。Further, the insulating layer 3 and the second electrode 4 are laminated (FIG. 4C).

【００５５】絶縁層３は、蒸着法、スパッタ法等の一般
的な真空成膜法、熱酸化法、陽極酸化法等で形成され
る。絶縁層３の材料は、好ましくはＳｉＯ2であり、ま
た他の酸化物、および窒化物等で、高電界に耐えられる
耐圧の高い材料が選択される。The insulating layer 3 is formed by a general vacuum film forming method such as a vapor deposition method and a sputtering method, a thermal oxidation method, an anodic oxidation method and the like. The material of the insulating layer 3 is preferably SiO 2 , and a material having a high withstand voltage that can withstand a high electric field, such as other oxides and nitrides, is selected.

【００５６】絶縁層３の膜厚は、数ｎｍから数１０μｍ
の範囲で設定され、好ましくは、数１０ｎｍから数μｍ
である。The thickness of the insulating layer 3 is from several nm to several tens μm.
Is preferably set in the range of several tens nm to several μm.
It is.

【００５７】第２電極４は蒸着法、スパッタ法等の一般
的な真空成膜技術で積層される。The second electrode 4 is laminated by a general vacuum film forming technique such as a vapor deposition method and a sputtering method.

【００５８】第２電極４は、前述のように第１電極と同
一材料でも、異種材料でも良い。As described above, the second electrode 4 may be made of the same material as the first electrode or a different material.

【００５９】第２電極４の膜厚は、数ｎｍから数μｍの
範囲で設定されるが、電子放出効率向上のために好まし
くは薄い方が良く、〜数１０ｎｍ程度がよい。また、膜
厚が薄い場合は、特に耐熱材料が望ましい。The film thickness of the second electrode 4 is set in the range of several nm to several μm, but is preferably thinner for improving electron emission efficiency, and preferably about several tens nm. When the film thickness is small, a heat-resistant material is particularly desirable.

【００６０】第２電極４は、上配線１２であり、列方向
配線１６を兼ねている。The second electrode 4 is the upper wiring 12 and also serves as the column wiring 16.

【００６１】次に、所望の部分に絶縁層３と第２電極４
のパターンが形成される（図４（ｄ））。本工程は、フ
ォトリソグラフィー技術でマスクパターンニングし、そ
れぞれの電極及び絶縁層の材料に応じたエッチング方法
を選択して行う。Next, the insulating layer 3 and the second electrode 4
Is formed (FIG. 4D). In this step, mask patterning is performed by photolithography, and an etching method is selected according to the material of each electrode and insulating layer.

【００６２】次に、第１電極と第２電極のあいだに間隙
６を形成し、電子放出部とする工程が行われる。そのた
めに、さらに導電性膜５が、形成される（図４
（ｅ））。Next, a step of forming a gap 6 between the first electrode and the second electrode to form an electron emitting portion is performed. For this purpose, a conductive film 5 is further formed (FIG. 4).
(E)).

【００６３】導電性膜５の材料は、Ｐｄ，Ｐｔ，Ｒｕ，
Ａｇ，Ａｕ，Ｔｉ，Ｉｎ，Ｃｕ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｚｎ，Ｓ
ｎ，Ｔａ，Ｗ，Ｐｂ等の金属、Ｐｔ−Ｐｄ，Ｐｄ−Ａｇ
等の合金、ＰｄＯ，ＳｎＯ2，Ｉｎ2Ｏ3，ＰｂＯ，Ｓｂ2
Ｏ3等の酸化物、ＨｆＢ2，ＺｒＢ2，ＬａＢ6等の硼化
物、ＴｉＣ，ＺｒＣ，ＳｉＣ，ＷＣ等の炭化物、Ｔｉ
Ｎ，ＺｒＮ，ＨｆＮ等の窒素物、Ｓｉ，Ｇｅ等の半導
体、有機高分子材料、アモルファスカーボン、グラファ
イト、ダイヤモンドライクカーボン等の炭素および炭素
化合物、から適宜選択される。The material of the conductive film 5 is Pd, Pt, Ru,
Ag, Au, Ti, In, Cu, Cr, Fe, Zn, S
metals such as n, Ta, W, Pb, Pt-Pd, Pd-Ag
Alloys such as PdO, SnO 2 , In 2 O 3 , PbO, Sb 2
Oxide such as O 3 , boride such as HfB 2 , ZrB 2 , LaB 6 , carbide such as TiC, ZrC, SiC, WC, Ti
It is appropriately selected from nitrogen such as N, ZrN, and HfN, semiconductors such as Si and Ge, organic polymer materials, carbon and carbon compounds such as amorphous carbon, graphite, and diamond-like carbon.

【００６４】導電性膜５の膜厚は、数Åから数１００ｎ
ｍの範囲で設定されるが、抵抗値とステップカバレージ
とともに設計される。The thickness of the conductive film 5 ranges from several Å to several hundreds n.
m, but is designed with resistance and step coverage.

【００６５】さらに、第１及び第２電極間に電圧を印加
して、通電フォーミング工程と呼ばれる工程を行い、間
隙６を形成する（図４（ｆ））。Further, a voltage is applied between the first and second electrodes, and a step called an energization forming step is performed to form a gap 6 (FIG. 4F).

【００６６】通電フォーミングにおいては、電圧波形
は、パルス波形が好ましい。通電フォーミングは、後の
活性化工程と同様に真空雰囲気において行われてもよ
い。通電フォーミング処理の終了は、パルス間隔中に導
電性膜５が破壊しない程度に電圧を印加して電流を測定
し、その抵抗を検知して、抵抗値が１ＭΩ以上の抵抗と
なった時に終了される。In the energization forming, the voltage waveform is preferably a pulse waveform. The energization forming may be performed in a vacuum atmosphere as in the subsequent activation step. The energization forming process is terminated when a voltage is applied to the extent that the conductive film 5 is not broken during the pulse interval, the current is measured, the resistance is detected, and the resistance value becomes 1 MΩ or more. You.

【００６７】フォーミング工程は、通電フォーミングに
限らず、導電性膜５に局所的な高抵抗状態を形成する処
理を包含するものである。The forming step is not limited to the energization forming but includes a process of forming a local high resistance state on the conductive film 5.

【００６８】さらにこのようにして作製した電子放出素
子を、真空容器に配置し、排気し真空雰囲気にした後、
活性化、安定化工程を行う場合がある。Further, the electron-emitting device manufactured as described above is placed in a vacuum vessel and evacuated to a vacuum atmosphere.
An activation and stabilization step may be performed.

【００６９】活性化工程とは、素子電流Ｉｆ、放出電流
Ｉｅを著しく変化させ、低電圧で電子放出が可能な形状
を形成する工程であり、炭素および炭素化合物を前記フ
ォーミング工程で形成した間隙６に堆積することであ
る。The activation step is a step in which the device current If and the emission current Ie are remarkably changed to form a shape capable of emitting electrons at a low voltage. Carbon and a carbon compound are formed in the gap 6 formed in the forming step. Is to be deposited.

【００７０】活性化工程は、例えば、有機ガスの供給源
より有機ガスを真空容器に導入し、有機物質のガスを含
有する雰囲気下で、該第１電極２および第２電極４に電
圧を印加し、電圧波形は、パルス波形で繰り返し印加さ
れる。これには、パルス波高値を定電圧としたパルスを
連続的に印加する方法や、パルス波高値を増加させなが
ら、電圧パルスを印加する方法がある。In the activation step, for example, an organic gas is introduced into a vacuum vessel from an organic gas supply source, and a voltage is applied to the first electrode 2 and the second electrode 4 in an atmosphere containing an organic substance gas. The voltage waveform is repeatedly applied in a pulse waveform. This includes a method of continuously applying a pulse having a pulse peak value of a constant voltage, and a method of applying a voltage pulse while increasing the pulse peak value.

【００７１】前記炭素を生成する際の好ましい有機物質
のガス分圧は、前記炭素の形態、真空容器の形状や有機
物質の種類等により異なるため、場合に応じて適宜設定
される。The preferable gas partial pressure of the organic substance when producing the carbon varies depending on the form of the carbon, the shape of the vacuum vessel, the type of the organic substance, and the like, and is appropriately set depending on the case.

【００７２】適当な有機物質としては、アルカン、アル
ケ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で、具体的に
は、メタン、エタン、プロパン等のＣnＨ2n+2で表され
る飽和炭化水素、エチレン、プロピレン等のＣnＨ2n等
の組成式で表される不飽和炭化水素、ベンゼン、トルエ
ン、メタノール、エタノール、ホルムアルデヒド、アセ
トアルデヒド、アセトン、メチルエチルケトン、メチル
アミン、エチルアミン、フェノール、蟻酸、酢酸、プロ
ピオン酸等が使用できる。Suitable organic substances include aliphatic hydrocarbons of alkanes and alkenes, aromatic hydrocarbons, alcohols, aldehydes, ketones, amines, and organic acids such as phenol, carboxylic acid and sulfonic acid. Specifically, saturated hydrocarbons represented by C n H 2n + 2 such as methane, ethane and propane; unsaturated hydrocarbons represented by a composition formula such as C n H 2n such as ethylene and propylene; benzene , Toluene, methanol, ethanol, formaldehyde, acetaldehyde, acetone, methyl ethyl ketone, methylamine, ethylamine, phenol, formic acid, acetic acid, propionic acid and the like.

【００７３】さらに、活性化工程の後には、安定化工程
と呼ばれる処理が行われる。本工程は、真空容器内の有
機物質を排気する工程で、その真空容器内の圧力は、１
×１０-5Ｐａ以下が好ましく、さらに１×１０-6Ｐａ以
下が特に好ましい。真空容器内を排気する場合は、装置
から発生するオイル等が混入し、素子特性に影響を与え
ないように、ソープションポンプ、イオンポンプ等のオ
イルを用いない真空排気系が好ましい。Further, after the activation step, a process called a stabilization step is performed. In this step, the organic substance in the vacuum vessel is exhausted.
It is preferably at most 10 × 10 −5 Pa, particularly preferably at most 1 × 10 −6 Pa. When the inside of the vacuum vessel is evacuated, a vacuum evacuation system using no oil, such as a sorption pump or an ion pump, is preferable so that oil or the like generated from the apparatus is mixed and does not affect the element characteristics.

【００７４】さらに、真空容器を排気する場合は、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。この時の加熱温度は、８０℃から２００℃で５時間
以上が望ましいが、特にこの条件に限るものではなく、
真空容器の大きさ、形状、電子放出素子の構成等により
適宜選択される。Further, when the vacuum vessel is evacuated, it is preferable to heat the entire vacuum vessel so that the organic substance molecules adsorbed on the inner wall of the vacuum vessel and the electron-emitting device are easily evacuated. The heating temperature at this time is preferably from 80 ° C. to 200 ° C. for 5 hours or more, but is not particularly limited to this condition.
It is appropriately selected depending on the size and shape of the vacuum vessel, the configuration of the electron-emitting device, and the like.

【００７５】本発明に適用可能な電子放出素子の作用に
ついて図５から図９を用いて説明する。The operation of the electron-emitting device applicable to the present invention will be described with reference to FIGS.

【００７６】図５において、図１〜図４と同様の部材に
は同じ番号を付記した。８は第１電極２と第２電極４間
の電圧をかけるための電源、９はアノード電極７に電圧
をかけるための電源である。In FIG. 5, the same members as those in FIGS. 1 to 4 are denoted by the same reference numerals. Reference numeral 8 denotes a power supply for applying a voltage between the first electrode 2 and the second electrode 4, and reference numeral 9 denotes a power supply for applying a voltage to the anode electrode 7.

【００７７】本発明において、第１電極２と第２電極４
間の電圧をかけるための電源８により、第１電極２には
低電位が、第２電極４には高電位が、即ち駆動電圧Ｖｆ
が与えられ、素子電流Ｉｆが流れる。また、アノード電
極７に電圧をかけるための電源９により、アノード電圧
Ｖａが与えられる。本発明に適用可能な電子放出素子は
表面伝導型の電子放出素子であり、間隙６より放出した
電子は、高電位電極上を散乱した後、距離Ｈだけ離れて
配置されたアノード電極７に捕捉されて、放出電流Ｉｅ
が流れる。In the present invention, the first electrode 2 and the second electrode 4
A low potential is applied to the first electrode 2 and a high potential is applied to the second electrode 4, that is, the drive voltage Vf
And the element current If flows. Further, an anode voltage Va is given by a power supply 9 for applying a voltage to the anode electrode 7. The electron-emitting device applicable to the present invention is a surface conduction type electron-emitting device. The electrons emitted from the gap 6 are scattered on the high-potential electrode and then captured by the anode electrode 7 arranged at a distance H. The emission current Ie
Flows.

【００７８】本発明の適用可能な電子放出素子において
は、駆動電圧Ｖｆは、数Ｖから数１０Ｖに設定される。
駆動電圧は、間隙幅Ｄに大きく依存し、間隙幅Ｄが大き
い程、駆動電圧Ｖｆは大きくなる。In the electron-emitting device to which the present invention can be applied, the drive voltage Vf is set to several volts to several tens volts.
The drive voltage largely depends on the gap width D, and the larger the gap width D, the higher the drive voltage Vf.

【００７９】また、本発明における電子放出素子を使用
した、電子源、および、画像形成装置では、アノード電
圧Ｖａおよび、アノード電極間距離Ｈは適宜設計される
ものである。電子源、画像形成装置とした場合には、ア
ノード電極間距離Ｈが小さく、アノード電圧Ｖａが大き
い程、ビーム径は小さくなり有利となる。しかし、一
方、放電や装置作製の難しさが問題となる。したがっ
て、アノード電極間距離Ｈにあわせて、実用的なアノー
ド電圧Ｖａが存在することになる。In the electron source and the image forming apparatus using the electron-emitting device of the present invention, the anode voltage Va and the distance H between the anode electrodes are appropriately designed. In the case of an electron source or an image forming apparatus, the smaller the distance H between the anode electrodes and the larger the anode voltage Va, the smaller the beam diameter, which is advantageous. However, on the other hand, there is a problem in terms of discharge and difficulty in manufacturing the device. Accordingly, a practical anode voltage Va exists in accordance with the distance H between the anode electrodes.

【００８０】本発明における電子放出素子のアノード電
極間距離Ｈは、数１０μｍから、数１０ｍｍであり、好
ましくは、数１００μｍから数ｍｍである。また、それ
に対するアノード電圧Ｖａは、数１０Ｖから数１０ｋＶ
であり、好ましくは、数１００Ｖから十数ｋＶである。The distance H between the anode electrodes of the electron-emitting device according to the present invention is from several tens of μm to several tens of mm, preferably from several hundred μm to several mm. Further, the anode voltage Va corresponding thereto is several tens of volts to several tens of kV.
And preferably several hundreds of volts to several tens of kV.

【００８１】なお、間隙６は、導電性膜５を介して第１
電極２もしくは第２電極４と接続されている。The gap 6 is formed through the first conductive film 5.
It is connected to the electrode 2 or the second electrode 4.

【００８２】さらに、第１電極２は低電位に接続されて
低電位領域を形成し、第２電極４は、高電位に接続され
て高電位領域を形成するものであって、アノード電極７
側から素子部を眺めたときに、高電位領域は、低電位領
域にはさまれるもしくは囲まれるように形成されるのが
特徴である。Further, the first electrode 2 is connected to a low potential to form a low potential region, and the second electrode 4 is connected to a high potential to form a high potential region.
When the element portion is viewed from the side, the high potential region is formed to be sandwiched or surrounded by the low potential region.

【００８３】高電位領域が、低電位領域に挟まれる場
合、高電位領域の長さは、ｗ１としてあらわされる。When the high potential region is sandwiched between the low potential regions, the length of the high potential region is represented as w1.

【００８４】ここで、従来の平面型での効率とビームサ
イズについて説明し、その後、本発明の素子について説
明する。Here, the efficiency and the beam size in the conventional planar type will be described, and then the device of the present invention will be described.

【００８５】図１８は従来の表面伝導型電子放出素子の
図である。図１８において、３１１は基板、３１２、３
１３は電極、３１４は導電性膜、３１５は間隙、３１６
はアノード電極である。FIG. 18 is a diagram of a conventional surface conduction electron-emitting device. In FIG. 18, 311 is a substrate, 312, 3
13 is an electrode, 314 is a conductive film, 315 is a gap, 316
Is an anode electrode.

【００８６】ＳＩＤ ’９８ Ｄｉｇｅｓｔ，Ｏｋｕｄ
ａ，ｅｔ ａｌによると、対向する電極の間にはｎｍオ
ーダーの間隙３１５があり、この素子に駆動電圧Ｖｆを
印加すると低電位電極の先端から対向する高電位電極に
電子が放出（あるいは基板を通して注入）され、電子が
高電位電極の先端部で再び電子が等方的に散乱すること
が分かっている（正確には高電位電極の先端部から電子
が等方的に放出されると仮定すると実験と数値計算予測
とが矛盾なく一致することが分かっている）。SID '98 Digest, Okud
According to a and et al, there is a gap 315 on the order of nm between opposing electrodes, and when a driving voltage Vf is applied to this element, electrons are emitted from the tip of the low potential electrode to the opposing high potential electrode (or through the substrate). It is known that electrons are isotropically scattered again at the tip of the high potential electrode (assuming that electrons are emitted isotropically from the tip of the high potential electrode). Experiments and numerical calculations have been found to be consistent.

【００８７】低電位電極から放出された電子の多くは高
電位電極上で数回の弾性散乱（多重散乱）が繰り返さ
れ、特徴距離Ｘｓを越えた電子がアノード電極に到達す
る。Most of the electrons emitted from the low potential electrode are repeatedly elastically scattered (multiple scattering) several times on the high potential electrode, and electrons exceeding the characteristic distance Xs reach the anode electrode.

【００８８】前記特徴距離Ｘｓは、 Ｘｓ＝ Ｄ／２√｛１＋（２Ｈ・Ｖｆ／π・Ｖａ・Ｄ）・２｝ ≒ （Ｈ・Ｖｆ）／（π・Ｖａ）・・・・・・（１）式 で表される。ここで、Ｈは電子放出素子とアノード電極
間の距離、πは円周率、Ｄは電子放出部に形成された間
隙幅、Ｖｆは駆動電圧、Ｖａはアノード電極の電圧であ
る。The characteristic distance Xs is expressed as follows: Xs = D / 2√ ｛1+ (2H ・ Vf / π ・ Va ・ D) ・ 2｝｝ (H ・ Vf) / (π ・ Va) 1) It is expressed by the following equation. Here, H is the distance between the electron-emitting device and the anode electrode, π is the pi, D is the gap width formed in the electron-emitting portion, Vf is the drive voltage, and Va is the voltage of the anode electrode.

【００８９】上記（１）式の二番目の近似は、Ｖｆ／Ｄ
≫Ｖａ／Ｈの場合（通常の表面伝導型電子放出素子の場
合では十分に成立する）に成立する。The second approximation of the above equation (1) is Vf / D
It is satisfied in the case of ≫Va / H (which is sufficiently satisfied in the case of a normal surface conduction electron-emitting device).

【００９０】前記特徴距離Ｘｓは、図１８に示すよう
に、間隙３１５を基点として、真空中に現れる等電位面
において、高電位電極と同電位の面が、高電位電極上に
交わる点までの距離として表わされる。As shown in FIG. 18, the characteristic distance Xs is, as shown in FIG. 18, the distance between the equipotential surface appearing in the vacuum and the same potential as the high potential electrode on the high potential electrode. Expressed as distance.

【００９１】電子放出効率は間隙３１５から放出された
電子が前記Ｘｓを越えるまでの間に、多重散乱によって
高電位電極に一部吸収されることによる電子数の減少に
支配されている。数十ｅＶ程度の電子の衝突に伴い散乱
される割合（散乱係数）βについては明らかではない
が、一回の散乱につき０．１から０．５程度と見積もら
れている。このような散乱機構で、βが１以下であるこ
とから、真空中に取り出される電子の量は、散乱回数の
増加に従い、べき乗で減少していくことが分かる。The electron emission efficiency is governed by a decrease in the number of electrons due to the fact that the electrons emitted from the gap 315 are partially absorbed by the high potential electrode by multiple scattering until the electrons exceed the Xs. Although the ratio (scattering coefficient) β scattered by the collision of electrons of about several tens eV is not clear, it is estimated to be about 0.1 to 0.5 per one scattering. Since β is equal to or less than 1 in such a scattering mechanism, it can be seen that the amount of electrons extracted in a vacuum decreases with a power as the number of scattering increases.

【００９２】従って、図１８のような従来の表面伝導型
電子放出素子では、間隙３１５から放出した電子が、上
記Ｘｓ内で対向する高電位電極上を少なくとも一回、多
くの電子は複数回散乱するため、高電位電極中に取り込
まれ消滅する電子の数が増大し電子放出効率が低下す
る。Therefore, in the conventional surface conduction electron-emitting device as shown in FIG. 18, electrons emitted from the gap 315 scatter at least once on the high potential electrode opposed in the Xs, and many electrons scatter a plurality of times. Therefore, the number of electrons that are taken into the high-potential electrode and disappear is increased, and the electron emission efficiency is reduced.

【００９３】その他、図１９に示した従来の垂直型の表
面伝導型電子放出素子がある。図１９において、２００
１は基板、２００２、２００３は電極、２００４は段差
形成材、２００５は導電性膜、２００６は間隙である。In addition, there is a conventional vertical surface conduction electron-emitting device shown in FIG. In FIG. 19, 200
1 is a substrate, 2002 and 2003 are electrodes, 2004 is a step forming material, 2005 is a conductive film, and 2006 is a gap.

【００９４】従来の垂直型の電子放出素子や、本発明の
適用可能な電子放出素子においても、従来の素子と同様
の放出機構であることから、アノード電極７に到達する
までの散乱が効率を左右する重要なパラメータであるこ
とは同じである。In the conventional vertical electron-emitting device and the electron-emitting device to which the present invention can be applied, since the emission mechanism is the same as that of the conventional device, scattering until reaching the anode electrode 7 reduces the efficiency. It is the same that is an important parameter that influences.

【００９５】しかしながら、従来の垂直型の電子放出素
子では、その立体的な電位構成により、平面型の場合と
は、間隙付近および電子軌道上の電位分布が異なる。特
に、その構成サイズ（たとえば、高さｈ１、高電位電極
サイズｗ１など）が、平面型の（１）式に対するＸｓの
サイズと近づいた場合には、その電位分布は複雑に変化
し、その効率も平面型の場合より複雑となる。However, in the conventional vertical type electron-emitting device, the potential distribution near the gap and on the electron orbit differs from that in the planar type due to the three-dimensional potential configuration. In particular, when the configuration size (for example, height h1, high-potential electrode size w1, etc.) approaches the size of Xs with respect to the planar type equation (1), the potential distribution changes complicatedly, and the efficiency increases. Is also more complicated than in the case of the planar type.

【００９６】ただし、その立体的な構成により、平面型
より高効率となる条件が存在することがわかっている。However, it is known that there are conditions under which the efficiency is higher than that of the planar type due to the three-dimensional configuration.

【００９７】そのひとつとしては、高電位電極の位置を
低電位電極より上部に配置させることである。One of them is to arrange the position of the high potential electrode above the low potential electrode.

【００９８】また、さらに間隙の位置を側壁部に設け、
かつ、間隙から高電位電極までの側壁の距離をできるだ
け小さくすることも重要であることがわかっている。Further, the position of the gap is further provided on the side wall portion,
It has also been found that it is important to minimize the distance of the side wall from the gap to the high potential electrode.

【００９９】したがって、本発明に適用可能な素子は、
垂直型でも、特に高効率をねらうような構成が適用され
る。Therefore, the element applicable to the present invention is:
Even in the case of the vertical type, a configuration that particularly aims at high efficiency is applied.

【０１００】即ち、本発明に適用可能な電子放出素子で
は、高電位電極の位置を低電位電極より上部に配置する
のが第１の特徴であり、さらに間隙の位置を側壁部に設
け、かつ、間隙から高電位電極までの側壁の距離Ｔ１を
できるだけ小さくすることが第２の特徴である。That is, in the electron-emitting device applicable to the present invention, the first characteristic is that the position of the high potential electrode is located above the low potential electrode, and the position of the gap is provided on the side wall portion. The second feature is that the distance T1 of the side wall from the gap to the high potential electrode is made as small as possible.

【０１０１】このような構成では、電子の散乱回数が低
減され、効率の向上が期待できる。散乱の機構について
は後述する。In such a configuration, the number of times of electron scattering is reduced, and an improvement in efficiency can be expected. The scattering mechanism will be described later.

【０１０２】次に、従来の表面伝導型電子放出素子の電
子ビームの形状およびそのビームサイズについて説明す
る。Next, the shape and beam size of the electron beam of the conventional surface conduction electron-emitting device will be described.

【０１０３】図１８に従来の電子放出素子の電子の到達
位置を示した。ビームは素子上部の特徴距離Ｘｓに到達
した時点で放出位置から大きくずれ、上部の歪んだ電場
により大きくずれてしまう。FIG. 18 shows the arrival position of electrons in a conventional electron-emitting device. The beam largely deviates from the emission position when it reaches the characteristic distance Xs at the top of the element, and largely deviates due to the distorted electric field at the top.

【０１０４】また、ビーム径は、放出部の直上から、ビ
ームの主たる到達位置までのずれ量にほぼ等しく、した
がって、ビーム径はＳＩＤ ’９８ Ｄｉｇｅｓｔ，Ｏ
ｋｕｄａ，ｅｔ ａｌより、 Ｌｈ ≒ ４・Ｋｈ・Ｈ・√（Ｖｆ／Ｖａ） ・・・（２）式 Ｌｗ ≒ ２・Ｋｗ・Ｈ・√（Ｖｆ／Ｖａ） ・・・（３）式 で記述できることが知られている。The beam diameter is almost equal to the amount of deviation from immediately above the emission part to the main arrival position of the beam. Therefore, the beam diameter is SID '98 Digest, O
From kuda and et al, Lh ≒ 4 ・ Kh ・ H√ (Vf / Va) (2) Equation Lw） 2 ・ Kw ・ H√ (Vf / Va) (3) Equation (3) It is known that it can be done.

【０１０５】ここで、Ｌｈはビームの縦方向（ｙ方
向）、Ｌｗはビームの横方向（ｘ方向）のサイズを示し
ている。また、Ｋｈ，Ｋｗは素子構造によって若干異な
る場合があるが０．８〜１．０の範囲であり、ほとんど
の場合１で近似できる。Here, Lh indicates the size of the beam in the vertical direction (y direction), and Lw indicates the size of the beam in the horizontal direction (x direction). Kh and Kw may vary slightly depending on the element structure, but are in the range of 0.8 to 1.0, and can be approximated by 1 in most cases.

【０１０６】次に、図５を用いて、本発明における電子
放出素子のビーム形状について説明する。本発明では、
ｘ方向（行方向）のビーム径をＬｘ，ｙ方向（列方向）
のビーム径をＬｙとした。Next, the beam shape of the electron-emitting device according to the present invention will be described with reference to FIG. In the present invention,
Let the beam diameter in the x direction (row direction) be Lx, y direction (column direction)
Was designated as Ly.

【０１０７】本発明では、アノード電極７側から眺め
て、高電位領域は、低電位領域に挟まれるもしくは囲ま
れた構成になっている。したがって、高電位領域のサイ
ズｗ１を、周囲の低電位の影響を受けるサイズにするこ
とにより電子軌道は変化し、電子の広がりがある程度抑
えられる構成とすることができる。したがって、本発明
におけるビームサイズの縮小の効果は、高電位領域の幅
ｗ１の大きさに大きく依存していることがわかる。In the present invention, the high potential region is sandwiched or surrounded by the low potential region when viewed from the anode electrode 7 side. Therefore, by setting the size w1 of the high potential region to a size affected by the surrounding low potential, the electron trajectory changes, and a configuration can be obtained in which the spread of electrons is suppressed to some extent. Therefore, it can be seen that the effect of reducing the beam size in the present invention largely depends on the width w1 of the high potential region.

【０１０８】図５における電子放出素子の高電位領域の
幅ｗ１とビーム形状の典型例を図６に示す。FIG. 6 shows a typical example of the width w1 of the high potential region and the beam shape of the electron-emitting device in FIG.

【０１０９】図３においては、電子放出素子は、放出部
は長さＬ１である２つの直線状に存在していて、さらに
放出部は、低電位領域にはさまれる構成となっている。In FIG. 3, the electron-emitting device has a structure in which the emission portions are present in two linear shapes having a length L1, and the emission portions are sandwiched between low potential regions.

【０１１０】ｗ１が大きいとき、ビームは、それぞれの
直線状の放出部から、それぞれのビームとして放出され
た場合とみなされ、一般に２つのピークをもつ。また、
特定の距離では、２つのビームがほぼ１点になる場合が
ある。ただし、この場合は、それぞれのビームが一致す
る条件となっているだけで、収束されているわけではな
い。When w1 is large, the beam is considered to have been emitted as a respective beam from each linear emission portion, and generally has two peaks. Also,
At a certain distance, the two beams may be approximately one point. However, in this case, the conditions are the same for each beam, but they are not converged.

【０１１１】この２つのビームの最外周をビーム径とす
ると、ｗ１が大きい場合には、 通常、 Ｌｘ＝２×（ｗ１／２＋Ｌｗ）、 Ｌｙ＝Ｌｈ
＋Ｌ１ となる（Ｌｈ，Ｌｗは（２）、（３）式によるものであ
る）。Assuming that the outermost circumference of these two beams is the beam diameter, when w1 is large, Lx = 2 × (w1 / 2 + Lw), Ly = Lh
+ L1 (Lh and Lw are based on equations (2) and (3)).

【０１１２】さらに、ｗ１を小さくすると、それぞれの
高電位の外側の低電位の影響があらわれる。Further, when w1 is reduced, the influence of the low potential outside each high potential appears.

【０１１３】この周囲の低電位の影響により、ビームの
到達位置が変わり、ｘ方向のビーム径は、式（３）に従
わず、放出部に向かった中央部に幾分偏るようになる。
また、このビームの位置が変わりはじめると、効率も変
化しはじめる。これは、周囲の低電位が、減速電位を構
成し、電子を高電位電極側にむかわせる力が働くため
に、散乱回数が増え、効率が減少する。Due to the influence of the surrounding low potential, the arrival position of the beam is changed, and the beam diameter in the x direction is somewhat deviated toward the central portion toward the emission portion without following the equation (3).
Also, as the position of this beam begins to change, so does the efficiency. This is because the surrounding low potential constitutes a deceleration potential, and a force for moving electrons toward the high potential electrode acts, so that the number of scattering increases and the efficiency decreases.

【０１１４】さらに、ｗ１が小さくなると、ビームは、
両側の低電位に囲まれ、その中で折り返されてビームは
小さくなる。このようなサイズ領域になると、ｗ１のサ
イズ変化はｘ方向の変化であるにもかかわらず、ｘ方向
だけでなく、ｙ方向にも電子ビームが限定され、ｙ方向
のビームの縮小の効果が生じる。ただし、放出長Ｌ１分
の幅は残っている。Further, when w1 becomes smaller, the beam becomes
Surrounded by low potentials on both sides, it folds back in it, making the beam smaller. In such a size region, the electron beam is limited not only in the x direction but also in the y direction, even though the size change of w1 is a change in the x direction, and an effect of reducing the beam in the y direction occurs. . However, the width corresponding to the emission length L1 remains.

【０１１５】さらに、ｗ１を小さくすると、ビーム径が
さらに小さくなるが効率の低下も著しく、電子がほとん
どアノード電極に到達しなくなる。Further, when w1 is reduced, the beam diameter is further reduced, but the efficiency is significantly reduced, and almost no electrons reach the anode electrode.

【０１１６】したがって、本発明におけるビームサイズ
の縮小を目指すためには、必要な効率を考慮した上で、
凸部のサイズは、できるだけ小さくすることがビーム縮
小のためには必要となる。Therefore, in order to reduce the beam size in the present invention, the necessary efficiency is taken into consideration,
It is necessary to reduce the size of the projections as much as possible for beam reduction.

【０１１７】これらのサイズ効果を検討した結果、ｗ１
のサイズが前述のＸｓの何倍となるかで、その特性はほ
ぼ正規化されることがわかった。ビーム径の縮小が期待
されるｗ１としては、Ｘｓの１５倍以下、また、さら
に、効率がある程度確保されるｗ１としては、（たとえ
ば、ｗ１が∞である場合の効率の１／１０まで）、Ｘｓ
の１／２以上であることがわかった。As a result of examining these size effects, w1
It can be seen that the characteristic is almost normalized depending on how many times the size of Xs becomes. As w1 expected to reduce the beam diameter, 15 times or less of Xs, and w1 for which the efficiency is secured to some extent (for example, up to 1/10 of the efficiency when w1 is ∞) Xs
It was found that the ratio was 1/2 or more.

【０１１８】したがって、ｗ１を適宜選択することで、
所望のビーム径と効率をもった素子とすることができる
ことがわかる。Therefore, by appropriately selecting w1,
It can be seen that an element having a desired beam diameter and efficiency can be obtained.

【０１１９】さらに、本発明に適用可能な電子放出素子
の効率及びビーム径に関連する別の要件について説明す
る。図７に高電位領域のサイズｗ１を固定し、低電位領
域のサイズｗ２を変化させた場合の効率とビームサイズ
の典型例のグラフを示した。Further, another requirement relating to the efficiency and the beam diameter of the electron-emitting device applicable to the present invention will be described. FIG. 7 shows a graph of a typical example of the efficiency and the beam size when the size w1 of the high potential region is fixed and the size w2 of the low potential region is changed.

【０１２０】高電位領域を挟む、もしくは、囲む低電位
領域のサイズは、一般に放出部から、垂直な方向のサイ
ズをさす。前述のｗ１のサイズ効果と同様に、本特性
も、特徴距離Ｘｓの何倍かとなるかで、その特性はほぼ
正規化されることがわかった。The size of the low potential region sandwiching or surrounding the high potential region generally refers to the size in the direction perpendicular to the emission portion. As in the case of the size effect of w1 described above, it has been found that this characteristic is almost normalized depending on how many times the characteristic distance Xs is.

【０１２１】ｗ２のサイズが小さいとｗ１のビーム縮小
効果が小さくなり、かつ効率は向上する。ｗ２がＸｓの
１５倍より大きくなれば、ビーム縮小効果が十分に発揮
されることになる。When the size of w2 is small, the beam reduction effect of w1 is reduced, and the efficiency is improved. If w2 is greater than 15 times Xs, the beam reduction effect will be sufficiently exhibited.

【０１２２】したがって、本発明に適用可能な電子放出
素子での、低電位領域の大きさも一定の幅以上が必要で
あることになる。Therefore, in the electron-emitting device applicable to the present invention, the size of the low potential region needs to be a certain width or more.

【０１２３】さらに、本発明に適用可能な電子放出素子
において、特に高効率となる条件について詳細に説明す
る。Further, the conditions for particularly high efficiency in the electron-emitting device applicable to the present invention will be described in detail.

【０１２４】図８は、本発明に適用可能な電子放出素子
の間隙付近を拡大した図であり、散乱回数を説明する図
となっている。図８（ａ）は、図５で説明した電子放出
素子の拡大図である。FIG. 8 is an enlarged view of the vicinity of the gap of the electron-emitting device applicable to the present invention, and is a diagram for explaining the number of scatterings. FIG. 8A is an enlarged view of the electron-emitting device described with reference to FIG.

【０１２５】本発明における電子放出素子においても放
出された電子は、間隙６から高電位側に形成された導電
性膜５および第２電極４による高電位電極上を散乱した
後にアノード電極７へと向かう。ただし、高電位電極の
頂上までの距離Ｔ１が短いため、電子が電子放出素子近
傍の高電位電極と低電位電極の電界で支配される電位分
布の領域から少ない散乱回数で脱出できる。Also in the electron-emitting device of the present invention, the emitted electrons are scattered on the high potential electrode by the conductive film 5 and the second electrode 4 formed on the high potential side from the gap 6 and then scattered to the anode electrode 7. Heading. However, since the distance T1 to the top of the high-potential electrode is short, electrons can escape from the region of the potential distribution dominated by the electric field between the high-potential electrode and the low-potential electrode near the electron-emitting device with a small number of scatterings.

【０１２６】さらに、間隙６から高電位電極頂上までの
距離Ｔ１が電子の飛翔距離よりも短い場合には、電子は
散乱すること無しで素子上部に到達でき、電子放出効率
が大幅に向上する。ここで、散乱した電子の飛翔距離
は、最大で間隙幅Ｄの２００倍程度と見積もられてお
り、この範囲にＴ１を設定することで、効率は向上す
る。Further, when the distance T1 from the gap 6 to the top of the high-potential electrode is shorter than the flight distance of the electrons, the electrons can reach the upper part of the device without being scattered, and the electron emission efficiency is greatly improved. Here, the flying distance of the scattered electrons is estimated to be at most about 200 times the gap width D. By setting T1 in this range, the efficiency is improved.

【０１２７】また、Ｘｓは散乱のおこる範囲を示すもの
であり、前記飛翔距離とも関連のある数値となってい
る。したがって、Ｔ１をＸｓに対して適当な範囲にする
ことで、効率の向上が期待される。詳細な検討の結果、
Ｔ１をＸｓの１／２以下にすることで、効率の向上が期
待されることがわかった。Xs indicates a range in which scattering occurs, and is a numerical value related to the flight distance. Therefore, by setting T1 to an appropriate range for Xs, an improvement in efficiency is expected. After a detailed study,
It has been found that an improvement in efficiency can be expected by setting T1 to １ ／ or less of Xs.

【０１２８】さらに、間隙６から、低電位領域の底部ま
での距離Ｔ３も、電子の散乱に大きく関連している。Ｔ
３が小さい場合は、側壁で散乱される場合が多くなる
が、Ｔ３を大きくすることで、側壁での散乱が抑制され
る。Further, the distance T3 from the gap 6 to the bottom of the low potential region is also significantly related to electron scattering. T
When 3 is small, the scattering on the side wall increases in many cases, but by increasing T3, the scattering on the side wall is suppressed.

【０１２９】一定のｗ１におけるＴ１とＴ３の形状因子
が効率に与える影響について図１３のグラフに示した。The effect of the shape factors of T1 and T3 on the efficiency at a constant w1 is shown in the graph of FIG.

【０１３０】グラフより、高電位領域Ｔ１の距離として
は、できるだけ薄い方が望ましく、Ｔ３は大きい方が望
ましい。ただし、Ｔ３→∞では、一定の直線となりその
影響は飽和する。From the graph, it is desirable that the distance of the high-potential region T1 be as thin as possible and that T3 be as large as possible. However, at T3 → ∞, the line becomes a constant straight line, and the effect is saturated.

【０１３１】したがって、図８（ｂ）で示すように、図
８（ａ）と同様の膜厚構成であっても第１電極２の一部
が削られＴ３が大きくなると、高効率化が図られる。Therefore, as shown in FIG. 8B, even if the film thickness is the same as that shown in FIG. Can be

【０１３２】したがって、本発明に適用可能な素子は、
高電位電極を低電位電極よりもアノード側に配置でき
る。かつ、高電位領域の距離Ｔ１を十分に減少させた構
成とすることで、高効率な電子放出素子となっている。
また、さらに、Ｔ３を大きくする構成である。Therefore, the element applicable to the present invention is:
The high potential electrode can be arranged on the anode side of the low potential electrode. In addition, by employing a configuration in which the distance T1 of the high potential region is sufficiently reduced, a highly efficient electron-emitting device is obtained.
Further, the configuration is such that T3 is further increased.

【０１３３】以上、示したように、本発明に適用可能な
電子放出素子を使用して、図５に示すような、電子源配
置が可能である。As described above, an electron source can be arranged as shown in FIG. 5 by using the electron-emitting device applicable to the present invention.

【０１３４】即ち、素子の駆動される条件にあわせて、
ｗ１およびｗ２を図６、図７で示したような範囲に設定
することで、ビームの収束された素子として使用するこ
とができ、デルタ配置の画像形成部材に対し、その直下
に１：１に電子放出素子を配置し電子源自体をデルタ配
列とすることが可能となる。That is, according to the conditions under which the element is driven,
By setting w1 and w2 in the ranges as shown in FIGS. 6 and 7, the beam can be used as a beam-focused element. By disposing the electron-emitting devices, the electron source itself can be arranged in a delta arrangement.

【０１３５】さらに、これまでの説明のように、垂直型
の表面伝導型電子放出素子とし、実際のｈ１及びｈ２を
各構成要素の膜厚等で、Ｔ１、Ｔ３を図９に示す指針に
よって、所望の範囲にすることで、高効率化も図れる。Further, as described above, a vertical surface conduction electron-emitting device is used, and actual h1 and h2 are represented by the film thickness of each component, and T1 and T3 are represented by the guidelines shown in FIG. By setting it in a desired range, high efficiency can be achieved.

【０１３６】また、放出部が側壁の両側にあるので、放
出長が２倍となり電子放出量も大きくすることができ
る。Further, since the emission portions are provided on both sides of the side wall, the emission length is doubled and the electron emission amount can be increased.

【０１３７】また、以上の条件を満たした上で、１画素
内にバスラインを有した電子源を、高精細に配置するこ
とができる。In addition, while satisfying the above conditions, an electron source having a bus line in one pixel can be arranged with high definition.

【０１３８】その配置例としては、ｙ方向（列方向）配
線を均等に、かつ、平行に並べるものである。As an example of the arrangement, the wirings in the y direction (column direction) are arranged evenly and in parallel.

【０１３９】また、画素領域とバスライン部で、ｙ方向
配線の面積が変化したｙ方向配線を有した構成である。Further, the pixel region and the bus line portion have a configuration in which the y-direction wiring has a changed y-direction wiring area.

【０１４０】いずれの方法によっても、デルタ配列をと
る電子源が構成でき、デルタ配列をとる電子源を駆動す
る駆動回路により、高精細かつ高効率な画像形成装置を
構成することが可能となる。Either method can form an electron source having a delta arrangement, and a driving circuit for driving an electron source having a delta arrangement can constitute a high-definition and high-efficiency image forming apparatus.

【０１４１】次に、図１０〜図１２に電子源およびそれ
を用いた画像形成装置について説明する。Next, an electron source and an image forming apparatus using the same will be described with reference to FIGS.

【０１４２】図１０は、図３で示した電子放出素子を図
１で示したようにデルタ状に配列して形成した電子源を
用いて形成した画像形成装置の図である。FIG. 10 is a diagram of an image forming apparatus formed by using electron sources formed by arranging the electron-emitting devices shown in FIG. 3 in a delta shape as shown in FIG.

【０１４３】即ち、基板上に配列された複数の電子放出
素子のうち列方向の電子放出素子の並びを１行おきに行
方向に半ピッチ分ずらしてデルタ状に配列したもので、
電子放出素子の行方向の並びに沿って一行毎に設けられ
る略直線状の各行方向配線に対して、各行の電子放出素
子がそれぞれ接続され、電子放出素子の列方向の並びに
沿って半ピッチ毎に設けられる略直線状の各列方向配線
に対して、一行おきの電子放出素子がそれぞれ接続され
ている。That is, among the plurality of electron-emitting devices arranged on the substrate, the arrangement of the electron-emitting devices in the column direction is shifted every other row by half a pitch in the row direction and arranged in a delta shape.
The electron-emitting devices of each row are connected to each of the substantially linear row-direction wirings provided for each row along the row of the electron-emitting devices, and every half pitch along the row of the electron-emitting devices. The electron emission elements in every other row are respectively connected to the provided substantially linear column-direction wirings.

【０１４４】Ｘ方向には、ｍ本の行方向（Ｘ方向）配線
７２（Ｄｏｘ１、Ｄｏｘ２…Ｄｏｘｍ）が配置され、Ｙ
方向には、ｎ本の列方向（Ｙ方向）配線７３（Ｄｏｙ
１、Ｄｏｙ２、Ｄｏｙ３…Ｄｏｙｎ）が配置されてい
る。In the X direction, m row direction (X direction) wirings 72 (Dox1, Dox2... Doxm) are arranged.
In the direction, n column-direction (Y-direction) wirings 73 (Doy
1, Doy2, Doy3... Doyn) are arranged.

【０１４５】電子放出素子を構成する第１電極２は、下
配線１１を兼ねており、行方向配線７２と電気的に接続
されている。また、第２電極４は、上配線１２を兼ねて
おり、列方向配線７３と電気的に接続されている。The first electrode 2 constituting the electron-emitting device also serves as the lower wiring 11, and is electrically connected to the row wiring 72. The second electrode 4 also serves as the upper wiring 12, and is electrically connected to the column wiring 73.

【０１４６】単純マトリックス配置構成以外の配列も採
用できる。例えば、並列に配置した複数の電子放出素子
の個々の両端で接続し、電子放出素子の行を多数個配し
（行方向）、この配線と直交する方向（列方向）で、該
電子放出素子の上方に配した制御電極（グリッド電極）
により、電子放出素子からの電子を制御駆動する梯子状
配置のものもある。An arrangement other than the simple matrix arrangement can be adopted. For example, connection is made at both ends of a plurality of electron-emitting devices arranged in parallel, a large number of rows of electron-emitting devices are arranged (row direction), and the electron-emitting devices are arranged in a direction perpendicular to the wiring (column direction). Control electrode (grid electrode) placed above
There is also a ladder-like arrangement for controlling and driving electrons from the electron-emitting device.

【０１４７】Ｘ方向配線、Ｙ方向配線は、真空蒸着法、
印刷法、スパッタ法等を用いて形成された導電性金属等
で構成することができる。配線の材料、膜厚、幅は適宜
設計される。また、その幅、Ｐｘ１、Ｐｙ１、Ｐｙ２
は、本発明の示す指針により設計される。The X-direction wiring and the Y-direction wiring are formed by vacuum evaporation,
It can be made of a conductive metal or the like formed by using a printing method, a sputtering method, or the like. The material, thickness and width of the wiring are appropriately designed. Also, its width, Px1, Py1, Py2
Is designed according to the guidelines set forth in the present invention.

【０１４８】本発明における電子放出素子からの放出電
子は、しきい値電圧以下では電極間に印加するパルス状
電圧の波高値と幅で制御できる。一方、しきい値電圧以
下では、ほとんど放出されない。The electrons emitted from the electron-emitting device in the present invention can be controlled by the peak value and the width of the pulse-like voltage applied between the electrodes when the electrons are below the threshold voltage. On the other hand, when the voltage is equal to or lower than the threshold voltage, almost no light is emitted.

【０１４９】この特性によれば、多数の電子放出素子を
配置した場合においても、個々の素子にパルス状電圧を
適宜印加すれば、入力信号に応じて、電子放出素子を選
択して電子放出量を制御できる。したがって、上記構成
において、単純マトリックス配線を用いて、個別の素子
を選択し、独立に駆動することができる。According to this characteristic, even when a large number of electron-emitting devices are arranged, if a pulse-like voltage is appropriately applied to each of the devices, the electron-emitting device is selected in accordance with an input signal and the amount of emitted electrons is increased. Can be controlled. Therefore, in the above configuration, individual elements can be selected and driven independently using simple matrix wiring.

【０１５０】さらに、図１０において、７１は電子放出
素子、８１は電子放出素子を複数配した電子源基板、９
１は電子源基板８１を固定したリアプレート、９６はガ
ラス基板９３の内面に蛍光膜９４とメタルバック９５等
が形成されたフェースプレートである。９２は、支持枠
であり、該支持枠９２には、リアプレート９１、フェー
スプレート９６がフリットガラスなどを用いて接続され
る。Further, in FIG. 10, reference numeral 71 denotes an electron-emitting device; 81, an electron source substrate on which a plurality of electron-emitting devices are arranged;
Reference numeral 1 denotes a rear plate to which an electron source substrate 81 is fixed, and 96 denotes a face plate in which a fluorescent film 94 and a metal back 95 are formed on the inner surface of a glass substrate 93. Reference numeral 92 denotes a support frame, and a rear plate 91 and a face plate 96 are connected to the support frame 92 using frit glass or the like.

【０１５１】外囲器（パネル）９８は、上述の如く、フ
ェースプレート９６、支持枠９２、リアプレート９１で
構成される。リアプレート９１は主に基板８１の強度を
補強する目的で設けられるため、基板８１自体で十分な
強度を持つ場合は別体のリアプレート９１は不要とする
ことができ、基板８１とリアプレート９１が一体構成の
部材であっても構わない。The envelope (panel) 98 includes the face plate 96, the support frame 92, and the rear plate 91 as described above. Since the rear plate 91 is provided mainly for the purpose of reinforcing the strength of the substrate 81, if the substrate 81 itself has sufficient strength, the separate rear plate 91 can be omitted. May be an integral member.

【０１５２】支持枠９２の蛍光膜９４とメタルバック９
５とをその内側表面に配置したフェースプレート９６と
リアプレート９１と支持枠９２とが接合する接着面にフ
リットガラスを塗布し、フェースプレート９６と支持枠
９２とリアプレート９１とを、所定の位置で合わせ、固
定し、加熱して焼成し封着する。The fluorescent film 94 of the support frame 92 and the metal back 9
5 is disposed on the inner surface thereof, frit glass is applied to an adhesive surface where the face plate 96, the rear plate 91, and the support frame 92 are joined, and the face plate 96, the support frame 92, and the rear plate 91 are moved to a predetermined position. , Fix, heat, bake and seal.

【０１５３】また、焼成し封着する加熱手段は、赤外線
ランプ等を用いたランプ加熱、ホットプレート等、種々
のものが採用でき、これらに限定されるものではない。The heating means for firing and sealing can employ various means such as lamp heating using an infrared lamp or the like and a hot plate, but is not limited to these.

【０１５４】また、外囲器を構成する複数の部材を加熱
接着する接着材料は、フリットガラスに限るものではな
く、封着工程後、充分な真空雰囲気を形成できる材料で
あれば、種々の接着材料を採用することができる。The bonding material for heating and bonding the plurality of members constituting the envelope is not limited to frit glass, but may be any bonding material that can form a sufficient vacuum atmosphere after the sealing step. Materials can be adopted.

【０１５５】上述した外囲器は、本発明の一実施態様で
あり、限定されるものではなく、種々のものが採用でき
る。The above-described envelope is an embodiment of the present invention, and is not limited, and various types can be adopted.

【０１５６】他の例として、基板８１に直接支持枠９２
を封着し、フェースプレート９６、支持枠９２及び基体
８１で外囲器９８を構成しても良い。また、フェースプ
レート９６、リアプレート９１間に、スペーサーとよば
れる不図示の支持体を設置することにより、大気圧に対
して十分な強度をもつ外囲器９８を構成することもでき
る。As another example, the support frame 92 is directly mounted on the substrate 81.
And the envelope 98 may be constituted by the face plate 96, the support frame 92, and the base 81. Further, by providing a support (not shown) called a spacer between the face plate 96 and the rear plate 91, an envelope 98 having sufficient strength against atmospheric pressure can be formed.

【０１５７】また、図１１にフェースプレート９６に形
成された蛍光膜９４を模式図で示す。蛍光膜９４は、モ
ノクロームの場合は蛍光体８５のみから構成することが
できる。カラーの蛍光膜の場合は、ブラックマトリクス
などと呼ばれる黒色導電材８６と蛍光体８５とから構成
することができる。FIG. 11 is a schematic diagram showing the fluorescent film 94 formed on the face plate 96. The fluorescent film 94 can be composed of only the phosphor 85 in the case of monochrome. In the case of a color fluorescent film, it can be composed of a black conductive material 86 called a black matrix or the like and a fluorescent material 85.

【０１５８】ブラックマトリクスを設ける目的は、カラ
ー表示の場合、必要となる三原色蛍光体の各蛍光体８５
間の塗り分け部を黒くすることで混色等を目立たなくす
ることと、蛍光膜９４における外光反射によるコントラ
ストの低下を抑制することにある。ブラックストライプ
の材料としては、通常用いられている黒鉛を主成分とす
る材料の他、導電性があり、光の透過及び反射が少ない
材料を用いることができる。The purpose of providing the black matrix is to provide each of the three primary color phosphors 85 required for color display.
The purpose is to make the color mixture or the like inconspicuous by making the inter-colored portions black, and to suppress a decrease in contrast due to reflection of external light on the fluorescent film 94. As a material for the black stripe, a material which is conductive and has little light transmission and reflection can be used in addition to a commonly used material mainly containing graphite.

【０１５９】蛍光体８５の形状は、図１１で示すような
円状である。また、電子ビームの形状にあわせた他の形
（例えば、矩形、楕円）であってもよい。The phosphor 85 has a circular shape as shown in FIG. Further, the shape may be another shape (for example, a rectangle or an ellipse) according to the shape of the electron beam.

【０１６０】ガラス基板９３に蛍光体を塗布する方法
は、モノクローム、カラーによらず、沈澱法、印刷法等
が採用できる。As a method of applying the fluorescent substance to the glass substrate 93, a precipitation method, a printing method, or the like can be adopted regardless of monochrome or color.

【０１６１】蛍光膜９４の内面側には、通常メタルバッ
ク９５が設けられる。メタルバックを設ける目的は、蛍
光体の発光のうち内面側への光をフェースプレート９６
側へ鏡面反射させることにより輝度を向上させること、
電子ビーム加速電圧を印加するための電極として作用さ
せること、外囲器内で発生した負イオンの衝突によるダ
メージから蛍光膜９４を保護すること等である。On the inner surface side of the fluorescent film 94, a metal back 95 is usually provided. The purpose of providing the metal back is to convert the light emitted from the phosphor toward the inner surface into the face plate 96.
Improving the brightness by specular reflection to the side,
The purpose is to function as an electrode for applying an electron beam acceleration voltage, and to protect the fluorescent film 94 from damage due to collision of negative ions generated in the envelope.

【０１６２】メタルバック９５は、蛍光膜作製後、蛍光
膜の内面側表面の平滑化処理（通常、「フィルミング」
と呼ばれる。）を行い、その後Ａｌを真空蒸着等を用い
て堆積させることで作製できる。After the fluorescent film is formed, the metal back 95 is subjected to a smoothing treatment (usually “filming”) of the inner surface of the fluorescent film.
Called. ) And then depositing Al using vacuum evaporation or the like.

【０１６３】フェースプレート９６には、更に蛍光膜９
４の導電性を高めるため、蛍光膜９４の外面側に透明電
極（不図示）を設けてもよい。The face plate 96 is further provided with the fluorescent film 9.
A transparent electrode (not shown) may be provided on the outer surface side of the fluorescent film 94 in order to increase the conductivity of No. 4.

【０１６４】本発明においては、電子放出素子７１の直
上に電子ビームが到達するため、電子放出素子７１の直
上に蛍光膜９４が配置されるように、位置あわせされて
構成される。In the present invention, since the electron beam reaches directly above the electron-emitting device 71, the electron beam is positioned and arranged so that the fluorescent film 94 is disposed immediately above the electron-emitting device 71.

【０１６５】次に、封着工程を施した外囲器（パネル）
を封止する真空封止工程について説明する。Next, the envelope (panel) subjected to the sealing step
Next, a vacuum sealing step for sealing is described.

【０１６６】真空封止工程は、外囲器（パネル）９８を
加熱して、８０〜２５０℃に保持しながら、イオンポン
プ、ソープションポンプなどの排気装置により排気管
（不図示）を通じて排気し、有機物質の十分少ない雰囲
気にした後、排気管をバーナーで熱して溶解させて封じ
きる。外囲器９８の封止後の圧力を維持するために、ゲ
ッター処理を行なうこともできる。In the vacuum sealing step, the envelope (panel) 98 is heated and maintained at 80 to 250 ° C., and exhausted through an exhaust pipe (not shown) by an exhaust device such as an ion pump or a sorption pump. After the atmosphere is made sufficiently low in organic substances, the exhaust pipe is heated and melted with a burner and sealed. To maintain the pressure after the envelope 98 is sealed, a getter process may be performed.

【０１６７】これは、外囲器９８の封止を行う直前ある
いは封止後に、抵抗加熱あるいは高周波加熱等を用いた
加熱により、外囲器９８内の所定の位置（不図示）に配
置されたゲッターを加熱し、蒸着膜を形成する処理であ
る。ゲッターは通常Ｂａ等が主成分であり、該蒸着膜の
吸着作用により、外囲器９８内の雰囲気を維持するもの
である。This is arranged at a predetermined position (not shown) in the envelope 98 by heating using resistance heating or high-frequency heating immediately before or after the envelope 98 is sealed. In this process, the getter is heated to form a deposited film. The getter is usually composed mainly of Ba or the like, and maintains the atmosphere in the envelope 98 by the adsorption action of the deposited film.

【０１６８】以上の工程によって製造された単純マトリ
クス配置の電子源を用いて構成した画像形成装置は、各
電子放出素子に、容器外端子Ｄｏｘ１〜Ｄｏｘｍ、Ｄｏ
ｙ１〜Ｄｏｙｎを介して電圧を印加することにより、電
子放出が生ずる。In the image forming apparatus constructed by using the electron sources of the simple matrix arrangement manufactured by the above-described steps, the external terminals Dox1 to Doxm, Dox
By applying a voltage via y1 to Doyn, electron emission occurs.

【０１６９】高圧端子９７を介してメタルバック９５、
あるいは透明電極（不図示）に高圧を印加し、電子ビー
ムを加速する。The metal back 95 via the high voltage terminal 97,
Alternatively, a high voltage is applied to a transparent electrode (not shown) to accelerate the electron beam.

【０１７０】加速された電子は、蛍光膜９４に衝突し、
発光が生じて画像が形成される。The accelerated electrons collide with the fluorescent film 94,
Light emission occurs to form an image.

【０１７１】図１２はＮＴＳＣ方式のテレビ信号に応じ
て表示を行うための駆動回路の一例を示すブロック図を
示した。FIG. 12 is a block diagram showing an example of a driving circuit for performing display according to an NTSC television signal.

【０１７２】走査回路図１３について説明する。同回路
は、内部にＭ個のスイッチング素子を備えたもので（図
中、Ｓ１ないしＳｍで模式的に示している）ある。各ス
イッチング素子は、直流電圧源Ｖｘの出力電圧もしくは
０［Ｖ］（グランドレベル）のいずれか一方を選択し、
表示パネル１３０１の端子Ｄｏｘ１ないしＤｏｘｍと電
気的に接続される。Scan Circuit FIG. 13 will be described. This circuit includes M switching elements inside (in the drawing, S1 to Sm are schematically shown). Each switching element selects either the output voltage of the DC voltage source Vx or 0 [V] (ground level),
The display panel 1301 is electrically connected to terminals Dox1 to Doxm.

【０１７３】Ｓ１乃至Ｓｍの各スイッチング素子は、制
御回路１３０３が出力する制御信号Ｔｓｃａｎに基づい
て動作するものであり、例えばＦＥＴのようなスイッチ
ング素子を組み合わせることにより構成することができ
る。Each of the switching elements S1 to Sm operates based on the control signal Tscan output from the control circuit 1303, and can be configured by combining switching elements such as FETs.

【０１７４】直流電圧源Ｖｘは、本例の場合には本発明
の電子放出素子の特性（電子放出しきい値電圧）に基づ
き走査されていない素子に印加される駆動電圧が電子放
出しきい値電圧以下となるような一定電圧を出力するよ
う設定されている。In the case of the present embodiment, the DC voltage source Vx uses a driving voltage applied to an unscanned element based on the characteristics (electron emission threshold voltage) of the electron emission element of the present invention. It is set to output a constant voltage that is equal to or lower than the voltage.

【０１７５】制御回路１３０３は、外部より入力する画
像信号に基づいて適切な表示が行なわれるように各部の
動作を整合させる機能を有する。制御回路１３０３は、
同期信号分離回路１３０６より送られる同期信号Ｔｓｙ
ｎｃに基づいて、各部に対してＴｓｃａｎおよびＴｓｆ
ｔおよびＴｍｒｙの各制御信号を発生する。The control circuit 1303 has a function of matching the operation of each section so that appropriate display is performed based on an image signal input from the outside. The control circuit 1303
The synchronization signal Tsy sent from the synchronization signal separation circuit 1306
Tscan and Tsf for each part based on nc
The control signals t and Tmry are generated.

【０１７６】同期信号分離回路１３０６は、外部から入
力されるＮＴＳＣ方式のテレビ信号から同期信号成分と
輝度信号成分とを分離する為の回路で、一般的な周波数
分離（フィルター）回路等を用いて構成できる。The synchronizing signal separation circuit 1306 is a circuit for separating a synchronizing signal component and a luminance signal component from an NTSC television signal input from the outside, and uses a general frequency separation (filter) circuit or the like. Can be configured.

【０１７７】同期信号分離回路１３０６により分離され
た同期信号は、垂直同期信号と水平同期信号より成る
が、ここでは説明の便宜上Ｔｓｙｎｃ信号として図示し
た。前記テレビ信号から分離された画像の輝度信号成分
は便宜上ＤＡＴＡ信号と表した。該ＤＡＴＡ信号はシフ
トレジスタ１３０４に入力される。The synchronization signal separated by the synchronization signal separation circuit 1306 is composed of a vertical synchronization signal and a horizontal synchronization signal, but is shown here as a Tsync signal for convenience of explanation. The luminance signal component of the image separated from the television signal is referred to as a DATA signal for convenience. The DATA signal is input to the shift register 1304.

【０１７８】シフトレジスタ１３０４は、時系列的にシ
リアルに入力される前記ＤＡＴＡ信号を、画像の１ライ
ン毎にシリアル／パラレル変換するためのもので、前記
制御回路１３０３より送られる制御信号Ｔｓｆｔに基づ
いて動作する（即ち、制御信号Ｔｓｆｔは、シフトレジ
スタ１３０４のシフトクロックであるということもでき
る）。A shift register 1304 is for serially / parallel converting the DATA signal input serially in time series for each line of an image, and is based on a control signal Tsft sent from the control circuit 1303. (Ie, the control signal Tsft can be said to be a shift clock of the shift register 1304).

【０１７９】シリアル／パラレル変換された画像１ライ
ン分（電子放出素子Ｎ素子分の駆動データに相当）のデ
ータは、Ｉｄ１乃至ＩｄｎのＮ個の並列信号として前記
シフトレジスタ１３０４により出力される。The serial / parallel-converted data for one line of the image (corresponding to drive data for N electron-emitting devices) is output by the shift register 1304 as N parallel signals Id1 to Idn.

【０１８０】ラインメモリ１３０５は、画像１ライン分
のデータを必要時間の間だけ記憶する為の記憶装置であ
り、制御回路１３０３より送られる制御信号Ｔｍｒｙに
従って適宜Ｉｄ１乃至Ｉｄｎの内容を記憶する。記憶さ
れた内容は、Ｉｄ’１乃至Ｉｄ’ｎとして出力され、変
調信号発生器１３０７に入力される。The line memory 1305 is a storage device for storing data for one line of an image for a required time, and stores the contents of Id1 to Idn as appropriate according to a control signal Tmry sent from the control circuit 1303. The stored contents are output as Id′1 to Id′n and input to the modulation signal generator 1307.

【０１８１】変調信号発生器１３０７は、画像データＩ
ｄ’１乃至Ｉｄ’ｎの各々に応じて本発明の電子放出素
子の各々を適切に駆動変調する為の信号源であり、その
出力信号は、端子Ｄｏｙ１乃至Ｄｏｙｎを通じて表示パ
ネル１３０１内の本発明の電子放出素子に印加される。The modulation signal generator 1307 outputs the image data I
A signal source for appropriately driving and modulating each of the electron-emitting devices of the present invention according to each of d'1 to Id'n, and an output signal of the signal source is provided in the display panel 1301 through the terminals Doy1 to Doyn. Are applied to the electron-emitting devices.

【０１８２】前述したように、本発明の電子放出素子は
放出電流Ｉｅに対して以下の基本特性を有している。即
ち、電子放出には明確なしきい値電圧Ｖｔｈがあり、Ｖ
ｔｈ以上の電圧を印加された時のみ電子放出が生じる。
電子放出しきい値以上の電圧に対しては、素子への印加
電圧の変化に応じて放出電流も変化する。As described above, the electron-emitting device of the present invention has the following basic characteristics with respect to the emission current Ie. That is, the electron emission has a clear threshold voltage Vth,
Electron emission occurs only when a voltage greater than th is applied.
For a voltage equal to or higher than the electron emission threshold, the emission current also changes according to the change in the voltage applied to the device.

【０１８３】このことから、本素子にパルス状の電圧を
印加する場合、例えば電子放出閾値以下の電圧を印加し
ても電子放出は生じないが、電子放出閾値以上の電圧を
印加する場合には電子ビームが出力される。その際、パ
ルスの波高値Ｖｍを変化させる事により出力電子ビーム
の強度を制御することが可能である。また、パルスの幅
Ｐｗを変化させることにより出力される電子ビームの電
荷の総量を制御する事が可能である。From this, when a pulse-like voltage is applied to the present element, for example, when a voltage lower than the electron emission threshold is applied, no electron emission occurs, but when a voltage higher than the electron emission threshold is applied, An electron beam is output. At that time, the intensity of the output electron beam can be controlled by changing the pulse peak value Vm. Further, by changing the pulse width Pw, it is possible to control the total amount of charges of the output electron beam.

【０１８４】従って、入力信号に応じて、電子放出素子
を変調する方式としては、電圧変調方式、パルス幅変調
方式等が採用できる。電圧変調方式を実施するに際して
は、変調信号発生器１３０７として、一定長さの電圧パ
ルスを発生し、入力されるデータに応じて適宜パルスの
波高値を変調するような電圧変調方式の回路を用いるこ
とができる。Therefore, as a method of modulating the electron-emitting device in accordance with the input signal, a voltage modulation method, a pulse width modulation method, or the like can be employed. When performing the voltage modulation method, a circuit of the voltage modulation method that generates a voltage pulse of a fixed length and modulates the peak value of the pulse appropriately according to input data is used as the modulation signal generator 1307. be able to.

【０１８５】パルス幅変調方式を実施するに際しては、
変調信号発生器１３０７として、一定の波高値の電圧パ
ルスを発生し、入力されるデータに応じて適宜電圧パル
スの幅を変調するようなパルス幅変調方式の回路を用い
ることができる。When implementing the pulse width modulation method,
As the modulation signal generator 1307, a pulse width modulation type circuit that generates a voltage pulse having a constant peak value and appropriately modulates the width of the voltage pulse according to input data can be used.

【０１８６】シフトレジスタ１３０４やラインメモリ１
３０５は、デジタル信号式あるいはアナログ信号式のも
のを採用できる。画像信号のシリアル／パラレル変換や
記憶が所定の速度で行なわれれば良いからである。The shift register 1304 and the line memory 1
305 can be a digital signal type or an analog signal type. This is because the serial / parallel conversion and storage of the image signal may be performed at a predetermined speed.

【０１８７】デジタル信号式を用いる場合には、同期信
号分離回路１３０６の出力信号ＤＡＴＡをデジタル信号
化する必要があるが、これには同期信号分離回路１３０
６の出力部にＡ／Ｄ変換器を設ければ良い。これに関連
してラインメモリ１３０５の出力信号がデジタル信号か
アナログ信号かにより、変調信号発生器１３０７に用い
られる回路が若干異なったものとなる。即ち、デジタル
信号を用いた電圧変調方式の場合、変調信号発生器１３
０７には、例えばＤ／Ａ変換回路を用い、必要に応じて
増幅回路などを付加する。When the digital signal type is used, the output signal DATA of the synchronization signal separation circuit 1306 needs to be converted into a digital signal.
An A / D converter may be provided at the output unit 6. In this connection, the circuit used for the modulation signal generator 1307 is slightly different depending on whether the output signal of the line memory 1305 is a digital signal or an analog signal. That is, in the case of the voltage modulation method using a digital signal, the modulation signal generator 13
For 07, for example, a D / A conversion circuit is used, and an amplification circuit and the like are added as necessary.

【０１８８】パルス幅変調方式の場合、変調信号発生器
１３０７には、例えば高速の発振器および発振器の出力
する波数を計数する計数器（カウンタ）及び計数器の出
力値と前記メモリの出力値を比較する比較器（コンパレ
ータ）を組み合せた回路を用いる。必要に応じて、比較
器の出力するパルス幅変調された変調信号を本発明の電
子放出素子の駆動電圧にまで電圧増幅するための増幅器
を付加することもできる。In the case of the pulse width modulation system, the modulation signal generator 1307 includes, for example, a high-speed oscillator, a counter for counting the number of waves output from the oscillator, and a comparison between the output value of the counter and the output value of the memory. A circuit in which a comparator (comparator) is combined is used. If necessary, an amplifier for amplifying the pulse width modulated signal output from the comparator to the drive voltage of the electron-emitting device of the present invention can be added.

【０１８９】アナログ信号を用いた電圧変調方式の場
合、変調信号発生器１３０７には、例えばオペアンプな
どを用いた増幅回路を採用でき、必要に応じてレベルシ
フト回路などを付加することもできる。パルス幅変調方
式の場合には、例えば、電圧制御型発振回路（ＶＣＯ）
を採用でき、必要に応じて本発明の電子放出素子の駆動
電圧まで電圧増幅するための増幅器を付加することもで
きる。In the case of the voltage modulation method using an analog signal, the modulation signal generator 1307 can employ, for example, an amplifier circuit using an operational amplifier or the like, and can add a level shift circuit or the like as necessary. In the case of the pulse width modulation method, for example, a voltage controlled oscillator (VCO)
And, if necessary, an amplifier for amplifying the voltage up to the driving voltage of the electron-emitting device of the present invention can be added.

【０１９０】ここで述べた画像形成装置の構成は、本発
明を適用可能な画像形成装置の一例であり、本発明の技
術思想に基づいて種々の変形が可能である。入力信号に
ついては、ＮＴＳＣ方式を挙げたが入力信号はこれに限
られるものではなく、ＰＡＬ，ＳＥＣＡＭ方式など他、
これよりも、多数の走査線からなるＴＶ信号（例えば、
ＭＵＳＥ方式をはじめとする高品位ＴＶ）方式をも採用
できる。The configuration of the image forming apparatus described here is an example of an image forming apparatus to which the present invention can be applied, and various modifications can be made based on the technical idea of the present invention. As for the input signal, the NTSC system has been described, but the input signal is not limited to this, and PAL, SECAM system, etc.
A TV signal composed of a large number of scanning lines (for example,
A high-definition TV system such as the MUSE system can also be adopted.

【０１９１】また表示装置の他、感光性ドラム等を用い
て構成された光プリンターとしての画像形成装置等とし
ても用いることができる。In addition to the display device, the present invention can be used as an image forming apparatus as an optical printer including a photosensitive drum or the like.

【０１９２】[0192]

【実施例】以下、実施例によって本発明をより詳細に説
明する。The present invention will be described in more detail with reference to the following examples.

【０１９３】（実施例１）図１に第１実施例によって作
製された電子源の図を、図３にその構成の詳細を示した
図を示した。(Example 1) FIG. 1 shows a diagram of an electron source manufactured according to the first embodiment, and FIG. 3 shows a diagram showing details of its structure.

【０１９４】以下に、本実施例の電子放出素子の製造工
程を詳細に説明する。Hereinafter, the manufacturing process of the electron-emitting device of this embodiment will be described in detail.

【０１９５】（工程１）基板１に石英を用い、十分洗浄
を行った後、スパッタ法により第１電極２として厚さ１
μｍのＡｌをＰｙ１＝１８０μｍパターンで堆積する。
第１電極は、行方向配線１５をかねている。(Step 1) Using quartz for the substrate 1 and sufficiently cleaning it, the first electrode 2 having a thickness of 1 was formed by sputtering.
μm of Al is deposited in a Py1 = 180 μm pattern.
The first electrode serves as the row wiring 15.

【０１９６】（工程２）その後、層間絶縁層２１として
ＳｉＯ2を２μｍ積層し、フォトリソグラフィー及び、
エッチングにより所定の形状にする。(Step 2) Thereafter, 2 μm of SiO 2 was laminated as the interlayer insulating layer 21, and photolithography and
A predetermined shape is formed by etching.

【０１９７】（工程３）引き続き絶縁層３として厚さ８
０ｎｍのＳｉＯ2を堆積し、第２電極４として厚さ５０
ｎｍのＴａを堆積した。(Step 3) Subsequently, the insulating layer 3 having a thickness of 8
0 nm of SiO 2 is deposited, and the second electrode 4 has a thickness of 50 nm.
nm of Ta was deposited.

【０１９８】（工程４）フォトリソグラフィー工程で、
ポジ型フォトレジスト（ＡＺ１５００／クラリアント社
製）のスピンコーティング、フォトマスクパターンを露
光、現像し、マスクパターンを転写した。その後、パタ
ーニングした前記フォトレジストをマスクとした。(Step 4) In the photolithography step,
Spin coating of a positive type photoresist (AZ1500 / manufactured by Clariant), exposure and development of a photomask pattern, and transfer of the mask pattern were performed. Thereafter, the patterned photoresist was used as a mask.

【０１９９】（工程５）さらにＣＦ4ガスを用いて絶縁
層３と第２電極４をドライエッチングした。レジストマ
スクは、その後剥離した。(Step 5) Further, the insulating layer 3 and the second electrode 4 were dry-etched using CF 4 gas. The resist mask was then peeled off.

【０２００】こうして第２電極が分離される。この第２
電極は列方向配線を兼ねている。Thus, the second electrode is separated. This second
The electrodes also serve as the column wiring.

【０２０１】こうしてできた構成では、ｈ１＝０．１３
μｍ、ｈ２＝２．１３μｍ、Ｌ２＝１５０μｍであり、
ｗ１＝５μｍ、ｗ２＝２５μｍ、Ｐｘ１＝１２０μｍ、
Ｐｘ２＝５０μｍであった。In the structure thus formed, h1 = 0.13
μm, h2 = 2.13 μm, L2 = 150 μm,
w1 = 5 μm, w2 = 25 μm, Px1 = 120 μm,
Px2 = 50 μm.

【０２０２】（工程６）次に、厚さ５ｎｍのＰｔ−Ｐｄ
導電性膜５を前記構造に、Ｌ１＝５０μｍで堆積した。
前記Ｐｔ−Ｐｄ導電性膜５は、フォトリソグラフィー技
術を用いてマスクし、イオンスパッタ法で選択的に堆積
した。このようにして作製した電子源基板（間隙は作製
されていない）を使用して、図１０に示す画像形成装置
を構成した。(Step 6) Next, a 5 nm-thick Pt-Pd
A conductive film 5 was deposited on the above structure at L1 = 50 μm.
The Pt-Pd conductive film 5 was masked by using a photolithography technique, and was selectively deposited by an ion sputtering method. An image forming apparatus shown in FIG. 10 was constructed using the electron source substrate (no gap was produced) produced in this way.

【０２０３】（工程７）電子源基板をリアプレートと
し、また、蛍光体を有した画像形成部材を配した基板を
フェースプレートとして、支持枠を使用して、接続にフ
リットガラスを用いて、外囲器（パネル）を作製した。
電子源基板と画像形成部材との距離ＨをＨ＝２ｍｍとな
るように、支持枠の高さは調整した。(Step 7) The electron source substrate is used as a rear plate, the substrate on which an image forming member having a phosphor is disposed is used as a face plate, and a frit glass is used for connection using a support frame. An enclosure (panel) was produced.
The height of the support frame was adjusted so that the distance H between the electron source substrate and the image forming member was H = 2 mm.

【０２０４】（工程８）次に、前記外囲器（パネル）を
排気管（不図示）を介して、真空排気し、行方向配線を
介して第１電極２に、また、列方向配線を介して第２電
極４に図４（ｂ）で示したような１０Ｖから１７Ｖのパ
ルス電圧（ＯＮ時間：１ｍｓｅｃ／ＯＦＦ時間：９ｍｓ
ｅｃ片極）を印加し、前記Ｐｔ−Ｐｄ導電性膜５に通電
し、前記フォーミング工程により間隙６を形成した。フ
ォーミングは、上下電極間の抵抗が１０ＭΩとなった時
点で終了した。(Step 8) Next, the envelope (panel) is evacuated through an exhaust pipe (not shown) to the first electrode 2 via the row wiring and the column wiring. A pulse voltage of 10 V to 17 V as shown in FIG. 4B (ON time: 1 msec / OFF time: 9 ms)
ec unipolar) to apply a current to the Pt-Pd conductive film 5 to form a gap 6 by the forming step. The forming was terminated when the resistance between the upper and lower electrodes became 10 MΩ.

【０２０５】（工程９）次に、ＢＮ（ベンゾニトリ
ル）、２×１０-5Ｐａ雰囲気中で工程８と同様に、前記
第１電極２、第２電極４に図４（ｃ）で示したような１
２Ｖから１５Ｖのパルス電圧（ＯＮ時間：１ｍｓｅｃ／
ＯＦＦ時間：９ｍｓｅｃ両極）を印加し、前記間隙に炭
素を生成した。前記活性化工程は、活性化工程中に流れ
る電流が飽和した時点で終了した。この結果、Ｐｔ−Ｐ
ｄ膜を堆積した領域にのみ間隙６が形成できた。(Step 9) Next, as in Step 8, the first electrode 2 and the second electrode 4 are shown in FIG. 4C in an atmosphere of BN (benzonitrile) at 2 × 10 −5 Pa. Like one
2 V to 15 V pulse voltage (ON time: 1 msec /
(OFF time: 9 msec for both electrodes) to generate carbon in the gap. The activation step was completed when the current flowing during the activation step was saturated. As a result, Pt-P
The gap 6 was formed only in the region where the d film was deposited.

【０２０６】駆動後に、間隙は絶縁層中央にできている
ことが電子顕微鏡により確認された。したがって、本素
子においてＴ１＝９５ｍｍである。After driving, it was confirmed by an electron microscope that the gap was formed at the center of the insulating layer. Therefore, T1 = 95 mm in the present element.

【０２０７】（工程１０）以上のようにして作製した外
囲器を、再び５×１０-5Ｐａ以上に再排気し、素子近傍
１５０℃となるように保ち５時間以上加熱した後に、室
温に戻した。その時、真空度は、１×１０-6Ｐａであっ
た。(Step 10) The envelope produced as described above was evacuated again to 5 × 10 −5 Pa or more, kept at 150 ° C. in the vicinity of the element, heated for 5 hours or more, and then cooled to room temperature. I put it back. At that time, the degree of vacuum was 1 × 10 −6 Pa.

【０２０８】本素子を、Ｖｆ＝１５Ｖ、Ｖａ＝１０ｋＶ
で駆動したところ、効率Ｉｅ／Ｉｆ＝０．８％（１素
子）である素子特性が得られた。また、この条件では、
１素子のビーム径はＬｘ＝２００μｍ、Ｌｙ＝２５０μ
ｍであった。The device was operated at Vf = 15 V and Va = 10 kV.
As a result, device characteristics with an efficiency of Ie / If = 0.8% (one device) were obtained. In this condition,
The beam diameter of one element is Lx = 200 μm, Ly = 250 μ
m.

【０２０９】本素子は、駆動条件からすると、Ｘｓ＝
０．９５μｍ≒１μｍと換算される。According to the driving condition of this element, Xs = Xs =
It is converted to 0.95 μm ≒ 1 μm.

【０２１０】したがって、Ｔ１はＸｓに比べて十分小さ
く、高効率が得られている。また、ｗ１＝５μｍ、ｗ２
＝２５μｍであり、ビームの収束する範囲に設定されて
いる。Therefore, T1 is sufficiently smaller than Xs, and high efficiency is obtained. Also, w1 = 5 μm, w2
= 25 μm, which is set in a range where the beam converges.

【０２１１】したがって、本素子を使用して、ピッチＰ
ｘ＝Ｐｙ＝２５０μｍの正方画素のデルタ配列の画像形
成装置が、ｙ方向配線を均一にかつ平行に配列した電子
源配置で実現できた。Therefore, using this element, the pitch P
An image forming apparatus having a delta arrangement of square pixels of x = Py = 250 μm was realized with an electron source arrangement in which the y-direction wirings were arranged uniformly and in parallel.

【０２１２】（実施例２）次に、本発明の適用可能な電
子放出素子としてｗ１をかえた場合を実施例２に示す。(Embodiment 2) Next, Embodiment 2 shows a case where w1 is changed as an electron-emitting device to which the present invention can be applied.

【０２１３】ｗ１は１．５μｍとした以外の他の構成サ
イズ、作製方法は、実施例１と同様である。Other than the size of w1 which was set to 1.5 μm, the other configuration size and manufacturing method were the same as in the first embodiment.

【０２１４】本素子を実施例１と同様に、Ｖｆ＝１５
Ｖ、Ｖａ＝１０ｋＶで駆動したところ、効率Ｉｅ／Ｉｆ
＝０．５％（１素子）である素子特性が得られた。ま
た、この条件では、１素子のビーム径はＬｘ＝１２０μ
ｍ、Ｌｙ＝１５０μｍであった。This device was fabricated in the same manner as in Example 1 except that Vf = 15
V and Va = 10 kV, the efficiency Ie / If
= 0.5% (1 device) was obtained. Under this condition, the beam diameter of one element is Lx = 120 μm.
m, Ly = 150 μm.

【０２１５】本構成では、ピッチＰｘ＝Ｐｙ＝１５０μ
ｍの正方画素のデルタ配列の画像形成装置が、ｙ方向配
線を均一にかつ平行に配列した電子源配置で実現でき
た。In this configuration, the pitch Px = Py = 150 μ
An image forming apparatus in a delta arrangement of m square pixels can be realized with an electron source arrangement in which wirings in the y direction are arranged uniformly and in parallel.

【０２１６】（実施例３）図８に本発明の適用可能な電
子放出素子としてＴ３をかえた場合を実施例３に示す。(Embodiment 3) FIG. 8 shows an embodiment 3 in which T3 is changed as an electron-emitting device to which the present invention can be applied.

【０２１７】Ｔ３を大きくするために、（工程５）のド
ライエッチング時間を長くし、第１電極２を３００ｎｍ
掘りこんだ以外は、他の構成サイズ、作製方法は、実施
例１と同様である。In order to increase T3, the dry etching time in (Step 5) is extended, and the first electrode 2 is set to 300 nm.
Except for the digging, other configuration sizes and manufacturing methods are the same as those in the first embodiment.

【０２１８】本素子を実施例１と同様に、Ｖｆ＝１５
Ｖ、Ｖａ＝１０ｋＶで駆動したところ、効率Ｉｅ／Ｉｆ
＝０．９％（１素子）である素子特性が得られた。ま
た、この条件では、１素子のビーム径はＬｘ＝２０８μ
ｍ、Ｌｙ＝２５５μｍであり、実施例１より若干広がっ
た。This device was fabricated in the same manner as in Example 1 except that Vf = 15
V and Va = 10 kV, the efficiency Ie / If
= 0.9% (one device) was obtained. Under this condition, the beam diameter of one element is Lx = 208 μm.
m and Ly = 255 μm, which were slightly wider than in Example 1.

【０２１９】したがって、ピッチＰｘ＝Ｐｙ＝２５０μ
ｍの実施例１と同様の構成とすることが可能である。Therefore, the pitch Px = Py = 250 μ
It is possible to adopt a configuration similar to that of the first embodiment.

【０２２０】（実施例４）図１３に本発明の示す実施例
４に係る画像形成装置を示す。本実施例では、１画素に
おける構成が若干異なっている。(Embodiment 4) FIG. 13 shows an image forming apparatus according to Embodiment 4 of the present invention. In this embodiment, the configuration of one pixel is slightly different.

【０２２１】即ち、図１３（ａ）では、高電位電極は、
十字状になっている。また、図１３（ｂ）では、図１３
（ａ）と同様に十字状になり、さらに、開口部が円形に
なっている。That is, in FIG. 13A, the high potential electrode is
It has a cross shape. In FIG. 13B, FIG.
As in (a), it has a cross shape, and the opening is circular.

【０２２２】本実施例は、２次元に高電位領域が低電位
に囲まれる構造であると考えられる。このような２次元
構造では、高電位領域の距離ｗ１の考え方を、少し変形
して考えれば良い。This embodiment is considered to have a structure in which a high potential region is two-dimensionally surrounded by a low potential. In such a two-dimensional structure, the concept of the distance w1 of the high potential region may be slightly modified.

【０２２３】２次元構造でのｗ１の考え方を図１３
（ａ）中に示した。すなわち、間隙６の有する領域の最
小外接円の直径ｗ１ｍａｘおよび、最大内接円ｗ１ｍｉ
ｎでｗ１を代用することができる。すなわち、ｗ１ｍａ
ｘを１５×Ｘｓ以下に、ｗ１ｍｉｎを１／２×Ｘｓに設
定すれば良い。The concept of w1 in a two-dimensional structure is shown in FIG.
(A). That is, the diameter w1max of the minimum circumscribed circle in the region of the gap 6 and the maximum inscribed circle w1mi
n can substitute w1. That is, w1ma
x may be set to 15 × Xs or less, and w1min may be set to ×× Xs.

【０２２４】また、ｗ２の幅も同様に、図１３（ｂ）の
ように変形して考えればよい。Similarly, the width of w2 may be similarly modified as shown in FIG.

【０２２５】（実施例５）さらに、高精細に適した例を
実施例５として示す。Example 5 An example suitable for high definition is shown as Example 5.

【０２２６】図１４（ａ）では、低電位電極の開口が実
施例１と９０度異なり、高電位領域が行方向配線と平行
している。In FIG. 14A, the opening of the low potential electrode is different from that of the first embodiment by 90 degrees, and the high potential region is parallel to the row wiring.

【０２２７】デルタ配列では、行方向に比較し、列方向
に微細の構成となるため、各領域長を考慮してその配置
を考えた方が有利となる。In the delta arrangement, the structure is finer in the column direction than in the row direction. Therefore, it is more advantageous to consider the arrangement in consideration of each region length.

【０２２８】本発明においては、ｗ２が比較的大きな領
域長をとるから、本構成が有利である。In the present invention, this configuration is advantageous because w2 has a relatively large region length.

【０２２９】本構成では、実施例２と同様の駆動条件
で、かつ実施例と同様にｗ１＝１．５μｍとする。ここ
で、素子からのビームはＬｘ＝１５０μｍ、Ｌｙ＝１２
０μｍであるが、輝度の低い部分は、ブラックマトリッ
クス上に配置すれば、ピッチ１００μｍの正方画素の配
置も可能となる。In this configuration, the driving conditions are the same as in the second embodiment, and w1 = 1.5 μm as in the second embodiment. Here, the beam from the element is Lx = 150 μm, Ly = 12
Although it is 0 μm, if a portion with low luminance is arranged on a black matrix, it is possible to arrange square pixels with a pitch of 100 μm.

【０２３０】即ち、Ｐｘ＝４５μｍとし、Ｌ１＝２０μ
ｍ、Ｌ２＝３０μｍとし、Ｐｙ＝９０μｍとすれば、ｗ
２＝３０μｍも可能となる。That is, Px = 45 μm and L1 = 20 μm
If m and L2 = 30 μm and Py = 90 μm, w
2 = 30 μm is also possible.

【０２３１】また、ｗ１を小さくし、ＬｘとＬｙがほと
んど等しくなる条件にすることで、図１４（ｂ）の構成
も可能となる。即ち、高電位領域の方向は、どんな角度
を有していても良い。Also, by making w1 smaller and making Lx and Ly almost equal, the configuration shown in FIG. 14B can be realized. That is, the direction of the high potential region may have any angle.

【０２３２】（実施例６）更に、実施例６について説明
する。(Embodiment 6) Further, Embodiment 6 will be described.

【０２３３】これまでは、列方向配線は、均等でかつ直
線上に配置してきたが、列方向配線を変形することで、
さらなる高精細化ができる。Until now, the column direction wiring has been arranged uniformly and on a straight line, but by modifying the column direction wiring,
Higher definition can be achieved.

【０２３４】図１５に平面図を、図１６に１画素の電子
放出素子の断面図を示した。FIG. 15 is a plan view, and FIG. 16 is a sectional view of an electron-emitting device of one pixel.

【０２３５】本構成では、隣接ラインのバスラインが局
所的に細くなり、寄生抵抗が増大するのを防ぐために、
列方向配線に配線電極４１を付加している。In this configuration, in order to prevent the bus line of the adjacent line from being locally thinned and increasing the parasitic resistance,
The wiring electrode 41 is added to the column wiring.

【０２３６】本構成では、たとえば、実施例２の構成
で、ピッチ１００μｍの配列が可能となる。即ち、ｙ方
向は、実施例２と同じにして、ｘ方向には、Ｐｘ１＝７
０μｍ、Ｐｘ２＝１５μｍとし、ｗ２＝２０μｍの配置
とすることが可能である。In this configuration, for example, in the configuration of the second embodiment, an arrangement with a pitch of 100 μm is possible. That is, in the y direction, the same as in the second embodiment, and in the x direction, Px1 = 7
0 μm, Px2 = 15 μm, and w2 = 20 μm can be arranged.

【０２３７】（実施例７）実施例７として、実施例６の
構成の実現する他の電子源構成を図１７に示す。図１７
（ａ）は平面図、図１７（ｂ）はＡ−Ａ’断面図、図１
７（ｃ）はＢ−Ｂ’断面図、である。(Embodiment 7) As Embodiment 7, another electron source configuration realizing the configuration of Embodiment 6 is shown in FIG. FIG.
17A is a plan view, FIG. 17B is a cross-sectional view along AA ′, FIG.
FIG. 7C is a sectional view taken along the line BB ′.

【０２３８】本実施例では、行方向配線２が、層間絶縁
層２１に埋め込まれて積層されたものである。また、そ
のために絶縁層３と第２電極４が平坦な面に積層されて
いる。In this embodiment, the row direction wirings 2 are embedded in the interlayer insulating layer 21 and stacked. For this purpose, the insulating layer 3 and the second electrode 4 are stacked on a flat surface.

【０２３９】このような構成は、作製手法として有利で
ある。本発明においては、本発明に適用できる範囲の電
子源であれば、他の構成であっても十分成り立つことを
示している。[0239] Such a configuration is advantageous as a manufacturing method. In the present invention, it is shown that other configurations are sufficient as long as the electron source is within a range applicable to the present invention.

【０２４０】[0240]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、電
子放出素子の行方向の並びに沿って一行毎に設けられる
略直線状の各行方向配線に対して、各行の電子放出素子
がそれぞれ接続され、電子放出素子の列方向の並びに沿
って半ピッチ毎に設けられる略直線状の各列方向配線に
対して、一行おきの電子放出素子がそれぞれ接続される
ので、電子源の構成を簡素化しつつデルタ状に配列され
た画像形成部材と１：１で組み合わせることができる。As described above, according to the present invention, the electron-emitting devices of each row are connected to the substantially linear row-direction wirings provided for each row along the row direction of the electron-emitting devices. The electron emission elements in every other row are connected to each of the substantially linear column-direction wirings provided at every half pitch along the row of the electron emission elements, thereby simplifying the configuration of the electron source. While it can be combined 1: 1 with image forming members arranged in a delta shape.

【０２４１】さらに、高電位電極は、低電位電極に挟ま
れる、または、囲まれるように配置されることにより、
電子の散乱回数を低減させ電子放出効率の向上を図るこ
とが可能となる。Furthermore, the high-potential electrode is arranged so as to be sandwiched or surrounded by the low-potential electrode,
It is possible to reduce the number of electron scattering times and improve the electron emission efficiency.

【０２４２】また、散乱回数を抑制可能とすることによ
り、等方散乱による電子軌道の不均一性が極力抑制で
き、電子軌道の収束を実現することが可能となる。Further, by making it possible to suppress the number of times of scattering, non-uniformity of the electron orbit due to isotropic scattering can be suppressed as much as possible, and convergence of the electron orbit can be realized.

【０２４３】さらに、電子放出素子の電子放出効率の向
上の実現により、性能の優れた、高精細で高品位の電子
源及び画像形成装置を提供することが可能となる。Further, by realizing the improvement of the electron emission efficiency of the electron-emitting device, it is possible to provide a high-definition, high-definition electron source and an image forming apparatus having excellent performance.

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

【図１】本発明の電子源の構成を示す平面図である。FIG. 1 is a plan view showing a configuration of an electron source of the present invention.

【図２】本発明の電子源を示す配線図である。FIG. 2 is a wiring diagram showing an electron source of the present invention.

【図３】本発明の電子源の構成を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a configuration of an electron source of the present invention.

【図４】本発明の電子源の製造方法の一例を示す図であ
る。FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a method for manufacturing an electron source according to the present invention.

【図５】本発明に適用可能な電子放出素子の電子ビーム
を説明する図である。FIG. 5 is a diagram illustrating an electron beam of an electron-emitting device applicable to the present invention.

【図６】本発明に適用可能な電子放出素子の高電位領域
の幅とビームの関係を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a relationship between a width of a high potential region and a beam of an electron-emitting device applicable to the present invention.

【図７】本発明に適用可能な電子放出素子の低電位領域
の幅とビームの関係を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a relationship between a width of a low potential region and a beam of an electron-emitting device applicable to the present invention.

【図８】本発明に適用可能な電子放出素子の間隙付近を
拡大した図である。FIG. 8 is an enlarged view of the vicinity of a gap of an electron-emitting device applicable to the present invention.

【図９】本発明に適用可能な電子放出素子の形状因子の
範囲を説明する図である。FIG. 9 is a diagram illustrating a range of a shape factor of an electron-emitting device applicable to the present invention.

【図１０】本発明の電子源をマトリックス状に形成した
画像形成装置の一例であり、一部を破断した概略斜視図
である。FIG. 10 is an example of an image forming apparatus in which an electron source of the present invention is formed in a matrix, and is a schematic perspective view with a part cut away.

【図１１】本発明の画像形成装置に用いた蛍光膜を示す
図である。FIG. 11 is a diagram showing a fluorescent film used in the image forming apparatus of the present invention.

【図１２】ＮＴＳＣ方式のテレビ信号に応じて表示を行
うための駆動回路の一例を示すブロック図である。FIG. 12 is a block diagram illustrating an example of a drive circuit for performing display in accordance with an NTSC television signal.

【図１３】実施例４に係る電子源を示す平面図である。FIG. 13 is a plan view showing an electron source according to a fourth embodiment.

【図１４】実施例５に係る電子源を示す平面図である。FIG. 14 is a plan view showing an electron source according to a fifth embodiment.

【図１５】実施例６に係る電子源を示す平面図である。FIG. 15 is a plan view illustrating an electron source according to a sixth embodiment.

【図１６】実施例６に係る電子源を示す断面図である。FIG. 16 is a cross-sectional view illustrating an electron source according to a sixth embodiment.

【図１７】実施例７に係る電子源を示す断面図である。FIG. 17 is a cross-sectional view illustrating an electron source according to a seventh embodiment.

【図１８】従来の電子放出素子を表わす模式図である。FIG. 18 is a schematic view illustrating a conventional electron-emitting device.

【図１９】従来の電子放出素子を表わす模式図である。FIG. 19 is a schematic view showing a conventional electron-emitting device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１ 基板 ２ 第１電極 ３ 絶縁層 ４ 第２電極 ５ 導電性膜 ６ 間隙 ７ アノード電極 ８，９ 電源 １１ 下配線 １２ 上配線 １３ 電子放出素子 １４ 画像形成部材 １５ 行方向配線 １６ 列方向配線 ２１ 層間絶縁層 ３１ 隣接素子の配線 ４１ 配線電極 ７１ 電子放出素子 ７２ ｘ方向配線 ７３ ｙ方向配線 ８１ 電子源基体 ８５ 蛍光体 ８６ 黒色導電材 ９１ リアプレート ９２ 支持枠 ９３ ガラス基板 ９４ 蛍光膜 ９５ メタルバック ９６ フェースプレート ９７ 高圧端子 ９８ 外囲器 Reference Signs List 1 substrate 2 first electrode 3 insulating layer 4 second electrode 5 conductive film 6 gap 7 anode electrode 8, 9 power supply 11 lower wiring 12 upper wiring 13 electron emission element 14 image forming member 15 row wiring 16 column wiring 21 interlayer Insulating layer 31 Wiring of adjacent element 41 Wiring electrode 71 Electron emitting element 72 X-directional wiring 73 Y-directional wiring 81 Electron source base 85 Phosphor 86 Black conductive material 91 Rear plate 92 Support frame 93 Glass substrate 94 Fluorescent film 95 Metal back 96 Face Plate 97 High voltage terminal 98 Envelope

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 基板上に配列された複数の電子放出素子
のうち列方向の該電子放出素子の並びを１行おきに行方
向に半ピッチ分ずらしてデルタ状に配列した電子源にお
いて、 前記電子放出素子の行方向の並びに沿って一行毎に設け
られる略直線状の各行方向配線に対して、各行の電子放
出素子がそれぞれ接続され、 前記電子放出素子の列方向の並びに沿って半ピッチ毎に
設けられる略直線状の各列方向配線に対して、一行おき
の電子放出素子がそれぞれ接続されることを特徴とする
電子源。1. An electron source wherein, among a plurality of electron-emitting devices arranged on a substrate, the arrangement of the electron-emitting devices in the column direction is shifted in every other row by a half pitch in the row direction and arranged in a delta shape. The electron-emitting devices of each row are connected to each of the substantially linear row-direction wirings provided for each row along the row of the electron-emitting devices, and at every half pitch along the column direction of the electron-emitting devices. An electron source is characterized in that electron emission elements in every other row are respectively connected to each of the substantially linear column-direction wirings provided in the column. 【請求項２】 前記電子放出素子は、前記基板上に配置
される低電位電極と、該低電位電極上に配置される絶縁
層と、該絶縁層を介して該低電位電極上に積層され、該
絶縁層の側壁に該低電位電極との間に間隙を有する高電
位電極と、を備え、 前記高電位電極は、前記低電位電極に挟まれる、また
は、囲まれるように配置されることを特徴とする請求項
１に記載の電子源。2. An electron emitting device comprising: a low-potential electrode disposed on the substrate; an insulating layer disposed on the low-potential electrode; and an insulating layer disposed on the low-potential electrode via the insulating layer. A high-potential electrode having a gap between the low-potential electrode and a side wall of the insulating layer, wherein the high-potential electrode is disposed so as to be sandwiched or surrounded by the low-potential electrode. The electron source according to claim 1, wherein: 【請求項３】 前記電子放出素子と、該電子放出素子の
上方に設けられて電子を捕捉する陽極を備え、 前記高電位電極の幅をＷ、 前記電子放出素子から前記陽極までの距離をＨ、 前記低電位電極と高電位電極の間の印加電圧をＶｆ、 前記陽極に印加される電圧をＶａとした時に、 前記幅Ｗが、（Ｈ×Ｖｆ）／（円周率π×Ｖａ）の１／
２倍以上、１５倍以下とされていることを特徴とする請
求項２に記載の電子源。3. An electron-emitting device, comprising: an anode provided above the electron-emitting device to capture electrons; a width of the high-potential electrode being W; and a distance from the electron-emitting device to the anode being H. When the applied voltage between the low-potential electrode and the high-potential electrode is Vf, and the voltage applied to the anode is Va, the width W is (H × Vf) / (pi π × Va). 1 /
The electron source according to claim 2, wherein the electron source is at least two times and at most 15 times. 【請求項４】 前記行方向配線及び列方向配線のうち前
記電子放出素子の上方に配置された上配線に前記高電位
電極が接続され、該電子放出素子の下方に配置された下
配線に前記低電位電極が接続されていることを特徴とす
る請求項２または３に記載の電子源。4. The high-potential electrode is connected to an upper wiring of the row-directional wiring and the column-directional wiring disposed above the electron-emitting device, and a lower wiring disposed below the electron-emitting device. 4. The electron source according to claim 2, wherein a low potential electrode is connected. 【請求項５】 前記低電位電極は、前記高電位電極と前
記絶縁層が存在しない開口領域を備え、前記間隙は該開
口領域の絶縁層の側壁に備えられることを特徴とする請
求項２，３または４に記載の電子源。5. The low potential electrode includes an opening region where the high potential electrode and the insulating layer do not exist, and the gap is provided on a side wall of the insulating layer in the opening region. 5. The electron source according to 3 or 4. 【請求項６】 前記電子放出素子と、該電子放出素子の
上方に設けられて電子を捕捉する陽極を備え、 前記電子放出素子から前記陽極までの距離をＨ、 前記低電位電極と高電位電極の間の印加電圧をＶｆ、 前記陽極に印加される電圧をＶａとした時に、 前記絶縁層の側壁における、前記高電位電極の前記基板
に垂直方向の両端間の長さは、（Ｈ×Ｖｆ）／（円周率
π×Ｖａ）の１／２以下であることを特徴とする請求項
２，３，４または５に記載の電子源。6. An electron-emitting device, comprising: an anode provided above the electron-emitting device to capture electrons; a distance from the electron-emitting device to the anode being H; a low-potential electrode and a high-potential electrode; When the voltage applied to the anode is Vf, and the voltage applied to the anode is Va, the length between both ends of the high potential electrode in the direction perpendicular to the substrate on the side wall of the insulating layer is (H × Vf 6. The electron source according to claim 2, wherein the ratio is not more than 1/2 of () / (pi π × Va). 【請求項７】 前記電子放出素子と、該電子放出素子の
上方に設けられて電子を捕捉する陽極を備え、 前記電子放出素子から前記陽極までの距離をＨ、 前記低電位電極と高電位電極の間の印加電圧をＶｆ、 前記陽極に印加される電圧をＶａとした時に、 前記間隙から基板に平行な方向の前記開口領域の低電位
電極の長さは、（Ｈ×Ｖｆ）／（円周率π×Ｖａ）の１
５倍以上であることを特徴とする請求項５または６に記
載の電子源。7. An electron-emitting device, comprising: an anode provided above the electron-emitting device to capture electrons; a distance from the electron-emitting device to the anode being H; a low-potential electrode and a high-potential electrode; When the voltage applied to the anode is Vf and the voltage applied to the anode is Va, the length of the low potential electrode in the opening region in a direction parallel to the substrate from the gap is (H × Vf) / (circle) 1 of π × Va)
The electron source according to claim 5, wherein the number is five times or more. 【請求項８】 前記上配線は、前記基板上の高さが前記
高電位電極の高さより高い位置をとる絶縁層上に設けら
れることを特徴とする請求項４，５，６または７に記載
の電子源。8. The semiconductor device according to claim 4, wherein the upper wiring is provided on an insulating layer whose height on the substrate is higher than the height of the high potential electrode. Electron source. 【請求項９】 請求項１乃至８のいずれか１項に記載の
電子源と、該電子源から放出される電子線によって画像
を形成する画像形成部材と、を備えることを特徴とする
画像形成装置。9. An image forming apparatus comprising: the electron source according to claim 1; and an image forming member that forms an image using an electron beam emitted from the electron source. apparatus. 【請求項１０】 前記画像形成部材は、前記電子放出素
子の直上に配置されることを特徴とする請求項９に記載
の画像形成装置。10. The image forming apparatus according to claim 9, wherein the image forming member is disposed immediately above the electron-emitting device. 【請求項１１】 前記画像形成部材は、カラーを形成す
る赤Ｒ，緑Ｇ，青Ｂの３原色の蛍光体を備え、各色の蛍
光体はデルタ状に配列されることを特徴とする請求項９
または１０に記載の画像形成装置。11. The image forming member includes phosphors of three primary colors of red R, green G, and blue B that form a color, and the phosphors of each color are arranged in a delta shape. 9
Or the image forming apparatus according to 10. 【請求項１２】 前記各色の蛍光体は、略円形状である
ことを特徴とする請求項１１に記載の画像形成装置。12. The image forming apparatus according to claim 11, wherein the phosphor of each color has a substantially circular shape.
JP2000109876A 2000-04-11 2000-04-11 Electron source and image-forming device Withdrawn JP2001297690A (en)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2005340193A (en) * 2004-05-22 2005-12-08 Samsung Sdi Co Ltd Field emission display element and its manufacturing method
US7545091B2 (en) 2004-11-30 2009-06-09 Samsung Sdi Co., Ltd. Electron emission device

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