JP2003016919A - Electron emitting element, electron source, electron source assembly, and image forming device - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To propose an electron emitting element and electron source having a small electron beam diameter and provide an image forming device with good and fine image quality by using the electron source. SOLUTION: An electron emission film 5 is formed in a part of the exposing area of a cathode electrode 2, and the electron emission film 5 is arranged in a position shifted from the opening center of an opening.

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、該
電子放出素子を複数配置してなる電子源、該電子源を複
数配置してなる電子源集合体、および該電子源集合体を
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 uses an electron-emitting device, an electron source having a plurality of the electron-emitting devices arranged therein, an electron source assembly having a plurality of the electron sources arranged therein, and an electron source assembly. The present invention relates to an image forming apparatus configured as described above.

【０００２】[0002]

【従来の技術】従来、電子放出素子として熱電子素子と
冷陰極素子の２種類が知られている。冷陰極素子には電
界放出型（以下、ＦＥ型と称する）、金属／絶縁層／金
属型（以下、ＭＩＭ型と称する）や、表面伝導型電子放
出素子等がある。2. Description of the Related Art Conventionally, there are known two types of electron-emitting devices, a thermoelectron device and a cold cathode device. The cold cathode device includes 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 emission device, and the like.

【０００３】ＦＥ型の例としては、Ｗ．Ｐ．Ｄｙｋｅ
＆ Ｗ．Ｗ．Ｄｏｌａｎ，”Ｆｉｅｌｄ Ｅｍｉｓｓｉ
ｏｎ”，Ａｄｖａｎｃｅ ｉｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｐ
ｈｙｓｉｃｓ，８，８９ （１９５６）、あるいはＣ．
Ａ．Ｓｐｉｎｄｔ，”ＰＨＹＳＩＣＡＬ Ｐｒｏｐｅｒ
ｔｉｅｓ ｏｆｔｈｉｎ−ｆｉｌｍ ｆｉｅｌｄ ｅｍ
ｉｓｓｉｏｎ ｃａｔｈｏｄｅｓ ｗｉｔｈ ｍｏｌｙ
ｂｄｅｎｉｕｍ ｃｏｎｅｓ”，Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙ
ｓ．，４７，５２４８（１９７６）等に開示されたもの
が知られている。As an example of the FE type, W. P. Dyke
& W. W. Dolan, "Field Emissi"
on ”, Advance in Electron P
hysics, 8, 89 (1956), or C.I.
A. Spindt, "PHYSICAL Proper
ties of thin-film field em
ision cathodes with molly
bdenium cones ", J. Appl. Phy
s. , 47, 5248 (1976) and the like are known.

【０００４】ＭＩＭ型の例としては、Ｃ．Ａ．Ｍｅａ
ｄ，”Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｔｕｎｎｅｌ−Ｅｍ
ｉｓｓｉｏｎ Ｄｅｖｉｃｅｓ”，Ｊ．Ａｐｐｌｙ．Ｐ
ｈｙｓ．，３２，６４６（１９６１）等に開示されたも
のが知られている。An example of the MIM type is C.I. A. Mea
d, "Operation of Tunnel-Em
"Ission Devices", J. Apply. P
hys. , 32,646 (1961) and the like are known.

【０００５】また、最近の例では、Ｔｏｓｈｉａｋｉ．
Ｋｕｓｕｎｏｋｉ，”Ｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎ−ｆｒｅ
ｅ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｆｒｏｍ
ｎｏｎ−ｆｏｒｍｅｄ ｍｅｔａｌ−ｉｎｓｕｌａｔｏ
ｒ−ｍｅｔａｌ（ＭＩＭ）ｃａｔｈｏｄｅｓ Ｆａｂｒ
ｉｃａｔｅｄ ｂｙ ｌｏｗ ｃｕｒｒｅｎｔ Ａｎｏ
ｄｉｃ ｏｘｉｄａｔｉｏｎ”，Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐ
ｌ．Ｐｈｙｓ．ｖｏｌ．３２（１９９３）ｐｐ．Ｌ１６
９５，Ｍｕｔｓｕｍｉ ｓｕｚｕｋｉ ｅｔａｌ”Ａｎ
ＭＩＭ−Ｃａｔｈｏｄｅ Ａｒｒａｙ ｆｏｒ Ｃａ
ｔｈｏｄｅ ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ Ｄｉｓｐｌａｙ
ｓ”，ＩＤＷ’９６，（１９９６）ｐｐ．５２９等が研
究されている。In a recent example, Toshiaki.
Kusunoki, "Fluctuation-fre
e electron emission from
non-formed metal-insulato
r-metal (MIM) cathodes Fabr
icated by low current Ano
dic oxidation ”, Jpn. J. App
l. Phys. vol. 32 (1993) pp. L16
95, Mutsumi Suzuki et al "An
MIM-Cathode Array for Ca
theode luminescent display
s ", IDW'96, (1996) pp. 529 and the like have been studied.

【０００６】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。表面伝導型素子では、前記のエリンソンの報告
に記載のＳｎＯ_２薄膜を用いたもの、Ａｕ薄膜を用いた
もの、（Ｇ．Ｄｉｔｔｍｅｒ．Ｔｈｉｎ Ｓｏｌｉｄ
Ｆｉｌｍｓ，９，３１７（１９７２））、Ｉｎ_２Ｏ_３／
ＳｎＯ_２薄膜によるもの（Ｍ．Ｈａｒｔｗｅｌｌ ａｎ
ｄ Ｃ．Ｇ．Ｆｏｎｓｔａｄ，ＩＥＥＥＴｒａｎｓ．Ｅ
Ｄ Ｃｏｎｆ．，５１９（１９８３））等が報告されて
いる。[0006] As an example of the surface conduction type, as reported by Elinson (MI Elinson Radio Eng. E.
electron Phys. , 10 (1965)) and the like. In this surface conduction electron-emitting device, electrons are emitted by passing a current through a thin film of a small area formed on a substrate in parallel to the film surface. It utilizes the phenomenon. In the surface conduction type element, one using the SnO ₂ thin film described in the above-mentioned report of Erinson, one using an Au thin film, (G. Dittmer. Thin Solid
Films, 9, 317 (1972)), In ₂ O ₃ /
With SnO ₂ thin film (M. Hartwell an
d C. G. Fonstad, IEEE Trans. E
D Conf. , 519 (1983)) and the like have been reported.

【０００７】ところで、電子放出素子を画像形成装置に
応用するには、蛍光体を十分な輝度で発光させる放出電
流が必要である。また、ディスプレイの高精細化のため
には蛍光体に照射される電子ビームの径が小さいもので
ある事が要求される。そして製造し易いという事が重要
である。By the way, in order to apply the electron-emitting device to the image forming apparatus, an emission current for causing the phosphor to emit light with sufficient brightness is required. Further, in order to improve the definition of the display, it is required that the diameter of the electron beam with which the phosphor is irradiated is small. And it is important to be easy to manufacture.

【０００８】従来のＦＥ型の例としてＳｐｉｎｄｔ型の
電子放出素子がある。Ｓｐｉｎｄｔ型では、放出点とし
てマイクロチップが形成され、その先端から電子が放出
される構成が一般的であり、蛍光体を発光させるために
放出電流密度を大きくすると、電子放出部の熱的な破壊
を誘起し、ＦＥ素子の寿命を制限することになる。ま
た、先端から放出された電子は、ゲート電極で形成され
た電場によって広がる傾向があり、ビーム径を小さくで
きないという欠点がある。An example of the conventional FE type is a Spindt type electron-emitting device. In the Spindt type, a microchip is generally formed as an emission point, and electrons are emitted from the tip of the microchip. When the emission current density is increased to cause the phosphor to emit light, the electron emission part is thermally destroyed. Will be induced and the life of the FE element will be limited. Further, the electrons emitted from the tip tend to spread due to the electric field formed by the gate electrode, and there is a drawback that the beam diameter cannot be reduced.

【０００９】このようなＦＥ素子の欠点を克服するため
に、個別の解決策として様々な例が提案されている。In order to overcome such drawbacks of the FE element, various examples have been proposed as individual solutions.

【００１０】電子ビームの広がりを防ぐ例としては、電
子放出部上方に収束電極を配置した例がある。しかし、
これは放出された電子ビームを収束電極の負電位により
絞るのが一般的だが、製造工程が複雑となり、製造コス
トの増大を招いてしまうという問題がある。As an example of preventing the spread of the electron beam, there is an example in which a focusing electrode is arranged above the electron emitting portion. But,
In this method, the emitted electron beam is generally focused by the negative potential of the focusing electrode, but there is a problem that the manufacturing process is complicated and the manufacturing cost is increased.

【００１１】電子ビーム径を小さくする別の例として
は、Ｓｐｉｎｄｔ型のようなマイクロチップを形成しな
い方法がある。たとえば、特開平８−０９６７０３号公
報、特開平８−０９６７０４号公報に記載されたものが
ある。Another example of reducing the electron beam diameter is a method of forming no microchip, such as the Spindt type. For example, there are those described in JP-A-8-096703 and JP-A-8-096704.

【００１２】これらは孔内に配置した薄膜から電子放出
を行わせるため、電子放出面上に平坦な等電位面が形成
され電子ビームの広がりが小さくなるという利点があ
る。また、電子放出物質として低仕事関数の構成材料を
使用することで、マイクロチップを形成しなくても電子
放出が可能であり、低駆動電圧が図れる。さらに、電子
放出が面で行われるために、電界の集中がおきず、破壊
がおこらず、長寿命である。Since these emit electrons from the thin film arranged in the holes, there is an advantage that a flat equipotential surface is formed on the electron emission surface and the spread of the electron beam is reduced. Further, by using a low work function constituent material as the electron emitting substance, electrons can be emitted without forming a microchip, and a low driving voltage can be achieved. Further, since the electron emission is performed on the surface, the electric field is not concentrated, no breakdown occurs, and the life is long.

【００１３】さらに電子ビーム径が小さく、駆動電圧を
低く抑える方法として、カソード電極の形状を改善する
手法を用いた例がある。たとえば、特開平８−２９３２
４４号公報、特開平１０−１２５２１５号公報、特開平
２０００−６７７３６号公報、ＵＳＰ５４７３２１８に
記載されたものがある。これらは、カソード電極を凹型
にし、その溝中に電子放出材料を形成することで、ビー
ム径、駆動電圧を改善している。Further, as a method of reducing the electron beam diameter and suppressing the drive voltage, there is an example using a method of improving the shape of the cathode electrode. For example, JP-A-8-2932
44, Japanese Unexamined Patent Publication No. 10-125215, Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-67736, and USP 5473218. These improve the beam diameter and the driving voltage by forming the cathode electrode in a concave shape and forming an electron emission material in the groove.

【００１４】[0014]

【発明が解決しようとする課題】上述したように、個々
の電子放出素子の電子ビームの径を小さくする試みは種
々なされているものの、このような電子放出素子を複数
用いて電子源を作製する場合には、さらに下記のような
課題も生ずる。As described above, various attempts have been made to reduce the diameter of the electron beam of each electron-emitting device, but an electron source is manufactured by using a plurality of such electron-emitting devices. In this case, the following problems also occur.

【００１５】なお、本明細書において「電子源」とは、
画像形成の際に１絵素（ｓｕｂ ｐｉｘｅｌ）を形成す
る単位であって、複数の電子放出素子を備えて構成され
る素子の集合体をいう。したがって、たとえばＲＧＢの
３色の蛍光体によりカラー画像を形成する画像形成装置
の場合には、ＲＧＢ各色に対応した３つの電子源（３絵
素）で１画素（ｐｉｘｅｌ）を構成することになる。In the present specification, the "electron source" means
It is a unit for forming one pixel (sub pixel) at the time of image formation, and is an assembly of elements including a plurality of electron-emitting devices. Therefore, for example, in the case of an image forming apparatus that forms a color image with three color phosphors of RGB, one electron source (three picture elements) corresponding to each color of RGB constitutes one pixel. .

【００１６】このような電子源は、数個〜数百個の電子
放出素子を備えて構成されることが一般的である。この
場合、個々の電子放出素子のビーム径を小さくしても、
電子源全体で形成される電子ビームの径はある程度の広
がりを持ってしまう。Such an electron source is generally constituted by several to several hundreds of electron-emitting devices. In this case, even if the beam diameter of each electron-emitting device is reduced,
The diameter of the electron beam formed by the entire electron source has a certain spread.

【００１７】図１６に従来の電子放出素子、図１７に従
来の電子源の模式的断面図を示す。FIG. 16 shows a conventional electron-emitting device, and FIG. 17 shows a schematic sectional view of a conventional electron source.

【００１８】図１６の電子放出素子は、基板１０１上に
配置されたカソード電極１０２と、絶縁層１０３を介し
てカソード電極１０２上に積層されたゲート電極１０４
と、絶縁層１０３およびゲート電極１０４を貫通してカ
ソード電極１０２の一部領域を露出せしめる開口部と、
その露出領域上にカソード電極１０２と電気的に接続し
て形成された電子放出膜１０５とから構成される。ま
た、図１７の電子源は図１６の電子放出素子を複数用い
て構成したものである。The electron-emitting device shown in FIG. 16 has a cathode electrode 102 arranged on a substrate 101 and a gate electrode 104 laminated on the cathode electrode 102 via an insulating layer 103.
And an opening penetrating the insulating layer 103 and the gate electrode 104 to expose a partial region of the cathode electrode 102,
An electron emission film 105 is formed on the exposed region so as to be electrically connected to the cathode electrode 102. Further, the electron source of FIG. 17 is configured by using a plurality of electron emitting devices of FIG.

【００１９】この構成において、電源１０６によってカ
ソード電極１０２とゲート電極１０４の間に駆動電圧を
印加すると、電子放出膜１０５から電子が放出される。
この放出電子は、電源１０８によって印加された加速電
圧によって加速され、アノード電極１０７に到達する。
このとき、放出電子はカソード電極１０２とゲート電極
１０４との間に形成された等電位面に略垂直な方向に軌
道をとる。したがって、電子放出膜１０５の中央から放
出された電子は略直上のアノード電極１０７に向かう
が、電子放出膜１０５の周辺部から放出された電子は、
電子放出膜１０５の中心から遠ざかる方向に軌道をと
る。In this structure, when a driving voltage is applied between the cathode electrode 102 and the gate electrode 104 by the power supply 106, electrons are emitted from the electron emission film 105.
The emitted electrons are accelerated by the acceleration voltage applied by the power supply 108 and reach the anode electrode 107.
At this time, the emitted electrons orbit along a direction substantially perpendicular to the equipotential surface formed between the cathode electrode 102 and the gate electrode 104. Therefore, the electrons emitted from the center of the electron emission film 105 are directed to the anode electrode 107 directly above, but the electrons emitted from the peripheral portion of the electron emission film 105 are
The orbit is taken in a direction away from the center of the electron emission film 105.

【００２０】これを電子源全体として見てみると、図１
７に示すように、電子源中央部付近に配置された電子放
出素子から放出される電子ビームはアノード電極１０７
の略中央部（絵素の略中央部）に到達する。しかし、電
子源周辺部に配置された電子放出素子から放出された電
子ビームは、アノード電極１０７の中央部から外れた位
置に到達し、結果として電子源全体としてのビーム径を
広げてしまうことになるのである。Looking at this as an entire electron source, FIG.
As shown in FIG. 7, the electron beam emitted from the electron-emitting device arranged near the center of the electron source is the anode electrode 107.
To reach the approximate center (the approximate center of the picture element). However, the electron beam emitted from the electron-emitting device arranged in the peripheral portion of the electron source reaches a position deviated from the central portion of the anode electrode 107, resulting in widening the beam diameter of the entire electron source. It will be.

【００２１】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
ビーム径の小さい電子放出素子および電子源を提案する
ものであり、さらにその電子源を利用して、画質の良好
で高精細な画像形成装置を提供することにある。The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art, and its object is to propose an electron-emitting device and an electron source having a small electron beam diameter, and further The present invention aims to provide a high-definition image forming apparatus having a good image quality by utilizing the source.

【００２２】[0022]

【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は、基板上に配置されたカソー
ド電極と、絶縁層を介して前記カソード電極上に積層さ
れたゲート電極と、前記絶縁層および前記ゲート電極を
貫通して前記カソード電極の一部領域を露出せしめる開
口部と、前記カソード電極の前記露出領域上に該カソー
ド電極と電気的に接続して形成された電子放出膜と、を
備えた電子放出素子において、前記電子放出膜は、前記
露出領域の一部に形成され、且つ、前記開口部の開口中
心からずれた位置に配置されていることを特徴とする。In order to achieve the above object, an electron-emitting device of the present invention comprises a cathode electrode arranged on a substrate, and a gate electrode laminated on the cathode electrode via an insulating layer. An opening penetrating the insulating layer and the gate electrode to expose a partial region of the cathode electrode, and an electron emission formed on the exposed region of the cathode electrode and electrically connected to the cathode electrode. In the electron-emitting device including a film, the electron-emitting film is formed in a part of the exposed region and is arranged at a position deviated from the opening center of the opening.

【００２３】また、本発明の電子源は、上記発明に係る
電子放出素子を含む複数の電子放出素子を備えたことを
特徴とする。Further, the electron source of the present invention is characterized by comprising a plurality of electron-emitting devices including the electron-emitting device according to the above invention.

【００２４】また、この電子源において、前記電子放出
素子の前記電子放出膜は、該電子放出膜から放出された
電子が、電子源の上方に配設された当該電子源に対応す
るアノード電極の略中央部に到達するように、前記開口
部の開口中心からずれた位置に配置されていることが好
適である。Further, in this electron source, the electron emitting film of the electron emitting device is such that the electrons emitted from the electron emitting film are the anode electrodes corresponding to the electron source arranged above the electron source. It is preferable that the opening is arranged at a position displaced from the center of the opening so as to reach the substantially central portion.

【００２５】また、前記電子放出素子の前記電子放出膜
は、電子源の中心に近づく方向に、前記開口部の開口中
心からずれた位置に配置されていることも好適である。Further, it is also preferable that the electron emission film of the electron emission element is arranged at a position deviated from the center of the opening in the direction approaching the center of the electron source.

【００２６】また、上記の各電子源において、開口中心
からずれた位置に配置されている電子放出膜を有する前
記電子放出素子は、電子源の周辺部に配置されているこ
とが好適である。このとき、電子放出素子の位置が電子
源の中心から離れるにしたがって、その電子放出素子の
電子放出膜のずれ量が大きくなるようにすることも好ま
しい。Further, in each of the electron sources described above, it is preferable that the electron-emitting device having an electron-emitting film arranged at a position deviated from the center of the opening is arranged in the peripheral portion of the electron source. At this time, it is also preferable that the amount of deviation of the electron-emitting film of the electron-emitting device increases as the position of the electron-emitting device moves away from the center of the electron source.

【００２７】また、上記の各電子源において、前記開口
部の開口形状は、円形、楕円形、矩形、多角形のいずれ
かであることが好ましい。Further, in each of the above electron sources, the opening shape of the opening is preferably any of a circle, an ellipse, a rectangle and a polygon.

【００２８】さらに、他の発明の電子放出素子は、基板
上に配置されたゲート電極と、絶縁層を介して前記ゲー
ト電極上に積層されたカソード電極と、該カソード電極
上に該カソード電極と電気的に接続して形成された電子
放出膜と、を備えた電子放出素子において、前記電子放
出膜は、前記カソード電極表面の一部に形成され、且
つ、該カソード電極表面の中心からずれた位置に配置さ
れていることを特徴とする。Further, an electron-emitting device of another invention is a gate electrode arranged on a substrate, a cathode electrode laminated on the gate electrode via an insulating layer, and a cathode electrode on the cathode electrode. In an electron-emitting device including an electron-emitting film formed by being electrically connected, the electron-emitting film is formed on a part of the surface of the cathode electrode and is deviated from the center of the surface of the cathode electrode. It is characterized by being placed in a position.

【００２９】また、他の発明の電子源は、この電子放出
素子を含む複数の電子放出素子を備えたことを特徴とす
る。An electron source of another invention is characterized by including a plurality of electron-emitting devices including this electron-emitting device.

【００３０】また、この電子源において、前記電子放出
素子の前記電子放出膜は、該電子放出膜から放出された
電子が、電子源の上方に配設された当該電子源に対応す
るアノード電極の略中央部に到達するように、前記カソ
ード電極表面の中心からずれた位置に配置されているこ
とが好適である。Further, in this electron source, the electron emission film of the electron emission element is such that the electrons emitted from the electron emission film are the anode electrodes corresponding to the electron source arranged above the electron source. It is preferable that the cathode electrode is arranged at a position deviated from the center of the surface of the cathode electrode so as to reach the substantially central portion.

【００３１】また、前記電子放出素子の前記電子放出膜
は、電子源の中心に近づく方向に、前記カソード電極表
面の中心からずれた位置に配置されていることも好適で
ある。It is also preferable that the electron emitting film of the electron emitting device is arranged at a position deviated from the center of the surface of the cathode electrode in a direction approaching the center of the electron source.

【００３２】また、カソード電極表面の中心からずれた
位置に配置されている電子放出膜を有する前記電子放出
素子は、電子源の周辺部に配置されていることが好適で
ある。この場合も上記と同様、電子放出素子の位置が電
子源の中心から離れるにしたがって、その電子放出素子
の電子放出膜のずれ量が大きくなるようにすることも好
ましい。Further, it is preferable that the electron-emitting device having the electron-emitting film arranged at a position deviated from the center of the surface of the cathode electrode is arranged in the peripheral portion of the electron source. Also in this case, similarly to the above, it is also preferable that the displacement amount of the electron emission film of the electron emission element increases as the position of the electron emission element moves away from the center of the electron source.

【００３３】上記各電子放出素子および各電子源におい
て、前記電子放出膜の材料は、ダイヤモンドまたはダイ
ヤモンドライクカーボンを含むことが好ましい。In each electron-emitting device and each electron source, the material of the electron-emitting film preferably contains diamond or diamond-like carbon.

【００３４】また、本発明の電子源集合体は、上記のい
ずれかの電子源を複数備え、前記カソード電極に結線さ
れる複数のカソード配線、および前記ゲート電極に結線
される複数のゲート配線によって、前記複数の電子源を
マトリクス状に配線してなることを特徴とする。Further, the electron source assembly of the present invention comprises a plurality of any one of the electron sources described above, and comprises a plurality of cathode wirings connected to the cathode electrode and a plurality of gate wirings connected to the gate electrode. It is characterized in that the plurality of electron sources are wired in a matrix.

【００３５】また、本発明の画像形成装置は、この電子
源集合体と、該電子源集合体から放出された電子によっ
て画像を形成する画像形成部材と、を備えたことを特徴
とする。The image forming apparatus of the present invention is characterized by including the electron source assembly and an image forming member for forming an image by the electrons emitted from the electron source assembly.

【００３６】ここで、前記画像形成部材は、電子の衝突
によって発光する蛍光体であることが好ましい。Here, it is preferable that the image forming member is a phosphor that emits light by collision of electrons.

【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。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Preferred embodiments of the present invention will be illustratively described in detail below with reference to the drawings. However, the dimensions of the components described in this embodiment,
Unless otherwise specified, the material, the shape, the relative arrangement, and the like are not intended to limit the scope of the present invention thereto.

【００３８】（第１の実施の形態）図１は本発明の第１
の実施の形態に係る電子放出素子を示す模式図であり、
図１（ａ）はＺ−Ｘ断面図、図１（ｂ）はＸ−Ｙ平面図
である。(First Embodiment) FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a schematic diagram showing an electron-emitting device according to an embodiment of
1A is a Z-X sectional view, and FIG. 1B is an XY plan view.

【００３９】同図に示すように、電子放出素子は、基板
１上に配置されたカソード電極２と、絶縁層３を介して
カソード電極２上に積層されたゲート電極４と、絶縁層
３およびゲート電極４を貫通してカソード電極の一部領
域を露出せしめる開口部と、カソード電極２の露出領域
上に形成された電子放出膜５と、を備えて構成される。
電子放出膜５はカソード電極２と電気的に接続されてい
る。なお、カソード電極２，絶縁層３，ゲート電極４の
厚さはほぼ一定である。As shown in the figure, the electron-emitting device includes a cathode electrode 2 arranged on a substrate 1, a gate electrode 4 laminated on the cathode electrode 2 with an insulating layer 3 interposed therebetween, an insulating layer 3 and The gate electrode 4 is provided with an opening that exposes a partial region of the cathode electrode, and an electron emission film 5 formed on the exposed region of the cathode electrode 2.
The electron emission film 5 is electrically connected to the cathode electrode 2. The thicknesses of the cathode electrode 2, the insulating layer 3 and the gate electrode 4 are almost constant.

【００４０】また、７は、電子放出素子の上方に距離Ｈ
だけ離れて配置されたアノード電極である。アノード電
極７には、高圧電源８によりアノード電圧（加速電圧）
Ｖａが与えられる。なお、アノード電極−素子間距離Ｈ
を定義する際の素子の位置とは、通常はカソード電極２
の位置を基準とすればよい。Further, 7 is a distance H above the electron-emitting device.
The anode electrodes are spaced apart from each other. Anode voltage (accelerating voltage) is applied to the anode electrode 7 by the high voltage power supply 8.
Va is given. The distance between the anode electrode and the element H
The position of the element when defining is usually the cathode electrode 2
The position may be used as a reference.

【００４１】本実施の形態の電子放出膜５は、幅Ｗ２、
長さＬ１の略矩形状に形成されている。ここでカソード
電極２の露出領域の幅（開口部の幅）をＷ１とすると、
Ｗ１＞Ｗ２に設定される。また、電子放出膜５の配置位
置は、開口中心からずれた位置に配置される。すなわ
ち、本実施の形態では、電子放出膜５をカソード電極２
の露出領域の一部に形成し、且つ、電子放出膜５を開口
部の開口中心からずれた位置に配置している。このと
き、図１（ｂ）のようにＺ方向からみたときに、電子放
出膜５がカソード電極２の露出領域（開口部）に対して
非対称な位置に配置されることになる。The electron emission film 5 of this embodiment has a width W2,
It is formed in a substantially rectangular shape having a length L1. Here, when the width of the exposed region of the cathode electrode 2 (width of the opening) is W1,
W1> W2 is set. Further, the arrangement position of the electron emission film 5 is arranged at a position deviated from the center of the opening. That is, in the present embodiment, the electron emission film 5 is connected to the cathode electrode 2.
The electron emission film 5 is formed in a part of the exposed region of the above, and the electron emission film 5 is arranged at a position deviated from the center of the opening. At this time, when viewed from the Z direction as shown in FIG. 1B, the electron emission film 5 is arranged at an asymmetric position with respect to the exposed region (opening) of the cathode electrode 2.

【００４２】上記構成の電子放出素子において、駆動電
源６によりカソード電極２とゲート電極４の間に駆動電
圧Ｖｇを印加すると、電子放出膜５から電子が放出され
る。この放出電子は、アノード電極７に印加されたアノ
ード電圧Ｖａによって加速され、アノード電極７に捕捉
される。これにより電子放出電流Ｉｅが検出される。In the electron-emitting device having the above structure, when the driving voltage Vg is applied between the cathode electrode 2 and the gate electrode 4 by the driving power supply 6, electrons are emitted from the electron-emitting film 5. The emitted electrons are accelerated by the anode voltage Va applied to the anode electrode 7 and captured by the anode electrode 7. Thereby, the electron emission current Ie is detected.

【００４３】ここで、Ｚ−Ｘ平面において、図１（ａ）
のＡで示される部分を座標（０，０）とし、Ｂで示され
る部分を、（ａ，０）とする。このとき、電子放出膜５
の幅Ｗ１とＸ方向の位置を適宜に調節することで、電子
ビーム径を制御することができる。Here, in the Z-X plane, FIG.
The part indicated by A is set as coordinates (0, 0), and the part indicated by B is set as (a, 0). At this time, the electron emission film 5
The electron beam diameter can be controlled by appropriately adjusting the width W1 and the position in the X direction.

【００４４】電子放出膜５の大きさおよび位置は、そこ
から放出された電子ｅが、電子源の上方に配設された当
該電子源に対応するアノード電極７の略中央部に到達す
るように決定される。たとえば、図２に示すように、電
子放出膜５の幅Ｗ１をカソード電極２の露出領域の幅Ｗ
２の約半分の大きさに設定し、その電子放出膜５を、電
子源の中心に近づく方向にずらして形成するとよい。The size and position of the electron emission film 5 are such that the electrons e emitted from the electron emission film 5 reach a substantially central portion of the anode electrode 7 arranged above the electron source and corresponding to the electron source. It is determined. For example, as shown in FIG. 2, the width W1 of the electron emission film 5 is set to the width W of the exposed region of the cathode electrode 2.
It is preferable to set the size of the electron emission film 5 to be about half the size of 2 and shift the electron emission film 5 toward the center of the electron source.

【００４５】電子放出膜５から放出される電子は、カソ
ード電極２とゲート電極４の間に形成された等電位面９
に略垂直な方向の軌道をとるので、電子放出部位置（Ｘ
座標）と電子ビームの広がりとの関係は図３のようにな
る。つまり、電子放出膜５のうち開口中心近傍の電子放
出部から放出される電子ビームはほとんど広がりを持た
ず、開口中心から離れるにしたがって、電子ビームの広
がりが大きくなるのである。The electrons emitted from the electron emission film 5 are equipotential surfaces 9 formed between the cathode electrode 2 and the gate electrode 4.
Since it takes a trajectory in a direction substantially perpendicular to, the electron emission position (X
The relationship between the coordinates) and the spread of the electron beam is as shown in FIG. That is, the electron beam emitted from the electron emitting portion near the center of the opening of the electron emitting film 5 has almost no spread, and the spread of the electron beam increases as the distance from the center of the opening increases.

【００４６】したがって、図２の構成の電子放出素子に
あっては、電子源中央部方向に向かう軌道をとる電子と
略直上方向に向かう軌道をとる電子が主に放出され、ビ
ーム径を広げる方向（電子源中央部から遠ざかる方向）
に軌道をとる電子の放出はほとんど起こらなくなる。こ
のように、電子放出膜５の大きさと位置とを適宜に調節
することによって、余分な放出電子、散乱を無くするこ
とができ、電子放出素子自体のビーム径の収束が実現で
きる。Therefore, in the electron-emitting device having the structure shown in FIG. 2, electrons having an orbit toward the central portion of the electron source and electrons having an orbit approximately in the directly upward direction are mainly emitted, and the beam diameter is widened. (Direction away from the center of the electron source)
Emission of electrons that take orbit to almost no longer occur. As described above, by appropriately adjusting the size and position of the electron emitting film 5, extra emission electrons and scattering can be eliminated, and the beam diameter of the electron emitting element itself can be converged.

【００４７】図４は、上記構成の電子放出素子を含む複
数の電子放出素子を備えて構成した電子源の模式的断面
図である。同図に示すように、電子源の中央部には、カ
ソード電極２の露出領域全体に形成された電子放出膜５
を有する電子放出素子が配置されており、電子源の周辺
部には、本実施の形態の電子放出素子が配置されてい
る。FIG. 4 is a schematic sectional view of an electron source having a plurality of electron-emitting devices including the electron-emitting device having the above structure. As shown in the figure, in the central portion of the electron source, the electron emission film 5 formed on the entire exposed region of the cathode electrode 2 is formed.
The electron emitting device having the above is arranged, and the electron emitting device of the present embodiment is arranged in the peripheral portion of the electron source.

【００４８】このように、電子源周辺部に配置された電
子放出素子の電子放出膜５を、電子源の中心に近づく方
向に開口中心からずらして形成することにより、電子源
周辺部に存在する電子放出素子から放出される電子の広
がりを抑え、電子源全体のビーム収束を図ることができ
る。As described above, the electron emitting film 5 of the electron emitting element arranged in the peripheral portion of the electron source is formed so as to be displaced from the center of the opening in the direction approaching the center of the electron source, so that it exists in the peripheral portion of the electron source. The spread of the electrons emitted from the electron-emitting device can be suppressed, and the beam of the entire electron source can be converged.

【００４９】なお、１つの電子源は数個〜数百個の電子
放出素子で構成されることが一般的である。電子放出素
子の配列としては、Ｘ方向とＹ方向とにそれぞれ直線状
に配列したものや、同心円状に配列したもの、放射状に
配列したものなどがある。このとき、電子放出素子の位
置が電子源の中心から離れるにしたがって、その電子放
出素子の電子放出膜５のずれ量が大きくなるようにする
ことが好ましい。ここで「ずれ量」とは、カソード電極
２の露出領域の中心と電子放出膜５の中心との距離で定
義される。つまり、電子放出素子の位置が電子源の中心
から離れるにしたがって、電子放出膜５の大きさが小さ
くなるともいえる。It should be noted that one electron source is generally composed of several to several hundreds of electron-emitting devices. The electron-emitting devices may be arranged linearly in the X and Y directions, concentrically arranged, or radially arranged. At this time, it is preferable that as the position of the electron-emitting device moves away from the center of the electron source, the amount of displacement of the electron-emitting film 5 of the electron-emitting device increases. Here, the “deviation amount” is defined by the distance between the center of the exposed region of the cathode electrode 2 and the center of the electron emission film 5. That is, it can be said that the size of the electron emitting film 5 becomes smaller as the position of the electron emitting element becomes farther from the center of the electron source.

【００５０】このように、電子源における電子放出素子
の位置に応じて、当該電子放出素子の電子放出膜の大き
さおよび位置を変化させ、各電子放出素子から適宜のビ
ーム径の電子ビームを得ることにより、放出電流を確保
しつつ電子ビームの広がりを抑えることが可能となる。As described above, the size and the position of the electron emission film of the electron emitting device are changed according to the position of the electron emitting device in the electron source, and an electron beam having an appropriate beam diameter is obtained from each electron emitting device. This makes it possible to suppress the spread of the electron beam while ensuring the emission current.

【００５１】なお、ゲート電極４における開口部の開口
形状としては、本実施の形態で示した矩形状の他にも、
たとえば円形、楕円形、多角形などを選択することがで
きる。The opening shape of the opening in the gate electrode 4 is not limited to the rectangular shape shown in the present embodiment.
For example, a circle, an ellipse, a polygon, or the like can be selected.

【００５２】電子放出膜５の材料としては、ダイヤモン
ドやダイヤモンドライクカーボンなどの低仕事関数の材
料を選択することで、素子駆動電圧を低くできる。The device driving voltage can be lowered by selecting a material having a low work function such as diamond or diamond-like carbon as the material of the electron emission film 5.

【００５３】図５および図６は、本実施の形態の電子放
出素子を作製する方法の一例を説明する図である。5 and 6 are views for explaining an example of a method of manufacturing the electron-emitting device of this embodiment.

【００５４】以下、図５，図６を参照して、本実施の形
態の電子放出素子の製造方法の一例を説明する。An example of a method of manufacturing the electron-emitting device of this embodiment will be described below with reference to FIGS.

【００５５】図５（ａ）に示すように、予め、その表面
を十分に洗浄した、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、シリコン基板等にス
パッタ法等によりＳｉＯ₂を積層した積層体、アルミナ
等セラミックスの絶縁性基板のうち、いずれか一つを基
板１として用い、基板１上にカソード電極２を積層す
る。As shown in FIG. 5 (a), the surface of the glass is thoroughly cleaned in advance, and quartz glass, glass with a reduced content of impurities such as Na, soda lime glass, silicon substrate, etc. are deposited by sputtering or the like. Any one of a laminated body in which ₂ is laminated and an insulating substrate made of ceramics such as alumina is used as the substrate 1, and the cathode electrode 2 is laminated on the substrate 1.

【００５６】カソード電極２は、導電性を有している。
例えば、Ｂｅ，Ｍｇ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔ
ａ，Ｍｏ，Ｗ，Ａｌ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ａｕ，Ｐｔ，
Ｐｄ等の金属または合金材料、ＴｉＣ，ＺｒＣ，Ｈｆ
Ｃ，ＴａＣ，ＳｉＣ，ＷＣ等の炭化物、ＨｆＢ₂，Ｚｒ
Ｂ₂，ＬａＢ₆，ＣｅＢ₆，ＹＢ₄，ＧｄＢ₄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から適宜選択される。カ
ソード電極２の厚さとしては、数十ｎｍから数ｍｍの範
囲で設定され、好ましくは数百ｎｍから数μｍの範囲で
選択される。The cathode electrode 2 has conductivity.
For example, Be, Mg, Ti, Zr, Hf, V, Nb, T
a, Mo, W, Al, Cu, Ni, Cr, Au, Pt,
Metal or alloy material such as Pd, TiC, ZrC, Hf
Carbides such as C, TaC, SiC, WC, HfB ₂ , Zr
Boride such as B ₂ , LaB ₆ , CeB ₆ , YB ₄ , and GdB ₄ ,
It is appropriately selected from nitrides such as TiN, ZrN and HfN, semiconductors such as Si and Ge, organic polymer materials, amorphous carbon, graphite, diamond-like carbon, carbon and carbon compounds in which diamond is dispersed, and the like. The thickness of the cathode electrode 2 is set in the range of several tens nm to several mm, and is preferably selected in the range of several hundreds nm to several μm.

【００５７】次に、図５（ｂ）に示すように、カソード
電極２の全面に電子放出膜５を堆積する。Next, as shown in FIG. 5B, the electron emission film 5 is deposited on the entire surface of the cathode electrode 2.

【００５８】電子放出膜５は蒸着法、スパッタ法、プラ
ズマＣＶＤ法等の一般的成膜技術で形成される。電子放
出膜５の材料は、低仕事関数の材料を選択するのが好ま
しい。例えば、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から適宜選択される。好ましくは
より仕事関数の低いダイヤモンド薄膜、ダイヤモンドラ
イクカーボン等が良い。電子放出膜５の膜厚としては、
数ｎｍから数百ｎｍの範囲で設定され、好ましくは数ｎ
ｍから数十ｎｍの範囲で選択される。The electron emission film 5 is formed by a general film forming technique such as a vapor deposition method, a sputtering method and a plasma CVD method. As the material of the electron emission film 5, it is preferable to select a material having a low work function. For example, amorphous carbon, graphite,
It is appropriately selected from diamond-like carbon, carbon in which diamond is dispersed, and carbon compounds. A diamond thin film having a lower work function, diamond-like carbon, etc. are preferable. As the film thickness of the electron emission film 5,
It is set in the range of several nm to several hundred nm, preferably several n
It is selected in the range of m to several tens of nm.

【００５９】次に、図５（ｃ）に示すように、フォトリ
ソグラフィー技術によりマスクパターン５１を形成した
後、エッチングを行い、図５（ｄ）のように所望の大き
さ、形状、位置の電子放出膜５を形成する。ここで、電
子放出膜５の大きさおよび位置は、電子源全体のビーム
径が最小となる条件に設計、作製される。Next, as shown in FIG. 5C, a mask pattern 51 is formed by a photolithography technique, and then etching is performed, so that electrons having a desired size, shape and position are formed as shown in FIG. 5D. The emission film 5 is formed. Here, the size and position of the electron emission film 5 are designed and manufactured under the condition that the beam diameter of the entire electron source is minimized.

【００６０】次に、図５（ｅ）（図６（ａ））に示すよ
うに、絶縁層３、ゲート電極４を堆積する。Next, as shown in FIG. 5E (FIG. 6A), the insulating layer 3 and the gate electrode 4 are deposited.

【００６１】絶縁層３は、スパッタ法等の一般的な真空
成膜法、ＣＶＤ法、真空蒸着法で形成され、その厚さと
しては、数ｎｍから数μｍの範囲で設定され、好ましく
は数十ｎｍから数百ｎｍの範囲から選択される。望まし
い材料としてはＳｉＯ₂，ＳｉＮ，Ａｌ₂Ｏ₃，ＣａＦな
どの高電界に絶えられる耐圧の高い材料が望ましい。The insulating layer 3 is formed by a general vacuum film forming method such as a sputtering method, a CVD method, or a vacuum vapor deposition method, and its thickness is set within a range of several nm to several μm, preferably several. It is selected from the range of 10 nm to several hundred nm. As a desirable material, a material having a high withstand voltage such as SiO ₂ , SiN, Al ₂ O ₃ , and CaF that can withstand a high electric field is desirable.

【００６２】ゲート電極４は、カソード電極２と同様に
導電性を有しており、蒸着法、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。ゲート電極４の材料は、例えば、Ｂｅ，Ｍｇ，Ｔ
ｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｍｏ，Ｗ，Ａｌ，Ｃ
ｕ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ａｕ，Ｐｔ，Ｐｄ等の金属または合金
材料、ＴｉＣ，ＺｒＣ，ＨｆＣ，ＴａＣ，ＳｉＣ，ＷＣ
等の炭化物、ＨｆＢ₂，ＺｒＢ₂，ＬａＢ₆，ＣｅＢ₆，Ｙ
Ｂ₄，ＧｄＢ₄等の硼化物、ＴｉＮ，ＺｒＮ，ＨｆＮ等の
窒化物、Ｓｉ，Ｇｅ等の半導体、有機高分子材料等から
適宜選択される。The gate electrode 4 has conductivity like the cathode electrode 2, and is formed by a general vacuum film forming technique such as a vapor deposition method and a sputtering method, and a photolithography technique. The material of the gate electrode 4 is, for example, Be, Mg, T
i, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Mo, W, Al, C
Metal or alloy material such as u, Ni, Cr, Au, Pt, Pd, TiC, ZrC, HfC, TaC, SiC, WC
Carbides such as HfB ₂ , ZrB ₂ , LaB ₆ , CeB ₆ , Y
B _4, GdB borides such as _4, TiN, ZrN, nitrides such as HfN, Si, a semiconductor such as Ge, are appropriately selected from organic polymeric material.

【００６３】次に、図６（ｂ）に示すように、フォトリ
ソグラフィー技術によりマスクパターン５２を形成した
後、図６（ｃ）に示すようにエッチングを行い孔（開口
部）を形成する。このときカソード電極２でエッチング
は停止しても良いし、カソード電極２の一部がエッチン
グされても良い。ただし、エッチング工程はそれぞれの
各層（カソード電極２，絶縁層３，ゲート電極４）の材
料に応じて、エッチング方法を選択する必要がある。Next, as shown in FIG. 6B, a mask pattern 52 is formed by a photolithography technique, and then etching is performed to form holes (openings) as shown in FIG. 6C. At this time, the etching may be stopped at the cathode electrode 2, or a part of the cathode electrode 2 may be etched. However, in the etching process, it is necessary to select an etching method according to the material of each layer (cathode electrode 2, insulating layer 3, gate electrode 4).

【００６４】これらの電子放出膜５から電子を放出させ
るのに必要な電界としては、できるだけ低くできれば、
駆動電圧をさげられる。たとえば、５×１０⁵Ｖ／ｍ以
下であれば、駆動電圧は十数Ｖ程度に低減でき好まし
い。The electric field required to emit electrons from these electron emission films 5 should be as low as possible.
The drive voltage can be reduced. For example, if it is 5 × 10 ⁵ V / m or less, the driving voltage can be reduced to about a dozen V, which is preferable.

【００６５】次に、図６（ｄ）のようにマスクパターン
５１，５２を剥離して本実施の形態の電子放出素子が完
成する。Next, as shown in FIG. 6D, the mask patterns 51 and 52 are peeled off to complete the electron-emitting device of this embodiment.

【００６６】孔の径Ｗ１は、素子の電子放出特性に大き
く依存する因子であり、素子を構成する材料の特性、特
に電子放出膜の仕事関数や膜厚、素子の駆動電圧、その
時に必要とする電子放出ビームの形状により適宜設定さ
れる。通常、Ｗ１は数百ｎｍから数十μｍの範囲から選
択される。The diameter W1 of the hole is a factor that largely depends on the electron emission characteristics of the device, and is the characteristic of the material forming the device, especially the work function and film thickness of the electron emission film, the drive voltage of the device, and the necessary value at that time. It is appropriately set according to the shape of the electron emission beam to be used. Usually, W1 is selected from the range of several hundred nm to several tens of μm.

【００６７】孔の開口形状は特に定められるものではな
い。孔の長さは、電子放出量に依存する因子であり適宜
設定される。The opening shape of the hole is not particularly limited. The length of the hole is a factor that depends on the electron emission amount and is set appropriately.

【００６８】さらに、電子放出膜５はダイヤモンド薄
膜、またはダイヤモンドライクカーボン等を所望の場所
に選択的に堆積する場合もある。Further, as the electron emission film 5, a diamond thin film, diamond-like carbon or the like may be selectively deposited at a desired place.

【００６９】ここで述べた電子源は積層を繰り返した非
常に単純な構成であり、簡便で、製造プロセスが容易で
あり、歩留まり良く製造できる。The electron source described here has a very simple structure in which stacking is repeated, is simple, has a simple manufacturing process, and can be manufactured with a high yield.

【００７０】次に、本発明の実施の形態に係る電子源の
応用例について以下に述べる。Next, application examples of the electron source according to the embodiment of the present invention will be described below.

【００７１】図７は、上記電子源を複数備えた電子源集
合体の構成を模式的に示した平面図である。また、図８
は、図７の電子源集合体を用いた画像形成装置の構成を
模式的に示した斜視図である。FIG. 7 is a plan view schematically showing the structure of an electron source assembly having a plurality of the above electron sources. Also, FIG.
FIG. 8 is a perspective view schematically showing the configuration of an image forming apparatus using the electron source assembly of FIG. 7.

【００７２】電子源集合体における電子源の配列につい
ては、種々のものが採用される。図７には、その一例と
して、電子源をＸ方向およびＹ方向に行列状に複数個配
し、同じ行に配された複数の電子源のカソード電極をＸ
方向の配線（カソード配線）に共通に結線し、同じ列に
配された複数の電子源のゲート電極をＹ方向の配線（ゲ
ート配線）に共通に接続してなる単純マトリクス配置の
ものを示す。以下単純マトリクス配置について詳述す
る。Various arrangements of electron sources in the electron source assembly are adopted. In FIG. 7, as an example, a plurality of electron sources are arranged in a matrix in the X direction and the Y direction, and the cathode electrodes of the plurality of electron sources arranged in the same row are X-shaped.
A simple matrix arrangement is shown, in which gate electrodes of a plurality of electron sources arranged in the same column are commonly connected to wirings in the direction (cathode wiring) and are commonly connected to wirings in the Y direction (gate wiring). The simple matrix arrangement will be described in detail below.

【００７３】図７，図８において、６１は電子源基体、
６２はＸ方向配線、６３はＹ方向配線である。６４は本
発明の実施の形態に係る電子源である。In FIGS. 7 and 8, 61 is an electron source substrate,
62 is an X-direction wiring and 63 is a Y-direction wiring. Reference numeral 64 denotes an electron source according to the embodiment of the present invention.

【００７４】ｍ本のＸ方向配線６２は、Ｄｘ１，Ｄｘ
２，…，Ｄｘｍのｍ本の配線からなり、真空蒸着法、印
刷法、スパッタ法等を用いて形成された導電性金属等で
構成することができる。配線の材料、膜厚、幅は、適宜
設計される。Ｙ方向配線６３は、Ｄｙ１，Ｄｙ２，…，
Ｄｙｎのｎ本の配線よりなり、Ｘ方向配線６２と同様に
形成される。これらｍ本のＸ方向配線６２とｎ本のＹ方
向配線６３との間には、層間絶縁層（不図示）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 62 are Dx1 and Dx.
, ..., Dxm, and can be made of a conductive metal or the like formed by a vacuum deposition method, a printing method, a sputtering method, or the like. The wiring material, film thickness, and width are appropriately designed. The Y-direction wiring 63 includes Dy1, Dy2, ...
It is composed of n Dyn wirings and is formed similarly to the X-direction wirings 62. An interlayer insulating layer (not shown) is provided between the m X-direction wirings 62 and the n Y-direction wirings 63 to electrically separate the two (m and n are: Both are positive integers).

【００７５】層間絶縁層（不図示）は、真空蒸着法、印
刷法、スパッタ法等を用いて形成されたＳｉＯ_２等で構
成される。例えば、Ｘ方向配線６２を形成した基体６１
の全面或いは一部に所望の形状で形成され、特に、Ｘ方
向配線６２とＹ方向配線６３の交差部の電位差に耐え得
るように、膜厚、材料、製法が適宜設定される。Ｘ方向
配線６２とＹ方向配線６３は、それぞれ外部端子として
引き出されている。The interlayer insulating layer (not shown) is composed of SiO ₂ or the like formed by a vacuum vapor deposition method, a printing method, a sputtering method or the like. For example, the base 61 on which the X-direction wiring 62 is formed
Is formed in a desired shape on the entire surface or a part thereof, and in particular, the film thickness, material, and manufacturing method are appropriately set so as to withstand the potential difference at the intersection of the X-direction wiring 62 and the Y-direction wiring 63. The X-direction wiring 62 and the Y-direction wiring 63 are drawn out as external terminals.

【００７６】電子源６４を構成するｍ本のＸ方向配線６
２は、カソード電極２をかねる場合もあり、ｎ本のＹ方
向配線６３は、ゲート電極４をかねる場合があり、層間
絶縁層は絶縁層３をかねる場合がある。M X-direction wirings 6 which constitute the electron source 64
2 may also serve as the cathode electrode 2, n Y-direction wirings 63 may serve as the gate electrode 4, and the interlayer insulating layer may serve as the insulating layer 3.

【００７７】Ｘ方向配線６２には、Ｘ方向に配列した電
子源６４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
６３には、Ｙ方向に配列した電子源６４の各列を入力信
号に応じて変調するための不図示の変調信号発生手段が
接続される。各電子源に印加される駆動電圧は、当該素
子に印加される走査信号と変調信号の差電圧として供給
される。A scanning signal applying means (not shown) for applying a scanning signal for selecting a row of the electron sources 64 arranged in the X direction is connected to the X-direction wiring 62. On the other hand, the Y-direction wiring 63 is connected to a modulation signal generating means (not shown) for modulating each column of the electron sources 64 arranged in the Y direction according to an input signal. The driving voltage applied to each electron source is supplied as a difference voltage between the scanning signal and the modulation signal applied to the element.

【００７８】上記構成においては、単純なマトリクス配
線を用いて、個別の素子を選択し、独立に駆動可能とす
ることができる。このような単純マトリクス配置の電子
源を用いて構成した画像形成装置について、図８を用い
て説明する。図８は、画像形成装置の表示パネルの一例
を示す模式図である。In the above structure, individual elements can be selected and driven independently by using simple matrix wiring. An image forming apparatus configured by using an electron source having such a simple matrix arrangement will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a schematic diagram showing an example of a display panel of the image forming apparatus.

【００７９】図８において、７１は電子源、８１は電子
源を複数配した電子源基板、９１は電子源基板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
トガラスなどを用いて接続される。In FIG. 8, 71 is an electron source, 81 is an electron source substrate on which a plurality of electron sources are arranged, 91 is a rear plate on which the electron source substrate 81 is fixed, 96 is a fluorescent film 94 and a metal back on the inner surface of a glass substrate 93. It is a face plate on which 95 and the like are formed. Reference numeral 92 is a support frame, and the rear plate 91 and the face plate 96 are connected to the support frame 92 by using frit glass or the like.

【００８０】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 is composed of 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, when the substrate 81 itself has sufficient strength, the separate rear plate 91 can be omitted, and the substrate 81 and the rear plate 91 can be omitted. May be a unitary member.

【００８１】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。Fluorescent film 94 of support frame 92 and metal back 9
Frit glass is applied to the bonding surface where the face plate 96 having the inner surface 5 and 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 placed at predetermined positions. , Fix, heat and bake to seal.

【００８２】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。As the heating means for firing and sealing, various means such as lamp heating using an infrared lamp and a hot plate can be adopted, but the heating means is not limited to these.

【００８３】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。Further, the adhesive material for heat-bonding a plurality of members constituting the envelope is not limited to frit glass, and various adhesives can be used as long as they can form a sufficient vacuum atmosphere after the sealing step. Materials can be adopted.

【００８４】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-mentioned envelope is one embodiment of the present invention, and is not limited, and various types can be adopted.

【００８５】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 attached to the substrate 81.
Alternatively, the face plate 96, the support frame 92, and the base body 81 may be sealed to form the envelope 98. Further, by installing a support body (not shown) called a spacer between the face plate 96 and the rear plate 91, it is possible to configure the envelope 98 having sufficient strength against atmospheric pressure.

【００８６】また、図９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、ブラックストライプ
（同図（ａ））、ブラックマトリクス（同図（ｂ））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。Further, FIG. 9 schematically shows the fluorescent film 94 formed on the face plate 96. In the case of monochrome, the phosphor film 94 can be composed of only the phosphor 85. In the case of a color fluorescent film, it can be composed of a black conductive material 86 called a black stripe (FIG. 1A), a black matrix (FIG. 2B) and the like and a phosphor 85.

【００８７】ブラックストライプ、ブラックマトリクス
を設ける目的は、カラー表示の場合、必要となる三原色
蛍光体の各蛍光体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 stripes and the black matrix is to make the color mixture, for example, inconspicuous by making the coating portions between the phosphors 85 of the three primary color phosphors necessary for color display black. This is to suppress the decrease in contrast due to external light reflection at 94. As the material of the black stripe, in addition to a commonly used material containing graphite as a main component, a material having conductivity and having little light transmission and reflection can be used.

【００８８】ガラス基体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。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９
６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。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。As a method of applying the phosphor to the glass substrate 93, a precipitation method, a printing method or the like can be adopted regardless of monochrome or color. A metal back 95 is usually provided on the inner surface side of the fluorescent film 94. The purpose of providing a metal back is
Of the light emitted from the phosphor, the light to the inner surface side
To improve the brightness by mirror-reflecting to the 6 side, to act 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. Etc. The metal back 95 is subjected to a smoothing process (generally called “filming”) on the inner surface of the fluorescent film after the fluorescent film is produced.
And then depositing Al using vacuum deposition or the like.

【００８９】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 a fluorescent film 9
In order to improve the conductivity of No. 4, a transparent electrode (not shown) may be provided on the outer surface side of the fluorescent film 94.

【００９０】本実施の形態においては、電子放出素子７
１の直上に電子ビームが到達するため、電子放出素子７
１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 embodiment, the electron-emitting device 7
Since the electron beam reaches just above 1, the electron-emitting device 7
1, the fluorescent film 94 is aligned and configured so as to be arranged immediately above.

【００９１】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 enclosure (panel) which has been subjected to the sealing step.
The vacuum sealing step of sealing the will be described.

【００９２】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の排気管
（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。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。In the vacuum sealing step, the envelope (panel) 98 is heated and kept 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. Then, after the atmosphere is made sufficiently low in organic substances, the exhaust pipe is heated by a burner to melt and seal. A getter process may be performed to maintain the pressure after the envelope 98 is sealed. This is the envelope 98
Immediately before or after the sealing of (1), by heating using resistance heating, high frequency heating, or the like, the getter arranged at a predetermined position (not shown) in the envelope 98 is heated to form a vapor deposition film. Processing. The getter usually has Ba or the like as a main component, and maintains the atmosphere in the envelope 98 by the adsorption action of the deposited film.

【００９３】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
電子源の各電子放出素子に、容器外端子Ｄｘ１〜Ｄｘ
ｍ、Ｄｙ１〜Ｄｙｎ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 steps, the outside-container terminals Dx1 to Dx are attached to each electron-emitting device of each electron source.
Electrons are emitted by applying a voltage through m and Dy1 to Dyn.

【００９４】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。Metal back 95 through the high voltage terminal 97,
Alternatively, a high voltage is applied to the transparent electrode (not shown) to accelerate the electron beam.

【００９５】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 and an image is formed.

【００９６】図１０は、ＮＴＳＣ方式のテレビ信号に応
じて表示を行うための駆動回路の一例を示すブロック図
である。FIG. 10 is a block diagram showing an example of a drive circuit for displaying according to an NTSC television signal.

【００９７】走査回路１３０２について説明する。同回
路は、内部にＭ個のスイッチング素子（図中、Ｓ１ない
しＳｍで模式的に示している）を備えたものである。各
スイッチング素子は、直流電圧源Ｖｘ１の出力電圧もし
くは電圧源Ｖｘ２のいずれか一方を選択し、表示パネル
１３０１の端子Ｄｘ１ないしＤｘｍと電気的に接続され
る。Ｓ１乃至Ｓｍの各スイッチング素子は、制御回路１
３０３が出力する制御信号Ｔｓｃａｎに基づいて動作す
るものであり、例えばＦＥＴのようなスイッチング素子
を組み合わせることにより構成することができる。The scanning circuit 1302 will be described. The circuit includes M switching elements (schematically shown by S1 to Sm in the drawing) inside. Each switching element selects either the output voltage of the DC voltage source Vx1 or the voltage source Vx2 and is electrically connected to the terminals Dx1 to Dxm of the display panel 1301. Each switching element of S1 to Sm is a control circuit 1
It operates based on the control signal Tscan output by 303, and can be configured by combining switching elements such as FETs.

【００９８】直流電圧源は、電子放出素子の特性に基づ
き設定されている。The DC voltage source is set based on the characteristics of the electron-emitting device.

【００９９】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 unit so that an appropriate display is performed based on an image signal input from the outside. The control circuit 1303
Sync signal Tsy sent from sync signal separation circuit 1306
Tscan and Tsf for each part based on nc
Generate t and Tmry control signals.

【０１００】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。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。このＤＡＴＡ信号はシフトレジスタ１３０４
に入力される。The sync signal separation circuit 1306 is a circuit for separating the sync signal component and the luminance signal component from the NTSC system television signal input from the outside, and uses a general frequency separation (filter) circuit or the like. Can be configured. The sync signal separated by the sync signal separation circuit 1306 includes a vertical sync signal and a horizontal sync signal, but it is shown here as a Tsync signal for convenience of description. The luminance signal component of the image separated from the television signal is represented as a DATA signal for convenience. This DATA signal is a shift register 1304
Entered in.

【０１０１】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。）。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より出力される。The shift register 1304 is for serially / parallel converting the DATA signal serially input in time series for each line of the image, and is based on the control signal Tsft sent from the control circuit 1303. It can be said that the control signal Tsft is the shift clock of the shift register 1304. The serial / parallel converted image data for one line (corresponding to drive data for N electron emission elements) is output from the shift register 1304 as N parallel signals Id1 to Idn.

【０１０２】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、Ｉ′ｄ１乃至Ｉ′ｄｎ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 the image for a required time, and stores the contents of Id1 to Idn as appropriate in accordance with the control signal Tmry sent from the control circuit 1303. The stored contents are output as I′d1 to I′dn and input to the modulation signal generator 1307.

【０１０３】変調信号発生器１３０７は、画像データ
Ｉ′ｄ１乃至Ｉ′ｄｎの各々に応じて電子放出素子の各
々を適切に駆動変調する為の信号源であり、その出力信
号は、端子Ｄｏｙ１乃至Ｄｏｙｎを通じて表示パネル１
３０１内の電子源（電子放出素子）に印加される。The modulation signal generator 1307 is a signal source for appropriately driving and modulating each of the electron-emitting devices according to each of the image data I'd1 to I'dn, and the output signal thereof is from the terminals Doy1 to Doy1. Display panel 1 through Doyn
It is applied to an electron source (electron emitting device) in 301.

【０１０４】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Ｖ
ｍ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
する事も可能である。When a pulsed voltage is applied to this element,
For example, no electron emission occurs even if a voltage below the electron emission threshold is applied, but an electron beam is output when a voltage above the electron emission threshold is applied. At that time, the peak value V of the pulse
It is possible to control the intensity of the output electron beam by changing m. It is also possible to control the total amount of charges of the electron beam output by changing the pulse width Pw.

【０１０５】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 the method of modulating the electron-emitting device according to the input signal, the voltage modulation method, the pulse width modulation method or the like can be adopted. When implementing the voltage modulation method, a circuit of the voltage modulation method is used as the modulation signal generator 1307, which generates a voltage pulse of a fixed length and appropriately modulates the peak value of the pulse according to the input data. be able to.

【０１０６】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, it is possible to use a circuit of a pulse width modulation system that generates a voltage pulse having a constant peak value and appropriately modulates the width of the voltage pulse according to input data.

【０１０７】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われれば良いからである。The shift register 1304 and the line memory 1
A digital signal type or an analog signal type can be used as the 305. This is because the serial / parallel conversion and storage of the image signal may be performed at a predetermined speed.

【０１０８】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１３０６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１３０７には、例えば
Ｄ／Ａ変換回路を用い、必要に応じて増幅回路などを付
加する。パルス幅変調方式の場合、変調信号発生器１３
０７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電子放出素子
の駆動電圧にまで電圧増幅するための増幅器を付加する
こともできる。When the digital signal type is used, it is necessary to convert the output signal DATA of the sync signal separation circuit 1306 into a digital signal.
A D converter may be provided. In connection with this, 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, for example, a D / A conversion circuit is used for the modulation signal generator 1307, and an amplification circuit or the like is added if necessary. In the case of the pulse width modulation method, the modulation signal generator 13
As the circuit 07, for example, a circuit in which a high-speed oscillator, a counter that counts the number of waves output from the oscillator, and a comparator that compares the output value of the counter with the output value of the memory is used. If necessary, an amplifier for voltage-amplifying the pulse-width-modulated modulation signal output from the comparator up to the driving voltage of the electron-emitting device can be added.

【０１０９】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、必要に応じて電子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 a level shift circuit or the like can be added if necessary. In the case of the pulse width modulation method, for example, a voltage control type oscillation circuit (VCO)
Can be adopted, and an amplifier for amplifying the voltage up to the driving voltage of the electron-electron-emitting device can be added if necessary.

【０１１０】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、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、ＰＡ
Ｌ，ＳＥＣＡＭ方式などの他、これらよりも多数の走査
線からなるＴＶ信号（例えば、ＭＵＳＥ方式をはじめと
する高品位ＴＶ）方式をも採用できる。The configuration of the image forming apparatus described here is an example of the image forming apparatus to which the present invention can be applied, and various modifications can be made. As for the input signal, the NTSC system is mentioned, but the input signal is not limited to this, and PA
In addition to the L and SECAM systems, a TV signal (for example, a high-definition TV including the MUSE system) system having a larger number of scanning lines than these systems can be adopted.

【０１１１】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。Further, in addition to the display device, it can be used as an image forming device as an optical printer constituted by using a photosensitive drum or the like.

【０１１２】次に、本実施の形態に係る電子放出素子、
電子源および画像形成装置の実施例について、図面を参
照して詳しく説明する。Next, the electron-emitting device according to the present embodiment,
Examples of the electron source and the image forming apparatus will be described in detail with reference to the drawings.

【０１１３】［電子放出素子の実施例］図１１は、本実
施例の電子放出素子の概略構成を示す断面図である。本
実施例の電子放出素子の製造方法について以下に説明す
る。なお、製造方法については先に用いた図５および図
６をここでも参照することとする。[Embodiment of Electron-Emitting Element] FIG. 11 is a sectional view showing a schematic structure of an electron-emitting element of this embodiment. The method of manufacturing the electron-emitting device of this embodiment will be described below. Regarding the manufacturing method, FIGS. 5 and 6 used previously are referred to here as well.

【０１１４】（工程１）まず、図５（ａ）に示すよう
に、基板１に石英を用い、十分洗浄を行った後、スパッ
タ法によりカソード電極２として、厚さ１０００ｎｍの
Ｔａを形成した。(Step 1) First, as shown in FIG. 5A, quartz was used for the substrate 1 and after sufficient cleaning, Ta having a thickness of 1000 nm was formed as the cathode electrode 2 by the sputtering method.

【０１１５】（工程２）次に、図５（ｂ）に示すよう
に、ｒｆプラズマＣＶＤ法でダイヤモンドライクカーボ
ンの電子放出膜５をカソード電極全面に２０ｎｍ程度堆
積した。そのときの成膜ガスは、ＣＨ₄＋Ａｒガスを用
いた。(Step 2) Next, as shown in FIG. 5B, an electron emission film 5 of diamond-like carbon was deposited on the entire surface of the cathode electrode by about 20 nm by the rf plasma CVD method. As the film forming gas at that time, CH ₄ + Ar gas was used.

【０１１６】（工程３）次に、図５（ｃ）に示すよう
に、フォトリソグラフィーで、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し、現像し、マスク
パターン５１を形成した。(Step 3) Next, as shown in FIG. 5 (c), spin coating of a positive photoresist (AZ1500 / Clariant) and a photomask pattern are exposed by photolithography, developed, and masked. The pattern 51 was formed.

【０１１７】（工程４）次に、図５（ｄ）に示すよう
に、Ｈ₂プラズマにより、ダイヤモンドライクカーボン
の電子放出膜５をエッチングした。(Step 4) Next, as shown in FIG. 5D, the electron emission film 5 of diamond-like carbon was etched by H ₂ plasma.

【０１１８】（工程５）次に、図５（ｅ）（図６
（ａ））に示すように、絶縁層３として、プラズマＳｉ
Ｏ₂を７００ｎｍ、を堆積させ、ケミカルメカニカルポ
リシング法により、表面を２００ｎｍ削り、平滑化した
後、ゲート電極４として、Ｔａを１００ｎｍスパッタに
より堆積させた。(Step 5) Next, as shown in FIG.
As shown in (a)), plasma Si is used as the insulating layer 3.
After 700 nm of O ₂ was deposited and the surface was ground and smoothed by 200 nm by the chemical mechanical polishing method, Ta was deposited as the gate electrode 4 by 100 nm sputtering.

【０１１９】（工程６）次に、図６（ｂ）に示すよう
に、フォトリソグラフィーで、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し、現像し、マスク
パターン５２を形成した。(Step 6) Next, as shown in FIG. 6B, spin coating of a positive photoresist (AZ1500 / Clariant) and a photomask pattern are exposed by photolithography, developed, and masked. The pattern 52 was formed.

【０１２０】（工程７）次に、図６（ｃ）に示すよう
に、マスクパターン５２をマスクとして、Ｔａのゲート
電極４及び絶縁層３をＣＦ４ガスを用いてそれぞれドラ
イエッチングし、カソード電極２で停止させ、幅Ｗ１が
０．５μｍ、幅Ｌ１が１００μｍの開口を形成した。(Step 7) Next, as shown in FIG. 6C, with the mask pattern 52 as a mask, the Ta gate electrode 4 and the insulating layer 3 are dry-etched using CF 4 gas, respectively. Then, an opening having a width W1 of 0.5 μm and a width L1 of 100 μm was formed.

【０１２１】（工程８）次に、図６（ｄ）に示すよう
に、マスクパターン５１，５２を完全に除去する。(Step 8) Next, as shown in FIG. 6D, the mask patterns 51 and 52 are completely removed.

【０１２２】以上のようにして作製した電子放出素子
を、アノード電極−素子間距離Ｈ＝１ｍｍとして配置し
た。Ｖａ＝５ｋＶ、Ｖｇ＝１０Ｖとした。このときの、
電子放出素子のＺ−Ｘ断面図および平面図を図１１
（ａ）、図１１（ｂ）に示す。The electron-emitting device manufactured as described above was arranged with a distance H between the anode electrode and the device being 1 mm. Va = 5 kV and Vg = 10 V. At this time,
FIG. 11 is a ZX sectional view and a plan view of the electron-emitting device.
(A), It shows in FIG.11 (b).

【０１２３】このようにして作製した電子放出素子と、
比較例として、電子放出膜５をカソード電極２の露出領
域全面に積層させた電子放出素子とを用意し、これら２
つの電子放出素子を同時に駆動させて比較することとし
た。なお、比較例の電子放出素子は、電子放出膜５の構
成以外は本実施例のものと同様である。An electron-emitting device manufactured as described above,
As a comparative example, an electron-emitting device having an electron-emitting film 5 laminated on the entire exposed region of the cathode electrode 2 was prepared.
It was decided to drive two electron-emitting devices at the same time for comparison. The electron-emitting device of the comparative example is the same as that of this example except for the structure of the electron-emitting film 5.

【０１２４】アノード電極７として蛍光体を塗布した電
極を用い、２つの電子放出素子の電子ビームのサイズを
観察した。なお、ここで電子ビームのサイズとは、発光
した蛍光体でのピーク輝度の１０％の領域までのサイズ
とした。An electrode coated with a phosphor was used as the anode electrode 7, and the sizes of the electron beams of the two electron-emitting devices were observed. Here, the size of the electron beam is the size up to a region of 10% of the peak brightness of the phosphor that has emitted light.

【０１２５】その結果、本実施例の電子放出素子では、
比較例と比べて、収束した形状の電子ビームが得られ
た。このときのＸ方向のビーム径の減少は、比較例に対
して約−３５％であった。As a result, in the electron-emitting device of this example,
An electron beam having a convergent shape was obtained as compared with the comparative example. The decrease in the beam diameter in the X direction at this time was about -35% with respect to the comparative example.

【０１２６】［電子源の実施例１］図１２は、本実施例
の電子源の概略構成を示す断面図である。本実施例の電
子源の製造方法について以下に説明する。[First Embodiment of Electron Source] FIG. 12 is a sectional view showing a schematic structure of the electron source of the present embodiment. The method of manufacturing the electron source of this embodiment will be described below.

【０１２７】（工程１）上記の電子放出素子の実施例の
工程１に同じ。(Step 1) The same as step 1 of the above embodiment of the electron-emitting device.

【０１２８】（工程２）次に、ｒｆプラズマＣＶＤ法で
ダイヤモンドライクカーボンの電子放出膜５をカソード
電極全面に５０ｎｍ程度堆積した。そのときの成膜ガス
は、ＣＨ₄＋Ａｒガスを用いた。(Step 2) Next, the electron emission film 5 of diamond-like carbon was deposited on the entire surface of the cathode electrode by about 50 nm by the rf plasma CVD method. As the film forming gas at that time, CH ₄ + Ar gas was used.

【０１２９】（工程３）〜（工程８） 上記の電子放出素子の実施例の工程３〜工程８に同じ。(Step 3) to (Step 8) The same as steps 3 to 8 in the above embodiment of the electron-emitting device.

【０１３０】以上のようにして作製した電子源を、アノ
ード電極−素子間距離Ｈ＝１ｍｍとして配置した。Ｖａ
＝５ｋＶ、Ｖｇ＝１０Ｖとした。このときの、電子源の
Ｚ−Ｘ断面図を図１２に示す。実施例１の電子源におい
て、電子放出素子は３つ有り、電子放出素子間は４．５
μｍ、周辺部の電子源の外側の側壁は０．５μｍになる
ように作製した。中央部の電子放出膜５はカソード電極
全面に、周辺部の電子放出膜は、幅Ｗ２＝０．４μｍと
なるように成膜している。なお、本電子源において、カ
ソード電極２は、絶縁層３及びゲート電極４よりも、Ｘ
軸方向に１２μｍずつ長い。The electron source manufactured as described above was arranged with a distance H between the anode electrode and the element H = 1 mm. Va
= 5 kV and Vg = 10 V. FIG. 12 shows a Z-X sectional view of the electron source at this time. In the electron source of Example 1, there are three electron-emitting devices, and the space between the electron-emitting devices is 4.5.
The side wall outside the electron source in the peripheral portion was 0.5 μm. The electron emission film 5 in the central portion is formed over the entire surface of the cathode electrode, and the electron emission film in the peripheral portion is formed so that the width W2 = 0.4 μm. In the present electron source, the cathode electrode 2 is more
12 μm long in the axial direction.

【０１３１】このようにして作製した電子源と、比較例
として、電子放出膜５をカソード電極２の露出領域全面
（電子源の両端に１２μｍずつ設けた露出部分は除く）
に積層させた電子放出素子のみからなる電子源とを用意
し、これら２つの電子源を同時に駆動させて比較するこ
ととした。なお、比較例の電子源は、電子放出膜５の構
成以外は本実施例のものと同様である。The electron source thus produced and, as a comparative example, the electron emission film 5 over the entire exposed area of the cathode electrode 2 (excluding the exposed portions in which 12 μm is provided at both ends of the electron source).
It was decided to prepare an electron source consisting only of the electron-emitting devices stacked on top of each other, and simultaneously drive these two electron sources for comparison. The electron source of the comparative example is the same as that of the present embodiment except the structure of the electron emission film 5.

【０１３２】アノード電極７として蛍光体を塗布した電
極を用い、２つの電子源の電子ビームのサイズを観察し
た。なお、ここで電子ビームのサイズとは、発光した蛍
光体でのピーク輝度の１０％の領域までのサイズとし
た。An electrode coated with a phosphor was used as the anode electrode 7, and the sizes of electron beams of two electron sources were observed. Here, the size of the electron beam is the size up to a region of 10% of the peak brightness of the phosphor that has emitted light.

【０１３３】その結果、本実施例の電子源では、比較例
と比べて、各電子放出素子からの電子ビームが電子源中
央部に集まった形状となった。このときのＸ方向のビー
ム径の減少は、比較例に対して約−２５％であった。As a result, the electron source of this example had a shape in which the electron beams from each electron-emitting device were gathered in the central part of the electron source, as compared with the comparative example. The decrease in the beam diameter in the X direction at this time was about -25% with respect to the comparative example.

【０１３４】［電子源の実施例２］図１３は、本実施例
の電子源の概略構成を示す断面図である。本実施例の電
子源の製造方法について以下に説明する。[Second Embodiment of Electron Source] FIG. 13 is a sectional view showing a schematic structure of the electron source of the present embodiment. The method of manufacturing the electron source of this embodiment will be described below.

【０１３５】（工程１）上記の電子放出素子の実施例の
工程１に同じ。(Step 1) The same as step 1 of the above embodiment of the electron-emitting device.

【０１３６】（工程２）次に、ｒｆプラズマＣＶＤ法で
ダイヤモンドライクカーボンの電子放出膜５をカソード
電極全面に５０ｎｍ程度堆積した。そのときの成膜ガス
は、ＣＨ₄＋Ａｒガスを用いた。(Step 2) Next, an electron emission film 5 of diamond-like carbon was deposited on the entire surface of the cathode electrode by about 50 nm by the rf plasma CVD method. As the film forming gas at that time, CH ₄ + Ar gas was used.

【０１３７】（工程３）〜（工程８） 上記の電子放出素子の実施例の工程３〜工程８に同じ。(Step 3) to (Step 8) The same as steps 3 to 8 in the above embodiment of the electron-emitting device.

【０１３８】以上のようにして作製した電子源を、アノ
ード電極−素子間距離Ｈ＝１ｍｍとして配置した。Ｖａ
＝５ｋＶ、Ｖｇ＝２０Ｖとした。このときの、電子源の
Ｚ−Ｘ断面図を図１３に示す。実施例２の電子源におい
て、電子放出素子は３つ有り、電子放出素子間は４．５
μｍ、周辺部の電子源の外側の側壁は１３μｍになるよ
うに作製した。中央部の電子放出膜５はカソード電極全
面に、周辺部の電子放出膜は、幅Ｗ２＝０．４μｍとな
るように成膜している。The electron source manufactured as described above was arranged with a distance H between the anode electrode and the element being 1 mm. Va
= 5 kV and Vg = 20 V. FIG. 13 shows a Z-X sectional view of the electron source at this time. In the electron source of Example 2, there are three electron-emitting devices, and the space between the electron-emitting devices is 4.5.
The side wall outside the electron source in the peripheral portion was 13 μm. The electron emission film 5 in the central portion is formed over the entire surface of the cathode electrode, and the electron emission film in the peripheral portion is formed so that the width W2 = 0.4 μm.

【０１３９】このようにして作製した電子源と、比較例
として、電子放出膜５をカソード電極２の露出領域全面
に積層させた電子放出素子のみからなる電子源とを用意
し、これら２つの電子源を同時に駆動させて比較するこ
ととした。なお、比較例の電子源は、電子放出膜５の構
成以外は本実施例のものと同様である。An electron source manufactured in this manner and, as a comparative example, an electron source consisting of only an electron-emitting device in which an electron-emitting film 5 was laminated on the entire exposed region of the cathode electrode 2 were prepared. The sources were driven at the same time for comparison. The electron source of the comparative example is the same as that of the present embodiment except the structure of the electron emission film 5.

【０１４０】アノード電極７として蛍光体を塗布した電
極を用い、２つの電子源の電子ビームのサイズを観察し
た。なお、ここで電子ビームのサイズとは、発光した蛍
光体でのピーク輝度の１０％の領域までのサイズとし
た。An electrode coated with a phosphor was used as the anode electrode 7, and the sizes of the electron beams of the two electron sources were observed. Here, the size of the electron beam is the size up to a region of 10% of the peak brightness of the phosphor that has emitted light.

【０１４１】その結果、本実施例の電子源では、比較例
と比べて、各電子放出素子からの電子ビームが電子源中
央部に集まった形状となった。このときのＸ方向のビー
ム径の減少は、比較例に対して約−８％であった。As a result, the electron source of this example had a shape in which the electron beams from the respective electron-emitting devices were gathered in the central portion of the electron source, as compared with the comparative example. The decrease in the beam diameter in the X direction at this time was about -8% with respect to the comparative example.

【０１４２】［画像形成装置の実施例］上記実施例１の
電子源を用いて画像形成装置を作製した。[Example of Image Forming Apparatus] An image forming apparatus was produced using the electron source of Example 1 described above.

【０１４３】実施例１の電子源を１０×１０の単純マト
リクス状に配置した。電子源は、横１００μｍ、縦１０
０μｍのピッチで配置した。電子源上部には、１ｍｍに
距離を隔てた位置に蛍光体を配置した。蛍光体には加速
電圧として５ｋＶの電圧を印加した。電子源駆動電圧は
Ｖｇ＝１０Ｖとした。The electron sources of Example 1 were arranged in a 10 × 10 simple matrix. The electron source is 100 μm in width and 10 in length.
It was arranged at a pitch of 0 μm. A phosphor was placed above the electron source at a distance of 1 mm. A voltage of 5 kV was applied to the phosphor as an acceleration voltage. The electron source drive voltage was set to Vg = 10V.

【０１４４】この結果、高精細な画像形成装置が形成で
きた。As a result, a high definition image forming apparatus could be formed.

【０１４５】（第２の実施の形態）図１４には、本発明
の第２の実施の形態に係る電子放出素子が示されてい
る。上記第１の実施の形態では、平らなカソード電極を
用いたが、本実施の形態では、開口部のカソード電極
（カソード電極の露出領域）の一部を掘り込んだ構成と
した。(Second Embodiment) FIG. 14 shows an electron-emitting device according to the second embodiment of the present invention. In the first embodiment, the flat cathode electrode was used, but in the present embodiment, a part of the cathode electrode (exposed region of the cathode electrode) of the opening is dug.

【０１４６】その他の構成および作用については第１の
実施の形態と同一なので、同一の構成部分については同
一の符号を付して、その説明は省略する。Since other configurations and operations are the same as those of the first embodiment, the same components are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.

【０１４７】本実施の形態の電子放出素子においても、
電子放出膜５をカソード電極２の露出領域の一部に形成
し、且つ、電子放出膜５を開口部の開口中心からずれた
位置に配置している。Also in the electron-emitting device of this embodiment,
The electron emission film 5 is formed in a part of the exposed region of the cathode electrode 2, and the electron emission film 5 is arranged at a position deviated from the center of the opening.

【０１４８】さらに、本実施の形態では、カソード電極
２の露出領域の一部に凹部を設けている。これにより、
カソード電極２とゲート電極４の間の等電位面９は、カ
ソード電極２の凹部の形状に沿って形成され、電子放出
膜５の周囲において電子源中央部を臨む方向に傾斜す
る。Further, in the present embodiment, a recess is provided in a part of the exposed region of the cathode electrode 2. This allows
The equipotential surface 9 between the cathode electrode 2 and the gate electrode 4 is formed along the shape of the recess of the cathode electrode 2, and is inclined around the electron emission film 5 in the direction facing the central portion of the electron source.

【０１４９】上述したように、電子放出膜５から放出さ
れた電子は等電位面９に略垂直な方向の軌道をとるの
で、本実施の形態にあっては、放出電子の軌道が電子源
中央部方向に傾斜することとなる。As described above, since the electrons emitted from the electron emission film 5 take a trajectory in a direction substantially perpendicular to the equipotential surface 9, in the present embodiment, the trajectory of the emitted electrons is the center of the electron source. It will be inclined in the direction of the section.

【０１５０】したがって、本実施の形態の構成によれ
ば、電子ビームに電子源中央部に向かう指向性を付与す
ることができ、上記第１の実施の形態と同様の作用効果
に加え、さらに電子ビームを収束させることが可能とな
る。Therefore, according to the structure of the present embodiment, it is possible to give the electron beam directivity toward the center of the electron source, and in addition to the same effect as in the first embodiment, the electron beam is further added. It is possible to focus the beam.

【０１５１】なお、本実施の形態の電子放出素子につい
ても実施例による試験を行った。The electron-emitting device of this embodiment was also tested by the examples.

【０１５２】実施例の概略構成は、上記第１の実施の形
態の電子放出素子の実施例と同様である。ただしカソー
ド電極２の露出領域を約１００ｎｍエッチングして凹部
を形成した。The schematic structure of the example is similar to that of the example of the electron-emitting device according to the first embodiment. However, the exposed region of the cathode electrode 2 was etched by about 100 nm to form a recess.

【０１５３】このようにして作製した電子放出素子を、
アノード電極−素子間距離Ｈ＝１ｍｍとして配置した。
Ｖａ＝５ｋＶ、Ｖｇ＝２０Ｖとした。The electron-emitting device thus manufactured was
The distance between the anode electrode and the element was H = 1 mm.
Va = 5 kV and Vg = 20 V.

【０１５４】この電子放出素子と、上記第１実施の形態
の電子放出素子の実施例において用いた比較例の電子放
出素子とを同時に駆動させて比較することとした。This electron-emitting device and the electron-emitting device of the comparative example used in the example of the electron-emitting device of the first embodiment are simultaneously driven for comparison.

【０１５５】アノード電極７として蛍光体を塗布した電
極を用い、２つの電子放出素子の電子ビームのサイズを
観察した。なお、ここで電子ビームのサイズとは、発光
した蛍光体でのピーク輝度の１０％の領域までのサイズ
とした。An electrode coated with a phosphor was used as the anode electrode 7, and the sizes of the electron beams of the two electron-emitting devices were observed. Here, the size of the electron beam is the size up to a region of 10% of the peak brightness of the phosphor that has emitted light.

【０１５６】その結果、本実施例の電子放出素子では、
比較例と比べて、収束した形状の電子ビームが得られ
た。このときのＸ方向のビーム径の減少は、比較例に対
して約−４０％であった。As a result, in the electron-emitting device of this example,
An electron beam having a convergent shape was obtained as compared with the comparative example. The decrease in the beam diameter in the X direction at this time was about -40% with respect to the comparative example.

【０１５７】（第３の実施の形態）図１５は、本発明の
第３の実施の形態に係る電子放出素子を示す模式的断面
図であり、図１５（ａ）はＺ−Ｘ断面図、図１５（ｂ）
はＸ−Ｙ平面図である。(Third Embodiment) FIG. 15 is a schematic sectional view showing an electron-emitting device according to a third embodiment of the present invention. FIG. 15 (a) is a ZX sectional view, Figure 15 (b)
Is an XY plan view.

【０１５８】同図に示すように、本実施の形態の電子放
出素子は、孔構造ではなく、凸構造を有している。すな
わち、電子放出素子は、基板１上に配置されたゲート電
極４と、絶縁層３を介してゲート電極４上に積層された
カソード電極２と、カソード電極２上に形成された電子
放出膜５とを備えて構成される。電子放出膜５はカソー
ド電極２と電気的に接続されている。なお、カソード電
極２，絶縁層３，ゲート電極４の厚さはほぼ一定であ
る。As shown in the figure, the electron-emitting device of this embodiment has a convex structure rather than a hole structure. That is, the electron-emitting device includes a gate electrode 4 arranged on the substrate 1, a cathode electrode 2 laminated on the gate electrode 4 with an insulating layer 3 interposed therebetween, and an electron-emitting film 5 formed on the cathode electrode 2. And is configured. The electron emission film 5 is electrically connected to the cathode electrode 2. The thicknesses of the cathode electrode 2, the insulating layer 3 and the gate electrode 4 are almost constant.

【０１５９】層構造が異なる以外は、上記第１の実施の
形態と同一なので、同一の構成部分については同一の符
号を付して説明を省略し、ここでは異なる部分を中心に
説明を行う。Since the second embodiment is the same as the first embodiment except that the layer structure is different, the same components are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted. Here, the different portions will be mainly described.

【０１６０】本実施の形態の電子放出膜５は、幅Ｗ２、
長さＬ１の略矩形状に形成されている。ここでカソード
電極２の幅をＷ１とすると、Ｗ１＞Ｗ２に設定される。
また、電子放出膜５の配置位置は、カソード電極２の表
面の中心からずれた位置に配置される。すなわち、本実
施の形態では、電子放出膜５をカソード電極２表面の一
部に形成し、且つ、電子放出膜５をカソード電極２表面
の中心からずれた位置に配置している。このとき、図１
３（ｂ）のようにＺ方向からみたときに、電子放出膜５
がカソード電極２表面に対して非対称な位置に配置され
ることになる。The electron emission film 5 of this embodiment has a width W2,
It is formed in a substantially rectangular shape having a length L1. Here, assuming that the width of the cathode electrode 2 is W1, W1> W2 is set.
Further, the arrangement position of the electron emission film 5 is arranged at a position deviated from the center of the surface of the cathode electrode 2. That is, in this embodiment, the electron emission film 5 is formed on a part of the surface of the cathode electrode 2, and the electron emission film 5 is arranged at a position deviated from the center of the surface of the cathode electrode 2. At this time,
3 (b), when viewed from the Z direction, the electron emission film 5
Will be arranged asymmetrically with respect to the surface of the cathode electrode 2.

【０１６１】上記構成の電子放出素子において、駆動電
源６によりカソード電極２とゲート電極４の間に駆動電
圧Ｖｇを印加すると、電子放出膜５から電子が放出され
る。この放出電子は、アノード電極７に印加されたアノ
ード電圧Ｖａによって加速され、アノード電極７に捕捉
される。In the electron-emitting device having the above structure, when the driving voltage Vg is applied between the cathode electrode 2 and the gate electrode 4 by the driving power supply 6, electrons are emitted from the electron-emitting film 5. The emitted electrons are accelerated by the anode voltage Va applied to the anode electrode 7 and captured by the anode electrode 7.

【０１６２】電子放出膜５の大きさおよび位置は、そこ
から放出された電子ｅが、電子源の上方に配設された当
該電子源に対応するアノード電極７の略中央部に到達す
るように決定される。たとえば、図１３に示すように、
電子放出膜５の幅Ｗ１をカソード電極２表面の幅Ｗ２の
約半分の大きさに設定し、その電子放出膜５を、電子源
の中心に近づく方向にずらして形成するとよい。The size and position of the electron emission film 5 are set so that the electrons e emitted from the electron emission film 5 reach a substantially central portion of the anode electrode 7 arranged above the electron source and corresponding to the electron source. It is determined. For example, as shown in FIG.
The width W1 of the electron emission film 5 may be set to be about half the width W2 of the surface of the cathode electrode 2, and the electron emission film 5 may be formed so as to be shifted toward the center of the electron source.

【０１６３】本実施の形態の電子放出素子においても、
上記第１の実施の形態と同様、電子源中央部方向に向か
う軌道をとる電子と略直上方向に向かう軌道をとる電子
が主に放出され、ビーム径を広げる方向（電子源中央部
から遠ざかる方向）に軌道をとる電子の放出はほとんど
起こらなくなる。このように、電子放出膜５の大きさと
位置とを適宜に調節することによって、余分な放出電子
を無くすることができ、電子放出素子自体のビーム径の
収束が実現できる。Also in the electron-emitting device of this embodiment,
Similar to the first embodiment, electrons having an orbit toward the central part of the electron source and electrons having an orbit substantially in the direct upward direction are mainly emitted to expand the beam diameter (direction away from the central part of the electron source). ) Orbital electron emission rarely occurs. As described above, by appropriately adjusting the size and position of the electron emission film 5, extra emission electrons can be eliminated, and the beam diameter of the electron emission element itself can be converged.

【０１６４】そして、本実施の形態の電子放出素子を備
えて電子源を構成することにより、上記第１の実施の形
態と同様、電子ビーム径の縮小の効果を得ることができ
る。このときも、カソード電極表面の中心からずれた位
置に配置されている電子放出膜を有する電子放出素子
を、電子源の周辺部に配置するとよい。By constructing the electron source by using the electron-emitting device of this embodiment, the effect of reducing the electron beam diameter can be obtained as in the first embodiment. Also at this time, the electron-emitting device having the electron-emitting film arranged at a position deviated from the center of the surface of the cathode electrode may be arranged in the peripheral portion of the electron source.

【０１６５】なお、本実施の形態の電子放出素子につい
ても実施例による試験を行った。The electron-emitting device of this embodiment was also tested by the examples.

【０１６６】電子放出素子を構成する材料、サイズ等
は、上記第１の実施の形態の電子放出素子の実施例と略
同様とした。ただし、カソード電極２の幅Ｗ１は０．５
μｍとし、各層の膜厚については、カソード電極２は１
００ｎｍ、絶縁層３は５００ｎｍ、ゲート電極４は２μ
ｍとした。また、電子放出膜５の幅Ｗ２は０．２μｍと
した。The material and size of the electron-emitting device are substantially the same as those of the electron-emitting device of the first embodiment. However, the width W1 of the cathode electrode 2 is 0.5
μm, and the thickness of each layer is 1 for the cathode electrode 2.
00 nm, the insulating layer 3 is 500 nm, the gate electrode 4 is 2 μm
m. The width W2 of the electron emission film 5 is 0.2 μm.

【０１６７】このようにして作製した電子放出素子を、
アノード電極−素子間距離Ｈ＝１ｍｍとして配置した。
また、駆動条件としては、Ｖａ＝５ｋＶ、Ｖｇ＝２０Ｖ
とした。The electron-emitting device thus manufactured was
The distance between the anode electrode and the element was H = 1 mm.
The driving conditions are Va = 5 kV and Vg = 20 V.
And

【０１６８】この電子放出素子と、カソード電極２表面
全体に電子放出膜５を形成した電子放出素子とを同時に
駆動させて比較したところ、収束した形状の電子ビーム
が得られることが確認できた。When this electron-emitting device and the electron-emitting device having the electron-emitting film 5 formed on the entire surface of the cathode electrode 2 were simultaneously driven and compared, it was confirmed that an electron beam having a convergent shape could be obtained.

【０１６９】[0169]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
電子ビーム径の更なる小型化を実現させるとともに、低
電圧で高効率な電子放出素子を提供することができる。As described above, according to the present invention,
It is possible to provide a highly efficient electron emitting device at a low voltage while realizing a further downsizing of the electron beam diameter.

【０１７０】また、本発明による電子放出素子及び電子
源を用いると、画質が良好で高精細であり、性能の優れ
た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 using the electron-emitting device and the electron source according to the present invention, it is possible to provide an electron source and an image forming apparatus which have good image quality, high definition and excellent performance.

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

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る電子放出素子
の模式図であり、（ａ）はＺ−Ｘ断面図、（ｂ）はＸ−
Ｙ平面図である。1A and 1B are schematic views of an electron-emitting device according to a first embodiment of the present invention, in which FIG. 1A is a Z-X sectional view and FIG.
It is a Y top view.

【図２】本発明の第１の実施の形態に係る電子放出素子
の模式的断面図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the electron-emitting device according to the first embodiment of the present invention.

【図３】電子放出部位置と電子ビームの広がりとの関係
を示す模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram showing the relationship between the position of an electron emitting portion and the spread of an electron beam.

【図４】本発明の第１の実施の形態に係る電子源の模式
的断面図である。FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of an electron source according to the first embodiment of the present invention.

【図５】本発明の第１の実施の形態に係る電子放出素子
の製造方法を示す模式的断面図である。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing the method of manufacturing the electron-emitting device according to the first embodiment of the invention.

【図６】本発明の第１の実施の形態に係る電子放出素子
の製造方法を示す模式的断面図である。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing the method of manufacturing the electron-emitting device according to the first embodiment of the invention.

【図７】本発明の第１の実施の形態に係る電子源集合体
の構成を示す模式的平面図である。FIG. 7 is a schematic plan view showing a configuration of an electron source assembly according to the first embodiment of the present invention.

【図８】本発明の第１の実施の形態に係る画像形成装置
の構成を示す模式的斜視図である。FIG. 8 is a schematic perspective view showing the configuration of the image forming apparatus according to the first embodiment of the invention.

【図９】図８の画像形成装置に備えて好適な蛍光膜の模
式図である。9 is a schematic view of a fluorescent film suitable for the image forming apparatus of FIG.

【図１０】図８の画像形成装置に備えて好適な駆動回路
のブロック図である。10 is a block diagram of a drive circuit suitable for the image forming apparatus in FIG.

【図１１】本発明の第１の実施の形態に係る電子放出素
子の実施例の模式図である。FIG. 11 is a schematic view of an example of the electron-emitting device according to the first embodiment of the present invention.

【図１２】本発明の第１の実施の形態に係る電子源の実
施例１の模式的断面図である。FIG. 12 is a schematic cross-sectional view of Example 1 of the electron source according to the first embodiment of the invention.

【図１３】本発明の第１の実施の形態に係る電子源の実
施例２の模式的断面図である。FIG. 13 is a schematic cross-sectional view of Example 2 of the electron source according to the first embodiment of the present invention.

【図１４】本発明の第２の実施の形態に係る電子放出素
子の模式図であり、（ａ）はＺ−Ｘ断面図、（ｂ）はＸ
−Ｙ平面図である。14A and 14B are schematic diagrams of an electron-emitting device according to a second embodiment of the present invention, in which FIG. 14A is a Z-X sectional view and FIG.
FIG.

【図１５】本発明の第３の実施の形態に係る電子放出素
子の模式図であり、（ａ）はＺ−Ｘ断面図、（ｂ）はＸ
−Ｙ平面図である。15A and 15B are schematic diagrams of an electron-emitting device according to a third embodiment of the present invention, in which FIG. 15A is a Z-X sectional view and FIG.
FIG.

【図１６】従来の電子放出素子の模式的断面図である。FIG. 16 is a schematic sectional view of a conventional electron-emitting device.

【図１７】従来の電子源の模式的断面図である。FIG. 17 is a schematic sectional view of a conventional electron source.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１ 基板 ２ カソード電極 ３ 絶縁層 ４ ゲート電極 ５ 電子放出膜 ６ 駆動電源 ７ アノード電極 ８ 高圧電源 ９ 等電位面 ５１，５２ マスクパターン ６１ 基体 ６２ Ｘ方向配線 ６３ Ｙ方向配線 ６４ 電子源 ７１ 電子放出素子 ８１ 電子源基板 ８５ 蛍光体 ８６ 黒色導電材 ９１ リアプレート ９２ 支持枠 ９３ ガラス基体 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 １３０１ 表示パネル １３０２ 走査回路 １３０３ 制御回路 １３０４ シフトレジスタ １３０５ ラインメモリ １３０６ 同期信号分離回路 １３０７ 変調信号発生器 1 substrate 2 cathode electrode 3 insulating layers 4 gate electrode 5 Electron emission film 6 drive power supply 7 Anode electrode 8 high voltage power supply 9 equipotential surface 51,52 mask pattern 61 base 62 X-direction wiring 63 Y direction wiring 64 electron sources 71 electron-emitting device 81 electron source substrate 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 1301 display panel 1302 scanning circuit 1303 control circuit 1304 shift register 1305 line memory 1306 Sync signal separation circuit 1307 Modulation signal generator

Claims (15)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】基板上に配置されたカソード電極と、 絶縁層を介して前記カソード電極上に積層されたゲート
電極と、 前記絶縁層および前記ゲート電極を貫通して前記カソー
ド電極の一部領域を露出せしめる開口部と、 前記カソード電極の前記露出領域上に該カソード電極と
電気的に接続して形成された電子放出膜と、を備えた電
子放出素子において、 前記電子放出膜は、前記露出領域の一部に形成され、且
つ、前記開口部の開口中心からずれた位置に配置されて
いることを特徴とする電子放出素子。1. A cathode electrode arranged on a substrate, a gate electrode laminated on the cathode electrode via an insulating layer, a partial region of the cathode electrode penetrating the insulating layer and the gate electrode. And an electron emission film formed on the exposed region of the cathode electrode by being electrically connected to the cathode electrode, wherein the electron emission film is the exposed region. An electron-emitting device, which is formed in a part of the region and is arranged at a position deviated from the center of the opening of the opening. 【請求項２】請求項１に記載の電子放出素子を含む複数
の電子放出素子を備えたことを特徴とする電子源。2. An electron source comprising a plurality of electron-emitting devices including the electron-emitting device according to claim 1. 【請求項３】前記電子放出素子の前記電子放出膜は、 該電子放出膜から放出された電子が、電子源の上方に配
設された当該電子源に対応するアノード電極の略中央部
に到達するように、前記開口部の開口中心からずれた位
置に配置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. In the electron emission film of the electron emission device, electrons emitted from the electron emission film reach a substantially central portion of an anode electrode arranged above the electron source and corresponding to the electron source. The electron source according to claim 2, wherein the electron source is arranged at a position displaced from the center of the opening of the opening. 【請求項４】前記電子放出素子の前記電子放出膜は、 電子源の中心に近づく方向に、前記開口部の開口中心か
らずれた位置に配置されていることを特徴とする請求項
２に記載の電子源。4. The electron emission film of the electron emission element is arranged at a position displaced from the center of the opening of the opening in a direction approaching the center of the electron source. Electron source. 【請求項５】開口中心からずれた位置に配置されている
電子放出膜を有する前記電子放出素子は、電子源の周辺
部に配置されてい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 electron-emitting device having an electron-emitting film arranged at a position deviated from the center of the opening is arranged at a peripheral portion of an electron source, according to claim 2, 3 or 4. The described electron source. 【請求項６】前記開口部の開口形状は、円形、楕円形、
矩形、多角形のいずれかであることを特徴とする請求項
２〜５のうちいずれか１項に記載の電子源。6. The opening shape of the opening is circular, elliptical,
The electron source according to claim 2, wherein the electron source is a rectangle or a polygon. 【請求項７】基板上に配置されたゲート電極と、 絶縁層を介して前記ゲート電極上に積層されたカソード
電極と、 該カソード電極上に該カソード電極と電気的に接続して
形成された電子放出膜と、を備えた電子放出素子におい
て、 前記電子放出膜は、前記カソード電極表面の一部に形成
され、且つ、該カソード電極表面の中心からずれた位置
に配置されていることを特徴とする電子放出素子。7. A gate electrode disposed on a substrate, a cathode electrode laminated on the gate electrode via an insulating layer, and formed on the cathode electrode by electrically connecting to the cathode electrode. In the electron emission device including an electron emission film, the electron emission film is formed on a part of the surface of the cathode electrode and is arranged at a position deviated from the center of the surface of the cathode electrode. And an electron-emitting device. 【請求項８】請求項７に記載の電子放出素子を含む複数
の電子放出素子を備えたことを特徴とする電子源。8. An electron source comprising a plurality of electron-emitting devices including the electron-emitting device according to claim 7. 【請求項９】前記電子放出素子の前記電子放出膜は、 該電子放出膜から放出された電子が、電子源の上方に配
設された当該電子源に対応するアノード電極の略中央部
に到達するように、前記カソード電極表面の中心からず
れた位置に配置されていることを特徴とする請求項８に
記載の電子源。9. In the electron emission film of the electron emission device, electrons emitted from the electron emission film reach a substantially central portion of an anode electrode arranged above the electron source and corresponding to the electron source. 9. The electron source according to claim 8, wherein the electron source is arranged at a position deviated from the center of the surface of the cathode electrode. 【請求項１０】前記電子放出素子の前記電子放出膜は、 電子源の中心に近づく方向に、前記カソード電極表面の
中心からずれた位置に配置されていることを特徴とする
請求項８に記載の電子源。10. The electron emission film of the electron emission device is arranged at a position deviated from the center of the surface of the cathode electrode in a direction approaching the center of the electron source. Electron source. 【請求項１１】カソード電極表面の中心からずれた位置
に配置されている電子放出膜を有する前記電子放出素子
は、電子源の周辺部に配置されていることを特徴とする
請求項８，９または１０に記載の電子源。11. The electron-emitting device having an electron-emitting film arranged at a position deviated from the center of the cathode electrode surface is arranged in the peripheral portion of the electron source. Or the electron source according to 10. 【請求項１２】前記電子放出膜の材料は、ダイヤモンド
またはダイヤモンドライクカーボンを含むことを特徴と
する請求項２〜６および８〜１１のうちいずれか１項に
記載の電子源。12. The electron source according to claim 2, wherein the material of the electron emission film contains diamond or diamond-like carbon. 【請求項１３】請求項２〜６および８〜１２のうちいず
れか１項に記載の電子源を複数備えた電子源集合体であ
って、 前記カソード電極に結線される複数のカソード配線、お
よび前記ゲート電極に結線される複数のゲート配線によ
って、前記複数の電子源をマトリクス状に配線してなる
ことを特徴とする電子源集合体。13. An electron source assembly comprising a plurality of electron sources according to any one of claims 2 to 6 and 8 to 12, wherein a plurality of cathode wires connected to the cathode electrode, An electron source assembly in which the plurality of electron sources are arranged in a matrix by a plurality of gate wirings connected to the gate electrodes. 【請求項１４】請求項１３に記載の電子源集合体と、該
電子源集合体から放出された電子によって画像を形成す
る画像形成部材と、を備えたことを特徴とする画像形成
装置。14. An image forming apparatus, comprising: the electron source assembly according to claim 13; and an image forming member that forms an image by electrons emitted from the electron source assembly. 【請求項１５】前記画像形成部材は、電子の衝突によっ
て発光する蛍光体であることを特徴とする請求項１４に
記載の画像形成装置。15. The image forming apparatus according to claim 14, wherein the image forming member is a phosphor that emits light by collision of electrons.