JPH09245624A - Manufacture of electron emitting element, electron source, display element and image forming device - Google Patents
Manufacture of electron emitting element, electron source, display element and image forming deviceInfo
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- H01J2201/316—Cold cathodes having an electric field parallel to the surface thereof, e.g. thin film cathodes
- H01J2201/3165—Surface conduction emission type cathodes
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、表面伝導型電子放
出素子、該電子放出素子を用いた電子源、該電子源を用
いた表示素子および画像形成装置の製造方法に関する。The present invention relates to a surface conduction electron-emitting device, an electron source using the electron-emitting device, a display device using the electron source, and a method for manufacturing an image forming apparatus.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来より、電子放出素子としては大別し
て熱電子放出素子と冷陰極電子放出素子を用いた２種類
のものが知られている。冷陰極電子放出素子には電界放
出型（以下、「ＦＥ型」という）、金属／絶縁層／金属
型（以下、「ＭＩＭ型」という）や表面伝導型電子放出
素子等がある。ＦＥ型の例としてはW. P. Dyke ＆ W.
W. Dolan 、"Field emission"、 Advance in Electron P
hysics 、8 、89（1956）あるいはC. A. Spindt、 "PHYS
ICAL Properties of thin-film field emissioncathode
s with molybdenium cones " J. Appl. Phys., 、47,52
48（1976）等に開示されたものが知られている。ＭＩＭ
型の例としてはC. A. Mead、" Operationof Tunnel-Emis
sion Devices"、J. Appl. Phys.、32 、646 （1961）等
に開示されたものが知られている。2. Description of the Related Art Heretofore, two types of electron-emitting devices have been known, which are roughly classified into a thermoelectron-emitting device and a cold cathode electron-emitting device. Cold cathode electron emission devices include field emission type (hereinafter referred to as “FE type”), metal / insulating layer / metal type (hereinafter referred to as “MIM type”), surface conduction type electron emission devices, and the like. An example of FE type is WP Dyke & W.
W. Dolan, "Field emission", Advance in Electron P
hysics, 8, 89 (1956) or CA Spindt, "PHYS
ICAL Properties of thin-film field emissioncathode
s with molybdenium cones "J. Appl. Phys., ,, 47,52
48 (1976) and the like are known. MIM
Examples of types are CA Mead, "Operationof Tunnel-Emis
sion Devices ", J. Appl. Phys., 32, 646 (1961) and the like are known.
【０００３】表面伝導型電子放出素子型の例としては、
M. I. Elinson、 Radio Eng.Electron Phys.、 10、 1290、
(1965) 等に開示されたものがある。As an example of the surface conduction electron-emitting device type,
MI Elinson, Radio Eng. Electron Phys., 10, 1290,
(1965) and others.
【０００４】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。こ
の表面伝導型電子放出素子としては、前記エリンソン
等によるＳｎＯ2 薄膜を用いたもの、Ａｕ薄膜によるも
の［G. Dittmer : "Thin Solid Films"、 9 、 317(1972)
］、 Ｉｎ2 ０3 ／ＳｎＯ2 薄膜によるもの［M. Hartwe
ll and C. G. Fonstad:"IEEE Trans. ED Conf. ”、 519
（1975）］、カーボン薄膜によるもの［荒木久他，真
空、第２６巻、第１号、２２頁（１９８３）］等が報告
されている。[0004] The surface conduction electron-emitting device utilizes the phenomenon that electron emission occurs when a current flows in a small-area thin film formed on a substrate in parallel with the film surface. As this surface conduction electron-emitting device, the Erinson
By using SnO 2 thin film, by Au thin film [G. Dittmer: "Thin Solid Films", 9, 317 (1972)
], In 2 0 3 / SnO 2 by thin film [M. Hartwe
ll and CG Fonstad: "IEEE Trans. ED Conf.", 519
(1975)], a carbon thin film [Haraki et al., Vacuum, Vol. 26, No. 1, p. 22 (1983)] and the like.
【０００５】これらの表面伝導型電子放出素子の典型的
な例として前述のM.ハートウェルの素子構成を図１７に
模式的に示す。同図において１は基板である。４は導電
性薄膜で、Ｈ型形状のパターンに、スパッタで形成され
た金属酸化物薄膜等からなり、後述の通電フォーミング
と呼ばれる通電処理により電子放出部５が形成される。
なお、図中の素子電極間隔Ｌは、０．５〜１ｍｍ、Ｗ’
は、０．１ｍｍで設定されている。As a typical example of these surface conduction electron-emitting devices, the device configuration of the above-mentioned M. Hartwell is schematically shown in FIG. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a substrate. Reference numeral 4 denotes a conductive thin film, which is composed of a metal oxide thin film or the like formed by sputtering on an H-shaped pattern, and the electron emitting portion 5 is formed by an energization process called energization forming described later.
The element electrode spacing L in the figure is 0.5 to 1 mm, W '
Is set to 0.1 mm.
【０００６】従来、これらの表面伝導型電子放出素子に
おいては、電子放出を行う前に導電性薄膜４を予め通電
フォーミングと呼ばれる通電処理することによって電子
放出部５を形成するのが一般的であった。通電フォーミ
ングとは前記導電性薄膜４両端に直流電圧あるいは非常
にゆっくりとした昇電圧、例えば１Ｖ／分程度を印加通
電し、導電性薄膜を局所的に破壊、変形もしくは変質せ
しめ、電気的に高抵抗な状態にした電子放出部５を形成
することである。なお、電子放出部５は導電性薄膜４の
一部に亀裂が発生しその亀裂付近から電子放出を行う。
前記通電フォーミング処理をした表面伝導型電子放出素
子は、上述の導電性薄膜４に電圧を印加し、素子に電流
を流すことにより、上述の電子放出部５より電子を放出
せしめるものである。Conventionally, in these surface conduction electron-emitting devices, it is general that the electron-emitting portion 5 is formed by subjecting the conductive thin film 4 to an energization process called energization forming in advance before the electron emission. It was The energization forming means that a direct current voltage or a very slow rising voltage, for example, about 1 V / min is applied to both ends of the electroconductive thin film 4 to energize the electroconductive thin film 4 to locally destroy, deform, or deteriorate the electroconductive thin film, and thus electrically high This is to form the electron emitting portion 5 in a resistance state. In the electron emission portion 5, a crack is generated in a part of the conductive thin film 4, and electrons are emitted from the vicinity of the crack.
The surface conduction type electron-emitting device which has been subjected to the energization forming process is configured to apply a voltage to the above-described conductive thin film 4 and cause a current to flow through the device, thereby causing the above-described electron-emitting portion 5 to emit electrons.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
例による表面伝導型電子放出素子は、主に半導体プロセ
スに準じたホトリソグラフィー技術を用いて製造される
ため、大面積基板に電子放出素子を形成することが困難
であるとともに大型製造装置を必要とするなど製造コス
トが高いといった問題があった。However, since the surface conduction electron-emitting device according to the above-mentioned conventional example is manufactured mainly by using a photolithography technique based on a semiconductor process, the electron-emitting device is formed on a large area substrate. However, there is a problem in that the manufacturing cost is high because a large-scale manufacturing device is required.
【０００８】本発明の目的は、このような従来技術にお
ける欠点を改善するものであり、電子放出部形成用導電
性薄膜の製造工程を簡略化し、大面積に低コストかつ容
易に電子放出素子を形成し、それに有する表示素子、画
像形成装置を提供することにある。さらに本発明は、素
子間の電子放出特性のばらつきを抑制した良好な表示素
子、画像形成装置を提供することを目的とするものであ
る。An object of the present invention is to remedy the above drawbacks of the prior art, to simplify the manufacturing process of the conductive thin film for forming the electron emitting portion, to easily and easily form an electron emitting device in a large area. An object of the present invention is to provide a display element and an image forming apparatus having the same formed therein. A further object of the present invention is to provide a good display element and image forming apparatus in which variations in electron emission characteristics between elements are suppressed.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明は、上述した課題
を解決するために成されたものであり、以下に示す特徴
を有するものである。The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and has the following features.
【００１０】すなわち本発明は、電子放出材料を含む金
属化合物を加熱焼成する過程を経て電子放出部を形成す
る表面伝導型電子放出素子の製造方法において、電子放
出部形成用導電性薄膜を形成するに際して、例えば主材
料である金属化合物を含む２種類の水溶液の液滴を基板
に部分的に付与する工程と、前記基板の加熱焼成および
水洗浄工程を経ることにより、一部膜密度の異なる領域
を有する導電性薄膜を形成することを特徴とするもので
ある。That is, according to the present invention, in a method of manufacturing a surface conduction electron-emitting device in which an electron-emitting portion is formed through a process of heating and baking a metal compound containing an electron-emitting material, a conductive thin film for forming an electron-emitting portion is formed. At this time, for example, by partially applying droplets of two kinds of aqueous solutions containing a metal compound as a main material to the substrate, and heating and baking the substrate and washing with water, a region having a partially different film density is obtained. It is characterized by forming a conductive thin film having
【００１１】以下、本発明をさらに詳細に説明する。導
電性薄膜に一部膜密度の異なる部分を形成するために、
本発明では薄膜を形成するための出発材料として２種類
の水溶液を用いる。２種類の水溶液のうち一方は少なく
とも金属化合物を含み、他方には少なくとも金属化合物
および水溶性の無機化合物を含むことを特徴とする。上
記無機化合物は水溶性であることの他に、加熱焼成温度
下で安定であること、主材料である金属化合物との間に
反応を起こさない物質であることが必要とされる。使用
される無機化合物の種類としては、焼成温度や金属化合
物の種類にもよるが例えばＢ2 Ｏ3 、ＢａＯ、ＣｒＯ
3 、Ｖ2 Ｏ5 等の酸化物、ＣｏＣｌ2 、ＣｒＢｒ2 、Ｎ
ｉＣｌ2 、ＺｎＢｒ2 等のハロゲン化物、Ｂａ（ＮＯ
3 ）2 、Ｐｂ（ＮＯ3 ）2 等の硝酸塩、Ａｌ2 （ＳＯ
4 ）3 、ＭｇＳＯ4 、Ｉｎ（ＳＯ4）3 等の硫酸塩、Ｋ2
ＣＯ3 等の炭酸塩などが挙げられる。また水溶液中の
無機化合物の濃度範囲は、用いる金属化合物の種類によ
って最適な範囲が多少異なるが、一般には重量で０．１
％以上５％以下の範囲が適当である。Hereinafter, the present invention will be described in more detail. In order to form a part with different film density on the conductive thin film,
In the present invention, two kinds of aqueous solutions are used as starting materials for forming a thin film. One of the two kinds of aqueous solutions contains at least a metal compound, and the other contains at least a metal compound and a water-soluble inorganic compound. In addition to being water-soluble, the above-mentioned inorganic compound is required to be stable at the heating and firing temperature and to be a substance that does not react with the metal compound as the main material. The kind of the inorganic compound used depends on the firing temperature and the kind of the metal compound, but is, for example, B 2 O 3 , BaO or CrO.
3 , oxides such as V 2 O 5 , CoCl 2 , CrBr 2 , N
Halides such as iCl 2 and ZnBr 2 , Ba (NO
3 ) 2 , nitrates such as Pb (NO 3 ) 2 , Al 2 (SO
4 ) 3 , sulfates such as MgSO 4 , In (SO 4 ) 3 , K 2
Carbonates such as CO 3 can be used. The optimum range of the concentration of the inorganic compound in the aqueous solution is slightly different depending on the kind of the metal compound used, but it is generally 0.1 by weight.
% Or more and 5% or less is suitable.
【００１２】導電性薄膜を構成する材料の原料となる金
属化合物の中心金属としては電圧印加により電子を放出
し易いもの、すなわち仕事関数の比較的低いものでかつ
安定なもの、例えばＰｄ、Ｐｔ、Ｒｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｔ
ｉ、Ｉｎ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｗ等
が挙げられる。The central metal of the metal compound, which is a raw material of the material forming the conductive thin film, easily emits electrons when a voltage is applied, that is, it has a relatively low work function and is stable, such as Pd and Pt. Ru, Ag, Au, T
Examples thereof include i, In, Cu, Cr, Fe, Zn, Sn, Ta and W.
【００１３】上記２種類の水溶液に含まれる金属化合物
は同一物質であることが望ましい。水溶液中の金属濃度
範囲は、用いる金属元素の種類や金属塩の種類によって
最適な範囲が多少異なるが、一般には重量で０．０１％
以上５％以下の範囲が適当である。The metal compounds contained in the above two kinds of aqueous solutions are preferably the same substance. The optimum range of the metal concentration in the aqueous solution varies depending on the kind of the metal element and the kind of the metal salt used, but generally 0.01% by weight.
The range of 5% or less is suitable.
【００１４】上記の金属化合物を基板に付与する手段
は、液滴を形成し付与することが可能ならば任意の方法
でよいが、特に微小な液滴を効率良く適度な精度で発生
付与でき、制御性も良好なインクジェット方式が便利で
ある。インクジェット方式にはピエゾ素子等のメカニカ
ルな衝撃により液滴を発生付与するものや、微小ヒータ
等で液を加熱し突沸により液滴を発生付与するバブルジ
ェット方式があるが、いずれの方法でも十ナノグラム程
度から数十ナノグラム程度までの微小液滴を再現性良く
発生し基板に付与することができる。The means for applying the above-mentioned metal compound to the substrate may be any method as long as it can form and apply droplets, but particularly minute droplets can be efficiently and appropriately generated and imparted, The inkjet method, which has good controllability, is convenient. Inkjet methods include those that generate droplets by mechanical impact such as piezo elements, and bubble jet methods that heat droplets with a minute heater to generate droplets by bumping, but either method is 10 nanograms. It is possible to generate minute droplets of about several to several tens of nanograms with good reproducibility and apply them to the substrate.
【００１５】上記手段で基板に付与された金属化合物を
含む水溶液は乾燥、焼成工程、水洗浄工程を経て導電性
微粒子膜とすることにより、基板上に電子放出のための
微粒子膜を形成する。乾燥工程は通常用いられる自然乾
燥、送風乾燥、熱乾燥等を用いればよい。焼成工程は通
常用いられる加熱手段を用いればよい。The aqueous solution containing the metal compound applied to the substrate by the above means is dried, baked, and washed with water to form a conductive fine particle film, thereby forming a fine particle film for electron emission on the substrate. For the drying step, normally used natural drying, blast drying, heat drying or the like may be used. For the firing step, a heating means that is usually used may be used.
【００１６】水溶性無機化合物を含む溶液から作製した
微粒子膜は、焼成後無機化合物を含んだ微粒子膜として
形成されるが、水洗浄により水溶性の無機化合物のみが
溶出し、最終的に金属化合物から形成された導電性微粒
子膜が基板上に形成されることになる。この微粒子膜は
無機化合物を含まない水溶液から形成された薄膜に比べ
膜密度の小さな微粒子膜となる。The fine particle film prepared from the solution containing the water-soluble inorganic compound is formed as a fine particle film containing the inorganic compound after firing, but only the water-soluble inorganic compound is eluted by washing with water, and finally the metal compound is formed. The conductive fine particle film formed from is formed on the substrate. This fine particle film has a smaller film density than a thin film formed from an aqueous solution containing no inorganic compound.
【００１７】本発明の電子放出素子の製造方法において
は、２種類の水溶液を付与することにより一部膜密度の
異なる領域を有する電子放出部形成用導電性薄膜を形成
することを特徴とするものであるが、その目的および効
果について以下に説明する。In the method for manufacturing an electron-emitting device according to the present invention, a conductive thin film for forming an electron-emitting portion, which partially has regions having different film densities, is formed by applying two kinds of aqueous solutions. However, the purpose and effect thereof will be described below.
【００１８】先述したように、電子放出部の形成は導電
性薄膜に通電フォーミングと呼ばれる処理を行うことに
よって亀裂を形成する工程を経て行われるが、亀裂の位
置および形状は、薄膜の作製条件やフォーミングの微妙
な条件などによって素子毎にばらつきが生じ、正確に制
御することは困難である。その結果素子毎の電子放出特
性にばらつきが生じ、画像形成装置においては輝度にば
らつきが生じることがあった。As described above, the formation of the electron emitting portion is performed through a process of forming a crack by performing a process called energization forming on the conductive thin film. The position and shape of the crack are determined by the thin film manufacturing conditions and It is difficult to control accurately because variations occur in each element due to delicate forming conditions and the like. As a result, the electron emission characteristic of each element varies, and the luminance may vary in the image forming apparatus.
【００１９】本発明の導電性薄膜はこれらの点を改善す
ることを目的として作製されるものであり、導電膜の所
望の位置に精度良く電子放出部を形成し、素子間のばら
つきを抑制することが可能となる。すなわち、他の薄膜
部に比べて膜密度の小さな部分を形成すれば、その部分
は導電率が低くなるためフォーミングによる亀裂ができ
易い部分となる。基板に２種類の水溶液を付与する際、
各々の液滴を適当な位置に付与することによって電極間
の任意の位置に膜密度の異なる部分を形成することが可
能である。さらにこの膜密度が小さな部分のフォーミン
グは、導電率が低いことから要する電圧（フォーミング
電圧）が少なくて済むという利点もある。The conductive thin film of the present invention is manufactured for the purpose of improving these points, and an electron emitting portion is accurately formed at a desired position of a conductive film to suppress variations between elements. It becomes possible. That is, if a portion having a smaller film density than that of the other thin film portion is formed, the portion has a lower conductivity, so that the portion is likely to be cracked by forming. When applying two kinds of aqueous solutions to the substrate,
By applying each droplet to an appropriate position, it is possible to form a portion having a different film density at any position between the electrodes. Further, the forming of the portion having a small film density has an advantage that a required voltage (forming voltage) is small because the conductivity is low.
【００２０】上記のような方法に従い導電性薄膜を形成
して電子放出素子を作製するならば、従来のホトリソグ
ラフィー技術を用いることなく簡略で低コストな工程
で、大面積に電子放出素子を作製することができる。さ
らに電子放出部の位置を制御することができるため、素
子毎の電子放出特性のばらつきを抑制し、良好な表示素
子および画像形成装置を提供することができる。If an electron-emitting device is manufactured by forming a conductive thin film according to the above method, a large-area electron-emitting device can be manufactured by a simple and low-cost process without using the conventional photolithography technique. can do. Further, since the position of the electron emitting portion can be controlled, it is possible to suppress variations in the electron emitting characteristics of each element and to provide a good display element and image forming apparatus.
【００２１】[0021]
【発明の実施の形態】本発明の表面伝導型電子放出素子
の製造方法は、特に表面伝導型である電子放出素子に好
ましく用いられる。次に本発明を適用可能な平面型表面
伝導型電子放出素子の基本的な構成について図面を用い
て説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The method for manufacturing a surface conduction electron-emitting device of the present invention is preferably used for a surface conduction electron-emitting device. Next, a basic structure of a planar surface conduction electron-emitting device to which the present invention can be applied will be described with reference to the drawings.
【００２２】図１は、本発明を適用可能な平面型表面伝
導型電子放出素子の構成を示す模式図であり、図１
（ａ）は平面図、図１（ｂ）は断面図である。図１にお
いて１は基板、２と３は素子電極、４は導電性薄膜、５
は電子放出部である。FIG. 1 is a schematic view showing the structure of a planar surface conduction electron-emitting device to which the present invention can be applied.
1A is a plan view, and FIG. 1B is a cross-sectional view. In FIG. 1, 1 is a substrate, 2 and 3 are element electrodes, 4 is a conductive thin film, 5
Denotes an electron emission portion.
【００２３】基板１としては、石英ガラス、Ｎａ等の不
純物含有量を減少したガラス、青板ガラス、青板ガラス
にスパッタ法等により形成したＳｉＯ2 を積層したガラ
ス基板、アルミナ等のセラミックスおよびＳｉ基板等を
用いることができる。対向する素子電極２，３の材料と
しては、一般的な導電材料を用いることができる。これ
は例えばＮｉ、Ｃｒ、Ａｕ、Ｍｏ、Ｗ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ａ
ｌ、Ｃｕ、Ｐｄ等の金属あるいは合金およびＰｄ、Ａ
ｇ、Ａｕ、ＲｕＯ2 、Ｐｄ−Ａｇ等の金属あるいは金属
酸化物とガラス等から構成される印刷導体、Ｉｎ2 Ｏ3
−ＳｎＯ2 等の透明導電体およびポリシリコン等の半導
体導体材料等から適宜選択することができる。As the substrate 1, quartz glass, glass having a reduced content of impurities such as Na, soda-lime glass, a soda glass substrate laminated with SiO 2 formed on the soda-lime glass by a sputtering method, ceramics such as alumina, and a Si substrate, etc. Can be used. As a material for the device electrodes 2 and 3 facing each other, a general conductive material can be used. This is, for example, Ni, Cr, Au, Mo, W, Pt, Ti, A
l, Cu, Pd and other metals or alloys and Pd, A
a printed conductor composed of a metal such as g, Au, RuO 2 , Pd-Ag or a metal oxide and glass, In 2 O 3
It can be appropriately selected from a transparent conductor such as —SnO 2 and a semiconductor conductor material such as polysilicon.
【００２４】素子電極間隔Ｌ１、素子電極長さＷ１、導
電性薄膜４の形状等は、応用される形態等を考慮して、
設計される。素子電極間隔Ｌ１は、好ましくは、数千オ
ングストロームから数百マイクロメートルの範囲とする
ことができ、より好ましくは、素子電極間に印加する電
圧等を考慮して数マイクロメートルから数百マイクロメ
ートルの範囲とすることができる。素子電極２，３の膜
厚ｄは、数百オングストロームから数マイクロメートル
の範囲とすることができる。なお、図１に示した構成だ
けでなく、基板１上に、導電性薄膜４、対向する素子電
極２，３の順に積層した構成とすることもできる。The element electrode interval L1, the element electrode length W1, the shape of the conductive thin film 4 and the like are determined in consideration of the applied form.
Designed. The element electrode spacing L1 can be preferably set in the range of several thousand angstroms to several hundreds of micrometers, and more preferably several micrometers to several hundreds of micrometers in consideration of the voltage applied between the device electrodes. It can be a range. The film thickness d of the device electrodes 2 and 3 can be in the range of several hundred angstroms to several micrometers. In addition to the structure shown in FIG. 1, the conductive thin film 4 and the opposing device electrodes 2 and 3 may be stacked in this order on the substrate 1.
【００２５】導電性薄膜４には、良好な電子放出特性を
得るために、微粒子で構成された微粒子膜を用いるのが
好ましい。その膜厚は、素子電極２，３へのステップカ
バレージ、素子電極２，３間の抵抗値および後述するフ
ォーミング条件等を考慮して適宜設定されるが、通常
は、数オングストロームから数千オングストロームの範
囲とするのが好ましく、より好ましくは１０オングスト
ロームから５００オングストロームの範囲とするのが良
い。その抵抗値は、Ｒｓが１０2 から１０7 Ω／□の値
である。なおＲｓは、厚さがｔ、幅がｗで長さがｌの薄
膜の抵抗Ｒを、Ｒ＝Ｒｓ（ｌ／ｗ）とおいたときに現れ
る。ここで、フォーミング処理については、通電処理を
例に挙げて説明するが、フォーミング処理はこれに限ら
れるものではなく、膜に亀裂を生じさせて高抵抗状態を
形成する処理を包含するものである。For the conductive thin film 4, it is preferable to use a fine particle film composed of fine particles in order to obtain good electron emission characteristics. The film thickness is appropriately set in consideration of the step coverage to the element electrodes 2 and 3, the resistance value between the element electrodes 2 and 3 and the forming conditions described later, but normally, it is from several angstroms to several thousand angstroms. It is preferably in the range, and more preferably in the range of 10 angstroms to 500 angstroms. The resistance value is such that Rs is 10 2 to 10 7 Ω / □. Note that Rs appears when the resistance R of a thin film having a thickness of t, a width of w, and a length of 1 is R = Rs (l / w). Here, the forming process will be described by taking an energization process as an example, but the forming process is not limited to this, and includes a process of causing a crack in a film to form a high resistance state. .
【００２６】ここで述べる微粒子膜とは、複数の微粒子
が集合した膜であり、その微細構造は、微粒子が個々に
分散配置した状態あるいは微粒子が互いに隣接、あるい
は重なり合った状態（いくつかの微粒子が集合し、全体
として島状構造を形成している場合も含む）をとってい
る。微粒子の粒径は、数オングストロームから数千オン
グストロームの範囲、好ましくは、１０オングストロー
ムから２００オングストロームの範囲である。なお、本
明細書では頻繁に「微粒子」という言葉を用いるので、
その意味について説明する。The fine particle film described here is a film in which a plurality of fine particles are aggregated, and has a fine structure in a state in which the fine particles are individually dispersed and arranged or in a state in which the fine particles are adjacent to each other or overlap each other (when some fine particles are mixed). To form an island-like structure as a whole). The particle size of the fine particles is in the range of several angstroms to several thousand angstroms, preferably in the range of 10 angstroms to 200 angstroms. In this specification, the term “fine particles” is frequently used,
The meaning will be described.
【００２７】小さな粒子を「微粒子」と呼び、これより
も小さなものを「超微粒子」と呼ぶ。「超微粒子」より
もさらに小さく原子の数が数百個程度以下のものを「ク
ラスター」と呼ぶことは広く行われている。しかしなが
ら、それぞれの境は厳密なものではなく、どの様な性質
に注目して分類するかにより変化する。また、「微粒
子」と「超微粒子」を一括して「微粒子」と呼ぶ場合も
あり、本明細書中での記述はこれに沿ったものである。
「実験物理学講座１４ 表面・微粒子」（木下是雄編、
共立出版１９８６年９月１日発行）では次のように記述
されている。「本稿で微粒子と言うときにはその直径が
だいたい２〜３μｍ程度から１０ｎｍ程度までとし、特
に超微粒子というときは粒径１０ｎｍ程度から２〜３ｎ
ｍ程度までを意味することにする。両者を一括して単に
微粒子と書くこともあってけっして厳密なものではな
く、だいたいの目安である。粒子を構成する原子の数が
２個から数十〜数百個程度の場合はクラスターと呼
ぶ。」（１９５ページ２２〜２６行目）。Small particles are called "fine particles", and particles smaller than this are called "ultrafine particles". It is widely practiced to call a “cluster” smaller than “ultrafine particles” and having a few hundred atoms or less. However, each boundary is not strict, and changes depending on what kind of property is considered and classified. In addition, "fine particles" and "ultrafine particles" may be collectively referred to as "fine particles", and the description in this specification is in accordance with this.
"Experimental Physics Course 14 Surfaces and Fine Particles" (edited by Yoshio Kinoshita,
Kyoritsu Shuppan (published on September 1, 1986) describes as follows. "In the present specification, the term" fine particles "refers to a diameter of about 2 to 3 µm to about 10 nm, and particularly the term" ultrafine particles "refers to a diameter of about 10 nm to 2 to 3 n.
It means up to about m. It is not exactly strict because both are collectively written as fine particles, but it is a rough guide. When the number of atoms constituting a particle is from 2 to several tens to several hundreds, it is called a cluster. (Page 195, lines 22-26).
【００２８】付言すると、新技術開発事業団の「林・超
微粒子プロジェクト」での「超微粒子」の定義は、粒径
の下限はさらに小さく、次のようなものであった。「創
造科学技術推進制度の“超微粒子プロジェクト”（１９
８１〜１９８６）では、粒子の大きさ（径）がおよそ１
〜１００ｎｍの範囲のものを“超微粒子”（ultra fine
particle ）と呼ぶことにした。すると１個の超微粒子
はおよそ１００〜１０8個くらいの原子の集合体という
ことになる。原子の尺度でみれば超微粒子は大〜巨大粒
子である。」（「超微粒子−創造科学技術−」林主税、
上田良二、田崎明編；三田出版１９８８年２ページ１〜
４行目）、「超微粒子よりさらに小さいもの、すなわち
原子が数個〜数百個で構成される１個の粒子は、ふつう
クラスターと呼ばれる」（同書２ページ１２〜１３行
目）。In addition, the definition of "ultrafine particles" in the "Hayashi / ultrafine particle project" of the New Technology Development Corporation has the following lower limit of the particle size. "Creative Science and Technology Promotion System" Ultrafine Particle Project "(19
81-1986), the particle size (diameter) is about 1
Ultra fine particles in the range of ~ 100 nm
particle). Then one of the ultra-fine particles will be referred to a collection of about 100 to 10 8 much of the atom. Ultra-fine particles are large to giant particles on an atomic scale. "(" Ultrafine particles-Creative science and technology- "Hayashi tax,
Edited by Ryoji Ueda and Akira Tasaki; Mita Shuppan 1988, pp. 2 1-
4th line), "A particle smaller than ultrafine particles, that is, one particle composed of several to several hundred atoms is usually called a cluster" (ibid., Page 2, lines 12-13).
【００２９】上記のような一般的な呼び方をふまえて、
本明細書において「微粒子」とは多数の原子・分子の集
合体で、粒径の下限は数オングストローム〜１０オング
ストローム程度、上限は数μｍ程度のものを指すことと
する。[0029] Based on the general notation as described above,
In the present specification, "fine particles" are aggregates of a large number of atoms and molecules, and the lower limit of the particle size is about several angstroms to about 10 angstroms, and the upper limit is about several μm.
【００３０】電子放出部５は、導電性薄膜４の一部に形
成された高抵抗の亀裂により構成され、導電性薄膜４の
膜厚、膜質、材料および後述する通電フォーミング等の
手法等に依存したものとなる。電子放出部５の内部に
は、数オングストロームから数百オングストロームの範
囲の粒径の導電性微粒子が存在する場合もある。この導
電性微粒子は、導電性薄膜４を構成する材料の元素の一
部、あるいは全ての元素を含有するものとなる。電子放
出部５およびその近傍の導電性薄膜４には、炭素および
炭素化合物を有することもできる。The electron emitting portion 5 is composed of a crack having a high resistance formed in a part of the conductive thin film 4, and depends on the film thickness, film quality, material of the conductive thin film 4 and a method such as energization forming described later. It will be what you did. There may be conductive fine particles having a particle size in the range of several angstroms to several hundred angstroms inside the electron emission portion 5. The conductive fine particles contain some or all of the elements of the material constituting the conductive thin film 4. The electron emitting portion 5 and the conductive thin film 4 in the vicinity thereof can also contain carbon and a carbon compound.
【００３１】上述の表面伝導型電子放出素子の製造方法
としては様々な方法があるが、その一例を図１、２、３
に基づいて説明する。図１、２は本発明を適用可能な平
面型表面伝導型電子放出素子の構成を示す模式図であ
り、図３は本発明の製造方法を示す模式図である。図
２、３においても、図１に示した部位と同じ部位には図
１に付した符号と同一の符号を付している。また図３に
おいて６は液滴付与手段、７は液滴、８は液滴を基板に
付与した後に形成されるドット（溶媒揮発前あるいは揮
発後の膜）を示す。電子放出素子は次のようにして製造
される。There are various methods for manufacturing the above-mentioned surface conduction electron-emitting device, one example of which is shown in FIGS.
It will be described based on. 1 and 2 are schematic diagrams showing the structure of a planar surface conduction electron-emitting device to which the present invention can be applied, and FIG. 3 is a schematic diagram showing the manufacturing method of the present invention. 2 and 3, the same parts as those shown in FIG. 1 are designated by the same reference numerals as those shown in FIG. Further, in FIG. 3, 6 is a droplet applying unit, 7 is a droplet, and 8 is a dot (film before or after solvent volatilization) formed after applying the droplet to the substrate. The electron-emitting device is manufactured as follows.
【００３２】（１）基板１を洗剤、純水および有機溶剤
等を用いて十分に洗浄し、真空蒸着法、スパッタ法等に
より素子電極材料を堆積後、例えばホトリソグラフィー
技術を用いて基板１上に素子電極２，３を形成する（図
３（ａ））。(1) The substrate 1 is thoroughly washed with a detergent, pure water, an organic solvent, etc., and after the device electrode material is deposited by the vacuum deposition method, the sputtering method, etc., the substrate 1 is deposited on the substrate 1 using, for example, the photolithography technique. Element electrodes 2 and 3 are formed on the substrate (FIG. 3A).
【００３３】（２）素子電極２，３を設けた基板１に、
ＢＪ方式など液滴付与手段６により、金属化合物を含む
水溶液（以下水溶液とする）の液滴および金属化合物
と水溶性無機化合物を含む水溶液（以下水溶液とす
る）の液滴を基板上に付与する。付与する位置は例えば
図１、２に示したような位置である。図１、２では斜線
の円を水溶液、白ヌキの円を水溶液から形成したド
ットとして図示した。およびから形成した液滴が基
板上で混合しないようにするため、、の一方を付与
後溶媒を蒸発させ充分乾燥してからもう一方の液滴を付
与する。あるいは一方の液滴を付与し、乾燥さらには焼
成まで行った後もう一方の液滴を付与することも可能で
ある。(2) On the substrate 1 provided with the device electrodes 2 and 3,
Droplets of an aqueous solution containing a metal compound (hereinafter referred to as an aqueous solution) and droplets of an aqueous solution containing a metal compound and a water-soluble inorganic compound (hereinafter referred to as an aqueous solution) are applied onto a substrate by a droplet applying means 6 such as a BJ method. . The position to be given is, for example, the position shown in FIGS. In FIGS. 1 and 2, the shaded circles are shown as dots, and the white circles are shown as dots formed from the solution. In order to prevent the droplets formed from and from mixing on the substrate, after one is applied, the solvent is evaporated and sufficiently dried, and then the other droplet is applied. Alternatively, it is possible to apply one of the droplets, dry it and then fire it and then apply the other droplet.
【００３４】このようにして形成した薄膜を加熱焼成す
る。その後水洗浄することにより水溶液から形成され
た膜中に含まれる水溶性無機化合物が溶出し、この部分
の薄膜は水溶液から形成された部分に比べ、密度の小
さい膜となる。このようにして一部密度の異なる部分を
有する金属もしくは金属化合物からなる電子放出部形成
用導電膜４が形成される。The thin film thus formed is heated and baked. Then, by washing with water, the water-soluble inorganic compound contained in the film formed from the aqueous solution is eluted, and the thin film in this portion has a smaller density than the portion formed from the aqueous solution. In this way, the electron-emitting-portion-forming conductive film 4 made of a metal or a metal compound having portions with different densities is formed.
【００３５】（３）つづいて、フォーミング工程を施
す。このフォーミング工程の方法の一例として通電処理
による方法を説明する。素子電極２，３間に、不図示の
電源を用いて、通電を行うと、導電性薄膜４における導
電率の小さい部位すなわち密度の小さい部位に、構造の
変化した電子放出部５が形成される（図３（ｄ））。通
電フォーミングによれば導電性薄膜４に局所的に破壊、
変形もしくは変質等の構造の変化した部位が形成され
る。該部位が電子放出部５を構成する。通電フォーミン
グの電圧波形の例を図４に示す。(3) Subsequently, a forming process is performed. As an example of a method of the forming step, a method by an energization process will be described. When electricity is applied between the device electrodes 2 and 3 by using a power source (not shown), the electron-emitting portion 5 having a changed structure is formed at a portion of the conductive thin film 4 having a low conductivity, that is, a portion having a low density. (FIG.3 (d)). According to the energization forming, the conductive thin film 4 is locally broken,
A site having a changed structure such as deformation or alteration is formed. This portion constitutes the electron emission section 5. FIG. 4 shows an example of the voltage waveform of the energization forming.
【００３６】電圧波形は、パルス波形が好ましい。これ
にはパルス波高値を定電圧としたパルスを連続的に印加
する図４（ａ）に示した手法と、パルス波高値を増加さ
せながら電圧パルスを印加する図４（ｂ）に示した手法
がある。The voltage waveform is preferably a pulse waveform. For this, the method shown in FIG. 4 (a) in which a pulse having a constant pulse peak value is continuously applied, and the method shown in FIG. 4 (b) in which a voltage pulse is applied while increasing the pulse peak value. There is.
【００３７】図４（ａ）におけるＴ１およびＴ２は電圧
波形のパルス幅とパルス間隔である。通常Ｔ１は１マイ
クロ秒〜１０ミリ秒、Ｔ２は、１０マイクロ秒〜１００
ミリ秒の範囲で設定される。三角波の波高値（通電フォ
ーミング時のピーク電圧）は、表面伝導型電子放出素子
形態に応じて適宜選択される。このような条件のもと、
例えば、数秒から数十分間電圧を印加する。パルス波形
は三角波に限定されるものではなく、矩形波など所望の
波形を採用することができる。In FIG. 4A, T1 and T2 are the pulse width and pulse interval of the voltage waveform. Normally, T1 is 1 microsecond to 10 milliseconds, and T2 is 10 microsecond to 100.
It is set in the millisecond range. The peak value of the triangular wave (peak voltage at the time of energization forming) is appropriately selected according to the form of the surface conduction electron-emitting device. Under these conditions,
For example, the voltage is applied for several seconds to several tens minutes. The pulse waveform is not limited to a triangular wave, and a desired waveform such as a rectangular wave can be adopted.
【００３８】図４（ｂ）におけるＴ１およびＴ２は、図
４（ａ）に示したのと同様とすることができる。三角波
の波高値（通電フォーミング時のピーク電圧）は、例え
ば０．１Ｖステップ程度づつ、増加させることができ
る。T1 and T2 in FIG. 4 (b) can be the same as those shown in FIG. 4 (a). The peak value of the triangular wave (peak voltage during energization forming) can be increased, for example, by about 0.1 V steps.
【００３９】通電フォーミング処理の終了は、パルス間
隔Ｔ２中に、導電性薄膜４を局所的に破壊、変形しない
程度の電圧を印加し、電流を測定して検知することがで
きる。例えば０．１Ｖ程度の電圧印加により流れる素子
電流を測定し、抵抗値を求めて、１ＭΩ以上の抵抗を示
した時、通電フォーミングを終了させる。The end of the energization forming process can be detected by applying a voltage that does not locally break or deform the conductive thin film 4 during the pulse interval T2, and measure the current. For example, the device current flowing by applying a voltage of about 0.1 V is measured, the resistance value is obtained, and when the resistance is 1 MΩ or more, the energization forming is terminated.
【００４０】（４）フォーミングを終えた素子には活性
化工程と呼ばれる処理を施すのが好ましい。活性化工程
とは、この工程により、素子電流Ｉｆ、放出電流Ｉｅ
が、著しく変化する工程である。(4) It is preferable to perform a process called an activation process on the element which has finished forming. The activation step means that the element current If, the emission current Ie
Is a step that changes significantly.
【００４１】活性化工程は、例えば、有機物質のガスを
含有する雰囲気下で、通電フォーミングと同様に、パル
スの印加を繰り返すことで行うことができる。この雰囲
気は、例えば油拡散ポンプやロータリーポンプなどを用
いて真空容器内を排気した場合に雰囲気内に残留する有
機ガスを利用して形成することができる他、イオンポン
プなどにより一旦十分に排気した真空中に適当な有機物
質のガスを導入することによっても得られる。このとき
の好ましい有機物質のガス圧は、前述の応用の形態、真
空容器の形状や、有機物質の種類などにより異なるため
場合に応じ適宜設定される。適当な有機物質としては、
アルカン、アルケン、アルキンの脂肪族炭化水素類、芳
香族炭化水素類、アルコール類、アルデヒド類、ケトン
類、アミン類、フェノール、カルボン、スルホン酸等の
有機酸類等を挙げることができ、具体的には、メタン、
エタン、プロパンなどＣn Ｈ2n+2で表される飽和炭化水
素、エチレン、プロピレンなどＣn Ｈ2n等の組成式で表
される不飽和炭化水素、ベンゼン、トルエン、メタノー
ル、エタノール、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒ
ド、アセトン、メチルエチルケトン、メチルアミン、エ
チルアミン、フェノール、蟻酸、酢酸、プロピオン酸等
が使用できる。この処理により、雰囲気中に存在する有
機物質から、炭素あるいは炭素化合物が素子上に堆積
し、素子電流Ｉｆ、放出電流Ｉｅが、著しく変化するよ
うになる。The activation step can be carried out, for example, by repeating the application of the pulse in the atmosphere containing the gas of the organic substance, similarly to the energization forming. This atmosphere can be formed by using an organic gas remaining in the atmosphere when the inside of the vacuum vessel is evacuated using, for example, an oil diffusion pump or a rotary pump, or is sufficiently evacuated once by an ion pump or the like. It can also be obtained by introducing a gas of an appropriate organic substance into a vacuum. The preferable gas pressure of the organic substance at this time varies depending on the above-described application form, the shape of the vacuum vessel, the type of the organic substance, and the like, and is appropriately set according to the case. Suitable organic materials include
Alkanes, alkenes, alkynes, aliphatic hydrocarbons, aromatic hydrocarbons, alcohols, aldehydes, ketones, amines, phenols, carboxylic acids, organic acids such as sulfonic acid, and the like can be specifically mentioned. Is methane,
Saturated hydrocarbons represented by C n H 2n + 2 such as ethane and propane, unsaturated hydrocarbons represented by a composition formula such as C n H 2n such as ethylene and propylene, benzene, toluene, methanol, ethanol, formaldehyde and acetaldehyde , Acetone, methyl ethyl ketone, methylamine, ethylamine, phenol, formic acid, acetic acid, propionic acid and the like can be used. By this treatment, carbon or a carbon compound is deposited on the device from the organic substance existing in the atmosphere, and the device current If and the emission current Ie are significantly changed.
【００４２】活性化工程の終了判定は、素子電流Ｉｆと
放出電流Ｉｅを測定しながら、適宜行う。なおパルス
幅、パルス間隔、パルス波高値などは適宜設定される。The end of the activation step is determined as appropriate while measuring the device current If and the emission current Ie. The pulse width, pulse interval, pulse crest value, and the like are set as appropriate.
【００４３】炭素および炭素化合物とは、例えばグラフ
ァイト（いわゆるＨＯＰＧ、ＰＧ、ＧＣを包含する。Ｈ
ＯＰＧはほぼ完全なグラファイトの結晶構造、ＰＧは結
晶粒が２００オングストローム程度で結晶構造がやや乱
れたもの、ＧＣは結晶粒が２０オングストローム程度に
なり結晶構造の乱れがさらに大きくなったものを指
す。）や非晶質カーボン（アモルファスカーボンおよ
び、アモルファスカーボンと前記グラファイトの微結晶
の混合物を指す）であり、その膜厚は、５００オングス
トローム以下の範囲とするのが好ましく、３００オング
ストローム以下の範囲とすることがより好ましい。Carbon and carbon compounds include, for example, graphite (so-called HOPG, PG, GC, including H.
OPG is a crystal structure of almost perfect graphite, PG is a crystal grain having a crystal structure of about 200 angstroms, and the crystal structure is slightly disturbed, and GC is a crystal structure of 20 angstroms, and the crystal structure is further disturbed. ) Or amorphous carbon (referring to amorphous carbon and a mixture of amorphous carbon and fine crystals of graphite), and its film thickness is preferably in the range of 500 angstroms or less, and in the range of 300 angstroms or less. Is more preferable.
【００４４】（５）このような工程を経て得られた電子
放出素子は、安定化工程を行うことが好ましい。この工
程は、真空容器内の有機物質を排気する工程である。真
空容器を排気する真空排気装置は、装置から発生するオ
イルが素子の特性に影響を与えないように、オイルを使
用しないものを用いるのが好ましい。具体的には、ソー
プションポンプ、イオンポンプ等の真空排気装置を挙げ
ることができる。(5) It is preferable that the electron-emitting device obtained through the above steps is subjected to a stabilizing step. This step is a step of exhausting the organic substance in the vacuum container. It is preferable to use a vacuum exhaust device that does not use oil so that the oil generated from the device does not affect the characteristics of the element. Specifically, a vacuum evacuation device such as a sorption pump or an ion pump can be used.
【００４５】前記活性化の工程で、排気装置として油拡
散ポンプやロータリーポンプを用い、これから発生する
オイル成分に由来する有機ガスを用いた場合は、この成
分の分圧を極力低く抑える必要がある。真空容器内の有
機成分の分圧は、上記の炭素および炭素化合物がほぼ新
たに堆積しない分圧で１×１０-8Ｔｏｒｒ以下が好まし
く、さらには１×１０-10 Ｔｏｒｒ以下が特に好まし
い。さらに真空容器内を排気するときには、真空容器全
体を加熱して、真空容器内壁や、電子放出素子に吸着し
た有機物質分子を排気しやすくするのが好ましい。この
ときの加熱条件は、８０〜２００℃で５時間以上が望ま
しいが、特にこの条件に限るものではなく、真空容器の
大きさや形状、電子放出素子の構成などの諸条件により
適宜選ばれる条件により行う。真空容器内の圧力は極力
低くすることが必要で、１〜３×１０-7Ｔｏｒｒ以下が
好ましく、さらに１×１０-8Ｔｏｒｒ以下が特に好まし
い。When an oil diffusion pump or a rotary pump is used as an exhaust device in the activation step and an organic gas derived from an oil component generated from this is used, the partial pressure of this component needs to be suppressed as low as possible. . The partial pressure of the organic component in the vacuum container is preferably 1 × 10 −8 Torr or less, more preferably 1 × 10 −10 Torr or less, in terms of the partial pressure at which the above carbon and carbon compound are not newly deposited. Further, when evacuating the inside of the vacuum vessel, it is preferable to heat the entire vacuum vessel to facilitate evacuating the organic substance molecules adsorbed on the inner wall of the vacuum vessel and the electron-emitting device. The heating condition at this time is preferably 80 to 200 ° C. for 5 hours or more, but is not particularly limited to this condition and may be appropriately selected depending on various conditions such as the size and shape of the vacuum container and the configuration of the electron-emitting device. To do. The pressure in the vacuum container is required to be as low as possible, preferably 1 to 3 × 10 -7 Torr or less, more preferably 1 × 10 -8 Torr or less.
【００４６】安定化工程を行った後の、駆動時の雰囲気
は、上記安定化処理終了時の雰囲気を維持するのが好ま
しいが、これに限るものではなく、有機物質が十分除去
されていれば、真空度自体は多少低下しても十分安定な
特性を維持することができる。It is preferable that the atmosphere at the time of driving after the stabilization step is maintained at the atmosphere at the end of the above-mentioned stabilization process, but the present invention is not limited to this, and if the organic substance is sufficiently removed. Even if the degree of vacuum itself is lowered to some extent, it is possible to maintain sufficiently stable characteristics.
【００４７】このような真空雰囲気を採用することによ
り、新たな炭素あるいは炭素化合物の堆積を抑制でき、
結果として素子電流Ｉｆ、放出電流Ｉｅが、安定する。By adopting such a vacuum atmosphere, the deposition of new carbon or carbon compound can be suppressed,
As a result, the device current If and the emission current Ie are stabilized.
【００４８】上述した工程を経て得られた本発明を適用
可能な電子放出素子の基本特性について図５、図６を参
照しながら説明する。図５は、真空処理装置の一例を示
す模式図であり、この真空処理装置は測定評価装置とし
ての機能をも兼ね備えている。図５においても、図１に
示した部位と同じ部位には図１に付した符号と同一の符
号を付している。図５において、５５は真空容器であ
り、５６は排気ポンプである。真空容器５５内には電子
放出素子が配されている。即ち、１は電子放出素子を構
成する基体であり、２および３は素子電極、４は導電性
薄膜、５は電子放出部である。５１は電子放出素子に素
子電圧Ｖｆを印加するための電源、５０は素子電極２，
３間の導電性薄膜４を流れる素子電流Ｉｆを測定するた
めの電流計、５４は素子の電子放出部より放出される放
出電流Ｉｅを捕捉するためのアノード電極である。５３
はアノード電極５４に電圧を印加するための高圧電源、
５２は素子の電子放出部５より放出される放出電流Ｉｅ
を測定するための電流計である。一例として、アノード
電極の電圧を１ｋＶ〜１０ｋＶの範囲とし、アノード電
極と電子放出素子との距離Ｈを２ｍｍ〜８ｍｍの範囲と
して測定を行うことができる。The basic characteristics of the electron-emitting device to which the present invention is applicable obtained through the above steps will be described with reference to FIGS. FIG. 5 is a schematic diagram showing an example of a vacuum processing apparatus, and this vacuum processing apparatus also has a function as a measurement / evaluation apparatus. Also in FIG. 5, the same parts as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals as those shown in FIG. In FIG. 5, 55 is a vacuum vessel, and 56 is an exhaust pump. An electron-emitting device is provided in the vacuum vessel 55. That is, 1 is a substrate constituting an electron-emitting device, 2 and 3 are device electrodes, 4 is a conductive thin film, and 5 is an electron-emitting portion. 51 is a power supply for applying a device voltage Vf to the electron-emitting device, 50 is a device electrode 2,
An ammeter for measuring the device current If flowing through the conductive thin film 4 between the electrodes 3, and 54 is an anode electrode for capturing the emission current Ie emitted from the electron emission portion of the device. 53
Is a high-voltage power supply for applying a voltage to the anode electrode 54,
Reference numeral 52 denotes an emission current Ie emitted from the electron emission portion 5 of the device.
Is an ammeter for measuring. As an example, the measurement can be performed with the voltage of the anode electrode in the range of 1 kV to 10 kV and the distance H between the anode electrode and the electron-emitting device in the range of 2 mm to 8 mm.
【００４９】真空容器５５内には、不図示の真空計等の
真空雰囲気下での測定に必要な機器が設けられていて、
所望の真空雰囲気下での測定評価を行えるようになって
いる。排気ポンプ５６は、ターボポンプ、ロータリーポ
ンプからなる通常の高真空装置系と更に、イオンポンプ
等からなる超高真空装置系とにより構成されている。こ
こに示した電子源基板を配した真空処理装置の全体は、
不図示のヒーターにより２００℃まで加熱できる。従っ
て、この真空処理装置を用いると、前述の通電フォーミ
ング以降の工程も行うことができる。The vacuum container 55 is provided with equipment necessary for measurement in a vacuum atmosphere, such as a vacuum gauge (not shown).
The measurement and evaluation can be performed in a desired vacuum atmosphere. The exhaust pump 56 is composed of a normal high vacuum system including a turbo pump and a rotary pump, and an ultra high vacuum system including an ion pump. The entire vacuum processing apparatus equipped with the electron source substrate shown here is
It can be heated to 200 ° C. by a heater (not shown). Therefore, by using this vacuum processing apparatus, the steps after the above-described energization forming can be performed.
【００５０】図６は、図５に示した真空処理装置を用い
て測定された放出電流Ｉｅ、素子電流Ｉｆと素子電圧Ｖ
ｆの関係を模式的に示した図である。図６においては、
放出電流Ｉｅが素子電流Ｉｆに比べて著しく小さいの
で、任意単位で示している。なお、縦・横軸ともリニア
スケールである。図６からも明らかなように、本発明を
適用可能な表面伝導型電子放出素子は、放出電流Ｉｅに
関して対する３つの特徴的性質を有する。FIG. 6 shows the emission current Ie, the device current If, and the device voltage V measured using the vacuum processing apparatus shown in FIG.
It is the figure which showed the relationship of f typically. In FIG.
Since the emission current Ie is significantly smaller than the element current If, it is shown in arbitrary units. The vertical and horizontal axes are linear scales. As is clear from FIG. 6, the surface conduction electron-emitting device to which the present invention can be applied has three characteristic properties with respect to the emission current Ie.
【００５１】即ち、（ｉ）本素子はある電圧（閾値電圧
と呼ぶ、図６中のＶｔｈ）以上の素子電圧を印加すると
急激に放出電流Ｉｅが増加し、一方閾値電圧Ｖｔｈ以下
では放出電流Ｉｅがほとんど検出されない。つまり、放
出電流Ｉｅに対する明確な閾値電圧Ｖｔｈを持った非線
形素子である。That is, (i) in this device, when a device voltage higher than a certain voltage (called a threshold voltage, Vth in FIG. 6) is applied, the emission current Ie rapidly increases, while below the threshold voltage Vth, the emission current Ie. Is hardly detected. That is, it is a non-linear element having a clear threshold voltage Vth with respect to the emission current Ie.
【００５２】（ｉｉ）放出電流Ｉｅが素子電圧Ｖｆに単
調増加依存するため、放出電流Ｉｅは素子電圧Ｖｆで制
御できる。(Ii) Since the emission current Ie monotonically increases with the element voltage Vf, the emission current Ie can be controlled by the element voltage Vf.
【００５３】（ｉｉｉ）アノード電極５４に捕捉される
放出電荷は、素子電圧Ｖｆを印加する時間に依存する。
つまり、アノード電極５４に捕捉される電荷量は、素子
電圧Ｖｆを印加する時間により制御できる。(Iii) The emission charge captured by the anode electrode 54 depends on the time for which the device voltage Vf is applied.
That is, the amount of charge captured by the anode electrode 54 can be controlled by the time during which the device voltage Vf is applied.
【００５４】以上の説明より理解されるように、本発明
を適用可能な表面伝導型電子放出素子は、入力信号に応
じて、電子放出特性を容易に制御できることになる。こ
の性質を利用すると複数の電子放出素子を配して構成し
た電子源、画像形成装置等、多方面への応用が可能とな
る。As can be understood from the above description, in the surface conduction electron-emitting device to which the present invention can be applied, the electron emission characteristics can be easily controlled according to the input signal. By utilizing this property, it is possible to apply to various fields such as an electron source and an image forming apparatus having a plurality of electron-emitting devices.
【００５５】図６においては、素子電流Ｉｆが素子電圧
Ｖｆに対して単調増加する（以下、「ＭＩ特性」とい
う。）例を実線に示した。素子電流Ｉｆが素子電圧Ｖｆ
に対して電圧制御型負性抵抗特性（以下、「ＶＣＮＲ特
性」という。）を示す場合もある（不図示）。これらの
特性は、前述の工程を制御することで制御できる。In FIG. 6, an example in which the element current If monotonously increases with respect to the element voltage Vf (hereinafter referred to as “MI characteristic”) is shown by a solid line. The element current If is equal to the element voltage Vf.
May exhibit a voltage control type negative resistance characteristic (hereinafter, referred to as “VCNR characteristic”) in some cases (not shown). These properties can be controlled by controlling the steps described above.
【００５６】本発明を適用可能な電子放出素子の応用例
について以下に述べる。本発明を適用可能な表面伝導型
電子放出素子の複数個を基板上に配列し、例えば電子源
あるいは、画像形成装置が構成できる。Application examples of the electron-emitting device to which the present invention can be applied will be described below. By arranging a plurality of surface conduction electron-emitting devices to which the present invention is applicable on a substrate, for example, an electron source or an image forming apparatus can be configured.
【００５７】電子放出素子の配列については、種々のも
のが採用できる。一例として、並列に配置した多数の電
子放出素子の個々を両端で接続し、電子放出素子の行を
多数個配し（行方向と呼ぶ）、この配線と直交する方向
（列方向と呼ぶ）で、該電子放出素子の上方に配した制
御電極（グリッドとも呼ぶ）により、電子放出素子から
の電子を制御駆動するはしご状配置のものがある。これ
とは別に、電子放出素子を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放出素子の
電極の一方を、Ｘ方向の配線に共通に接続し、同じ列に
配された複数の電子放出素子の電極の他方を、Ｙ方向の
配線に共通に接続するものが挙げられる。このようなも
のは所謂単純マトリクス配置である。まず単純マトリク
ス配置について以下に詳述する。Various arrangements of electron-emitting devices can be adopted. As an example, each of a large number of electron-emitting devices arranged in parallel is connected at both ends, a large number of rows of electron-emitting devices are arranged (referred to as a row direction), and a direction perpendicular to the wiring (referred to as a column direction). There is a ladder-like arrangement in which electrons from the electron-emitting devices are controlled and driven by control electrodes (also referred to as grids) disposed above the electron-emitting devices. Separately, a plurality of electron-emitting devices are arranged in a matrix in the X and Y directions, and one of electrodes of the plurality of electron-emitting devices arranged in the same row is commonly connected to a wiring in the X direction. For example, the other of the electrodes of the plurality of electron-emitting devices arranged in the same column is commonly connected to the wiring in the Y direction. This is a so-called simple matrix arrangement. First, the simple matrix arrangement will be described in detail below.
【００５８】本発明を適用可能な表面伝導型電子放出素
子については、前述したとおり（ｉ）ないし（ｉｉｉ）
の特性がある。即ち、表面伝導型電子放出素子からの放
出電子は、閾値電圧以上では、対向する素子電極間に印
加するパルス状電圧の波高値と巾で制御できる。一方、
しきい値電圧以下では、殆ど放出されない。この特性に
よれば、多数の電子放出素子を配置した場合において
も、個々の素子に、パルス状電圧を適宜印加すれば、入
力信号に応じて、表面伝導型電子放出素子を選択して電
子放出量を制御できる。The surface conduction electron-emitting device to which the present invention can be applied is as described above in (i) to (iii).
There is a characteristic of. That is, the emitted electrons from the surface conduction electron-emitting device can be controlled by the peak value and width of the pulse voltage applied between the opposing device electrodes at the threshold voltage or higher. on the other hand,
Below the threshold voltage, it is hardly emitted. According to this characteristic, even when a large number of electron-emitting devices are arranged, if a pulsed voltage is appropriately applied to each device, a surface conduction electron-emitting device is selected according to an input signal to emit electrons. You can control the quantity.
【００５９】以下この原理に基づき、本発明を適用可能
な電子放出素子を複数配して得られる電子源基板につい
て、図７を用いて説明する。図７において、７１は電子
源基板、７２はＸ方向配線、７３はＹ方向配線である。
７４は表面伝導型電子放出素子、７５は結線である。表
面伝導型電子放出素子７４は、前述した平面型が好まし
い。Based on this principle, an electron source substrate obtained by arranging a plurality of electron-emitting devices to which the present invention can be applied will be described below with reference to FIG. In FIG. 7, reference numeral 71 denotes an electron source substrate, 72 denotes an X-direction wiring, and 73 denotes a Y-direction wiring.
74 is a surface conduction electron-emitting device, and 75 is a connection. The surface conduction electron-emitting device 74 is preferably the flat type described above.
【００６０】ｍ本のＸ方向配線７２は、Ｄｘ１，Ｄｘ
２，・・・ ，Ｄｘｍからなり、真空蒸着法、印刷法、スパ
ッタ法等を用いて形成された導電性金属等で構成するこ
とができる。配線の材料、膜厚、巾は、適宜設計され
る。Ｙ方向配線７３は、Ｄｙ１，Ｄｙ２，・・・ ，Ｄｙｎ
のｎ本の配線よりなり、Ｘ方向配線７２と同様に形成さ
れる。これらｍ本のＸ方向配線７２とｎ本のＹ方向配線
７３との間には、不図示の層間絶縁層が設けられてお
り、両者を電気的に分離している（ｍ、ｎは、共に正の
整数）。The m X-direction wirings 72 are Dx1 and Dx.
2, ..., 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 material, thickness, and width of the wiring are appropriately designed. The Y-direction wiring 73 includes Dy1, Dy2, ..., Dyn.
And formed in the same manner as the X-direction wiring 72. An interlayer insulating layer (not shown) is provided between the m X-directional wirings 72 and the n Y-directional wirings 73 to electrically separate them (m and n are both Positive integer).
【００６１】不図示の層間絶縁層は、真空蒸着法、印刷
法、スパッタ法等を用いて形成されたＳｉＯ2 等で構成
される。例えば、Ｘ方向配線７２を形成した基板７１の
全面あるいは一部に所望の形状で形成され、特に、Ｘ方
向配線７２とＹ方向配線７３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７２とＹ方向配線７３は、それぞれ外部端子とし
て引き出されている。表面伝導型放出素子７４を構成す
る一対の電極（不図示）は、ｍ本のＸ方向配線７２とｎ
本のＹ方向配線７３と導電性金属等からなる結線７５に
よって電気的に接続されている。The interlayer insulating layer (not shown) is made of SiO 2 or the like formed by a vacuum deposition method, a printing method, a sputtering method or the like. For example, it is formed in a desired shape on the entire surface or a part of the substrate 71 on which the X-direction wiring 72 is formed, and in particular, the film thickness and material are set so as to withstand the potential difference at the intersection of the X-direction wiring 72 and the Y-direction wiring 73. The manufacturing method is appropriately set. The X-direction wiring 72 and the Y-direction wiring 73 are respectively drawn out as external terminals. The pair of electrodes (not shown) constituting the surface conduction electron-emitting device 74 are composed of m X-direction wirings 72 and n.
The Y-direction wiring 73 of the book is electrically connected by a connection wire 75 made of a conductive metal or the like.
【００６２】配線７２と配線７３を構成する材料、結線
７５を構成する材料および一対の素子電極を構成する材
料は、その構成元素の一部あるいは全部が同一であって
も、またそれぞれ異なってもよい。これら材料は、例え
ば前述の素子電極の材料より適宜選択される。素子電極
を構成する材料と配線材料が同一である場合には、素子
電極に接続した配線は素子電極ということもできる。The material forming the wiring 72 and the wiring 73, the material forming the connection 75, and the material forming the pair of device electrodes may be the same or different in some or all of the constituent elements. Good. These materials are appropriately selected, for example, from the above-described materials for the device electrodes. When the material forming the element electrode is the same as the wiring material, the wiring connected to the element electrode can also be called an element electrode.
【００６３】Ｘ方向配線７２には、Ｘ方向に配列した表
面伝導型放出素子７４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７３には、Ｙ方向に配列した表面伝導型
放出素子７４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。各電子放出
素子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 surface conduction electron-emitting devices 74 arranged in the X direction is connected to the X-direction wiring 72. On the other hand, a modulation signal generating means (not shown) for modulating each column of the surface conduction electron-emitting devices 74 arranged in the Y direction according to an input signal is connected to the Y-direction wiring 73. The driving voltage applied to each electron-emitting device is supplied as a difference voltage between the scanning signal and the modulation signal applied to the device.
【００６４】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。In the above structure, individual elements can be selected and driven independently by using simple matrix wiring.
【００６５】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と図９およ
び図１０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り、図９は、図８の画
像形成装置に使用される蛍光膜の模式図である。図１０
は、ＮＴＳＣ方式のテレビ信号に応じて表示を行なうた
めの駆動回路の一例を示すブロック図である。An image forming apparatus constructed by using an electron source having such a simple matrix arrangement will be described with reference to FIGS. 8, 9 and 10. FIG. 8 is a schematic view showing an example of a display panel of the image forming apparatus, and FIG. 9 is a schematic view of a fluorescent film used in the image forming apparatus of FIG. FIG.
FIG. 2 is a block diagram showing an example of a drive circuit for performing display according to an NTSC television signal.
【００６６】図８において、８１は電子放出素子を複数
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はガラス基板９３の内面に蛍光膜９４
とメタルバック９５等が形成されたフェースプレートで
ある。９２は支持枠であり該支持枠９２には、リアプレ
ート９１、フェースプレート９６がフリットガラス等を
用いて接続されている。９８は外囲器であり、例えば大
気中あるいは、窒素中で、４００〜５００℃の温度範囲
で１０分以上焼成することで、封着して構成される。In FIG. 8, 81 is an electron source substrate on which a plurality of electron-emitting devices are arranged, 91 is a rear plate to which the electron source substrate 81 is fixed, 96 is a fluorescent film 94 on the inner surface of a glass substrate 93.
And a face plate on which a metal back 95 and the like are formed. Reference numeral 92 denotes a support frame, and a rear plate 91 and a face plate 96 are connected to the support frame 92 using frit glass or the like. Reference numeral 98 denotes an envelope, which is sealed and formed by baking in an atmosphere or nitrogen in a temperature range of 400 to 500 ° C. for 10 minutes or more.
【００６７】８４は、図１における電子放出部に相当す
る。７２、７３は、表面伝導型電子放出素子の一対の素
子電極と接続されたＸ方向配線およびＹ方向配線であ
る。Reference numeral 84 corresponds to the electron emitting portion in FIG. Reference numerals 72 and 73 denote an X-direction wiring and a Y-direction wiring connected to a pair of device electrodes of the surface conduction electron-emitting device.
【００６８】外囲器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
きる。即ち、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および基板８１で外囲器
９８を構成しても良い。一方、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。The envelope 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, if the substrate 81 itself has sufficient strength, the separate rear plate 91 can be unnecessary. That is, the support frame 92 may be directly sealed to the substrate 81, and the face plate 96, the support frame 92 and the substrate 81 may constitute the envelope 98. On the other hand, the face plate 96,
By installing a support member (not shown) called a spacer between the rear plates 91, it is possible to configure the envelope 98 having sufficient strength against atmospheric pressure.
【００６９】図９は、蛍光膜を示す模式図である。蛍光
膜９４は、モノクロームの場合は蛍光体のみから構成す
ることができる。カラーの蛍光膜の場合は、蛍光体の配
列によりブラックストライプあるいはブラックマトリク
スなどと呼ばれる黒色導電材６１と蛍光体６２とから構
成することができる。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６２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、光の透過および反射が少ない材料を用いることがで
きる。FIG. 9 is a schematic diagram showing a fluorescent film. The fluorescent film 94 can be composed of only a phosphor in the case of monochrome. In the case of a color fluorescent film, it can be composed of a black conductive material 61 called a black stripe or a black matrix depending on the arrangement of the fluorescent materials and a fluorescent material 62. In the case of color display, the purpose of providing the black stripes and the black matrix is to make the mixed portions between the phosphors 62 of the three primary color phosphors black so as to make the color mixture inconspicuous, and to prevent the external appearance of the phosphor film 94. This is to suppress the decrease in contrast due to light reflection. As the material of the black stripe, a material having conductivity and having little light transmission and reflection can be used in addition to a material mainly containing graphite which is generally used.
【００７０】ガラス基板９３に蛍光体を塗布する方法
は、モノクローム、カラーによらず、沈澱法、印刷法等
が採用できる。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体を保護すること等である。メタル
バックは、蛍光膜作製後、蛍光膜の内面側表面の平滑化
処理（通常、「フィルミング」と呼ばれる。）を行い、
その後Ａｌを真空蒸着等を用いて堆積させることで作製
できる。As a method for 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. Usually, a metal back 95 is provided on the inner surface side of the fluorescent film 94. The purpose of providing a metal back is
Light emitted to the inner surface side of the light emitted from the phosphor is transferred to the face plate 9.
Improve brightness by specular reflection to the 6 side, act as an electrode for applying electron beam acceleration voltage, protect phosphor from damage due to collision of negative ions generated in the envelope, etc. It is. In the metal back, after the phosphor film is produced, the inner surface of the phosphor film is smoothed (usually called “filming”),
Thereafter, it can be manufactured by depositing Al using vacuum evaporation or the like.
【００７１】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。前述の封着を行う際に
は、カラーの場合は各色蛍光体と電子放出素子とを対応
させる必要があり、十分な位置合わせが不可欠となる。The face plate 96 is further provided with a fluorescent film 9
A transparent electrode (not shown) may be provided on the outer surface side of the fluorescent film 94 in order to increase the conductivity of No. 4. When performing the above-described sealing, in the case of color, it is necessary to make each color phosphor correspond to the electron-emitting device, and sufficient alignment is indispensable.
【００７２】図８に示した画像形成装置は、例えば以下
のようにして製造される。外囲器９８は、前述の安定化
工程と同様に、適宜加熱しながら、イオンポンプ、ソー
プションポンプなどのオイルを使用しない排気装置によ
り不図示の排気管を通じて排気し、１０-7Ｔｏｒｒ程度
の真空度の有機物質の十分少ない雰囲気にした後、封止
が成される。外囲器９８の封止後の真空度を維持するた
めに、ゲッター処理を行うこともできる。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、例えば
１×１０-5ないしは１×１０-7Ｔｏｒｒの真空度を維持
するものである。ここで、表面伝導型電子放出素子のフ
ォーミング処理以降の工程は、適宜設定できる。The image forming apparatus shown in FIG. 8 is manufactured, for example, as follows. Envelope 98, similar to the aforementioned stabilization step, while being heated appropriately, an ion pump, and exhausted through an exhaust pipe (not shown) by an exhaust device not using oil, such as a sorption pump, of about 10 -7 Torr After making the atmosphere of the organic material having a vacuum degree sufficiently small, sealing is performed. In order to maintain the degree of vacuum after sealing the envelope 98, a getter process may be performed. This is because the getter arranged at a predetermined position (not shown) in the envelope 98 is heated by heating using resistance heating or high-frequency heating immediately before or after the envelope 98 is sealed. This is a process for forming a deposited film. Getter is usually Ba
Etc. are the main components, and the vacuum degree of, for example, 1 × 10 −5 to 1 × 10 −7 Torr is maintained by the adsorption action of the deposited film. Here, steps after the forming process of the surface conduction electron-emitting device can be appropriately set.
【００７３】次に、単純マトリクス配置の電子源を用い
て構成した表示パネルに、ＮＴＳＣ方式のテレビ信号に
基づいたテレビジョン表示を行うための駆動回路の構成
例について、図１０を用いて説明する。図１０におい
て、１０１は画像表示パネル、１０２は走査回路、１０
３は制御回路、１０４はシフトレジスタである。１０５
はラインメモリ、１０６は同期信号分離回路、１０７は
変調信号発生器、ＶｘおよびＶａは直流電圧源である。Next, a configuration example of a drive circuit for performing television display based on an NTSC system television signal on a display panel constructed by using an electron source having a simple matrix arrangement will be described with reference to FIG. . In FIG. 10, 101 is an image display panel, 102 is a scanning circuit, and 10
3 is a control circuit, and 104 is a shift register. 105
Is a line memory, 106 is a synchronizing signal separation circuit, 107 is a modulation signal generator, and Vx and Va are DC voltage sources.
【００７４】表示パネル１０１は、端子Ｄｏｘ１ないし
Ｄｏｘｍ、端子Ｄｏｙ１ないしＤｏｙｎ、および高圧端
子Ｈｖを介して外部の電気回路と接続している。端子Ｄ
ｏｘ１ないしＤｏｘｍには、表示パネル内に設けられて
いる電子源、即ち、Ｍ行Ｎ列の行列状にマトリクス配線
された表面伝導型電子放出素子群を一行（Ｎ素子）ずつ
順次駆動するための走査信号が印加される。The display panel 101 is connected to an external electric circuit via the terminals Dox1 to Doxm, the terminals Doy1 to Doyn, and the high voltage terminal Hv. Terminal D
In ox1 to Doxm, an electron source provided in the display panel, that is, a group of surface conduction electron-emitting devices which are matrix-wired in a matrix of M rows and N columns, are sequentially driven row by row (N elements). A scanning signal is applied.
【００７５】端子Ｄｏｙ１ないしＤｏｙｎには、前記走
査信号により選択された一行の表面伝導型電子放出素子
の各素子の出力電子ビームを制御するための変調信号が
印加される。高圧端子Ｈｖには、直流電圧源Ｖａより、
例えば１０ｋ［Ｖ］の直流電圧が供給されるが、これは
表面伝導型電子放出素子から放出される電子ビームに蛍
光体を励起するのに十分なエネルギーを付与するための
加速電圧である。A modulation signal for controlling the output electron beam of each element of the surface conduction electron-emitting devices of one row selected by the scanning signal is applied to the terminals Doy1 to Doyn. From the DC voltage source Va to the high voltage terminal Hv,
For example, a direct current voltage of 10 k [V] is supplied, which is an accelerating voltage for imparting sufficient energy to excite the phosphor to the electron beam emitted from the surface conduction electron-emitting device.
【００７６】走査回路１０２について説明する。同回路
は、内部にＭ個のスイッチング素子を備えたもので（図
中、Ｓ１ないしＳｍで模式的に示している）ある。各ス
イッチング素子は、直流電圧源Ｖｘの出力電圧もしくは
０［Ｖ］（グランドレベル）のいずれか一方を選択し、
表示パネル１０１の端子Ｄｏｘ１ないしＤｏｘｍと電気
的に接続される。Ｓ１ないしＳｍの各スイッチング素子
は、制御回路１０３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 102 will be described. This circuit includes M switching elements inside (in the drawing, S1 to Sm are schematically shown). Each switching element selects either the output voltage of the DC voltage source Vx or 0 [V] (ground level),
It is electrically connected to terminals Dox1 to Doxm of the display panel 101. Each of the switching elements S1 to Sm operates based on the control signal Tscan output from the control circuit 103, and can be configured by combining switching elements such as FETs.
【００７７】直流電圧源Ｖｘは、本例の場合には表面伝
導型電子放出素子の特性（電子放出しきい値電圧）に基
づき走査されていない素子に印加される駆動電圧が電子
放出しきい値電圧以下となるような一定電圧を出力する
よう設定されている。In the case of the present example, the DC voltage source Vx is a driving voltage applied to an element which is not scanned based on the characteristics (electron emission threshold voltage) of the surface conduction electron-emitting element, and the electron emission threshold value. It is set to output a constant voltage that is less than or equal to the voltage.
【００７８】制御回路１０３は、外部より入力する画像
信号に基づいて適切な表示が行われるように各部の動作
を整合させる機能を有する。制御回路１０３は、同期信
号分離回路１０６より送られる同期信号Ｔｓｙｎｃに基
づいて、各部に対してＴｓｃａｎおよびＴｓｆｔおよび
Ｔｍｒｙの各制御信号を発生する。The control circuit 103 has a function of matching the operation of each part so that an appropriate display is performed based on an image signal input from the outside. The control circuit 103 generates control signals Tscan, Tsft, and Tmry for each unit based on the synchronization signal Tsync sent from the synchronization signal separation circuit 106.
【００７９】同期信号分離回路１０６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ための回路で、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１０６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なるが、ここでは説明の便宜
上Ｔｓｙｎｃ信号として図示した。前記テレビ信号から
分離された画像の輝度信号成分は便宜上ＤＡＴＡ信号と
表した。該ＤＡＴＡ信号はシフトレジスタ１０４に入力
される。The sync signal separation circuit 106 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 106 is composed of a vertical sync signal and a horizontal sync signal, but is shown here as a Tsync signal for convenience of explanation. The luminance signal component of the image separated from the television signal is referred to as a DATA signal for convenience. The DATA signal is input to the shift register 104.
【００８０】シフトレジスタ１０４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１０３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
１０４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、Ｉｄ
１ないしＩｄｎのＮ個の並列信号として前記シフトレジ
スタ１０４より出力される。The shift register 104 performs serial / parallel conversion of 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 103. The control signal Tsft can be said to be the shift clock of the shift register 104.
The data for one line of the serial / parallel-converted image (corresponding to drive data for N electron-emitting devices) is Id.
It is output from the shift register 104 as N parallel signals of 1 to Idn.
【００８１】ラインメモリ１０５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ための記憶装置であ
り、制御回路１０３より送られる制御信号Ｔｍｒｙに従
って適宜Ｉｄ１ないしＩｄｎの内容を記憶する。記憶さ
れた内容は、Ｉ’ｄ１ないしＩ’ｄｎとして出力され、
変調信号発生器１０７に入力される。The line memory 105 is a storage device for storing data for one line of an image only for a required time, and appropriately stores the contents of Id1 to Idn according to the control signal Tmry sent from the control circuit 103. The stored contents are output as I'd1 to I'dn,
The signal is input to modulation signal generator 107.
【００８２】変調信号発生器１０７は、画像データＩ’
ｄ１ないしＩ’ｄｎの各々に応じて表面伝導型電子放出
素子の各々を適切に駆動変調するための信号源であり、
その出力信号は、端子Ｄｏｙ１ないしＤｏｙｎを通じて
表示パネル１０１内の表面伝導型電子放出素子に印加さ
れる。前述したように、本発明を適用可能な電子放出素
子は放出電流Ｉｅに対して以下の基本特性を有してい
る。即ち、電子放出には明確なしきい値電圧Ｖｔｈがあ
り、Ｖｔｈ以上の電圧を印加された時のみ電子放出が生
じる。電子放出しきい値以上の電圧に対しては、素子へ
の印加電圧の変化に応じて放出電流も変化する。このこ
とから、本素子にパルス状の電圧を印加する場合、例え
ば電子放出しきい値以下の電圧を印加しても電子放出は
生じないが、電子放出しきい値以上の電圧を印加する場
合には電子ビームが出力される。その際、パルスの波高
値Ｖｍを変化させること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
を制御することが可能である。従って、入力信号に応じ
て、電子放出素子を変調する方式としては、電圧変調方
式、パルス幅変調方式等が採用できる。電圧変調方式を
実施するに際しては、変調信号発生器１０７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。The modulation signal generator 107 outputs the image data I ′.
a signal source for appropriately driving-modulating each of the surface conduction electron-emitting devices according to each of d1 to I′dn,
The output signal is applied to the surface conduction electron-emitting device in the display panel 101 through the terminals Doy1 to Doyn. As described above, the electron-emitting device to which the present invention can be applied has the following basic characteristics with respect to the emission current Ie. That is, electron emission has a clear threshold voltage Vth, and electron emission occurs only when a voltage equal to or higher than Vth is applied. For a voltage equal to or higher than the electron emission threshold value, the emission current also changes according to the change in the voltage applied to the device. From this, when a pulse-like voltage is applied to the element, for example, when a voltage lower than the electron emission threshold is applied, electron emission does not occur, but when a voltage higher than the electron emission threshold is applied. Outputs an electron beam. At this time, the intensity of the output electron beam can be controlled by changing the pulse peak value Vm. In addition, it is possible to control the total amount of charges of the output electron beam by changing the pulse width Pw. Therefore, a voltage modulation method, a pulse width modulation method, or the like can be adopted as a method of modulating the electron-emitting device according to the input signal. When implementing the voltage modulation method, a circuit of a voltage modulation method that generates a voltage pulse of a fixed length and modulates the peak value of the pulse appropriately according to input data is used as the modulation signal generator 107. be able to.
【００８３】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１０７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。In implementing the pulse width modulation method,
As the modulation signal generator 107, it is possible to use a circuit of a pulse width modulation system that generates a voltage pulse having a constant crest value and appropriately modulates the width of the voltage pulse according to input data.
【００８４】シフトレジスタ１０４やラインメモリ１０
５は、デジタル信号式のものをもアナログ信号式のもの
をも採用できる。画像信号のシリアル／パラレル変換や
記憶が所定の速度で行なわれれば良いからである。The shift register 104 and the line memory 10
The digital signal type 5 and the analog signal type 5 can be adopted. This is because the serial / parallel conversion and storage of the image signal may be performed at a predetermined speed.
【００８５】デジタル信号式を用いる場合には、同期信
号分離回路１０６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１０６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１０
５の出力信号がデジタル信号かアナログ信号かにより、
変調信号発生器１０７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１０７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１０７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）および計数器の出力値と前記メモ
リの出力値を比較する比較器（コンパレータ）を組み合
せた回路を用いる。必要に応じて、比較器の出力するパ
ルス幅変調された変調信号を表面伝導型電子放出素子の
駆動電圧にまで電圧増幅するための増幅器を付加するこ
ともできる。When the digital signal type is used, it is necessary to convert the output signal DATA of the sync signal separation circuit 106 into a digital signal, which may be provided with an A / D converter at the output portion of 106. In connection with this, the line memory 10
Depending on whether the output signal of 5 is a digital signal or an analog signal,
The circuit used for modulation signal generator 107 is slightly different. That is, in the case of the voltage modulation method using a digital signal, for example, a D / A conversion circuit is used as the modulation signal generator 107, and an amplification circuit and the like are added as necessary. In the case of the pulse width modulation method, the modulation signal generator 107 includes, for example, a high-speed oscillator and 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. A circuit that combines (comparators) is used. If necessary, an amplifier for amplifying the voltage of the pulse width modulated signal output from the comparator to the drive voltage of the surface conduction electron-emitting device can be added.
【００８６】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１０７には、例えばオペアンプなど
を用いた増幅回路を採用でき、必要に応じてレベルシフ
ト回路などを付加することもできる。パルス幅変調方式
の場合には、例えば、電圧制御型発振回路（ＶＣＯ）を
採用でき、必要に応じて表面伝導型電子放出素子の駆動
電圧まで電圧増幅するための増幅器を付加することもで
きる。In the case of the voltage modulation method using an analog signal, the modulation signal generator 107 may be an amplifier circuit using, for example, an operational amplifier, and a level shift circuit or the like may be added if necessary. In the case of the pulse width modulation method, for example, a voltage controlled oscillation circuit (VCO) can be adopted, and an amplifier for voltage amplification up to the drive voltage of the surface conduction electron-emitting device can be added if necessary.
【００８７】このような構成をとり得る本発明を適用可
能な画像表示装置においては、各電子放出素子に、容器
外端子Ｄｏｘ１ないしＤｏｘｍ、Ｄｏｙ１ないしＤｏｙ
ｎを介して電圧を印加することにより、電子放出が生ず
る。高圧端子Ｈｖ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。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。In the image display device to which the present invention having such a structure can be applied, the external terminals Dox1 to Doxm, Doy1 to Doy of each of the electron-emitting devices are provided.
By applying a voltage through n, electron emission occurs. A high voltage is applied to the metal back 95 or a transparent electrode (not shown) via the high voltage terminal Hv to accelerate the electron beam. The accelerated electrons collide with the fluorescent film 94 and emit light to form an image.
【００８８】ここで述べた画像形成装置の構成は、本発
明を適用可能な画像形成装置の一例であり、本発明の技
術思想に基づいて種々の変形が可能である。入力信号に
ついては、ＮＴＳＣ方式を挙げたが入力信号はこれに限
られるものではなく、ＰＡＬ、ＳＥＣＡＭ方式など他、
これよりも、多数の走査線からなるＴＶ信号（例えば、
ＭＵＳＥ方式をはじめとする高品位ＴＶ）方式をも採用
できる。The configuration of the image forming apparatus described here is an example of the image forming apparatus to which the present invention can be applied, and various modifications can be made based on the technical idea of the present invention. As for the input signal, the NTSC system has been described, but the input signal is not limited to this, and the PAL, SECAM system, etc.
A TV signal composed of a large number of scanning lines (for example,
A high-definition TV system such as the MUSE system can also be adopted.
【００８９】次に、はしご型配置の電子源および画像形
成装置について図１１および図１２を用いて説明する。
図１１は、はしご型配置の電子源の一例を示す模式図で
ある。図１１において、１１０は電子源基板、１１１は
電子放出素子である。１１２（Ｄｘ１ないしＤｘ１０）
は、電子放出素子１１１を接続するための共通配線であ
る。電子放出素子１１１は、基板１１０上に、Ｘ方向に
並列に複数個配されている（これを素子行と呼ぶ）。こ
の素子行が複数個配されて、電子源を構成している。各
素子行の共通配線間に駆動電圧を印加することで、各素
子行を独立に駆動させることができる。即ち、電子ビー
ムを放出させたい素子行には、電子放出しきい値以上の
電圧を、電子ビームを放出しない素子行には、電子放出
しきい値以下の電圧を印加する。各素子行間の共通配線
Ｄｘ２ないしＤｘ９は、例えばＤｘ２、Ｄｘ３を同一配
線とすることもできる。Next, a ladder type electron source and an image forming apparatus will be described with reference to FIGS. 11 and 12.
FIG. 11 is a schematic diagram showing an example of a ladder-type electron source. In FIG. 11, reference numeral 110 denotes an electron source substrate, and 111 denotes an electron-emitting device. 112 (Dx1 to Dx10)
Is a common wiring for connecting the electron-emitting device 111. A plurality of electron-emitting devices 111 are arranged on the substrate 110 in parallel in the X direction (this is called an element row). A plurality of the element rows are arranged to constitute an electron source. By applying a drive voltage between the common wires of each element row, each element row can be driven independently. That is, a voltage equal to or higher than the electron emission threshold is applied to an element row that wants to emit an electron beam, and a voltage equal to or lower than the electron emission threshold is applied to an element row that does not emit an electron beam. For the common wirings Dx2 to Dx9 between the element rows, for example, Dx2 and Dx3 can be the same wiring.
【００９０】図１２は、はしご型配置の電子源を備えた
画像形成装置におけるパネル構造の一例を示す模式図で
ある。１２０はグリッド電極、１２１は電子が通過する
ための空孔、１２２はＤｏｘ１，Ｄｏｘ２，・・・ ，Ｄｏ
ｘｍよりなる容器外端子である。１２３は、グリッド電
極１２０と接続されたＧ１，Ｇ２，・・・ ，Ｇｎからなる
容器外端子、１２４は各素子行間の共通配線を同一配線
とした電子源基板である。図１２においては、図８、図
１１に示した部位と同じ部位には、これらの図に付した
のと同一の符号を付している。ここに示した画像形成装
置と、図８に示した単純マトリクス配置の画像形成装置
との大きな違いは、電子源基板１１０とフェースプレー
ト９６の間にグリッド電極１２０を備えているか否かで
ある。FIG. 12 is a schematic view showing an example of a panel structure in an image forming apparatus provided with a ladder-type electron source. 120 is a grid electrode, 121 is a hole through which electrons pass, 122 is Dox1, Dox2, ..., Do.
It is a terminal outside the container made of xm. 123 is an external terminal of the container made of G1, G2, ..., Gn connected to the grid electrode 120, and 124 is an electron source substrate in which the common wiring between the element rows is the same wiring. In FIG. 12, the same portions as those shown in FIGS. 8 and 11 are denoted by the same reference numerals as those shown in these drawings. A major difference between the image forming apparatus shown here and the image forming apparatus having the simple matrix arrangement shown in FIG. 8 is whether or not the grid electrode 120 is provided between the electron source substrate 110 and the face plate 96.
【００９１】図１２においては、基板１１０とフェース
プレート９６の間には、グリッド電極１２０が設けられ
ている。グリッド電極１２０は、表面伝導型放出素子か
ら放出された電子ビームを変調するためのものであり、
はしご型配置の素子行と直交して設けられたストライプ
状の電極に電子ビームを通過させるため、各素子に対応
して１個ずつ円形の開口１２１が設けられている。グリ
ッドの形状や設置位置は図１２に示したものに限定され
るものではない。例えば、開口としてメッシュ状に多数
の通過口を設けることもでき、グリッドを表面伝導型放
出素子の周囲や近傍に設けることもできる。容器外端子
１２２およびグリッド容器外端子１２３は、不図示の制
御回路と電気的に接続されている。In FIG. 12, a grid electrode 120 is provided between the substrate 110 and the face plate 96. The grid electrode 120 is for modulating the electron beam emitted from the surface conduction electron-emitting device,
One circular opening 121 is provided for each element in order to allow an electron beam to pass through a striped electrode provided orthogonal to the ladder-shaped element rows. The shape and installation position of the grid are not limited to those shown in FIG. For example, a large number of passage openings may be provided in a mesh shape as openings, and a grid may be provided around or near the surface conduction electron-emitting device. The external terminal 122 and the grid external terminal 123 are electrically connected to a control circuit (not shown).
【００９２】本例の画像形成装置では、素子行を１列ず
つ順次駆動（走査）していくのと同期してグリッド電極
列に画像１ライン分の変調信号を同時に印加する。これ
により、各電子ビームの蛍光体への照射を制御し、画像
を１ラインずつ表示することができる。In the image forming apparatus of this example, the modulation signals for one image line are simultaneously applied to the grid electrode columns in synchronization with the sequential driving (scanning) of the element rows one column at a time. This makes it possible to control the irradiation of the phosphor with each electron beam and display the image line by line.
【００９３】本発明の画像形成装置は、テレビジョン放
送の表示装置、テレビ会議システムやコンピューター等
の表示装置の他、感光性ドラム等を用いて構成された光
プリンターとしての画像形成装置等としても用いること
ができる。The image forming apparatus of the present invention may be used as an image forming apparatus as an optical printer constituted by using a photosensitive drum or the like, in addition to a display apparatus for television broadcasting, a display apparatus such as a TV conference system or a computer. Can be used.
【００９４】[0094]
【実施例】以下に本発明の実施例について説明するが、
本発明は以下の実施例に限定されるものではない。EXAMPLES Examples of the present invention will be described below.
The present invention is not limited to the following examples.
【００９５】［実施例１］本実施例では図１（ａ）、
（ｂ）に示すタイプの電子放出素子を作製した。図１
（ａ）は本素子の平面図を、（ｂ）は断面図を示してい
る。また同図（ａ）、（ｂ）中の１は絶縁性基板、２，
３は素子に電圧を印加するための素子電極、４は電子放
出部を含む薄膜、５は電子放出部を示す。なお図１
（ａ）中のＬ１は素子電極２と素子電極３の素子電極間
隔、Ｗ１は素子電極の幅、ｄは素子電極の厚さ、Ｗ２は
素子の幅を表している。図１、３を用いて本実施例の電
子放出素子の作製方法を述べる。[Embodiment 1] In this embodiment, as shown in FIG.
An electron-emitting device of the type shown in (b) was produced. FIG.
(A) is a plan view of the present device, and (b) is a sectional view. In addition, 1 in FIGS. 2A and 2B is an insulating substrate, 2,
3 is an element electrode for applying a voltage to the element, 4 is a thin film including an electron emitting portion, and 5 is an electron emitting portion. FIG. 1
In (a), L1 represents the element electrode distance between the element electrode 2 and the element electrode 3, W1 represents the element electrode width, d represents the element electrode thickness, and W2 represents the element width. A method for manufacturing the electron-emitting device of this embodiment will be described with reference to FIGS.
【００９６】絶縁性基板１として石英基板を用い、これ
を有機溶剤、純水により充分に洗浄し、更に１００℃の
熱風で乾燥した。該基板１面上に、Ａｕからなる素子電
極２，３を形成した（図１（ａ））。この時、素子電極
間隔Ｌ１は２０μｍとし、素子電極の幅Ｗ１を５００μ
ｍ、その厚さｄを１０００オングストロームとした。A quartz substrate was used as the insulating substrate 1, which was thoroughly washed with an organic solvent and pure water, and dried with hot air at 100 ° C. Element electrodes 2 and 3 made of Au were formed on the surface of the substrate 1 (FIG. 1A). At this time, the element electrode interval L1 is 20 μm, and the element electrode width W1 is 500 μm.
m, and the thickness d was 1000 angstrom.
【００９７】本実施例では電子放出膜材料である金属化
合物として酢酸パラジウムモノエタノールアミン（以
下、ＰＡ−ＭＥという）を用いた。また水溶性無機化合
物として酸化ホウ素Ｂ2０3を用いた。そして、まず、
０．８４ｇのＰＡ−ＭＥを１２ｇの水に溶解したものを
水溶液とした（金属濃度２．０ｗｔ％）。また水溶液
に酸化ホウ素Ｂ2０3を０．１２ｇ（１ｗｔ％）加えた
ものを水溶液とした。In this example, palladium metal monoethanolamine acetate (hereinafter referred to as PA-ME) was used as a metal compound which is an electron emission film material. Also with boron oxide B 2 0 3 as the water-soluble inorganic compound. And first,
An aqueous solution was prepared by dissolving 0.84 g of PA-ME in 12 g of water (metal concentration 2.0 wt%). The boron oxide B 2 0 3 in an aqueous solution into an aqueous solution not containing added 0.12g (1wt%).
【００９８】液滴の付与手段としてＢＪ方式のインクジ
ェット装置（Ｃａｎｏｎ製ＢＪ−１０Ｖ）を用い、まず
溶液の液滴を素子電極２，３間に一方の電極３だけに
かかるように付与し、これを充分乾燥した。付与した液
滴の模式図を図１（ａ）において斜線の円で示した。次
に溶液の液滴を電極２にかかるように付与した（図１
（ａ）白ヌキの円として図示）。A BJ type ink jet device (BJ-10V manufactured by Canon) was used as a droplet applying means, and first, a droplet of the solution was applied between the device electrodes 2 and 3 so that only one electrode 3 was applied. Was thoroughly dried. A schematic diagram of the applied droplets is shown by a hatched circle in FIG. Next, a droplet of the solution was applied to the electrode 2 (see FIG. 1).
(A) Shown as a white circle.
【００９９】これに対し、３５０℃で１０分間の加熱焼
成処理をした後、水洗浄を行い、溶液から形成された
膜中に含まれている酸化ホウ素を溶出し、酸化パラジウ
ム（ＰｄＯ）微粒子からなる導電性薄膜４を形成した。
電子顕微鏡で観察したところ、溶液のみから形成され
た膜の部分はから形成された部分および、が重な
った部分に比べ、膜密度が１／２以下の膜となってい
た。またこの膜密度が小さな領域は、電極エッジにほぼ
平行に、電極エッジから約５μｍの幅で形成されてい
た。On the other hand, after heat-baking treatment at 350 ° C. for 10 minutes, washing with water was carried out to elute boron oxide contained in the film formed from the solution, and palladium oxide (PdO) fine particles were removed. The conductive thin film 4 is formed.
As a result of observation with an electron microscope, the film portion formed only from the solution had a film density of 1/2 or less as compared with the portion formed from and the overlapped portion. Further, the region where the film density was low was formed almost parallel to the electrode edge with a width of about 5 μm from the electrode edge.
【０１００】次に、素子電極２，３間に電圧を印加し電
子放出部形成用薄膜４を通電処理（フォーミング処理）
することにより電子放出部５を形成した。フォーミング
処理の電圧波形を図４に示す。図４中、Ｔ１およびＴ２
は電圧波形のパルス幅とパルス間隔であり、本実施例で
はＴ１を１ｍ秒、Ｔ２を１０ｍ秒とし、三角波の波高値
（フォーミング時のピーク電圧）は４Ｖ、フォーミング
処理は約１×１０-6Ｔｏｒｒの真空雰囲気下で６０秒間
行った。Next, a voltage is applied between the device electrodes 2 and 3 to energize the thin film 4 for forming the electron emission portion (forming treatment).
By doing so, the electron emitting portion 5 was formed. FIG. 4 shows the voltage waveform of the forming process. In FIG. 4, T1 and T2
Is the pulse width and pulse interval of the voltage waveform. In this embodiment, T1 is 1 msec, T2 is 10 msec, the peak value of the triangular wave (peak voltage during forming) is 4 V, and the forming process is about 1 × 10 −6. It was performed for 60 seconds under a vacuum atmosphere of Torr.
【０１０１】このようにして作製された電子放出部５
は、パラジウム元素を主成分とする微粒子が分散配置さ
れた状態となり、その微粒子の平均粒径は２８オングス
トロームであった。また電子放出部５は溶液から形成
された膜密度の小さな部分に形成されていた。The electron-emitting portion 5 manufactured in this way
Had a state in which fine particles containing a palladium element as a main component were dispersed and arranged, and the average particle size of the fine particles was 28 Å. Further, the electron emitting portion 5 was formed in a portion having a low film density formed from the solution.
【０１０２】以上のようにして作製された素子につい
て、その電子放出特性の測定を行った。図５に測定評価
装置の概略構成図を示す。The electron emission characteristics of the device manufactured as described above were measured. FIG. 5 shows a schematic configuration diagram of the measurement / evaluation apparatus.
【０１０３】図５において、１は絶縁性基板、２および
３は素子電極、４は電子放出部を含む薄膜、５は電子放
出部、５１は素子に電圧を印加するための電源、５０は
素子電流Ｉｆを測定するための電流計、５４は素子より
発生する放出電流Ｉｅを測定するためのアノード電極、
５３はアノード電極５４に電圧を印加するための高圧電
源、５２は放出電流を測定するための電流計である。電
子放出素子の上記素子電流Ｉｆ、放出電流Ｉｅの測定に
あたっては、素子電極２，３間に電源５１および電流計
５０を接続し、該電子放出素子の上方に電源５３および
電流計５２を接続したアノード電極５４を配置してい
る。また、本電子放出素子およびアノード電極５４は真
空装置内に設置されており、その真空装置には不図示の
排気ポンプおよび真空計等の真空装置に必要な機器が具
備されており、所望の真空下で本素子の測定評価を行え
るようになっている。なお本実施例では、アノード電極
と電子放出素子間の距離を４ｍｍ、アノード電極の電位
を１ｋＶ、電子放出特性測定時の真空装置内の真空度を
１×１０-6Ｔｏｒｒとした。In FIG. 5, 1 is an insulating substrate, 2 and 3 are element electrodes, 4 is a thin film including an electron emitting portion, 5 is an electron emitting portion, 51 is a power source for applying a voltage to the element, and 50 is an element. An ammeter for measuring the current If, 54 is an anode electrode for measuring the emission current Ie generated from the device,
53 is a high voltage power supply for applying a voltage to the anode electrode 54, and 52 is an ammeter for measuring the emission current. When measuring the device current If and the emission current Ie of the electron-emitting device, a power source 51 and an ammeter 50 were connected between the device electrodes 2 and 3, and a power source 53 and an ammeter 52 were connected above the electron-emitting device. The anode electrode 54 is arranged. Further, the electron-emitting device and the anode electrode 54 are installed in a vacuum device, and the vacuum device is provided with equipment necessary for the vacuum device such as an exhaust pump and a vacuum gauge, which are not shown, to obtain a desired vacuum. The device can be measured and evaluated below. In this example, the distance between the anode electrode and the electron-emitting device was 4 mm, the potential of the anode electrode was 1 kV, and the degree of vacuum in the vacuum apparatus when measuring the electron emission characteristics was 1 × 10 −6 Torr.
【０１０４】以上のような測定評価装置を用いて、本電
子放出素子の電極２、３間に素子電圧を印加し、その時
に流れる素子電流Ｉｆおよび放出電流Ｉｅを測定したと
ころ、図６に示したような電流−電圧特性が得られた。
本素子では、素子電圧８Ｖ程度から急激に放出電流Ｉｅ
が増加し、素子電圧１６Ｖでは素子電流Ｉｆが２．３ｍ
Ａ、放出電流Ｉｅが１．２μＡとなり、電子放出効率η
＝Ｉｅ／Ｉｆ（％）は０．０５％であった。なお同様の
方法で複数の素子を作製し、ＩｆおよびＩｅの測定を行
ったところ、素子間でのばらつきはいずれも６〜７％で
あり、安定な電子放出が得られることがわかった。A device voltage was applied between the electrodes 2 and 3 of the electron-emitting device of the present invention using the above measuring and evaluating apparatus, and the device current If and emission current Ie flowing at that time were measured. The results are shown in FIG. The current-voltage characteristics as described above were obtained.
In this device, the emission current Ie suddenly starts from a device voltage of about 8V.
Increases, and the element current If is 2.3 m at an element voltage of 16 V.
A, the emission current Ie becomes 1.2 μA, and the electron emission efficiency η
= Ie / If (%) was 0.05%. When a plurality of devices were manufactured by the same method and If and Ie were measured, it was found that the variation between devices was 6 to 7%, and stable electron emission was obtained.
【０１０５】以上説明した実施例中、電子放出部を形成
する際に、素子の電極間に三角波パルスを印加してフォ
ーミング処理を行っているが、素子の電極間に印加する
波形は三角波に限定することはなく、矩形波など所望の
波形を用いても良く、その波高値およびパルス幅、パル
ス間隔等についても上述の値に限ることなく、電子放出
部が良好に形成されれば所望の値を選択することができ
る。In the embodiment described above, when forming the electron-emitting portion, the triangular wave pulse is applied between the electrodes of the element to perform the forming process, but the waveform applied between the electrodes of the element is limited to the triangular wave. Alternatively, a desired waveform such as a rectangular wave may be used, and its crest value, pulse width, pulse interval, etc. are not limited to the above values, and a desired value may be obtained as long as the electron-emitting portion is well formed. Can be selected.
【０１０６】［実施例２］本実施例の電子放出素子とし
て図２（ａ）、（ｂ）に示すタイプの電子放出素子を作
製した。図２（ａ）は本素子の平面図を、（ｂ）は断面
図を示している。また同図（ａ）、（ｂ）中の１は絶縁
性基板、２、３は素子に電圧を印加するための素子電
極、４は電子放出部を含む薄膜、５は電子放出部を示
す。なお図２（ａ）中のＬ１は素子電極２と素子電極３
の素子電極間隔、Ｗ１は素子電極の幅、ｄは素子電極の
厚さ、Ｗ２は素子の幅を表している。図２、３を用いて
本実施例の電子放出素子の作製方法を述べる。Example 2 As the electron-emitting device of this example, an electron-emitting device of the type shown in FIGS. 2A and 2B was manufactured. FIG. 2A is a plan view of this device, and FIG. 2B is a sectional view. 1A and 1B, 1 is an insulating substrate, 2 and 3 are element electrodes for applying a voltage to the element, 4 is a thin film including an electron emitting portion, and 5 is an electron emitting portion. In addition, L1 in FIG. 2A is a device electrode 2 and a device electrode 3
The element electrode spacing, W1 is the element electrode width, d is the element electrode thickness, and W2 is the element width. A method of manufacturing the electron-emitting device of this embodiment will be described with reference to FIGS.
【０１０７】実施例１と同様の方法で石英基板１上にＡ
ｕ素子電極２，３を形成した。次に、電子放出膜材料で
ある金属化合物として酢酸パラジウムモノエタノールア
ミン（以下、ＰＡ−ＭＥとする）を用意した。また水溶
性無機化合物として酸化バリウムＢａＯを用意した。そ
してまず０．８４ｇのＰＡ−ＭＥを１２ｇの水に溶解し
たものを水溶液とした（金属濃度２．０ｗｔ％）。ま
た水溶液に酸化バリウムＢａＯを０．０６ｇ（０．５
ｗｔ％）加えたものを水溶液とした。In the same manner as in Example 1, A was formed on the quartz substrate 1.
u element electrodes 2 and 3 were formed. Next, palladium acetate monoethanolamine (hereinafter referred to as PA-ME) was prepared as a metal compound that is an electron emission film material. In addition, barium oxide BaO was prepared as a water-soluble inorganic compound. Then, first, 0.84 g of PA-ME dissolved in 12 g of water was used as an aqueous solution (metal concentration 2.0 wt%). In addition, 0.06 g (0.5
wt%) was added to give an aqueous solution.
【０１０８】液滴の付与手段としてＢＪ方式のインクジ
ェット装置（Ｃａｎｏｎ製ＢＪ−１０Ｖ）を用い、まず
溶液の液滴を素子電極２，３間に図２（ａ）の斜線で
示すように、電極間で重ならないように付与し、これを
充分乾燥した。A BJ type ink jet device (BJ-10V manufactured by Canon) was used as a droplet applying means. First, a droplet of the solution was applied between the device electrodes 2 and 3 as shown by the hatched line in FIG. They were applied so that they would not overlap with each other, and they were sufficiently dried.
【０１０９】次に溶液の液滴を電極間の中央部に付与
した（図２（ｂ）において白ヌキの円として図示）。こ
れに対し、３５０℃で１０分間の加熱焼成処理をした後
水洗浄を行い、溶液から形成された膜中に含まれてい
る酸化バリウムを溶出し、酸化パラジウム（ＰｄＯ）微
粒子からなる導電性薄膜４を形成した。電子顕微鏡で観
察したところ、溶液のみから形成された膜の部分は
から形成された部分および、が重なった部分に比
べ、膜密度が１／２以下の膜となっていた。またこの膜
密度が小さな領域は、電極エッジにほぼ平行に、電極間
の中央部に約５μｍに幅で形成されていた。Next, a droplet of the solution was applied to the central portion between the electrodes (illustrated as a white circle in FIG. 2 (b)). On the other hand, after conducting a heating and baking treatment at 350 ° C. for 10 minutes, washing with water is carried out to elute barium oxide contained in the film formed from the solution, and a conductive thin film made of palladium oxide (PdO) fine particles. 4 was formed. As a result of observation with an electron microscope, the film portion formed only from the solution had a film density of 1/2 or less as compared with the portion formed from and the overlapped portion. In addition, the region where the film density was low was formed in a width of approximately 5 μm in the central portion between the electrodes substantially parallel to the electrode edges.
【０１１０】次に実施例１と同様の方法でフォーミング
処理を行った結果、電子放出部５は電極間中央部の膜密
度が小さい部分に形成されていた。Next, as a result of performing the forming process in the same manner as in Example 1, the electron emitting portion 5 was formed in the portion where the film density was small in the central portion between the electrodes.
【０１１１】［実施例３］本実施例は、多数の表面伝導
型電子放出素子を単純マトリクス配置した画像形成装置
の例である。その電子源の一部の平面図を図１３に、図
１３中のＡ−Ａ’断面図を図１４に、さらに電子源の作
製方法を図１５および図１６に示す。ただし、図１３、
図１４、図１５および図１６において同じ記号を示した
ものは同じものを表す。ここで１は絶縁性基板、７２は
図８のＤｘｍに対応するＸ方向配線（下配線とも呼
ぶ）、７３は図８のＤｙｎに対応するＹ方向配線（上配
線とも呼ぶ）、４は電子放出部を含む薄膜、２、３は素
子電極、１３１は層間絶縁層、１３２は素子電極２と下
配線７２との電気的接続のためのコンタクトホールであ
る。まず、次の各工程に従って電子源を作製した。[Embodiment 3] This embodiment is an example of an image forming apparatus in which a large number of surface conduction electron-emitting devices are arranged in a simple matrix. A plan view of a part of the electron source is shown in FIG. 13, a sectional view taken along the line AA ′ in FIG. 13 is shown in FIG. 14, and a method for manufacturing the electron source is shown in FIGS. 15 and 16. However, in FIG.
The same symbols in FIGS. 14, 15 and 16 represent the same items. Here, 1 is an insulating substrate, 72 is an X-direction wiring (also referred to as lower wiring) corresponding to Dxm in FIG. 8, 73 is a Y-direction wiring (also referred to as upper wiring) corresponding to Dyn in FIG. 8, and 4 is electron emission. Thin films including portions, 2 and 3 are device electrodes, 131 is an interlayer insulating layer, and 132 is a contact hole for electrical connection between the device electrode 2 and the lower wiring 72. First, an electron source was manufactured according to the following steps.
【０１１２】（工程−ａ） 清浄化した青板ガラス上に
厚さ０．５μｍのシリコン酸化膜をスパッタ法で形成し
た基板１上に、真空蒸着により厚さ５０オングストロー
ムのＣｒ、厚さ６０００オングストロームのＡｕを順次
積層した後、ホトレジスト（ＡＺ１３７０ヘキスト社
製）をスピンナーにより回転塗布、ベークした後、ホト
マスク像を露光、現像して、下配線７２のレジストパタ
ーンを形成し、Ａｕ／Ｃｒ堆積膜をウェットエッチング
して所望の形状の下配線７２を形成した（図１５
（ａ））。(Step-a) On a substrate 1 in which a 0.5 μm-thick silicon oxide film was formed on a cleaned soda-lime glass by a sputtering method, 50 Å thick Cr and 6000 Å thick Cr were deposited by vacuum evaporation. After sequentially stacking Au, a photoresist (AZ1370 Hoechst) is spin-coated with a spinner and baked, and then a photomask image is exposed and developed to form a resist pattern of the lower wiring 72, and the Au / Cr deposited film is wet. The lower wiring 72 having a desired shape is formed by etching (FIG. 15).
(A)).
【０１１３】（工程−ｂ） 次に厚さ１．０μｍのシリ
コン酸化膜からなる層間絶縁層１３１をＲＦスパッタ法
により堆積した（図１５（ｂ））。(Step-b) Next, an interlayer insulating layer 131 made of a silicon oxide film having a thickness of 1.0 μm was deposited by the RF sputtering method (FIG. 15B).
【０１１４】（工程−ｃ） 工程ｂで堆積したシリコン
酸化膜にコンタクトホール１３２を形成するためのホト
レジストパターンを作り、これをマスクとして層間絶縁
層１３１をエッチングしてコンタクトホール１３２を形
成した（図１５（ｃ））。エッチングはＣＦ4 とＨ2 ガ
スを用いたＲＩＥ（Reactive Ion Etching）法によっ
た。(Step-c) A photoresist pattern for forming the contact hole 132 is formed in the silicon oxide film deposited in the step b, and the interlayer insulating layer 131 is etched using this as a mask to form the contact hole 132 (FIG. 15 (c)). Etching was performed by RIE (Reactive Ion Etching) method using CF 4 and H 2 gas.
【０１１５】（工程−ｄ） その後、素子電極２と素子
電極間ギャップＧとなるべきパターンをホトレジスト
（ＲＤ−２０００Ｎ−４１日立化成社製）で形成し、真
空蒸着法により、厚さ５０オングストロームのＴｉ、厚
さ１０００オングストロームのＮｉを順次堆積した。ホ
トレジストパターンを有機溶剤で溶解し、Ｎｉ／Ｔｉ堆
積膜をリフトオフし、素子電極間隔Ｌ１は１０μｍと
し、素子電極の幅Ｗ１を３００μｍを有する素子電極
２，３を形成した（図１５（ｄ））。(Step-d) After that, a pattern to be the device electrode 2 and the gap G between the device electrodes is formed by a photoresist (RD-2000N-41 manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.), and a thickness of 50 angstrom is formed by a vacuum deposition method. Ti and Ni having a thickness of 1000 Å were sequentially deposited. The photoresist pattern was dissolved in an organic solvent, the Ni / Ti deposition film was lifted off, the device electrode spacing L1 was set to 10 μm, and device electrodes 2 and 3 having a device electrode width W1 of 300 μm were formed (FIG. 15D). .
【０１１６】（工程−ｅ） 素子電極２，３の上に上配
線７３のホトレジストパターンを形成した後、厚さ５０
オングストロームのＴｉ、厚さ５０００オングストロー
ムのＡｕを順次真空蒸着により堆積し、リフトオフによ
り不要の部分を除去して、所望の形状の上配線７３を形
成した（図１６（ｅ））。(Step-e) After forming the photoresist pattern of the upper wiring 73 on the device electrodes 2 and 3, the thickness 50 is formed.
Ti of angstrom and Au of 5000 angstrom in thickness were sequentially deposited by vacuum evaporation, and unnecessary portions were removed by lift-off to form an upper wiring 73 having a desired shape (FIG. 16E).
【０１１７】（工程−ｆ） 実施例１で用いた水溶液
、をＢＪ方式のインクジェット装置（Ｃａｎｏｎ製
ＢＪ−１０Ｖ）を用いて素子電極２，３間に実施例１と
同様の位置に付与し、３５０℃で１０分間の加熱焼成処
理をした後水洗浄を行った（図１６（ｆ））。また、こ
うして形成された主元素としてＰｄよりなる微粒子から
なる電子放出部形成用薄膜４の膜厚は１００オングスト
ローム、シート抵抗値は５×１０の４乗Ω／□であっ
た。なおここで述べる微粒子膜とは、上述したように、
複数の微粒子が集合した膜であり、その微細構造とし
て、微粒子が個々に分散配置した状態のみならず、微粒
子が互いに隣接、あるいは、重なり合った状態（島状も
含む）の膜を指し、その粒径とは、前記状態で粒子形状
が認識可能な微粒子についての径をいう。(Step-f) The aqueous solution used in Example 1 was applied between the device electrodes 2 and 3 at the same position as in Example 1 using a BJ type ink jet device (BJ-10V manufactured by Canon). After heat baking treatment at 350 ° C. for 10 minutes, water washing was performed (FIG. 16 (f)). In addition, the film thickness of the electron emission portion forming thin film 4 made of fine particles of Pd as the main element thus formed was 100 angstrom, and the sheet resistance value was 5 × 10 4 Ω / □. The fine particle film described here means, as described above,
A film in which a plurality of fine particles are aggregated, and its fine structure means not only a state in which fine particles are individually dispersed and arranged, but also a state in which fine particles are adjacent to each other or overlap each other (including islands). The diameter refers to the diameter of fine particles whose particle shape can be recognized in the above state.
【０１１８】（工程−ｇ） コンタクトホール１３２部
分以外にレジストを塗布するようなパターンを形成し、
真空蒸着により厚さ５０オングストロームのＴｉ、厚さ
５０００オングストロームのＡｕを順次堆積した。リフ
トオフにより不要の部分を除去することにより、コンタ
クトホール１３２を埋め込んだ（図１６（ｇ））。以上
の工程により絶縁性基板１上に下配線７２、層間絶縁層
１３１、上配線７３、素子電極２，３、電子放出部形成
用薄膜４等を形成した。(Step-g) A pattern is formed such that a resist is applied to a portion other than the contact hole 132 portion,
Ti having a thickness of 50 Å and Au having a thickness of 5000 Å were sequentially deposited by vacuum evaporation. The contact hole 132 was buried by removing unnecessary portions by lift-off (FIG. 16G). Through the above steps, the lower wiring 72, the interlayer insulating layer 131, the upper wiring 73, the device electrodes 2 and 3, the electron emitting portion forming thin film 4 and the like were formed on the insulating substrate 1.
【０１１９】次に、以上のようにして作製した電子源を
用いて表示装置を構成した例を、図８と図９を用いて説
明する。Next, an example in which a display device is configured by using the electron source manufactured as described above will be described with reference to FIGS. 8 and 9.
【０１２０】上述のようにして多数の平面型表面伝導電
子放出素子を作製した基板１（８１）をリアプレート９
１上に固定した後、基板１の５ｍｍ上方に、フェースプ
レート９６（ガラス基板９３の内面に蛍光膜９４とメタ
ルバック９５が形成されて構成される）を支持枠９２を
介して配置し、フェースプレート９６、支持枠９２、リ
アプレート９１の接合部にフリットガラスを塗布し、大
気中あるいは窒素雰囲気中で４００℃〜５００℃で１０
分以上焼成することで封着した（図８）。またリアプレ
ート９１への基板１の固定もフリットガラスで行った。The substrate 1 (81) on which a large number of plane type surface conduction electron-emitting devices are manufactured as described above is mounted on the rear plate 9
After being fixed on the substrate 1, a face plate 96 (which is formed by forming the fluorescent film 94 and the metal back 95 on the inner surface of the glass substrate 93) is placed 5 mm above the substrate 1 via the support frame 92, and the face Frit glass is applied to the joint portion of the plate 96, the support frame 92, and the rear plate 91, and the temperature is adjusted to 400 ° C. to 500 ° C. at 10 ° C. in the air or nitrogen atmosphere.
It was sealed by firing for more than a minute (FIG. 8). The frit glass was also used to fix the substrate 1 to the rear plate 91.
【０１２１】図８において、８４は電子放出素子、８
２、８３はそれぞれＸ方向およびＹ方向の配線である。
蛍光膜９４は、モノクロームの場合は蛍光体のみから成
るが、本実施例では蛍光体はストライプ形状のものを採
用し、先にブラックストライプを形成し、その間隙部に
各色蛍光体を塗布し、蛍光膜９４を作製した。ブラック
ストライプの材料として通常良く用いられている黒鉛を
主成分とする材料を用いたガラス基板９３に蛍光体を塗
布する方法はスラリー法を用いた。In FIG. 8, 84 is an electron-emitting device and 8
Reference numerals 2 and 83 denote wirings in the X direction and the Y direction, respectively.
In the case of monochrome, the fluorescent film 94 is made of only the fluorescent material, but in this embodiment, the fluorescent material has a stripe shape, the black stripe is first formed, and the fluorescent material of each color is applied to the gap portion, The fluorescent film 94 was produced. A slurry method was used as a method for applying the phosphor to the glass substrate 93 using a material whose main component is graphite, which is often used as a material for the black stripe.
【０１２２】また、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。メタルバックは、蛍光膜作製
後、蛍光膜９４の内面側表面の平滑化処理（通常フィル
ミングと呼ばれる）を行い、その後、Ａｌを真空蒸着す
ることで作製した。フェースプレート９６には、更に蛍
光膜９４の導伝性を高めるため、蛍光膜９４の外面側に
透明電極（不図示）が設けられる場合もあるが、本実施
例では、メタルバックのみで十分な導伝性が得られたの
で省略した。前述の封着を行う際、カラーの場合は各色
蛍光体と電子放出素子とを対応させなくてはいけないた
め、十分な位置合わせを行った。A metal back 95 is usually provided on the inner surface side of the fluorescent film 94. The metal back was produced by performing a smoothing process (usually called filming) on the inner surface of the fluorescent film 94 after producing the fluorescent film, and then vacuum depositing Al. The face plate 96 may be provided with a transparent electrode (not shown) on the outer surface side of the fluorescent film 94 in order to further enhance the conductivity of the fluorescent film 94, but in the present embodiment, only a metal back is sufficient. The conductivity was obtained, so it was omitted. At the time of performing the above-mentioned sealing, in the case of color, since the phosphors of each color must correspond to the electron-emitting devices, sufficient alignment was performed.
【０１２３】以上のようにして完成したガラス容器内の
雰囲気を排気管（不図示）を通じ真空ポンプ５６にて排
気し、十分な真空度に達した後、容器外端子Ｄｏｘ１〜
ＤｏｘｍとＤｏｙ１〜Ｄｏｙｎを通じ電子放出素子７４
の電極２、３間に電圧を印加し、電子放出部５を、電子
放出部形成用薄膜４を通電処理（フォーミング処理）す
ることにより作成した。フォーミング処理の電圧波形を
図４に示す。図４中、Ｔ１およびＴ２は電圧波形のパル
ス幅とパルス間隔であり、本実施例ではＴ１を１ｍ秒、
Ｔ２を１０ｍ秒とし、三角波の波高値（フォーミング時
のピーク電圧）は４Ｖであり、フォーミング処理は約１
×１０-6Ｔｏｒｒの真空雰囲気下で６０秒間行った。こ
のように作製された電子放出部５は、パラジウム元素を
主成分とする微粒子が分散配置された状態となり、その
微粒子の平均粒径は３０オングストロームであった。The atmosphere inside the glass container completed as described above is exhausted by a vacuum pump 56 through an exhaust pipe (not shown), and after reaching a sufficient degree of vacuum, the external terminals Dox1 to
Through Doxm and Doy1 to Doyn, the electron-emitting device 74
A voltage was applied between the electrodes 2 and 3 of the above, and the electron emitting portion 5 was formed by energizing (forming) the electron emitting portion forming thin film 4. FIG. 4 shows the voltage waveform of the forming process. In FIG. 4, T1 and T2 are the pulse width and pulse interval of the voltage waveform, and in the present embodiment, T1 is 1 ms,
T2 is set to 10 msec, the peak value of the triangular wave (peak voltage during forming) is 4 V, and the forming process is about 1
It was performed for 60 seconds in a vacuum atmosphere of × 10 -6 Torr. In the electron-emitting portion 5 thus manufactured, fine particles containing palladium element as a main component were dispersed and arranged, and the average particle diameter of the fine particles was 30 angstrom.
【０１２４】次に１０-6Ｔｏｒｒ程度の真空度で、不図
示の排気管をガスバーナーで熱することで溶着し外囲器
の封止を行った。Next, at a vacuum degree of about 10 -6 Torr, an exhaust pipe (not shown) was heated by a gas burner to be welded to seal the envelope.
【０１２５】最後に封止後の真空度を維持するために、
ゲッター処理を行った。すなわち、封止を行う直前に、
高周波加熱等の加熱法により、画像形成装置内の所定の
位置（不図示）に配置されたゲッターを加熱し、蒸着膜
を形成処理した。ゲッターはＢａ等を主成分とした。Finally, in order to maintain the degree of vacuum after sealing,
Getter processing was performed. That is, immediately before performing sealing,
A getter disposed at a predetermined position (not shown) in the image forming apparatus was heated by a heating method such as high-frequency heating to form a deposited film. The getter was mainly composed of Ba or the like.
【０１２６】以上のようにして完成した画像表示装置に
おいて、各電子放出素子には、容器外端子Ｄｏｘ１〜Ｄ
ｏｘｍ、Ｄｏｙ１〜Ｄｏｙｎを通じ、走査信号および変
調信号を不図示の信号発生手段よりそれぞれ、印加する
ことにより、電子放出させ、高圧端子Ｈｖを通じ、メタ
ルバック９５に数ｋＶ以上の高圧を印加し、電子ビーム
を加速し、蛍光膜９４に衝突させ、励起・発光させるこ
とで画像を表示した。In the image display device completed as described above, each of the electron-emitting devices has terminals outside the container Dox1-Dx.
Electrons are emitted by applying a scanning signal and a modulation signal from a signal generating means (not shown) through oxm and Doy1 to Doyn respectively, and a high voltage of several kV or more is applied to the metal back 95 through the high voltage terminal Hv. An image was displayed by accelerating the beam, colliding it with the fluorescent film 94, and exciting and emitting light.
【０１２７】また、上述の工程で作製した平面型表面伝
導電子放出素子の特性を把握するために、同時に、図１
に示した平面型表面伝導電子放出素子のＬ１、Ｗ１およ
びＷ２等を同様にした標準的な比較サンプルを作製し、
その電子放出特性の測定を上述の図５の測定評価装置を
用いて行った。なお比較サンプルの測定条件は、アノー
ド電極と電子放出素子間の距離を４ｍｍ、アノード電極
の電位を１ｋＶ、電子放出特性測定時の真空装置内の真
空度を１×１０-6Ｔｏｒｒとした。電極２、３間に素子
電圧を印加し、その時に流れる素子電流Ｉｆおよび放出
電流Ｉｅを測定したところ、図６に示したような電流−
電圧特性が得られた。本素子では、素子電圧８Ｖ程度か
ら急激に放出電流Ｉｅが増加し、素子電圧１６Ｖでは素
子電流Ｉｆが２．２ｍＡ、放出電流Ｉｅが１．１μＡと
なり、電子放出効率η＝Ｉｅ／Ｉｆ（％）は０．０５％
であった。At the same time, in order to understand the characteristics of the flat surface-conduction type electron-emitting device manufactured in the above-mentioned steps, FIG.
A standard comparative sample was prepared in which L1, W1 and W2 of the planar surface conduction electron-emitting device shown in FIG.
The measurement of the electron emission characteristics was performed using the above-described measurement and evaluation device of FIG. The measurement conditions of the comparative sample were that the distance between the anode electrode and the electron-emitting device was 4 mm, the potential of the anode electrode was 1 kV, and the degree of vacuum in the vacuum device at the time of measuring the electron-emitting characteristics was 1 × 10 −6 Torr. When a device voltage was applied between the electrodes 2 and 3 and a device current If and an emission current Ie flowing at that time were measured, the current as shown in FIG.
A voltage characteristic was obtained. In this element, the emission current Ie rapidly increases from the element voltage of about 8 V, the element current If is 2.2 mA and the emission current Ie is 1.1 μA at the element voltage 16 V, and the electron emission efficiency η = Ie / If (%). Is 0.05%
Met.
【０１２８】なお同様の方法で複数の素子を作製し、Ｉ
ｆおよびＩｅの測定を行ったところ、素子間でのばらつ
きはいずれも６〜７％であり、安定な電子放出が得られ
ることがわかった。A plurality of devices were manufactured by the same method and I
When f and Ie were measured, it was found that the variation between elements was 6 to 7%, and stable electron emission was obtained.
【０１２９】[0129]
【比較例】実施例１の同様の方法で絶縁基板上に素子電
極を作製した。次に電子放出膜材料である金属化合物と
して酢酸パラジウムモノエタノールアミン（以下、ＰＡ
−ＭＥという）を用い、０．８４ｇのＰＡ−ＭＥを１２
ｇの水に溶解したものを付与液とした。液滴の付与手段
としてＢＪ方式のインクジェット装置（Ｃａｎｏｎ製Ｂ
Ｊ−１０Ｖ）を用い、素子電極２，３間に液滴を付与し
た。これを３５０℃で１０分間の加熱焼成処理し、酸化
パラジウム（ＰｄＯ）微粒子からなる導電性薄膜４を形
成した。続いて上記と同様の方法でフォーミングを行っ
たところ、フォーミング電圧は５Ｖであった。複数の素
子を作製して調べた結果、フォーミングによって形成さ
れた電子放出部５の位置は素子毎にばらついていた。さ
らに各素子について電子放出特性ＩｆおよびＩｅの測定
を行ったところ、素子間でのばらつきはいずれも８〜９
％であった。Comparative Example A device electrode was prepared on an insulating substrate by the same method as in Example 1. Next, palladium acetate monoethanolamine (hereinafter referred to as PA
-ME) and 0.84 g of PA-ME
What was melt | dissolved in g of water was made into the application liquid. BJ type inkjet device (Canon B
(J-10V) was used to apply droplets between the device electrodes 2 and 3. This was heated and baked at 350 ° C. for 10 minutes to form a conductive thin film 4 made of palladium oxide (PdO) fine particles. Subsequently, when forming was performed by the same method as above, the forming voltage was 5V. As a result of making and examining a plurality of elements, the position of the electron-emitting portion 5 formed by forming varied from element to element. Further, when the electron emission characteristics If and Ie of each element were measured, the variation between the elements was 8 to 9 in both cases.
%Met.
【０１３０】[0130]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
コスト、製造工程の簡略化および大面積化の面で改善が
なされる。また本発明の製造方法を用いることにより電
子放出部が形成される位置の制御、フォーミング電圧の
低下、および電子放出特性の素子間でのばらつきを低減
させることが可能となる。さらには本発明の方法を用い
て表示素子、画像形成装置を製造することにより、輝度
むらや電子放出部の欠陥による不良品を少なくすること
が可能となる。As described above, according to the present invention,
Improvements are made in terms of cost, simplification of manufacturing process, and increase in area. Further, by using the manufacturing method of the present invention, it is possible to control the position where the electron emitting portion is formed, reduce the forming voltage, and reduce the variation in the electron emitting characteristics among the elements. Furthermore, by manufacturing a display element and an image forming apparatus using the method of the present invention, it is possible to reduce defective products due to uneven brightness and defects in the electron emitting portion.
【図１】 本発明の適用可能な表面伝導型電子放出素子
の一例を示す模式的平面図および断面図である。FIG. 1 is a schematic plan view and a sectional view showing an example of a surface conduction electron-emitting device to which the present invention can be applied.
【図２】 本発明の適用可能な表面伝導型電子放出素子
の別の一例を示す模式的平面図および断面図である。FIG. 2 is a schematic plan view and a sectional view showing another example of a surface conduction electron-emitting device to which the present invention is applicable.
【図３】 本発明の適用可能な表面伝導型電子放出素子
の製造方法の一例を示す模式的図である。FIG. 3 is a schematic view showing an example of a method of manufacturing a surface conduction electron-emitting device to which the present invention is applicable.
【図４】 本発明の適用可能な表面伝導型電子放出素子
の製造に際して採用できる通電フォーミング処理におけ
る電圧波形の一例を示す模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing an example of a voltage waveform in an energization forming process that can be employed when manufacturing a surface conduction electron-emitting device to which the present invention can be applied.
【図５】 測定評価機能を備えた真空処理装置の一例を
示す模式図である。FIG. 5 is a schematic diagram illustrating an example of a vacuum processing apparatus having a measurement evaluation function.
【図６】 本発明の適用可能な表面伝導型電子放出素子
についての放出電流Ｉｅ、素子電流Ｉｆと素子電圧Ｖｆ
の関係の一例を示すグラフである。FIG. 6 shows emission current Ie, device current If, and device voltage Vf for a surface conduction electron-emitting device applicable to the present invention.
It is a graph which shows an example of the relationship of.
【図７】 本発明の適用可能な単純マトリクス配置した
電子源の一例を示す模式図である。FIG. 7 is a schematic diagram showing an example of electron sources arranged in a simple matrix to which the present invention is applicable.
【図８】 本発明の適用可能な画像形成装置の表示パネ
ルの一例を示す模式図である。FIG. 8 is a schematic diagram showing an example of a display panel of an image forming apparatus to which the present invention is applicable.
【図９】 図８のパネルに使用できる蛍光膜の一例を示
す模式図である。9 is a schematic view showing an example of a fluorescent film that can be used in the panel of FIG.
【図１０】 本発明の画像形成装置に適用できるＮＴＳ
Ｃ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 an NTS applicable to the image forming apparatus of the present invention.
It is a block diagram showing an example of a drive circuit for displaying according to a C system television signal.
【図１１】 本発明の適用可能な梯子配置の電子源の一
例を示す模式図である。FIG. 11 is a schematic diagram showing an example of a ladder-arranged electron source to which the present invention is applicable.
【図１２】 本発明の適用可能な画像形成装置の表示パ
ネルの他の例を示す模式図である。FIG. 12 is a schematic view showing another example of the display panel of the image forming apparatus to which the present invention is applicable.
【図１３】 本発明の適用可能な画像形成装置の電子源
部の一例を示す模式図である。FIG. 13 is a schematic diagram showing an example of an electron source unit of an image forming apparatus to which the present invention is applicable.
【図１４】 図１３中のＡ−Ａ’断面図を表す模式図で
ある。FIG. 14 is a schematic diagram showing a cross-sectional view taken along the line AA ′ in FIG.
【図１５】 本発明の適用可能な画像形成装置の電子源
部の製造方法を示す模式図である。FIG. 15 is a schematic diagram showing a method for manufacturing an electron source unit of an image forming apparatus to which the present invention is applicable.
【図１６】 本発明の適用可能な画像形成装置の電子源
部の製造方法を示す模式図である。FIG. 16 is a schematic diagram showing a method for manufacturing an electron source section of an image forming apparatus to which the present invention is applicable.
【図１７】 従来の表面伝導型電子放出素子の一例を示
す模式図である。FIG. 17 is a schematic view showing an example of a conventional surface conduction electron-emitting device.
１：基板、２，３：素子電極、４：導電性薄膜、５：電
子放出部、６：液滴付与手段、７：液滴、８：液滴を基
板に付与した後に形成されるドット、５０：素子電極
２，３間の導電性薄膜４を流れる素子電流Ｉｆを測定す
るための電流計、５１：電子放出素子に素子電圧を印加
するための電源、５２：素子の電子放出部より放出され
る放出電流Ｉｅを測定するための電流計、５３：アノー
ド電極に電圧を印加するための高圧電源、５４：素子の
電子放出部より放出される放出電流Ｉｅを捕捉するため
のアノード電極、５５：真空容器、５６：排気ポンプ、
６１：黒色導電材、６２：蛍光体、７１：電子源基板、
７２：Ｘ方向配線、７３：Ｙ方向配線、７４：表面伝導
型電子放出素子、７５：結線、８１：電子源基板、８
２：Ｘ方向配線、８３：Ｙ方向配線、８４：電子放出
部、９１：リアプレート、９２：支持枠、９３：ガラス
基板、９４：蛍光膜、９５：メタルバック、９６：フェ
ースプレート、９８：外囲器、１０１：表示パネル、１
０２：走査回路、１０３：制御回路、１０４：シフトレ
ジスタ、１０５：ラインメモリ、１０６：同期信号分離
回路、１０７：変調信号発生器、ＶｘおよびＶａ：直流
電圧源、１１０：電子源基板、１１１：電子放出素子、
１１２（Ｄｘ１〜Ｄｘ１０）：前記電子放出素子を配線
するための共通配線、１２０：グリッド電極、１２１：
電子が通過するための空孔、１２２：Ｄｏｘ１，Ｄｏｘ
２，・・・，Ｄｏｘｍよりなる容器外端子、１２３（Ｇ
１〜Ｇｎ）：グリッド電極１２０と接続された容器外端
子、１３１：層間絶縁層、１３２：コンタクトホール。1: substrate, 2, 3: element electrode, 4: conductive thin film, 5: electron emission part, 6: droplet applying means, 7: droplet, 8: dot formed after applying droplet to substrate 50: Ammeter for measuring the device current If flowing through the conductive thin film 4 between the device electrodes 2, 3; 51: power supply for applying device voltage to the electron-emitting device; 52: emission from the electron-emitting portion of the device Ammeter for measuring the emission current Ie that is generated, 53: a high-voltage power supply for applying a voltage to the anode electrode, 54: an anode electrode for capturing the emission current Ie emitted from the electron emission portion of the device, 55 : Vacuum container, 56: exhaust pump,
61: black conductive material, 62: phosphor, 71: electron source substrate,
72: X-direction wiring, 73: Y-direction wiring, 74: Surface conduction electron-emitting device, 75: Connection, 81: Electron source substrate, 8
2: X-direction wiring, 83: Y-direction wiring, 84: Electron emission portion, 91: Rear plate, 92: Support frame, 93: Glass substrate, 94: Fluorescent film, 95: Metal back, 96: Face plate, 98: Envelope, 101: Display panel, 1
02: scanning circuit, 103: control circuit, 104: shift register, 105: line memory, 106: synchronization signal separation circuit, 107: modulation signal generator, Vx and Va: DC voltage source, 110: electron source substrate, 111: Electron-emitting device,
112 (Dx1 to Dx10): common wiring for wiring the electron-emitting devices, 120: grid electrode, 121:
Holes through which electrons pass, 122: Dox1, Dox
2, ..., Terminals outside the container made of Doxm, 123 (G
1 to Gn): terminals outside the container connected to the grid electrode 120, 131: interlayer insulating layer, 132: contact hole.
Claims (10)
含む水溶液の液滴を付与し、加熱焼成して電子放出部形
成用の導電性薄膜を形成する電子放出素子の製造方法に
おいて、一部膜密度の異なる領域を有する前記導電性薄
膜を形成することを特徴とする電子放出素子の製造方
法。1. A method of manufacturing an electron-emitting device, comprising forming a conductive thin film for forming an electron-emitting portion by applying a droplet of an aqueous solution containing a metal compound between opposing electrodes on a substrate and heating and baking the same. A method for manufacturing an electron-emitting device, comprising forming the conductive thin film having regions having different partial film densities.
に、前記水溶液として２種類の水溶液を用い、その一方
には少なくとも金属化合物を含み、他方には少なくとも
金属化合物および水溶性の無機化合物を含むことを特徴
とする請求項１に記載の電子放出素子の製造方法。2. In order to form the regions having different film densities, two kinds of aqueous solutions are used as the aqueous solution, one of which contains at least a metal compound and the other contains at least a metal compound and a water-soluble inorganic compound. The method for manufacturing an electron-emitting device according to claim 1, further comprising:
いて安定に存在することを特徴とする請求項２に記載の
電子放出素子の製造方法。3. The method for manufacturing an electron-emitting device according to claim 2, wherein the water-soluble inorganic compound is stable at a firing temperature.
によって行うことを特徴とする請求項１〜３に記載の電
子放出素子の製造方法。4. The method of manufacturing an electron-emitting device according to claim 1, wherein the application of the droplets is performed by an inkjet method.
によって行うことを特徴とする請求項１〜４に記載の電
子放出素子の製造方法。5. The method of manufacturing an electron-emitting device according to claim 1, wherein the droplets are applied by a bubble jet method.
出部形成用薄膜を形成する部分を面状に形成することを
特徴とする請求項１〜５に記載の電子放出素子の製造方
法。6. The manufacture of an electron-emitting device according to claim 1, wherein the droplets are continuously applied to form a portion where the thin film for forming the electron-emitting portion is formed in a planar shape. Method.
とを特徴とする請求項１〜６に記載の電子放出素子の製
造方法。7. The method of manufacturing an electron-emitting device according to claim 1, wherein the electron-emitting device is a surface conduction type.
を具備する電子源の製造方法であって、該電子放出素子
を請求項１〜７のいずれかに記載の方法で製造すること
を特徴とする電子源の製造方法。8. A method of manufacturing an electron source, comprising an electron-emitting device and means for applying a voltage to the device, wherein the electron-emitting device is manufactured by the method according to any one of claims 1 to 7. A method of manufacturing a characteristic electron source.
を具備する電子源と、該素子から放出される電子を受け
て発光する発光体とを具備する表示素子の製造方法であ
って、該電子放出素子を請求項１〜７のいずれかに記載
の方法で製造することを特徴とする表示素子の製造方
法。9. A method of manufacturing a display device, comprising: an electron source having an electron-emitting device, a voltage applying unit to the device, and a light-emitting body which receives an electron emitted from the device and emits light. A method for manufacturing a display element, which comprises manufacturing the electron-emitting device by the method according to claim 1.
段を具備する電子源と、該素子から放出される電子を受
けて発光する発光体と、外部信号に基づいて該素子へ印
加する電圧を制御する駆動回路とを具備する画像形成装
置の製造方法であって、該電子放出素子を請求項１〜７
のいずれかに記載の方法で製造することを特徴とする画
像形成装置の製造方法。10. An electron source comprising an electron-emitting device and a voltage applying means for the device, a light-emitting body which emits light upon receiving electrons emitted from the device, and a voltage applied to the device based on an external signal. 9. A method of manufacturing an image forming apparatus, comprising: a drive circuit for controlling the electron emission device, wherein the electron-emitting device comprises:
A method for manufacturing an image forming apparatus, characterized by being manufactured by the method described in any one of 1.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP7816296A JP3302258B2 (en) | 1996-03-07 | 1996-03-07 | Electron emitting element, electron source, display element, and method of manufacturing image forming apparatus |
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| JP7816296A JP3302258B2 (en) | 1996-03-07 | 1996-03-07 | Electron emitting element, electron source, display element, and method of manufacturing image forming apparatus |
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| Publication Number | Publication Date |
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| JPH09245624A true JPH09245624A (en) | 1997-09-19 |
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|---|---|---|---|---|
| US8177987B2 (en) | 2008-12-19 | 2012-05-15 | Canon Kabushiki Kaisha | Method for producing electron-emitting device and method for producing image display apparatus including the same |
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1996
- 1996-03-07 JP JP7816296A patent/JP3302258B2/en not_active Expired - Fee Related
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