JP2002289088A - Electron emitting element, electron source, driving method for electron source, image forming device, driving method for image forming device and electron emitting device - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electron emitting element, an electron source, a driving method for the electron source, an image forming device, a driving method for the image forming device and an electron emitting device such that the expansion of a beam is minimized, and that an light emission region in one pixel is wide. SOLUTION: A control electrode 2 is provided with a pair of comb-line parts that are arranged to face each other. A cathode electrode 3 is arranged along the two comb-line parts, which makes it possible that an electron emission region in one pixel becomes wide without widening the width of the cathode electrode 3 and that a wider region that the electron in an anode electrode 5 can reach can be secured.

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、電子放出を行う電
子放出素子及び電子源及び電子源の駆動方法及び画像形
成装置及び画像形成装置の駆動方法及び電子放出装置に
関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electron-emitting device for emitting electrons, an electron source, a method of driving an electron source, an image forming apparatus, a method of driving an image forming apparatus, and an electron-emitting device.

【０００２】[0002]

【従来の技術】画像形成装置用の電子源として、金属に
対し１０⁶Ｖ／ｃｍ以上の強電界をかけて金属表面から
電子を放出させる電界放出型（ＦＥ型）電子放出素子が
冷電子源の一つとして注目されている。2. Description of the Related Art As an electron source for an image forming apparatus, a field emission type (FE type) electron emitting element which applies a strong electric field of 10 ⁶ V / cm or more to a metal to emit electrons from a metal surface is a cold electron source. It is drawing attention as one of them.

【０００３】縦型ＦＥ型の例としては図１３に示すよう
にエミッター１４５が基板１４１から略鉛直方向に円錐
あるいは四角錐の形状をなしたものが知られている。As an example of the vertical FE type, there is known an emitter 145 having a shape of a cone or a pyramid in a substantially vertical direction from a substrate 141 as shown in FIG.

【０００４】動作原理は、ゲート電極１４２に、エミッ
ター１４５に対して正の電圧を印加すると、先鋭化され
たエミッター１４５の先端に電界集中が起こり、電子が
放出されるというものである。The principle of operation is that when a positive voltage is applied to the gate electrode 142 with respect to the emitter 145, an electric field is concentrated at the tip of the sharpened emitter 145, and electrons are emitted.

【０００５】このような冷電子源（冷陰極）を用いた画
像形成装置の動作原理について図１３を用いて説明す
る。図１３は従来技術に係る画像形成装置の動作原理説
明図である。The principle of operation of an image forming apparatus using such a cold electron source (cold cathode) will be described with reference to FIG. FIG. 13 is a diagram illustrating the operation principle of an image forming apparatus according to the related art.

【０００６】図１３において、１４１は基板，１４２は
電子を引き出すためのゲート電極，１４３は陰極電極，
１４４は絶縁層，１４５は陰極電極１４３に電気的に接
続され、ゲート電極１４２によって電子が引き出される
ためのエミッター，１４６はエミッター１４５から引き
出した電極を導くアノードである。また、１４７はアノ
ード１４６上に照射される電子ビームのスポット形状を
示している。In FIG. 13, 141 is a substrate, 142 is a gate electrode for extracting electrons, 143 is a cathode electrode,
144 is an insulating layer, 145 is an emitter electrically connected to the cathode electrode 143, an emitter for extracting electrons by the gate electrode 142, and 146 is an anode for guiding the electrode drawn from the emitter 145. Reference numeral 147 denotes a spot shape of the electron beam irradiated on the anode 146.

【０００７】電子放出の際の電界については、エミッタ
ー１４５の先端と、エミッター１４５に対して正電位を
与える電極（カソード、アノード、ゲートの３電極構成
ではゲート電極に相当する。また、ゲートのない２電極
構成の場合はアノード電極に相当する）との間の距離Ｄ
が小さいほど、またエミッター１４５の先端の半径ｒが
小さいほど大きくなる。With respect to the electric field at the time of electron emission, the tip of the emitter 145 and an electrode for giving a positive potential to the emitter 145 (corresponding to a gate electrode in a three-electrode configuration of a cathode, an anode, and a gate. (Equivalent to the anode electrode in the case of a two-electrode configuration)
Is smaller and the radius r of the tip of the emitter 145 is smaller.

【０００８】従来構成のビーム形状について図１３を用
いて説明する。前述したスピント型の場合は、エミッタ
ー１４５とゲート１４２間にＶｆを印荷すると、エミッ
ター１４５の突起先端の電界が高まり、電子がコーン先
端近傍から真空中に取り出される。The beam configuration of the conventional configuration will be described with reference to FIG. In the case of the above-mentioned Spindt type, when Vf is applied between the emitter 145 and the gate 142, the electric field at the tip of the projection of the emitter 145 increases, and electrons are taken out from the vicinity of the cone tip into a vacuum.

【０００９】エミッター１４５の先端の電界はエミッタ
ー１４５の先端形状に沿うように、ある有限の面積を持
って形成されるため、取り出される電子はエミッター１
４５の先端の有限の面積から電位に対して、鉛直方向に
引き出される。The electric field at the tip of the emitter 145 is formed with a certain finite area so as to follow the shape of the tip of the emitter 145.
It is drawn in a vertical direction with respect to the potential from a finite area of the tip of the 45.

【００１０】この時、様々な角度を持つ電子も放出され
る。その結果、大きな角度成分を持つ電子は結果的にゲ
ート１４２の方向に引き出される。At this time, electrons having various angles are also emitted. As a result, electrons having a large angular component are extracted in the direction of the gate 142 as a result.

【００１１】その結果、円形のゲート１４２が形成され
ている場合には、図１３中、アノード１４６上に得られ
る電子分布は、ビーム形状１４７に示すようにほぼ円形
となる。つまり、得られるビーム形状は、引き出すゲー
トの形状及びエミッターとの距離に密接に関係すること
を示している。As a result, when the circular gate 142 is formed, the electron distribution obtained on the anode 146 in FIG. 13 is substantially circular as shown by the beam shape 147. That is, it is shown that the obtained beam shape is closely related to the shape of the gate to be extracted and the distance to the emitter.

【００１２】更に近年は、エミッターにダイヤモンドや
カーボンナノチューブ等の電子放出障壁が小さい材料を
用いた電子放出素子の例が、特開２０００−２５１７８
３号公開公報や、特開平１０−１４９７７８号公開公報
や特開２０００−２６８７０６号公開公報に開示されて
いる。Further, in recent years, an example of an electron-emitting device using a material having a small electron-emitting barrier, such as diamond or carbon nanotube, as an emitter has been disclosed in JP-A-2000-25178.
No. 3, JP-A-10-149778 and JP-A-2000-268706.

【００１３】[0013]

【発明が解決しようとする課題】近年、画像形成装置に
は、より高精細な解像度が要求されている。In recent years, image forming apparatuses have been required to have higher resolution.

【００１４】冷陰極を用いた画像形成装置の解像度は、
アノードに到達する電子ビームの広さにより制限される
ので、従来の電子ビームの広がってしまう構成では解像
度を高精細にするのが困難である。The resolution of an image forming apparatus using a cold cathode is as follows.
Since it is limited by the width of the electron beam reaching the anode, it is difficult to increase the resolution with a conventional configuration in which the electron beam spreads.

【００１５】この電子ビームの広がりを抑制するため
に、冷陰極を用いた画像形成装置には、ゲートとアノー
ドの間に、電子ビームを絞るための収束電極（ゲートに
対して適当な負電位を与える）を有するものがあるが、
冷陰極，ゲート電極，及び収束電極の位置合わせが必要
となり作製方法が複雑になる。In order to suppress the spread of the electron beam, an image forming apparatus using a cold cathode includes a focusing electrode (an appropriate negative potential with respect to the gate) for narrowing the electron beam between the gate and the anode. To give)
The alignment of the cold cathode, the gate electrode, and the focusing electrode is required, and the manufacturing method becomes complicated.

【００１６】さらに、冷陰極からゲートにより電子を引
き出して、アノードに到達させる方法であると、冷陰極
から放出された電子の一部がゲートに吸収され、アノー
ドに到達する電子量が減り、画像形成装置として非効率
なものとなる。Further, in the method in which electrons are extracted from the cold cathode by the gate and reach the anode, a part of the electrons emitted from the cold cathode is absorbed by the gate, and the amount of electrons reaching the anode is reduced. It becomes inefficient as a forming apparatus.

【００１７】また、冷陰極を用いた画像形成装置の明る
さは、１画素内に到達した電子量と電子の運動エネルギ
ーにより決定される。一般に電子量が多く、電子の持つ
運動エネルギーが大きい程、明るさが向上する。さらに
蛍光体の劣化を考えると、１画素内の蛍光体の電子到達
領域を狭くする事は不利である。The brightness of an image forming apparatus using a cold cathode is determined by the amount of electrons reaching one pixel and the kinetic energy of the electrons. Generally, the brightness increases as the amount of electrons increases and the kinetic energy of the electrons increases. Further, in consideration of the deterioration of the phosphor, it is disadvantageous to narrow the electron reach area of the phosphor in one pixel.

【００１８】よって画像形成装置として用いるには、電
子ビームが広がらない電子放出素子を用い、かつ、１画
素内における蛍光体のできるだけ広い範囲に電子ビーム
を到達させる事が要求される。Therefore, in order to use as an image forming apparatus, it is necessary to use an electron-emitting device in which the electron beam does not spread, and to make the electron beam reach as wide as possible the phosphor in one pixel.

【００１９】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、電子
ビームの広がりが少なく、かつ１画素内の発光領域が広
い電子放出素子及び電子源及び電子源の駆動方法及び画
像形成装置及び画像形成装置の駆動方法及び電子放出装
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 provide an electron-emitting device and an electron-emitting device in which the spread of an electron beam is small and the light-emitting area in one pixel is wide. It is an object of the present invention to provide a method of driving a source and an electron source, an image forming apparatus, a method of driving an image forming apparatus, and an electron emission device.

【００２０】[0020]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の電子放出素子にあっては、１つの陽極と、該
陽極と空間を隔てた基板上に配置された電子放出部材を
有する１つの陰極電極と、前記電子放出部材からの電子
放出をコントロールする制御電極と、を備え、前記電子
放出部材から前記陽極への電子流を、前記制御電極に与
える電位によりカットオフする電子放出素子において、
前記制御電極が前記陰極電極を囲いこむように相対称す
るくし形に形成されると共に、該相対称するくし形制御
電極のくし歯に沿うように前記陰極電極が形成されてい
ることを特徴とする。In order to achieve the above-mentioned object, an electron-emitting device according to the present invention has one anode and an electron-emitting member disposed on a substrate separated from the anode by a space. An electron-emitting device, comprising: one cathode electrode; and a control electrode for controlling electron emission from the electron-emitting member, wherein an electron flow from the electron-emitting member to the anode is cut off by a potential applied to the control electrode. At
The control electrode is formed in a comb shape so as to surround the cathode electrode, and the cathode electrode is formed along the comb teeth of the comb control electrode.

【００２１】前記陽極と、前記制御電極が形成された基
板を重ね合わせて見た場合に、該陽極の端部にあたる部
分に、前記相対称するくし形の柄の部分が配置されてい
るとよい。When the anode and the substrate on which the control electrode is formed are viewed one on top of the other, it is preferable that the comb-shaped handle portion is disposed at a portion corresponding to an end of the anode.

【００２２】前記陰極電極のうち、前記くし歯に囲われ
ている部分のみに、電子放出部材が配置されているとよ
い。It is preferable that an electron-emitting member is arranged only in a portion of the cathode electrode surrounded by the comb teeth.

【００２３】前記電子放出部材は、前記陰極電極を覆
い、さらに該陰極電極と前記制御電極との間の絶縁性基
板上にまで形成されているとよい。It is preferable that the electron emission member covers the cathode electrode and is further formed on an insulating substrate between the cathode electrode and the control electrode.

【００２４】前記電子放出部材と前記陽極との距離が最
短となる距離よりも、前記制御電極と前記陽極との距離
が最短となる距離のほうが短くなるとよい。It is preferable that the distance at which the distance between the control electrode and the anode is short is shorter than the distance at which the distance between the electron-emitting member and the anode is shortest.

【００２５】前記電子放出部材がカーボンファイバーで
あるとよい。Preferably, the electron emission member is a carbon fiber.

【００２６】前記カーボンファイバーが、カーボンナノ
チューブ，グラファイトナノファイバー，アモルファス
カーボンファイバー，およびダイアモンドファイバーか
ら選択された少なくともひとつであるとよい。Preferably, the carbon fiber is at least one selected from a carbon nanotube, a graphite nanofiber, an amorphous carbon fiber, and a diamond fiber.

【００２７】また、本発明の電子放出素子にあっては、
陽極と対向して配置される基板と、該基板上に設けら
れ、前記陽極に向けて電子を放出する陰極電極と、前記
基板上に設けられ、前記陰極電極から放出する電子の放
出量および電子放出の停止を制御する制御電極と、を備
えた電子放出素子において、前記陰極電極は複数に枝分
かれした枝分かれ部分を備えると共に、前記制御電極
は、該陰極電極の略全体を囲むように配置され、かつ、
該陰極電極の枝分かれ部分の各隙間に入り込むように枝
分かれした枝分かれ部分が設けられていることを特徴と
する。In the electron-emitting device of the present invention,
A substrate disposed to face the anode, a cathode electrode provided on the substrate to emit electrons toward the anode, and an emission amount of electrons emitted from the cathode electrode and electrons provided on the substrate, A control electrode for controlling emission stop; and the cathode electrode includes a plurality of branched portions, and the control electrode is disposed so as to surround substantially the entire cathode electrode. And,
It is characterized in that a branched portion is provided so as to enter each gap of the branched portion of the cathode electrode.

【００２８】また、本発明の電子源にあっては、上記の
電子放出素子を複数個配置したことを特徴とする。Further, the electron source of the present invention is characterized in that a plurality of the above-mentioned electron-emitting devices are arranged.

【００２９】前記複数個の電子放出素子をマトリクス配
線するとよい。Preferably, the plurality of electron-emitting devices are arranged in a matrix.

【００３０】また、本発明の電子源の駆動方法にあって
は、電子源に備えられた電子放出素子からの電子放出が
カットオフされる時の、前記制御電極と前記陰極電極と
の電位差を、ΔＶｓ（ΔＶｓ＝前記陰極電極電位−前記
制御電極電位）とすると、電子放出させない電子放出素
子にはΔＶｓ以上の電位差を印加することを特徴とす
る。In the method for driving an electron source according to the present invention, the potential difference between the control electrode and the cathode electrode when the electron emission from the electron-emitting device provided in the electron source is cut off is determined. , ΔVs (ΔVs = the potential of the cathode electrode−the potential of the control electrode), a potential difference of ΔVs or more is applied to the electron-emitting device that does not emit electrons.

【００３１】また、本発明の画像形成装置にあっては、
上記の電子源と、電子源による電子放出により画像形成
を行う画像形成部材と、を備えることを特徴とする。In the image forming apparatus of the present invention,
It is characterized by comprising the above-mentioned electron source and an image forming member for forming an image by electron emission from the electron source.

【００３２】また、本発明の画像形成装置の駆動方法に
あっては、画像形成装置に備えられた画像形成部材は、
複数の画素により構成され、発光させない画素には、前
記ΔＶｓ以上の電位差を印加することを特徴とする。In the driving method of the image forming apparatus according to the present invention, the image forming member provided in the image forming apparatus includes:
It is characterized in that a potential difference of ΔVs or more is applied to a pixel which is constituted by a plurality of pixels and does not emit light.

【００３３】また、本発明の電子放出装置にあっては、
第１の電極が配置された第１の基板と、該第１の基板と
間隔を置いて対向して配置された第２の基板と、該第２
の基板表面上に配置された第２の電極および第３の電極
と、前記第１の電極に前記第２の電極に印加する電位よ
りも高い電位を印加する第１の電位印加手段と、前記第
３の電極に電位を印加する第２の電位印加手段と、を有
する電子放出装置であって、前記第３の電極は、前記第
２の電極を挟むように、そして前記第２の電極とは間隔
を置いて配置されており、前記第２の電位印加手段は、
前記第１の電位印加手段によって前記第１の電極と第２
の電極間で放出される電子を停止する電位または、前記
第１の電圧印加手段によって前記第１の電極と第２の電
極間で放出される電子の量を制御する電位を印加する電
位印加手段であることを特徴とする。In the electron emission device of the present invention,
A first substrate on which a first electrode is disposed; a second substrate disposed to face the first substrate at a distance from the first substrate;
A second electrode and a third electrode disposed on the surface of the substrate; a first potential application unit configured to apply a higher potential to the first electrode than a potential applied to the second electrode; A second potential applying means for applying a potential to a third electrode, wherein the third electrode sandwiches the second electrode, and Are arranged at intervals, and the second potential applying means is
The first electrode is connected to the second electrode by the first potential applying means.
Potential applying means for applying a potential for stopping electrons emitted between the first and second electrodes or a potential for controlling the amount of electrons emitted between the first electrode and the second electrode by the first voltage applying means. It is characterized by being.

【００３４】[0034]

【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、その相対配置などは、特に特定的な記載が
ない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣
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 materials, shapes, relative arrangements, and the like are not intended to limit the scope of the present invention only to them unless otherwise specified.

【００３５】まず、本発明の実施の形態に係る電子放出
素子を説明する前に、本実施の形態に係る電子放出素子
と基本的な構成が同一な電子放出素子における、陽極
（第１電極）と陰極（第２電極）間の放出電流を、制御
電極（第３電極）によって停止する、「カットオフ動
作」について説明する。First, before describing the electron-emitting device according to the embodiment of the present invention, the anode (first electrode) of the electron-emitting device having the same basic configuration as the electron-emitting device according to the embodiment is described. The "cut-off operation" in which the emission current between the electrode and the cathode (second electrode) is stopped by the control electrode (third electrode) will be described.

【００３６】図１０は本発明の実施の形態に係る電子放
出素子の基本的構造を最も簡略に示す一例の模式的断面
図である。FIG. 10 is a schematic cross-sectional view of one example showing the basic structure of the electron-emitting device according to the embodiment of the present invention most simply.

【００３７】図１０において、１は絶縁基板、２は制御
電極（第３電極）、３は陰極（第２電極）、５は陽極
（第１電極）、Ｖａは陰極電極３と陽極５との間に電圧
を印加するための電源（第１の電位印加手段）であり、
Ｖｃは，制御電極２に所望の電位を印加するための電源
（第２の電位印加手段）である。In FIG. 10, 1 is an insulating substrate, 2 is a control electrode (third electrode), 3 is a cathode (second electrode), 5 is an anode (first electrode), and Va is a voltage between the cathode electrode 3 and the anode 5. A power supply (first potential applying means) for applying a voltage between them,
Vc is a power supply (second potential applying means) for applying a desired potential to the control electrode 2.

【００３８】陽極５と空間を隔てた、絶縁基板１上に、
制御電極２と、制御電極２に挟まれた陰極電極３が配置
されている。このような構成により、陰極電極３と陽極
５間に電圧Ｖａを印加すると、陰極電極３から電子が放
出される。On the insulating substrate 1 separated from the anode 5 by a space,
A control electrode 2 and a cathode electrode 3 sandwiched between the control electrodes 2 are arranged. With such a configuration, when a voltage Va is applied between the cathode electrode 3 and the anode 5, electrons are emitted from the cathode electrode 3.

【００３９】このように電子を放出させた状態で、制御
電極２に、陰極電極３に印加されている電位に対して低
い電位（陰極電極３と制御電極２との間の電圧Ｖｃ）を
与えていくと、Ｖｃが大きくなるほど陰極電極３から陽
極５への電子ビームが収束されていき、Ｖｃがある値Ｖ
ｓ以上になると陰極電極３からの電子放出が停止する。In the state where the electrons are thus emitted, a lower potential (voltage Vc between the cathode electrode 3 and the control electrode 2) is applied to the control electrode 2 with respect to the potential applied to the cathode electrode 3. As the Vc increases, the electron beam from the cathode electrode 3 to the anode 5 converges as Vc increases, and Vc has a certain value V
When the value becomes s or more, electron emission from the cathode electrode 3 stops.

【００４０】この構成において、仮に制御電極２と陰極
電極３の厚さが同程度とすると、陰極電極３から陽極５
への電子放出を停止させる事ができる電圧Ｖｓは、図１
０を参照すると、主に、陰極電極３と陽極５との間の距
離Ｈと、陰極電極３の幅Ｌ１と、陰極電極３と制御電極
２との間隔Ｌ２と、陰極電極３と陽極５との間に印加さ
れる電圧Ｖａと、陰極電極３の材料の電子放出閾値によ
り変化する。In this configuration, if the thicknesses of the control electrode 2 and the cathode electrode 3 are almost the same,
The voltage Vs that can stop the emission of electrons to
0, mainly the distance H between the cathode electrode 3 and the anode 5, the width L1 of the cathode electrode 3, the distance L2 between the cathode electrode 3 and the control electrode 2, the distance between the cathode electrode 3 and the anode 5, And the electron emission threshold of the material of the cathode electrode 3.

【００４１】例えば、Ｌ１及びＬ２を３μｍに設定し、
陰極電極３上に電子放出材料としてグラファイトナノフ
ァイバーのようなカーボンファイバーを用い、その電子
放出閾値を３Ｖ／μｍとして、素子を駆動する。Ｈ＝２
ｍｍとし、Ｖａ＝１０ｋＶを印加して電子放出を起こさ
せた状態で、制御電極２に電圧Ｖｃを与えていくと、Ｖ
ｃ＝−数十Ｖ（＝Ｖｓ）のところで陽極５に到達する電
子がなくなる。For example, L1 and L2 are set to 3 μm,
A carbon fiber such as a graphite nanofiber is used as an electron emission material on the cathode electrode 3 and the electron emission threshold is set to 3 V / μm to drive the element. H = 2
mm, and a voltage Vc is applied to the control electrode 2 in a state where electron emission is caused by applying Va = 10 kV.
At c = −several tens V (= Vs), no electrons reach the anode 5.

【００４２】ここで、陰極電極３の幅Ｌ１を広くする
と、Ｖｓの値がマイナス側に増大する。また、Ｖｓを変
化させないとすると陰極電極３と制御電極２との間隔Ｌ
２を縮小する必要がある。Here, when the width L1 of the cathode electrode 3 is increased, the value of Vs increases to the negative side. If Vs is not changed, the distance L between the cathode electrode 3 and the control electrode 2 is determined.
2 needs to be reduced.

【００４３】また、電子ビームのスイッチングをする制
御電極２の電圧（「カットオフ電圧」）が大きくなる
と、内部回路のコスト増を招くので、数十Ｖでスイッチ
ングできるようにする事が好ましい。よって、陰極電極
３から陽極５への電子放出を停止する電圧Ｖｓの増大を
防ぐために、陰極電極３の幅Ｌ１は出来るだけ狭くする
必要がある。When the voltage ("cut-off voltage") of the control electrode 2 for switching the electron beam increases, the cost of the internal circuit increases. Therefore, it is preferable that the switching can be performed at several tens of volts. Therefore, in order to prevent an increase in the voltage Vs at which electron emission from the cathode electrode 3 to the anode 5 is stopped, the width L1 of the cathode electrode 3 needs to be as small as possible.

【００４４】図１は本発明の実施の形態に係る電子放出
素子の模式図であり、１−ａ）は模式的斜視図であり、
１−ｂ）は１−ａ）中○で囲んだ部分の模式的平面図で
ある。FIG. 1 is a schematic view of an electron-emitting device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 1-a) is a schematic perspective view.
FIG. 1-b) is a schematic plan view of a portion surrounded by a circle in 1-a).

【００４５】図１において、１は絶縁性基板であり、２
は制御電極（第３電極）であり、３は陰極（第２電極）
であり、４は陰極電極３上に配置された電子放出部材で
あり、５は陽極（第１電極）である。なお、図１−ｂ）
のＡ−Ａ’およびＢ−Ｂ’における断面図が前述した図
１０に相当する。In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an insulating substrate;
Is a control electrode (third electrode) and 3 is a cathode (second electrode)
Numeral 4 is an electron-emitting member arranged on the cathode electrode 3, and numeral 5 is an anode (first electrode). (FIG. 1-b)
10A to 10C correspond to FIG. 10 described above.

【００４６】図１に示すように、制御電極２は、一対の
くし形の部分を備えており、これらを対向するように配
置し、その２本のくし形部分に沿うように陰極電極３を
配置する事で、陰極電極３の幅Ｌ１を広げずに、１画素
内における電子放出領域を大きくする事が可能であり、
陽極５内の電子が到達する領域を広く取る事ができる。As shown in FIG. 1, the control electrode 2 is provided with a pair of comb-shaped portions, these are arranged to face each other, and the cathode electrode 3 is arranged along the two comb-shaped portions. By arranging, it is possible to enlarge the electron emission region within one pixel without increasing the width L1 of the cathode electrode 3,
It is possible to widen a region where electrons in the anode 5 reach.

【００４７】また、陰極電極３が、陰極電極３に印加さ
れる電位よりも低い電位が印加される制御電極２に囲ま
れて形成されているため、電子ビームは広がらず、隣の
画素の陽極に到達する事も抑制することができる。Further, since the cathode electrode 3 is formed so as to be surrounded by the control electrode 2 to which a potential lower than the potential applied to the cathode electrode 3 is applied, the electron beam does not spread, and the Can also be suppressed.

【００４８】陽極５には、陰極電極３上に配置された電
子放出部材４から陽極５へ電子放出が起こる電圧Ｖａを
印加しておき、陰極電極３に印加する電位に対して負の
電位となる電位を制御電極２に印加することにより、陰
極電極３（電子放出部材４）から陽極５への電子流をＯ
Ｎ−ＯＦＦすることができる。また、放出する電子量も
制御できる。A voltage Va at which electrons are emitted from the electron emitting member 4 disposed on the cathode electrode 3 to the anode 5 is applied to the anode 5, and a voltage negative with respect to the potential applied to the cathode electrode 3 is applied. Is applied to the control electrode 2 so that the electron flow from the cathode electrode 3 (electron emission member 4) to the anode 5
N-OFF can be performed. Also, the amount of emitted electrons can be controlled.

【００４９】そして、また、電子ビームの広がりを押さ
えて陽極５に到達させる事ができる。なお、電子放出部
材４の配置と蛍光体（陽極）との位置関係によっては、
ＯＮ時において、陰極電極３に印加する電位に対して制
御電極２に印加する電位を若干正にしたり、同電位とし
たりすることで、電子ビームの到達領域を調節すること
もできる。Further, the spread of the electron beam can be suppressed to reach the anode 5. Note that, depending on the arrangement of the electron-emitting members 4 and the positional relationship between the phosphor (anode) and the phosphor,
At the time of ON, the reach of the electron beam can be adjusted by making the potential applied to the control electrode 2 slightly positive or the same as the potential applied to the cathode electrode 3.

【００５０】以上述べた本発明の実施の形態に係る電子
放出素子について、更に好ましい実施態様を挙げて詳述
する。The above-described electron-emitting device according to the embodiment of the present invention will be described in further detail with further preferred embodiments.

【００５１】図５は本発明の実施の形態に係る電子放出
素子の製造工程の一例を示す工程図である。なお、図５
は図１におけるＡ−Ａ’断面図に相当する。FIG. 5 is a process chart showing an example of a manufacturing process of the electron-emitting device according to the embodiment of the present invention. FIG.
Corresponds to a cross-sectional view taken along the line AA ′ in FIG.

【００５２】まず、絶縁性の基板１として、その表面を
十分に洗浄した、石英ガラスなどの絶縁性基板を用いる
（図５ａ）。First, as the insulating substrate 1, an insulating substrate such as quartz glass whose surface has been sufficiently cleaned is used (FIG. 5a).

【００５３】次に、絶縁性の基板１上に制御電極２及び
陰極電極３を形成する（図５ｂ）。ここでいう陰極電極
３とは、後で形成する電子放出部材４に電子を供給する
ための電極である。Next, the control electrode 2 and the cathode electrode 3 are formed on the insulating substrate 1 (FIG. 5B). The cathode electrode 3 here is an electrode for supplying electrons to an electron emission member 4 to be formed later.

【００５４】制御電極２および陰極電極３は導電性を有
しており、蒸着法やスパッタ法等の一般的真空成膜技
術，フォトリソグラフィー技術により形成される。The control electrode 2 and the cathode electrode 3 have conductivity and are formed by a general vacuum film forming technique such as a vapor deposition method or a sputtering method, or a photolithography technique.

【００５５】制御電極２及び陰極電極３の材料は、好ま
しくは炭素，金属，金属の窒化物，金属の炭化物の耐熱
性材料が望ましい。両電極の厚さとしては、数十ｎｍか
ら数十μｍの範囲で設定される。制御電極２の幅Ｌ１及
び制御電極２と陰極電極３との間隔Ｌ２は、前述したよ
うに駆動時の切り替え電圧Ｖｃが数十Ｖとなり、かつフ
ォトリソグラフィー等により容易に作製できるようにす
る事が望ましく、数十μから数百ｎｍの範囲であり、好
ましくは数μｍである事が望ましい。The material of the control electrode 2 and the cathode electrode 3 is preferably a heat resistant material of carbon, metal, metal nitride, and metal carbide. The thickness of both electrodes is set in the range of several tens nm to several tens μm. As described above, the width L1 of the control electrode 2 and the distance L2 between the control electrode 2 and the cathode electrode 3 are such that the switching voltage Vc at the time of driving is several tens of volts and can be easily manufactured by photolithography or the like. It is desirably in the range of several tens μm to several hundreds nm, and preferably several μm.

【００５６】次に、陰極電極３の必要な部分に電子放出
部材４を配置する（図５ｃ）。Next, the electron emission member 4 is arranged at a necessary portion of the cathode electrode 3 (FIG. 5C).

【００５７】電子放出部材４はスパッタ法等の一般的な
真空成膜法等で堆積した膜をＲＩＥなどの手法を用いて
エミッター形状に加工する場合と、ＣＶＤにおける核成
長を利用した針状結晶の成長や、ひげ結晶の成長などを
利用する場合などがある。エミッター形状の制御はＲＩ
Ｅの場合には、用いる基板の種類，ガスの種類，ガス圧
力（流量），エッチング時間，プラズマを形成する時の
エネルギーなどに依存する。一方、ＣＶＤによる形成方
法では基板の種類，ガスの種類，流量，成長温度などで
制御される。The electron emitting member 4 is formed by processing a film deposited by a general vacuum film forming method such as a sputtering method into an emitter shape using a method such as RIE, and a needle-like crystal utilizing nucleus growth in CVD. Growth, growth of beard crystals, and the like. RI control of emitter shape
In the case of E, it depends on the type of the substrate to be used, the type of gas, the gas pressure (flow rate), the etching time, the energy for forming the plasma, and the like. On the other hand, in the formation method by CVD, the type is controlled by the type of substrate, the type of gas, the flow rate, the growth temperature, and the like.

【００５８】電子放出部材４に用いる材料は、好ましく
は、Ｗ，Ｔａ，Ｍｏ等の耐熱性の材料、あるいはＴｉ
Ｃ，ＺｒＣ，ＨｆＣ，ＴａＣ，ＳｉＣ，ＷＣ等の炭化
物、ＨｆＢ₂，ＺｒＢ₂，ＬａＢ₆，ＣｅＢ₆，ＹＢ₄，Ｇ
ｄＢ₄等の硼化物、ＴｉＮ，ＺｒＮ，ＨｆＮ等の窒化
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、ダイヤモンドを分散した炭素及び炭素化合物等な
どを用いることができる。The material used for the electron-emitting member 4 is preferably a heat-resistant material such as W, Ta, Mo, or Ti.
Carbides such as C, ZrC, HfC, TaC, SiC, WC, etc .; HfB ₂ , ZrB ₂ , LaB ₆ , CeB ₆ , YB ₄ , G
dB boride such as _4, using TiN, ZrN, nitrides such as HfN, Si, a semiconductor such as Ge, an organic polymer material, amorphous carbon, graphite, diamond-like carbon, and the like dispersed carbon and carbon compounds diamond be able to.

【００５９】特に低電界で安定性高く電子放出させるた
めにも、カーボンナノチューブ、グラファイトナノファ
イバー、アモルファスカーボンファイバー、ダイアモン
ドファイバーなどのカーボンファイバー（カーボンを主
成分とするファイバー）、または、これらカーボンファ
イバーのうち２種類以上のファイバーの混合物を用いる
ことが好ましい。Particularly, in order to stably emit electrons in a low electric field, carbon fibers (fibers containing carbon as a main component) such as carbon nanotubes, graphite nanofibers, amorphous carbon fibers, and diamond fibers, or the carbon fibers It is preferable to use a mixture of two or more fibers.

【００６０】陽極５にＣＲＴなどに用いられる高電圧用
蛍光体を用いる場合には、必要な縦方向電界（陽極５と
陰極電極３との間の電界）は１０^-1Ｖ／μｍから１０Ｖ
／μｍの範囲が好ましい。When a high-voltage phosphor used for a CRT or the like is used for the anode 5, the necessary vertical electric field (electric field between the anode 5 and the cathode electrode 3) is 10 ^-1 V / μm to 10 V.
/ Μm is preferred.

【００６１】例えば、陽極５と陰極電極３との間隔を２
ｍｍとし、その間隔に１０ｋＶを印加する場合、この時
の縦方向電界は５Ｖ／μｍとなる。この場合、用いるべ
きエミッター材料の電子放出電界は５Ｖ／μｍよりも小
さな電子放出電界を持つ材料である。このように、数Ｖ
／μｍの閾値電界を持つ材料として、前述したカーボン
ファイバーが好ましい。For example, if the distance between the anode 5 and the cathode electrode 3 is 2
mm, and 10 kV is applied at the interval, the vertical electric field at this time is 5 V / μm. In this case, the emitter material to be used is a material having an electron emission field of less than 5 V / μm. Thus, several V
The above-mentioned carbon fiber is preferable as the material having a threshold electric field of / μm.

【００６２】触媒を用いて炭化水素ガスを分解して出来
るカーボンファイバーの模式図を図１１及び図１２に示
す。FIGS. 11 and 12 are schematic diagrams of carbon fibers formed by decomposing a hydrocarbon gas using a catalyst.

【００６３】各図では、一番左側に光学顕微鏡レベル
（〜１０００倍）で見える形態、真中は走査電子顕微鏡
（ＳＥＭ）レベル（〜３万倍）で見える形態、右側は透
過電子顕微鏡（ＴＥＭ）レベル（〜１００万倍）で見え
るカーボンの形態を模式的に示している。In each of the figures, the form seen at the optical microscope level (up to 1000 times) is at the leftmost, the form seen at the scanning electron microscope (SEM) level (up to 30,000 times) at the middle, and the transmission electron microscope (TEM) is at the right side. FIG. 3 schematically shows a form of carbon that is visible at a level (up to 1,000,000 times).

【００６４】図１１に示すように、グラフェンが円筒形
状（円筒形が多重構造になっているものはマルチウォー
ルナノチューブと呼ばれる）の形態をとるものはカーボ
ンナノチューブと呼ばれ、特にチューブ先端を開放させ
た構造の時に、最もその閾値が下がる。As shown in FIG. 11, a graphene having a cylindrical shape (a cylindrical structure having a multi-layered structure is called a multi-wall nanotube) is called a carbon nanotube. In the case of a structured structure, the threshold value is the lowest.

【００６５】あるいは、カーボンナノチューブと同様に
触媒を用い、比較的低温で生成されるカーボンファイバ
ーを示したのが図１２である。この形態のカーボンファ
イバーはグラフェンの積層体（このためグラファイトナ
ノファイバーと呼ばれることがあるが、温度によりアモ
ルファス構造の割合が増加する）で構成されている。Alternatively, FIG. 12 shows a carbon fiber produced at a relatively low temperature using a catalyst similarly to the carbon nanotube. This form of carbon fiber is composed of a stack of graphene (which may be called graphite nanofiber, but the percentage of the amorphous structure increases with temperature).

【００６６】これらのカーボンファイバーは電子放出の
閾値が１Ｖ／μｍ〜１０Ｖ／μｍ程度であり、本実施の
形態に用いる電子放出部材４として好ましい。These carbon fibers have an electron emission threshold of about 1 V / μm to 10 V / μm, and are preferable as the electron emission member 4 used in the present embodiment.

【００６７】触媒材料としてはＦｅ，Ｃｏ，Ｐｄ，Ｎｉ
などを、カーボンファイバーの形成用の核として用いる
ことが出来る。As the catalyst material, Fe, Co, Pd, Ni
Can be used as a core for forming carbon fibers.

【００６８】特に、Ｐｄ，Ｎｉにおいては低温（４５０
℃以上の温度）でカーボンファイバーを生成することが
可能であるため好ましい。Ｆｅ，Ｃｏを用いたカーボン
ナノチューブの生成温度は８００℃以上必要なことか
ら、Ｐｄ，Ｎｉを用いてのカーボンファイバーの作成
は、低温で可能なため、他の部材への影響や製造コスト
の観点からも好ましい。In particular, in the case of Pd and Ni, a low temperature (450
(° C. or more) is preferable because carbon fibers can be produced. Since the formation temperature of carbon nanotubes using Fe and Co needs to be 800 ° C. or higher, the production of carbon fibers using Pd and Ni is possible at a low temperature. Is also preferred.

【００６９】さらに、Ｐｄにおいては酸化物が水素によ
り低温（室温）で還元される特性を用いて、核形成材料
として酸化パラジウムを用いることが可能である。酸化
パラジウムの水素還元処理を行うと、一般的な核形成技
法として従来から使用されている金属薄膜の熱凝集や、
爆発の危険を伴う超微粒子の生成と蒸着を用いずとも、
比較的低温（２００℃以下）で初期凝集核の形成が可能
となった。Further, in Pd, palladium oxide can be used as a nucleus forming material by using the property that an oxide is reduced by hydrogen at a low temperature (room temperature). When hydrogen reduction treatment of palladium oxide is performed, thermal aggregation of a metal thin film conventionally used as a general nucleation technique,
Without using the generation and deposition of ultrafine particles with the danger of explosion,
The formation of initial flocculation nuclei became possible at a relatively low temperature (200 ° C. or lower).

【００７０】前述の炭化水素ガスとしては、例えばエチ
レン，メタン，プロパン，プロピレンなどの炭化水素ガ
ス、あるいはエタノールやアセトンなどの有機溶剤の蒸
気を用いることもある。As the above-mentioned hydrocarbon gas, for example, a hydrocarbon gas such as ethylene, methane, propane or propylene, or a vapor of an organic solvent such as ethanol or acetone may be used.

【００７１】次に、本発明の実施の形態に係る電子放出
素子の動作方法の一例について説明する。ここでは、Ｌ
１及びＬ２の幅を数μｍとし、電子放出部材に前述のカ
ーボンファイバーを用いた電子放出素子の例を示す。こ
のような素子を図７に示すような真空装置７０に設置す
る。Next, an example of an operation method of the electron-emitting device according to the embodiment of the present invention will be described. Here, L
An example of an electron-emitting device in which the width of 1 and L2 is set to several μm and the above-described carbon fiber is used as an electron-emitting member will be described. Such an element is installed in a vacuum device 70 as shown in FIG.

【００７２】真空排気装置７１によって１０^-4Ｐａ程度
に到達するまで十分に排気する。図７に示したように高
電圧電源を用いて、素子が配置された基板から数ｍｍの
高さＨの位置に陽極５を設け、数キロボルトからなる高
電圧Ｖａを印加する。なお、陽極５には導電性フィルム
を被覆した蛍光体が設置されている。The evacuation device 71 evacuates sufficiently until the pressure reaches about 10 ^-4 Pa. As shown in FIG. 7, a high voltage power supply is used to provide an anode 5 at a height H of several mm from the substrate on which the elements are arranged, and a high voltage Va of several kilovolts is applied. The anode 5 is provided with a phosphor coated with a conductive film.

【００７３】この状態で電子放出電流Ｉｅが観測（ＯＮ
状態）され蛍光体が発光する。そして制御電極２に陰極
電極３に対して負の電位を印加していくとＩｅがしだい
に減少していき、計測不能（ＯＦＦ状態）となった。な
お、制御電極２に印加する電圧をパルス電圧にすると、
ＩｅのＯＮ―ＯＦＦを繰り返すことができる。In this state, the electron emission current Ie is observed (ON
State) and the phosphor emits light. Then, when a negative potential was applied to the control electrode 2 with respect to the cathode electrode 3, Ie gradually decreased, and measurement became impossible (OFF state). When the voltage applied to the control electrode 2 is a pulse voltage,
ON-OFF of Ie can be repeated.

【００７４】本発明の実施の形態に係る電子放出素子に
おいて、｜（陰極電極３の電位）―（制御電極２の電
位）｜＝ΔＶとすると、電子放出が停止するには明確な
しきい値電圧ΔＶｓがある。In the electron-emitting device according to the embodiment of the present invention, if | (potential of cathode electrode 3) − (potential of control electrode 2) | = ΔV, a clear threshold voltage is required to stop electron emission. There is ΔVs.

【００７５】つまり、ΔＶｓ以上の電圧が印加された時
には電子放出は停止する。そして、電子放出停止しきい
値ΔＶｓ以下の電圧に対しては、素子への印加電圧の変
化に応じて放出電流も変化する。That is, when a voltage equal to or more than ΔVs is applied, electron emission stops. Then, for a voltage equal to or lower than the electron emission stop threshold value ΔVs, the emission current also changes according to the change in the voltage applied to the element.

【００７６】このことから、本素子にパルス状の電圧を
印加する場合、例えば電子放出停止しきい値ΔＶｓ以上
の電圧を印加しても電子放出は生じず、電子放出停止し
きい値ΔＶｓ以下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 device, for example, even if a voltage higher than the electron emission stop threshold value ΔVs is applied, electron emission does not occur, and the electron emission stop threshold value ΔVs or less is not generated. When a voltage 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. In addition, it is possible to control the total amount of charges of the output electron beam by changing the pulse width Pw.

【００７７】以下、この原理に基づき、本発明の実施の
形態に係る電子放出素子を複数配して得られる電子源な
らびに画像形成装置について、図８を用いて説明する。Hereinafter, based on this principle, an electron source and an image forming apparatus obtained by disposing a plurality of electron-emitting devices according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

【００７８】図８において、８１は電子源基体，８２は
Ｘ方向配線，８３はＹ方向配線である。また、８４は上
述した本発明の実施の形態に係る電子放出素子、８５は
結線である。In FIG. 8, reference numeral 81 denotes an electron source base, 82 denotes an X-direction wiring, and 83 denotes a Y-direction wiring. Reference numeral 84 denotes the electron-emitting device according to the embodiment of the present invention, and reference numeral 85 denotes a connection.

【００７９】ｍ本のＸ方向配線８２は、ＤＸ１，ＤＸ
２，・・・，ＤＸｍからなり、真空蒸着法，印刷法，ス
パッタ法等を用いて形成された導電性金属等で構成する
ことができる。配線の材料，膜厚，巾は、適宜設計され
る。The m X-direction wirings 82 are DX1 and DX
, DXm, and can be made of a conductive metal or the like formed by vacuum deposition, printing, sputtering, or the like. The material, thickness and width of the wiring are appropriately designed.

【００８０】Ｙ方向配線８３は，ＤＹ１，ＤＹ２，・・
・，ＤＹｎのｎ本の配線からなり、Ｘ方向配線８２と同
様に形成される。これらｍ本のＸ方向配線８２とｎ本の
Ｙ方向配線８３との間には、不図示の層間絶縁層が設け
られており、両者を電気的に分離している（ｍ，ｎは共
に正の整数）。The Y-direction wiring 83 includes DY1, DY2,.
., DYn, and are formed in the same manner as the X-direction wiring 82. An interlayer insulating layer (not shown) is provided between the m X-directional wirings 82 and the n Y-directional wirings 83 to electrically separate them (m and n are both positive). Integer).

【００８１】Ｘ方向配線８２とＹ方向配線８３は、それ
ぞれ外部端子として引き出されている。The X-direction wiring 82 and the Y-direction wiring 83 are led out as external terminals.

【００８２】電子放出素子８４を構成する一対の電極
（前述の陰極電極３および制御電極２）は、ｍ本のＸ方
向配線８２とｎ本のＹ方向配線８３と導電性金属等から
なる結線８５によって電気的に接続されている。The pair of electrodes (the above-described cathode electrode 3 and control electrode 2) constituting the electron-emitting device 84 are composed of m X-directional wirings 82, n Y-directional wirings 83, and a connection 85 made of a conductive metal or the like. Are electrically connected by

【００８３】配線８２と配線８３を構成する材料、結線
８５を構成する材料及び一対の素子電極を構成する材料
は、その構成元素の一部あるいは全部が同一であって
も、またそれぞれ異なっていてもよい。The material forming the wiring 82 and the wiring 83, the material forming the connection 85, and the material forming the pair of element electrodes are different even if some or all of the constituent elements are the same. Is also good.

【００８４】Ｘ方向配線８２には、Ｘ方向に配列した電
子放出素子８４の行を選択するための走査信号を印加す
る不図示の走査信号印加手段が接続される。一方、Ｙ方
向配線８３には、Ｙ方向に配列した電子放出素子８４の
各列を入力信号に応じて、変調するための不図示の変調
信号発生手段が接続される。The X-direction wiring 82 is connected to a scanning signal applying means (not shown) for applying a scanning signal for selecting a row of the electron-emitting devices 84 arranged in the X-direction. On the other hand, a modulation signal generating means (not shown) for modulating each column of the electron-emitting devices 84 arranged in the Y direction according to an input signal is connected to the Y-direction wiring 83.

【００８５】各電子放出素子に印加される制御電圧は、
当該素子に印加される走査信号と変調信号の差電圧とし
て供給される。The control voltage applied to each electron-emitting device is:
It is supplied as a difference voltage between the scanning signal and the modulation signal applied to the element.

【００８６】上記構成においては、単純なマトリクス配
線を用いて、個別の素子を選択し、独立に駆動すること
ができる。In the above configuration, individual elements can be selected and driven independently using a simple matrix wiring.

【００８７】このような単純マトリクス配置の電子源を
用いて構成した画像形成装置について、図９を用いて説
明する。図９は、画像形成装置の表示パネルの一例を示
す模式図である。An image forming apparatus constructed using such an electron source having a simple matrix arrangement will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a schematic diagram illustrating an example of a display panel of the image forming apparatus.

【００８８】図９において、８１は電子放出素子を複数
配した電子源基体、９１は電子源基体８１を固定したリ
アプレート、９６はガラス基体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がフリットガラス等
の接合部材を用いて接続されている。In FIG. 9, reference numeral 81 denotes an electron source substrate on which a plurality of electron-emitting devices are arranged; 91, a rear plate on which the electron source substrate 81 is fixed; 96, a fluorescent film 94 on the inner surface of a glass substrate 93;
And a face plate on which a metal back 95 and the like are formed. 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 a joining member such as frit glass.

【００８９】外囲器９７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。The envelope 97 is composed of the face plate 96, the support frame 92, and the rear plate 91 as described above.

【００９０】リアプレート９１は主に基体８１の強度を
補強する目的で設けられるため、基体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
ことができる。即ち、基体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９７を構成しても良い。Since the rear plate 91 is provided mainly for the purpose of reinforcing the strength of the base 81, if the base 81 itself has sufficient strength, the separate rear plate 91 can be omitted. That is, the support frame 92 may be directly sealed to the base 81, and the envelope 97 may be configured by the face plate 96, the support frame 92, and the base 81.

【００９１】一方、フェースプレート９６とリアプレー
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９７を構成することもできる。On the other hand, by providing a support (not shown) called a spacer between the face plate 96 and the rear plate 91, an envelope 97 having sufficient strength against atmospheric pressure can be formed. .

【００９２】なお、カラー表示を行う画像形成装置の場
合には、本発明の電子放出素子１つと、Ｒ，Ｇ，Ｂの蛍
光体それぞれ１つを対応させて、３画素で１絵素とする
事ができる。In the case of an image forming apparatus for performing color display, one pixel is formed by three pixels by associating one electron-emitting device of the present invention with one R, G, B phosphor. Can do things.

【００９３】図６は図９における表示パネルのフェース
プレート９６側から、リアプレート９１上の電子源基体
８１を眺めた図である。FIG. 6 is a view of the electron source substrate 81 on the rear plate 91 viewed from the face plate 96 side of the display panel in FIG.

【００９４】図６において、２は制御電極，３は陰極電
極，４は陰極電極上の電子放出部材，５は蛍光体，６１
はＸ方向配線，６２は層間絶縁層，６３はＹ方向配線で
ある。In FIG. 6, 2 is a control electrode, 3 is a cathode electrode, 4 is an electron emission member on the cathode electrode, 5 is a phosphor, 61
Denotes an X-direction wiring, 62 denotes an interlayer insulating layer, and 63 denotes a Y-direction wiring.

【００９５】なお、上記構成のうち、蛍光体のみフェー
スプレート側に配置されており、他は蛍光体と空間を隔
てたリアプレート側に配置されている。図６に示すよう
に、電子放出素子と蛍光体を配置する事で、隣接する蛍
光体同士のミスランディングがなく、蛍光体内部の電子
が照射される領域を広く取る事ができる。In the above configuration, only the phosphor is disposed on the face plate side, and the others are disposed on the rear plate side separated from the phosphor by a space. As shown in FIG. 6, by arranging the electron-emitting device and the phosphor, there is no mislanding between the adjacent phosphors, and it is possible to widen a region to be irradiated with electrons inside the phosphor.

【００９６】[0096]

【実施例】以下、上記実施の形態に基づくより具体的な
いくつかの実施例を詳細に説明する。EXAMPLES Some more specific examples based on the above embodiment will be described in detail below.

【００９７】（実施例１）本実施例における全体構成は
上述した図１に示すものと同一である。図２は、実施例
１に係わる電子放出素子の製造工程図である。なお、図
２ｄ）は図１中Ａ−Ａ’断面図に相当する。(Embodiment 1) The overall configuration of this embodiment is the same as that shown in FIG. FIG. 2 is a manufacturing process diagram of the electron-emitting device according to the first embodiment. FIG. 2D) corresponds to a sectional view taken along the line AA ′ in FIG.

【００９８】図２において、１は絶縁基板、２は制御電
極、３は陰極電極、４は電子放出部材、６は触媒であ
る。以下図２に沿って本実施例の素子の製造方法を説明
する。In FIG. 2, 1 is an insulating substrate, 2 is a control electrode, 3 is a cathode electrode, 4 is an electron-emitting member, and 6 is a catalyst. Hereinafter, a method for manufacturing the device of this embodiment will be described with reference to FIG.

【００９９】（工程１）基板１に石英基板を用い、十分
洗浄を行った後、制御電極２としてフォトリソグラフィ
ー及びスパッタ法によりＰｔを連続的に蒸着を行った。
ここで制御電極２は、幅３μｍの２本の対向したくし形
部が設けられるように形成した（図２ａ）。(Step 1) A quartz substrate was used as the substrate 1, and after sufficient cleaning, Pt was continuously deposited as a control electrode 2 by photolithography and sputtering.
Here, the control electrode 2 was formed such that two opposing comb-shaped portions each having a width of 3 μm were provided (FIG. 2A).

【０１００】（工程２）次に、フォトリソグラフィー及
びスパッタ法により、陰極電極３としてＰｔ、続いて陰
極電極３と後に述べる電子放出部材４とのコンタクト層
としてのＴｉ、さらに後に述べる電子放出部材４との触
媒層６としてＰｄを連続的に蒸着した。(Step 2) Next, by photolithography and sputtering, Pt is used as the cathode electrode 3, followed by Ti as a contact layer between the cathode electrode 3 and an electron emission member 4 described later, and further, an electron emission member 4 described later. Pd was continuously vapor-deposited as a catalyst layer 6.

【０１０１】ここで、陰極電極３及びコンタクト層及び
触媒層６は幅３μｍとし、陰極電極３と制御電極２との
間隔はＡ−Ａ’面内にて３μｍとなるようにした。Here, the width of the cathode electrode 3, the contact layer and the catalyst layer 6 was 3 μm, and the distance between the cathode electrode 3 and the control electrode 2 was 3 μm in the AA ′ plane.

【０１０２】その後、大気中で熱処理を行い、Ｐｄを酸
化パラジウムとした（図２ｂ）。Thereafter, heat treatment was performed in the air to convert Pd into palladium oxide (FIG. 2B).

【０１０３】（工程３）大気を排気後、基板を水素気流
中で熱処理を行った。この段階で陰極電極表面にはＰｄ
微粒子が形成された（図２ｃ）。(Step 3) After exhausting the atmosphere, the substrate was heat-treated in a hydrogen stream. At this stage, Pd
Fine particles were formed (FIG. 2c).

【０１０４】（工程４）続いて、エチレン気流中で加熱
処理をした。これを走査電子顕微鏡で観察すると、Ｐｄ
形成領域に多数のカーボンファイバーが形成されていた
（図２ｄ）。(Step 4) Subsequently, heat treatment was performed in an ethylene stream. When this was observed with a scanning electron microscope, Pd
Many carbon fibers were formed in the formation region (FIG. 2d).

【０１０５】上記のような工程にて、図１におけるＷ１
が１２０μｍ，Ｗ２が４００μｍとなるような領域内
に、幅３μｍからなる対向する２本のくし形部を備えた
制御電極２を形成し、これらのくし形部間に挟まれるよ
うに幅３μｍの陰極電極３を形成した。制御電極２と陰
極電極３の間隔は図１のＡ−Ａ’にて３μｍである。In the above steps, W1 in FIG.
Is formed in a region where is 120 μm and W2 is 400 μm, and a control electrode 2 having two opposing comb-shaped portions each having a width of 3 μm is formed. The cathode electrode 3 was formed. The distance between the control electrode 2 and the cathode electrode 3 is 3 μm at AA ′ in FIG.

【０１０６】本素子を図７に示すような真空装置７０に
設置し、真空排気装置７１によって十分に排気した。図
７に示したように素子からＨ＝２ｍｍ離れた位置に陽極
５を設け、陽極電圧としてＶａ＝１０ｋＶ印加した。な
お、陽極５には導電性フィルムを被覆した蛍光体が設置
されている。This device was set in a vacuum device 70 as shown in FIG. As shown in FIG. 7, the anode 5 was provided at a position H = 2 mm away from the device, and Va = 10 kV was applied as an anode voltage. The anode 5 is provided with a phosphor coated with a conductive film.

【０１０７】この状態で電子放出電流Ｉｅが観測され蛍
光体が発光する事を確認した。そして制御電極に３５Ｖ
程度からなる電圧を陰極からみて負になるように印加す
るとＩｅが計測不能（ＯＦＦ状態）となった。制御電極
に陰極からみて負になるように５Ｖの電圧を印加した状
態で制御良い発光を確認し、この電圧をＯＮ状態とし
て、制御電極に印加する負電圧を、５Ｖ−３５Ｖのパル
ス電圧にするとＩｅのＯＮ―ＯＦＦが繰り替えされた。In this state, the electron emission current Ie was observed, and it was confirmed that the phosphor emitted light. And 35V to the control electrode
When a voltage consisting of about a magnitude was applied so as to be negative when viewed from the cathode, Ie could not be measured (OFF state). When a voltage of 5V is applied to the control electrode so that the voltage becomes negative when viewed from the cathode, controllable light emission is confirmed in a state where a voltage of 5V is applied. ON-OFF of Ie was repeated.

【０１０８】このように、本実施例においては数十Ｖと
いう低い電圧により発光素子の切り替えを行う事が可能
である。As described above, in the present embodiment, it is possible to switch the light emitting elements with a voltage as low as several tens of volts.

【０１０９】（実施例２）実施例２として、上記実施例
１と同様の制御電極及び陰極電極配置において、陰極電
極のうち制御電極のくし歯に囲まれている部分にのみ電
子放出部材を配置した例について示す。(Embodiment 2) As Embodiment 2, in the same arrangement of the control electrode and the cathode electrode as in Embodiment 1 described above, the electron emission member is arranged only in the portion of the cathode electrode surrounded by the comb teeth of the control electrode. An example is shown below.

【０１１０】図３は本発明の実施例２に係る電子放出素
子の模式図であり、３−ａ）は模式的斜視図であり、３
−ｂ）は３−ａ）中○で囲んだ部分の模式的平面図であ
る。FIG. 3 is a schematic view of an electron-emitting device according to Example 2 of the present invention, and 3-a) is a schematic perspective view of FIG.
FIG. 3B is a schematic plan view of a portion surrounded by a circle in 3-A).

【０１１１】製造方法は実施例１とまったく同様にし
て、実施例１の工程２において、陰極電極３と、コンタ
クト層及び触媒層６とを、２段階のフォトリソグラフィ
ーにより形成した。The manufacturing method was exactly the same as in Example 1, and in Step 2 of Example 1, the cathode electrode 3, the contact layer and the catalyst layer 6 were formed by two-stage photolithography.

【０１１２】本実施例にて作製した素子では、陰極電極
３及び制御電極２の幅は３μｍ、制御電極２と電子放出
部材４との間隔は、図３−ｂにおけるＡ−Ａ’において
３μｍである。In the device manufactured in this example, the width of the cathode electrode 3 and the control electrode 2 was 3 μm, and the distance between the control electrode 2 and the electron-emitting member 4 was 3 μm in AA ′ in FIG. is there.

【０１１３】そして、本実施例では、図３−ｂのＢ−
Ｂ’断面においては、電子放出部材が陰極電極上にな
く、電子放出素子が形成されていないので電子放出に関
与しない。よって素子の動作電圧が低下する。In this embodiment, B- in FIG.
In the section B ', the electron emitting member is not on the cathode electrode and the electron emitting element is not formed, so that it does not participate in electron emission. Therefore, the operating voltage of the element decreases.

【０１１４】本実施例の素子を、実施例１と同様に図７
の真空装置内に配置して動作させると、本実施例では３
０Ｖにて電子放出を停止する事が可能である事を確認
し、ＯＦＦ時３０Ｖ、ＯＮ時０Ｖにて素子を駆動でき
た。The device of this embodiment is similar to that of the first embodiment shown in FIG.
In this embodiment, when the device is arranged and operated in a vacuum device,
It was confirmed that electron emission could be stopped at 0 V, and the device could be driven at 30 V when OFF and 0 V when ON.

【０１１５】（実施例３）実施例３として、上記実施例
１と同様の制御電極２及び陰極電極３の配置において、
電子放出部材４を陰極電極３の幅よりも広く形成した場
合を示す。図４は、実施例３に係わる電子放出素子の製
造工程図である。なお、図４ｄ）は図１中Ａ−Ａ’断面
図に相当する。以下図２に沿って本実施例の素子の製造
方法を説明する。(Embodiment 3) As Embodiment 3, in the same arrangement of the control electrode 2 and the cathode electrode 3 as in Embodiment 1 described above,
The case where the electron emission member 4 is formed wider than the width of the cathode electrode 3 is shown. FIG. 4 is a manufacturing process diagram of the electron-emitting device according to the third embodiment. FIG. 4D) corresponds to a sectional view taken along the line AA ′ in FIG. Hereinafter, a method for manufacturing the device of this embodiment will be described with reference to FIG.

【０１１６】（工程１）基板１に石英基板を用い、十分
洗浄を行った後、制御電極２及び陰極電極３としてフォ
トリソグラフィー及びスパッタ法によりＰｔを連続的に
蒸着を行った。ここで制御電極２の幅及び陰極電極３の
幅は実施例１と同様に形成した（図４ａ）。(Step 1) A quartz substrate was used as the substrate 1, and after sufficient cleaning, Pt was continuously deposited as the control electrode 2 and the cathode electrode 3 by photolithography and sputtering. Here, the width of the control electrode 2 and the width of the cathode electrode 3 were formed in the same manner as in Example 1 (FIG. 4A).

【０１１７】（工程２）次に、フォトリソグラフィー及
びスパッタ法により、コンタクト層としてＴｉ、触媒層
６としてＰｄを連続的に蒸着した。コンタクト層及び触
媒層６は陰極電極３の幅よりも広くなるようにした。(Step 2) Next, Ti as a contact layer and Pd as a catalyst layer 6 were successively deposited by photolithography and sputtering. The contact layer and the catalyst layer 6 were made wider than the width of the cathode electrode 3.

【０１１８】その後、大気中で熱処理を行い、Ｐｄを酸
化パラジウムとした（図４ｂ）。Thereafter, heat treatment was performed in the air to convert Pd into palladium oxide (FIG. 4B).

【０１１９】（工程３）実施例１の工程３と同様にし
て、水素気流中で熱処理を行い、触媒層を微粒子化した
（図４ｃ）。(Step 3) In the same manner as in Step 3 of Example 1, heat treatment was performed in a hydrogen stream to make the catalyst layer finer (FIG. 4c).

【０１２０】（工程４）実施例１の工程４と同様にし
て、カーボンファイバーを形成した（図４ｄ）。(Step 4) A carbon fiber was formed in the same manner as in Step 4 of Example 1 (FIG. 4D).

【０１２１】本実施例の素子を、実施例１と同様に図７
の真空装置内に配置して動作させると、本実施例では電
子放出材の幅が広がるが、制御電極２と電子放出部材４
の距離が接近するので、ＯＮ‐ＯＦＦの切り替え電圧が
実施例１とほぼ同様にして電子放出領域を拡大する事が
できた。The device of this embodiment is similar to the device of FIG.
In this embodiment, when the device is arranged and operated in a vacuum device, the width of the electron-emitting material is increased.
Since the distance is short, the ON-OFF switching voltage was able to expand the electron emission region almost in the same manner as in the first embodiment.

【０１２２】（実施例４）実施例４として、上記実施例
１と同様の制御電極２及び陰極電極３の配置において、
上記実施例１の場合に比べ制御電極２を厚くした例につ
いて示す。(Embodiment 4) As Embodiment 4, in the same arrangement of the control electrode 2 and the cathode electrode 3 as in Embodiment 1 described above,
An example in which the control electrode 2 is made thicker than in the case of the first embodiment will be described.

【０１２３】（工程１）基板１に石英基板を用い、十分
洗浄を行った後、制御電極２としてフォトリソグラフィ
ー及び真空蒸着によるリフトオフ法により、くし形パタ
ーンを形成した。ここで制御電極２の幅及びパターンは
実施例１と同様にした。(Step 1) A quartz substrate was used as the substrate 1, and after sufficient cleaning, a comb-shaped pattern was formed as the control electrode 2 by a lift-off method using photolithography and vacuum evaporation. Here, the width and pattern of the control electrode 2 were the same as in Example 1.

【０１２４】（工程２）実施例１の工程２から４とまっ
たく同様にして、２本のくし形電極に挟まれるように陰
極電極３及び電子放出部材４を作製した。(Step 2) The cathode electrode 3 and the electron-emitting member 4 were manufactured in exactly the same manner as in steps 2 to 4 of Example 1 so as to be sandwiched between two comb-shaped electrodes.

【０１２５】本実施例の素子を、図７の真空装置内にて
実施例１と同様にして動作させると、本実施例では、電
子放出部材よりも制御電極が高い位置（図６のＨにて陽
極側を高いと表現する）に存在するので、より低い電圧
でＯＮ―ＯＦＦの切り替えが可能であった。When the device of this embodiment is operated in the vacuum apparatus of FIG. 7 in the same manner as in the first embodiment, in this embodiment, the position where the control electrode is higher than the electron-emitting member (at H in FIG. 6). On the anode side is expressed as high), it was possible to switch between ON and OFF with a lower voltage.

【０１２６】（実施例５）本発明の実施の形態に係る電
子放出素子を複数配して得られる画像形成装置の実施例
について、図８及び図９を用いて説明する。Example 5 An example of an image forming apparatus obtained by arranging a plurality of electron-emitting devices according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

【０１２７】図８において、８１は電子源基体，８２は
Ｘ方向配線，８３はＹ方向配線である。８４は本発明の
実施の形態に係る電子放出素子，８５は結線である。In FIG. 8, reference numeral 81 denotes an electron source base, 82 denotes an X-direction wiring, and 83 denotes a Y-direction wiring. 84 is an electron-emitting device according to the embodiment of the present invention, and 85 is a connection.

【０１２８】ｍ本のＸ方向配線８２は、ＤＸ１，ＤＸ
２，・・・，ＤＸｍからなり、蒸着法にて形成した。Ｙ
方向配線８３は，ＤＹ１，ＤＹ２，・・・，ＤＹｎのｎ
本の配線からなり、Ｘ方向配線８２と同様に形成され
る。これらｍ本のＸ方向配線８２とｎ本のＹ方向配線８
３との間には、不図示の層間絶縁層が設けられており、
両者を電気的に分離している（ｍ，ｎは，共に正の整
数）。The m X-direction wirings 82 are DX1 and DX
, DXm, and formed by a vapor deposition method. Y
The direction wiring 83 is n of DY1, DY2,.
It is formed in the same manner as the X-direction wiring 82. These m X-directional wirings 82 and n Y-directional wirings 8
3, an interlayer insulating layer (not shown) is provided.
Both are electrically separated (m and n are both positive integers).

【０１２９】Ｘ方向配線８２とＹ方向配線８３は、それ
ぞれ外部端子として引き出されている。The X-direction wiring 82 and the Y-direction wiring 83 are led out as external terminals.

【０１３０】電子放出素子８４を構成する一対の電極
（制御電極２および陰極電極３）は、ｍ本のＸ方向配線
８２とｎ本のＹ方向配線８３と導電性金属等からなる結
線８５によって電気的に接続されている。A pair of electrodes (control electrode 2 and cathode electrode 3) constituting the electron-emitting device 84 are electrically connected by m X-directional wirings 82, n Y-directional wirings 83, and a connection 85 made of a conductive metal or the like. Connected.

【０１３１】Ｘ方向配線８２には、Ｘ方向に配列した電
子放出素子８４の行を、選択するための走査信号を印加
する不図示の走査信号印加手段が接続される。一方、Ｙ
方向配線８３には、Ｙ方向に配列した電子放出素子８４
の各列を入力信号に応じて、変調するための不図示の変
調信号発生手段が接続される。A scanning signal applying means (not shown) for applying a scanning signal for selecting a row of the electron-emitting devices 84 arranged in the X direction is connected to the X-direction wiring 82. On the other hand, Y
Electron emitting elements 84 arranged in the Y direction
(Not shown) for modulating each of the columns according to the input signal.

【０１３２】各電子放出素子に印加される制御電圧は、
当該素子に印加される走査信号と変調信号の差電圧とし
て供給される。本実施例の素子では、素子の切り替え時
にＸ方向配線とＹ方向配線間にほとんど電流が流れない
ので、Ｘ方向配線，Ｙ方向配線を素子の陰極及び制御電
極のどちらに結線してもよいが、本実施例ではＸ方向配
線を素子の陰極電極に、Ｙ方向配線を素子の制御電極に
接続した。The control voltage applied to each electron-emitting device is:
It is supplied as a difference voltage between the scanning signal and the modulation signal applied to the element. In the element of the present embodiment, almost no current flows between the X-direction wiring and the Y-direction wiring at the time of switching of the element. In this embodiment, the X-directional wiring is connected to the cathode electrode of the device, and the Y-directional wiring is connected to the control electrode of the device.

【０１３３】上記構成においては、単純なマトリクス配
線を用いて、個別の素子を選択し、独立に駆動すること
ができる。In the above configuration, individual elements can be selected and driven independently using a simple matrix wiring.

【０１３４】このような単純マトリクス配置の電子源を
用いて構成した画像形成装置について、図９を用いて説
明する。図９は、画像形成装置の表示パネルを示す図で
ある。An image forming apparatus configured using such a simple matrix arrangement of electron sources will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a diagram illustrating a display panel of the image forming apparatus.

【０１３５】図９において、８１は電子放出素子を複数
配した電子源基体，９１は電子源基体８１を固定したリ
アプレート，９６はガラス基体９３の内面に蛍光膜９４
とメタルバック（前述の陽極）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９
２には、リアプレート９１，フェースプレート９６がフ
リットガラス等を用いて接続されている。外囲器９７は
封着して構成される。In FIG. 9, reference numeral 81 denotes an electron source substrate on which a plurality of electron-emitting devices are arranged, 91 denotes a rear plate on which the electron source substrate 81 is fixed, and 96 denotes a fluorescent film 94 on the inner surface of a glass substrate 93.
And a metal plate (the above-mentioned anode) 95 and the like. Reference numeral 92 denotes a support frame.
2, a rear plate 91 and a face plate 96 are connected using frit glass or the like. The envelope 97 is formed by sealing.

【０１３６】前述の封着を行う際には、カラーの場合は
各色蛍光体と電子放出素子とを対応させる必要があり、
十分な位置合わせを行った。図６に示すように、Ｒ，
Ｇ，Ｂの３色の蛍光体をそれぞれ電子放出素子と対応す
るように配置した。When performing the above-mentioned sealing, in the case of color, it is necessary to make each color phosphor correspond to the electron-emitting device.
Sufficient alignment was performed. As shown in FIG.
Phosphors of three colors of G and B are arranged so as to correspond to the electron-emitting devices, respectively.

【０１３７】以上のようにして作成した本実施例に係わ
る画像形成装置を駆動したところ、高輝度かつ高精細
で、良好な画像が得られた。When the image forming apparatus according to the present embodiment prepared as described above was driven, a high-luminance, high-definition, and good image was obtained.

【０１３８】ここで述べた画像形成装置の構成は、本発
明に係る電子放出素子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。The configuration of the image forming apparatus described here is an example of an image forming apparatus to which the electron-emitting device according to the present invention can be applied, and various modifications can be made based on the technical concept of the present invention.

【０１３９】（その他）これまでの説明では、制御電極
と陰極電極にくし形状の部分をそれぞれ設けて、これら
が互いに入り組むように配置する例を示した。しかし、
形状はこれに限らず、互いの電極に複数枝分かれした部
分を設けて、これらが互いに入り組むように配置すれば
所定の効果を得ることができる。なお、互いの電極が非
接触となるように配置されることは言うまでもない。(Others) In the above description, an example has been described in which comb-shaped portions are provided for the control electrode and the cathode electrode, and the comb-shaped portions are arranged so as to be intricate with each other. But,
The shape is not limited to this, and a predetermined effect can be obtained by providing a plurality of branched portions in each electrode and arranging them so that they are intricate with each other. Needless to say, the electrodes are arranged so as to be in non-contact with each other.

【０１４０】[0140]

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、電子ビ
ームの広がりを少なくし、かつ陽極に対する電子到達領
域を広くできる。従って、高精細な電子制御が可能とな
り、かつ、陽極に対する電子到達領域の集中を緩和でき
る。As described above, according to the present invention, the spread of the electron beam can be reduced, and the electron reaching area to the anode can be widened. Therefore, high-definition electronic control can be performed, and the concentration of the electron reaching region with respect to the anode can be reduced.

【０１４１】従って、本発明の画像形成装置の場合に
は、高精細な画像形成が可能となり、画像形成部材の劣
化が緩和される。Therefore, in the case of the image forming apparatus of the present invention, high-definition image formation is possible, and deterioration of the image forming member is reduced.

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

【図１】本発明の実施の形態に係る電子放出素子の模式
図である。FIG. 1 is a schematic view of an electron-emitting device according to an embodiment of the present invention.

【図２】本発明の実施例１に係わる電子放出素子の製造
工程図である。FIG. 2 is a manufacturing process diagram of the electron-emitting device according to the first embodiment of the present invention.

【図３】本発明の実施例２に係る電子放出素子の模式図
である。FIG. 3 is a schematic view of an electron-emitting device according to a second embodiment of the present invention.

【図４】本発明の実施例３に係わる電子放出素子の製造
工程図である。FIG. 4 is a manufacturing process diagram of the electron-emitting device according to the third embodiment of the present invention.

【図５】本発明の実施の形態に係る電子放出素子の製造
工程の一例を示す工程図である。FIG. 5 is a process chart showing an example of a manufacturing process of the electron-emitting device according to the embodiment of the present invention.

【図６】表示パネルのフェースプレート側から、リアプ
レート上の電子源基体を眺めた図である。FIG. 6 is a view in which an electron source substrate on a rear plate is viewed from the face plate side of the display panel.

【図７】真空装置内での電子放出素子の駆動の様子を示
す模式的斜視図である。FIG. 7 is a schematic perspective view showing a state of driving an electron-emitting device in a vacuum device.

【図８】電子源の模式的平面図である。FIG. 8 is a schematic plan view of an electron source.

【図９】画像形成装置の一部破断斜視図である。FIG. 9 is a partially cutaway perspective view of the image forming apparatus.

【図１０】本発明の実施の形態に係る電子放出素子の基
本的構造を最も簡略に示す一例の模式的断面図である。FIG. 10 is a schematic cross-sectional view of an example showing the basic structure of the electron-emitting device according to the embodiment of the present invention in the simplest manner.

【図１１】カーボンファイバーの模式図である。FIG. 11 is a schematic view of a carbon fiber.

【図１２】カーボンファイバーの模式図である。FIG. 12 is a schematic view of a carbon fiber.

【図１３】従来技術に係る画像形成装置の動作原理説明
図である。FIG. 13 is a diagram illustrating the operation principle of an image forming apparatus according to the related art.

【符号の説明】 １ 基板 ２ 制御電極 ３ 陰極電極 ４ 電子放出部材 ５ 陽極 ６ 触媒層 ６１ 蛍光体 ６２ 配線 ６３ 層間絶縁層 ７０ 真空装置 ７１ 真空排気装置 ８１ 基体 ８２，８３ 配線 ８４ 電子放出素子 ８５ 結線 ９１ リアプレート ９２ 支持枠 ９３ ガラス基体 ９４ 蛍光膜 ９５ メタルバック ９６ フェースプレート ９７ 外囲器DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate 2 Control electrode 3 Cathode electrode 4 Electron emission member 5 Anode 6 Catalyst layer 61 Phosphor 62 Wiring 63 Interlayer insulating layer 70 Vacuum device 71 Vacuum exhaust device 81 Base 82, 83 wiring 84 Electron emitting element 85 Connection Reference Signs List 91 rear plate 92 support frame 93 glass base 94 fluorescent film 95 metal back 96 face plate 97 envelope

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Claims (14)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】１つの陽極と、 該陽極と空間を隔てた基板上に配置された電子放出部材
を有する１つの陰極電極と、 前記電子放出部材からの電子放出をコントロールする制
御電極と、を備え、 前記電子放出部材から前記陽極への電子流を、前記制御
電極に与える電位によりカットオフする電子放出素子に
おいて、 前記制御電極が前記陰極電極を囲いこむように相対称す
るくし形に形成されると共に、該相対称するくし形制御
電極のくし歯に沿うように前記陰極電極が形成されてい
ることを特徴とする電子放出素子。1. An anode, one cathode electrode having an electron emission member disposed on a substrate separated from the anode by a space, and a control electrode for controlling electron emission from the electron emission member. An electron-emitting device that cuts off an electron flow from the electron-emitting member to the anode by a potential applied to the control electrode, wherein the control electrode is formed in a comb shape so as to surround the cathode electrode. An electron-emitting device, wherein the cathode electrode is formed along a comb tooth of the comb-shaped control electrode. 【請求項２】前記陽極と、前記制御電極が形成された基
板を重ね合わせて見た場合に、該陽極の端部にあたる部
分に、前記相対称するくし形の柄の部分が配置されてい
ることを特徴とする請求項１に記載の電子放出素子。2. The comb-shaped pattern portion is disposed at a portion corresponding to an end of the anode when the anode and the substrate on which the control electrode is formed are superimposed and viewed. The electron-emitting device according to claim 1, wherein: 【請求項３】前記陰極電極のうち、前記くし歯に囲われ
ている部分のみに、電子放出部材が配置されていること
を特徴とする請求項１または２に記載の電子放出素子。3. The electron-emitting device according to claim 1, wherein an electron-emitting member is arranged only in a portion of the cathode electrode surrounded by the comb teeth. 【請求項４】前記電子放出部材は、前記陰極電極を覆
い、さらに該陰極電極と前記制御電極との間の絶縁性基
板上にまで形成されていることを特徴とする請求項１，
２または３に記載の電子放出素子。4. The device according to claim 1, wherein said electron-emitting member covers said cathode electrode, and is further formed on an insulating substrate between said cathode electrode and said control electrode.
4. The electron-emitting device according to 2 or 3. 【請求項５】前記電子放出部材と前記陽極との距離が最
短となる距離よりも、前記制御電極と前記陽極との距離
が最短となる距離のほうが短くなることを特徴とする請
求項１〜４のいずれか一つに記載の電子放出素子。5. The system according to claim 1, wherein the distance at which the distance between the control electrode and the anode is shortest is shorter than the distance at which the distance between the electron emission member and the anode is shortest. 5. The electron-emitting device according to any one of 4. 【請求項６】前記電子放出部材がカーボンファイバーで
あることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記
載の電子放出素子。6. The electron-emitting device according to claim 1, wherein said electron-emitting member is a carbon fiber. 【請求項７】前記カーボンファイバーが、カーボンナノ
チューブ，グラファイトナノファイバー，アモルファス
カーボンファイバー，およびダイアモンドファイバーか
ら選択された少なくともひとつであることを特徴とする
請求項６に記載の電子放出素子。7. The electron-emitting device according to claim 6, wherein the carbon fiber is at least one selected from a carbon nanotube, a graphite nanofiber, an amorphous carbon fiber, and a diamond fiber. 【請求項８】陽極と対向して配置される基板と、 該基板上に設けられ、前記陽極に向けて電子を放出する
陰極電極と、 前記基板上に設けられ、前記陰極電極から放出する電子
の放出量および電子放出の停止を制御する制御電極と、
を備えた電子放出素子において、 前記陰極電極は複数に枝分かれした枝分かれ部分を備え
ると共に、 前記制御電極は、該陰極電極の略全体を囲むように配置
され、かつ、該陰極電極の枝分かれ部分の各隙間に入り
込むように枝分かれした枝分かれ部分が設けられている
ことを特徴とする電子放出素子。8. A substrate disposed to face the anode, a cathode electrode provided on the substrate and emitting electrons toward the anode, and an electron provided on the substrate and emitted from the cathode electrode. A control electrode for controlling the emission amount of electrons and stopping the electron emission,
In the electron-emitting device, the cathode electrode includes a plurality of branched portions, and the control electrode is disposed so as to surround substantially the entire cathode electrode, and each of the branched portions of the cathode electrode An electron-emitting device comprising: a branched portion branched into a gap. 【請求項９】請求項１〜８のいずれか一つに記載の電子
放出素子を複数個配置したことを特徴とする電子源。9. An electron source, comprising a plurality of the electron-emitting devices according to claim 1. 【請求項１０】前記複数個の電子放出素子をマトリクス
配線することを特徴とする請求項９に記載の電子源。10. The electron source according to claim 9, wherein said plurality of electron-emitting devices are arranged in a matrix. 【請求項１１】請求項９または１０に記載の電子源に備
えられた電子放出素子からの電子放出がカットオフされ
る時の、前記制御電極と前記陰極電極との電位差を、Δ
Ｖｓ（ΔＶｓ＝前記陰極電極電位−前記制御電極電位）
とすると、電子放出させない電子放出素子にはΔＶｓ以
上の電位差を印加することを特徴とする電子源の駆動方
法。11. A potential difference between the control electrode and the cathode electrode when the electron emission from the electron-emitting device provided in the electron source according to claim 9 is cut off.
Vs (ΔVs = the cathode electrode potential−the control electrode potential)
Then, a potential difference of ΔVs or more is applied to the electron-emitting device that does not emit electrons. 【請求項１２】請求項９または１０に記載の電子源と、 電子源による電子放出により画像形成を行う画像形成部
材と、を備えることを特徴とする画像形成装置。12. An image forming apparatus comprising: the electron source according to claim 9; and an image forming member that forms an image by emitting electrons from the electron source. 【請求項１３】請求項１２に記載の画像形成装置に備え
られた画像形成部材は、複数の画素により構成され、発
光させない画素には、前記ΔＶｓ以上の電位差を印加す
ることを特徴とする画像形成装置の駆動方法。13. The image forming apparatus according to claim 12, wherein the image forming member includes a plurality of pixels, and applies a potential difference of ΔVs or more to pixels that do not emit light. A method for driving the forming apparatus. 【請求項１４】第１の電極が配置された第１の基板と、 該第１の基板と間隔を置いて対向して配置された第２の
基板と、 該第２の基板表面上に配置された第２の電極および第３
の電極と、 前記第１の電極に前記第２の電極に印加する電位よりも
高い電位を印加する第１の電位印加手段と、 前記第３の電極に電位を印加する第２の電位印加手段
と、を有する電子放出装置であって、 前記第３の電極は、前記第２の電極を挟むように、そし
て前記第２の電極とは間隔を置いて配置されており、 前記第２の電位印加手段は、前記第１の電位印加手段に
よって前記第１の電極と第２の電極間で放出される電子
を停止する電位または、前記第１の電圧印加手段によっ
て前記第１の電極と第２の電極間で放出される電子の量
を制御する電位を印加する電位印加手段であることを特
徴とする電子放出装置。14. A first substrate on which a first electrode is disposed, a second substrate disposed to face the first substrate at a distance from the first substrate, and disposed on a surface of the second substrate. The second electrode and the third
A first potential applying means for applying a potential higher than a potential applied to the second electrode to the first electrode; and a second potential applying means for applying a potential to the third electrode And wherein the third electrode is disposed so as to sandwich the second electrode and at an interval from the second electrode, and the second potential The applying means may be a potential for stopping electrons emitted between the first electrode and the second electrode by the first potential applying means, or the first electrode may be connected to the second electrode by the first voltage applying means. An electron emission device for applying an electric potential for controlling an amount of electrons emitted between the electrodes.