JPH09326241A - Image forming device and manufacture therefor - Google Patents

Image forming device and manufacture therefor

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JPH09326241A
JPH09326241A JP8360997A JP8360997A JPH09326241A JP H09326241 A JPH09326241 A JP H09326241A JP 8360997 A JP8360997 A JP 8360997A JP 8360997 A JP8360997 A JP 8360997A JP H09326241 A JPH09326241 A JP H09326241A
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image forming
organic substance
forming apparatus
gas
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敬介 山本
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To restrain degradation of an electron emitting characteristic, further improve its service life, and prevent a characteristic change by sealing gas of an organic substance having average staying time shorter than a driving period in a vessel of an image forming device. SOLUTION: An image forming device is arranged in a vacuum vessel 47 composed of a face plate 46, a support frame 42 and a rear plate 41. Electron emitting elements 34 are arranged in a plurality on a base board 31 fixed to the rear plate 41, and a fluorescent screen 44 and a metal back 45 or the like are formed on an inside surface of a glass substrate 43 of the face plate 46. The rear plate 41 and the face plate 46 are joined to the support frame 42 by using frit glass or the like having a low melting point. X directional wiring 32 and Y directional wiring 33 are connected to a pair of element electrodes of a surface transmission electron emitting element. Gas of an organic substance whose partial pressure is not less than 1×10<-6> Pa is sealed in the vacuum vessel 47, and its whole pressure is not more than 1×10<-3> Pa.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、電子放出素子を集
積配置した電子源を用いた画像形成装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image forming apparatus using an electron source in which electron-emitting devices are integrated and arranged.

【0002】[0002]

【背景技術】電子線を利用して画像を表示する画像形成
装置としては、CRTが従来から広く用いられてきた。
一方、近年になって液晶を用いた平板型表示装置が、C
RTに替わって、普及してきたが、自発光型でないた
め、バックライトを持たなければならない等の問題点が
あり、自発光型の表示装置の開発が、望まれてきた。自
発光型表示装置としては、最近ではプラズマディスプレ
イが商品化され始めているが、従来のCRTとは発光の
原理が異なり、画像のコントラストや、発色の良さなど
でCRTと比べるとやや劣ると言わざるを得ないのが現
状である。電子放出素子を複数配列して電子源を形成
し、これを平板型画像形成装置に用いれば、CRTと同
じ品位の発光を得られることが期待され、多くの研究開
発が行われてきた。
BACKGROUND ART A CRT has been widely used as an image forming apparatus that displays an image using an electron beam.
On the other hand, in recent years, flat panel display devices using liquid crystal have been
Although it has become widespread in place of RT, it is not self-luminous and therefore has a problem that it must have a backlight. Therefore, development of a self-luminous display device has been desired. As a self-luminous display device, a plasma display has recently been commercialized, but the principle of light emission is different from the conventional CRT, and it is said that it is slightly inferior to the CRT in terms of image contrast and good coloring. The current situation is that no If a plurality of electron-emitting devices are arranged to form an electron source and this electron source is used in a flat panel image forming apparatus, it is expected that light emission of the same quality as that of a CRT can be obtained, and many researches and developments have been conducted.

【0003】例えば、本出願人は冷陰極型の電子放出素
子の一種である表面伝導型電子放出素子を基体上に多数
配置した電子源と、これを用いた画像形成装置に関して
いくつかの提案を行っている。
For example, the applicant has proposed several proposals regarding an electron source in which a large number of surface conduction electron-emitting devices, which are a kind of cold cathode electron-emitting devices, are arranged on a substrate, and an image forming apparatus using the same. Is going.

【0004】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 Electoron P
hysics, 8, 89 (1956)、あるいはC.A.Spindt,"PHYSICAL
Properties of thin-film field emission cathodes w
ith molybdenium cones", J. Appl. Phys., 47, 5248
(1976)等に開示されたものが知られている。
Conventionally, 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. The cold cathode electron emission device includes a field emission type (hereinafter referred to as “FE type”), a metal / insulating layer / metal type (hereinafter referred to as “MIM type”), a surface conduction type electron emission device, and the like. As an example of FE type, WP Dyke & W.
W. Dolan, "Field emission", Advance in Electoron P
hysics, 8, 89 (1956), or CASpindt, "PHYSICAL
Properties of thin-film field emission cathodes w
ith molybdenium cones ", J. Appl. Phys., 47, 5248
(1976) and the like are known.

【0005】また、MIM型の例としてはC. A. Mead,
"Operation of Tunnel-Emission Devices", J. Apply.
Phys., 32, 646 (1961 )等に開示されたものが知られ
ている。
As an example of the MIM type, CA Mead,
"Operation of Tunnel-Emission Devices", J. Apply.
Phys., 32, 646 (1961) and the like are known.

【0006】更に、表面伝導型電子放出素子型の例とし
ては、M. I. Elinson, Recio Eng.Electron Phys., 10,
1290, (1965)等に開示されたものがある。
Further, as an example of the surface conduction electron-emitting device type, MI Elinson, Recio Eng. Electron Phys., 10,
1290, (1965), etc.

【0007】また、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 (19
72], In23/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。
Further, the surface conduction electron-emitting device utilizes a phenomenon in which electron emission occurs when a current is passed through a thin film having a small area formed on a substrate in parallel with the film surface. As the surface conduction electron-emitting device, one using a SnO 2 thin film by Erinson et al., One using an Au thin film [G. Dittmer: "Thin Solid Films", 9, 317 (19
72], In 2 O 3 / SnO 2 , by thin film [M. Hartwe
ll and CG Fonstad: "IEEE Trans. ED Conf." 519
(1975)], by a carbon thin film [Hiraki Araki et al .: Vacuum,
Vol. 26, No. 1, p. 22 (1983)] and the like are reported.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】本出願人は、表面伝導
型電子放出素子として、図2(A),(B)に模式的に
示すような構成を有する素子について、報告している。
例えば特開平7−235255号公報において、該表面
伝導型電子放出素子の構成及び製造方法、これを用いた
画像形成装置については詳述されているので、以下では
簡単に説明する。
The present applicant has reported an element having a structure as schematically shown in FIGS. 2A and 2B as a surface conduction electron-emitting device.
For example, in Japanese Patent Laid-Open No. 7-235255, the structure and manufacturing method of the surface conduction electron-emitting device and the image forming apparatus using the same are described in detail, and therefore will be briefly described below.

【0009】図2(A),(B)において、1は基板、
2,3は一対の素子電極、4は導電性膜で、その一部に
電子放出部5が形成されている。該電子放出部5を形成
する方法としては、上記一対の素子電極2,3の間に電
圧を印加して、上記導電性膜4の一部を変形、変質ない
し破壊して高抵抗とすることにより行う方法があり、こ
れを「通電フォーミング処理」と称する。この方法によ
り電子放出特性の良い電子放出部5を形成するために
は、上記導電性膜4は導電性微粒子により構成されたも
のであることが好ましい。その材質としては、例えばP
dO微粒子が挙げられる。通電フォーミング処理におい
て印加される電圧は、パルス電圧が好ましく、図17
(A)に示す様な、波高値が一定のパルスを印加する方
法、あるいは図17(B)に示すような、波高値が漸増
するパルスを印加する方法のいずれも適用できる。
In FIGS. 2A and 2B, 1 is a substrate,
Reference numerals 2 and 3 are a pair of device electrodes, and 4 is a conductive film, and an electron emitting portion 5 is formed on a part thereof. As a method of forming the electron emitting portion 5, a voltage is applied between the pair of device electrodes 2 and 3 to deform, alter or destroy a part of the conductive film 4 to have high resistance. There is a method of performing the above, which is referred to as "energization forming process". In order to form the electron emitting portion 5 having good electron emitting characteristics by this method, it is preferable that the conductive film 4 is made of conductive fine particles. As the material, for example, P
Examples thereof include dO fine particles. The voltage applied in the energization forming process is preferably a pulse voltage, as shown in FIG.
Either a method of applying a pulse having a constant crest value as shown in FIG. 17A or a method of applying a pulse having a gradually increasing crest value as shown in FIG. 17B can be applied.

【0010】また、活性化処理と呼ばれる処理により、
電子放出部5とその近傍に、炭素を主成分とする被膜が
堆積され、これにより電子放出量が大きくなることも報
告している。この処理は、有機物質のガスを含む雰囲気
中で、上記の電子放出素子に適当なパルス電圧を繰り返
し継続して印加することにより行う。
In addition, by a process called activation process,
It is also reported that a coating film containing carbon as a main component is deposited on the electron-emitting portion 5 and its vicinity, thereby increasing the electron emission amount. This treatment is performed by repeatedly and continuously applying an appropriate pulse voltage to the electron-emitting device described above in an atmosphere containing a gas of an organic substance.

【0011】なお、上記の炭素を主成分とする被膜は、
例えばグラファイト(いわいるHOPG,PG,GCを
包含する、HOPGはほぼ完全なグラファイトの結晶構
造、PGは結晶粒が20nm程度で結晶構造がやや乱れ
たもの、GCは結晶粒が2nm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。)、非晶質カーボ
ン(アモルファスカーボン及び、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)などより
なる。
The coating containing carbon as the main component is
For example, graphite (including so-called HOPG, PG, and GC, HOPG is a crystal structure of almost perfect graphite, PG is a crystal grain with a crystal grain size of about 20 nm and the crystal structure is somewhat disordered, and GC is a crystal grain with a crystal grain size of about 2 nm. It means that the structure is further disordered), amorphous carbon (amorphous carbon, and a mixture of amorphous carbon and fine crystals of graphite).

【0012】図2(C)は、電子放出部5の周辺の構成
をもう少し具体的に示した模式図である。被膜の堆積の
仕方は、上記パルス電圧の印加に仕方などにより異な
り、パルスの極性が一方向のみである場合には、図に示
すように、上記炭素を主成分とする被膜6が主に上記フ
ォーミング処理により形成された亀裂(変形、破壊され
た部分)から高電位側に堆積する。図2(C)では素子
電極3の側が高電位側である。電子の放出は上記亀裂及
びその近傍から生ずる。また、パルスの極性を反転させ
ながら該活性化処理を行ことにより、電子放出部の亀裂
の両側に、ほぼ均等に堆積膜を形成することもできる。
FIG. 2C is a schematic diagram showing the structure around the electron-emitting portion 5 more concretely. The method of depositing the coating differs depending on the method of applying the pulse voltage and the like. When the polarity of the pulse is only in one direction, the coating 6 containing carbon as the main component is mainly used as shown in the figure. The cracks (deformed and destroyed parts) formed by the forming process are deposited on the high potential side. In FIG. 2C, the element electrode 3 side is the high potential side. Electron emission occurs from the crack and its vicinity. Further, by performing the activation treatment while reversing the polarity of the pulse, it is possible to form the deposited film substantially evenly on both sides of the crack in the electron emitting portion.

【0013】さらに、この後、安定化処理と呼ばれる処
理を行うことが望ましい。これは上記活性化処理の工程
で利用した有機物質の分子が、電子放出素子の基板や、
画像形成装置の真空容器内壁などに吸着して残留してい
るのを除去する工程で、これにより上述した炭素を主成
分とする被膜がそれ以上堆積することを防ぎ、特性を安
定にする処理である。具体的には、例えば、電子放出素
子を配置した真空装置内を加熱しながら、例えばスクロ
ールポンプとイオンポンプにより構成される超高真空用
の排気装置により排気するものである。これにより、有
機物質が除去され、炭素を主成分とする被膜の堆積が進
まなくなり、その結果電子放出特性が安定する。
Further, after this, it is desirable to perform a process called stabilization process. This is because the molecules of the organic substance used in the activation process are the substrate of the electron-emitting device,
In the process of removing what remains after being adsorbed on the inner wall of the vacuum container of the image forming apparatus, it is possible to prevent the above-mentioned carbon-based coating film from further depositing and stabilize the characteristics. is there. Specifically, for example, while heating the inside of the vacuum device in which the electron-emitting devices are arranged, exhaust is performed by an ultra-high vacuum exhaust device including, for example, a scroll pump and an ion pump. As a result, the organic substance is removed, and the deposition of the coating film containing carbon as a main component does not proceed, and as a result, the electron emission characteristics are stabilized.

【0014】安定化の処理を行わない場合の問題点とし
て、本出願人による出願、特開平7−235275号公
報において、以下の点が挙げられている。 (1)電子放出素子を駆動せずに放置した後、再度駆動
すると、電子放出素子の電気特性(電流−電圧特性)が
変化し、素子から放出する放出電流が一時的に増加す
る。 (2)素子に印加する電圧のパルス幅を変化させると、
放出電流が変化し、パルス幅による電子放出量の制御が
難しい。 (3)素子に印加する電圧を変化させると、素子の電気
特性が変化し、それに伴い放出電流も変化する。 (4)上記の問題のため、画像形成装置に用いた場合に
は、画像の輝度変化、色変化を生ずる。
As a problem when the stabilization process is not performed, the following points are mentioned in the application by the present applicant, Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-235275. (1) When the electron-emitting device is left without being driven and then driven again, the electrical characteristic (current-voltage characteristic) of the electron-emitting device changes, and the emission current emitted from the device temporarily increases. (2) When the pulse width of the voltage applied to the element is changed,
The emission current changes, and it is difficult to control the electron emission amount by the pulse width. (3) When the voltage applied to the element is changed, the electric characteristics of the element are changed and the emission current is changed accordingly. (4) Due to the above problems, when it is used in the image forming apparatus, the brightness and color of the image change.

【0015】上記公報において、これらの問題は、「電
子放出素子の表面及び素子の周りの真空雰囲気中にある
有機分子の量が変動すること」に起因するとされ、「有
機分子の分圧を極力少なくすることにより、放出電流及
び素子電流が変動することなく安定した電子放出特性が
得られる」ことが開示されている。具体的には、真空装
置内の有機物質の分圧が1.3×10-6Pa(1×10
-8Torr)以下が好ましく、さらには1.3×10-8
Pa(1×10-10Torr)以下が特に好ましいこと
が開示されている。
In the above-mentioned publication, these problems are caused by "the amount of organic molecules in the vacuum atmosphere around the surface of the electron-emitting device and around the device varies", and "the partial pressure of the organic molecules is minimized. By reducing the amount, stable electron emission characteristics can be obtained without fluctuations in emission current and device current. " Specifically, the partial pressure of the organic substance in the vacuum device is 1.3 × 10 −6 Pa (1 × 10
-8 Torr) or less is preferable, and further 1.3 × 10 -8
It is disclosed that Pa (1 × 10 −10 Torr) or less is particularly preferable.

【0016】また、真空装置内の圧力は1.3×10-4
Pa以下、好ましくは1.3×10-5Pa以下、特に好
ましくは1.3×10-6Pa以下が望ましいことが述べ
られている。
The pressure in the vacuum device is 1.3 × 10 -4.
It is stated that Pa or less, preferably 1.3 × 10 −5 Pa or less, particularly preferably 1.3 × 10 −6 Pa or less is desirable.

【0017】なお、該公報においては、活性化処理の方
法としては、10-2〜10-3Pa(10-4〜10-5To
rr)程度の真空中で素子にパルス電圧を印加して、真
空中に存在する有機物質から、炭素あるいは炭素化合物
を堆積させる方法が示されている。このような活性化処
理を行った素子の電気特性は、工程、測定条件などに依
存して、素子電流Ifが素子電圧Vfに対し単調に増加
する(MI特性)特性を示す場合と、電圧制御型負性抵
抗(VCNR特性)を示す場合とがある。VCNR特性
を示す場合は、測定の条件に依存して特性が変化する。
すなわち、測定時の素子電圧の掃引速度、測定前の放置
時間、測定の際印加する電圧の最大値などにより、測定
結果が異なり、例えば掃引速度が速い場合には、測定さ
れる特性自体はMI特性となる場合がある。この場合も
掃引速度を遅くして再度測定すると、再びVCNR特性
を示す。なおいずれの場合にも放出電流IeはMI特性
を示すが、特性そのものは測定条件に応じて変化し、安
定しない。
In this publication, the method of activation treatment is 10 -2 to 10 -3 Pa (10 -4 to 10 -5 To).
A method of applying a pulse voltage to a device in a vacuum of about rr) to deposit carbon or a carbon compound from an organic substance existing in the vacuum is disclosed. The electrical characteristics of the element subjected to such activation treatment show a characteristic that the element current If monotonously increases with respect to the element voltage Vf (MI characteristic) depending on the process, measurement conditions, etc., and voltage control. In some cases, it may exhibit negative resistance (VCNR characteristic). When the VCNR characteristic is exhibited, the characteristic changes depending on the measurement condition.
That is, the measurement result differs depending on the sweep speed of the element voltage during measurement, the standing time before measurement, the maximum value of the voltage applied during measurement, and the like. For example, when the sweep speed is fast, the measured characteristic itself is MI. It may be a characteristic. Also in this case, when the sweep speed is slowed down and the measurement is performed again, the VCNR characteristic is again exhibited. In any case, the emission current Ie shows MI characteristics, but the characteristics themselves change depending on the measurement conditions and are not stable.

【0018】安定化処理を行い上記の条件を満たすこと
により、素子電圧と素子電流の関係が動作電圧範囲内
で、すなわち通常動作で印加される最大電圧を越えるよ
うな電圧が印加されない範囲で、一義的に定まる、すな
わち上述した様な測定条件に依存しない、単調増加特性
(MI特性)となり、同時に素子電圧と放出電流の関係
も一義的に定まり、上記問題点が解決される。
By performing the stabilizing process and satisfying the above conditions, the relation between the element voltage and the element current is within the operating voltage range, that is, in the range where the voltage exceeding the maximum voltage applied in the normal operation is not applied. A monotonically increasing characteristic (MI characteristic) that is uniquely determined, that is, does not depend on the measurement conditions as described above, and at the same time, the relationship between the device voltage and the emission current is also uniquely determined, and the above problems are solved.

【0019】上述したように、上記電子放出素子の、電
子放出特性を安定化するために、安定化工程を行って素
子の周囲から、炭素を主成分とする被膜の元となる有機
物質を取り除いている。
As described above, in order to stabilize the electron emission characteristics of the electron-emitting device, a stabilizing process is performed to remove the organic material, which is the source of the carbon-based film, from the periphery of the device. ing.

【0020】しかしながら、この状態では上記炭素を主
成分とする被膜が何らかの理由で失われると、元となる
有機物質が周囲から取り除かれているため、回復するこ
とができない。上記電子放出素子は、長時間駆動を続け
ると、上記炭素を主成分とする被膜が徐々に失われて、
電子放出特性が低下する場合があった。上記被膜が失わ
れる原因としては、電子放出部5にかかる電界による電
界蒸発、素子電流が流れて発生するジュール熱による蒸
発、イオン衝撃によるエッチング等が考えられる。本発
明は、上述の問題に鑑みなされた発明であって、その主
たる目的は、電子放出特性の劣化を抑制し、その寿命を
より向上させた画像形成装置を提供することにある。
However, in this state, if the coating film containing carbon as the main component is lost for some reason, the original organic substance has been removed from the surroundings, and therefore cannot be recovered. When the electron-emitting device is driven for a long time, the coating film containing carbon as a main component is gradually lost,
In some cases, the electron emission characteristics deteriorated. Possible causes of the loss of the coating film are electric field evaporation due to the electric field applied to the electron emission portion 5, evaporation due to Joule heat generated by the flow of device current, etching due to ion bombardment, and the like. The present invention has been made in view of the above problems, and a main object thereof is to provide an image forming apparatus that suppresses deterioration of electron emission characteristics and further improves the life thereof.

【0021】また、本発明は、とりわけ、前述の電子放
出部の近傍に炭素を主成分とする被膜を有する電子放出
素子を1つあるいは複数集積して設けた電子源を用いて
形成した画像形成装置において、確実に電子放出特性の
劣化を抑制して寿命のより一層の向上を実現するととも
に、特性の変動を防止することをも目的とする。
Further, according to the present invention, in particular, an image is formed by using an electron source in which one or a plurality of electron-emitting devices having a coating film containing carbon as a main component are provided in the vicinity of the above-mentioned electron-emitting portion. It is also an object of the present invention to surely suppress deterioration of electron emission characteristics to realize further improvement of life and to prevent fluctuation of characteristics.

【0022】[0022]

【課題を解決する手段】上記目的を達成する本発明は即
ち、基体上に、対向する一対の素子電極と、該一対の素
子電極に接続された導電性膜と、該導電性膜の一部に形
成された電子放出部を有し、さらに該電子放出部とその
近傍に炭素あるいは炭素化合物を主成分とする被膜を有
する電子放出素子を備える電子源と、該電子源より放出
された電子線の照射により画像を形成する画像形成部材
とを、真空容器に内包してなる画像形成装置において、
該真空容器内に有機物質のガスが封入されており、該有
機物質のガスの分圧が1×10-6Pa以上であり、該有
機物質を含む真空容器内の全圧力が1×10-3Pa以下
であり、かつ該有機物質分子の平均滞在時間が、該電子
源の駆動周期よりも短いことを特徴とする。
Means for Solving the Problems The present invention, which achieves the above object, is, namely, a pair of element electrodes facing each other on a substrate, a conductive film connected to the pair of element electrodes, and a part of the conductive film. And an electron beam emitted from the electron source, the electron source having an electron emitting portion formed on the electron emitting portion, and an electron emitting element having a coating film containing carbon or a carbon compound as a main component in the vicinity of the electron emitting portion. An image forming member that forms an image by irradiation of, in an image forming apparatus including a vacuum container,
An organic substance gas is sealed in the vacuum container, the partial pressure of the organic substance gas is 1 × 10 −6 Pa or more, and the total pressure in the vacuum container containing the organic substance is 1 × 10 −. It is 3 Pa or less, and the average residence time of the organic substance molecules is shorter than the driving cycle of the electron source.

【0023】また、上記有機物質のガスの分圧が、1×
10-4Pa以上である。また、上記真空容器内に、該有
機物質のガスとともに水素ガスが封入されている。上記
有機物質がCH4(メタン)、C24(エチレン)、C2
2(アセチレン)、C42(ブタジエン)のいずれか
であることを特徴とする。
The partial pressure of the organic substance gas is 1 ×.
It is 10 −4 Pa or more. Further, hydrogen gas is enclosed together with the gas of the organic substance in the vacuum container. The above organic substances are CH 4 (methane), C 2 H 4 (ethylene), C 2
It is characterized by being either H 2 (acetylene) or C 4 H 2 (butadiene).

【0024】また、基体上に、対向する一対の素子電極
と、該一対の素子電極に接続された導電性膜と、該導電
性膜の一部に形成された電子放出部を有し、さらに該電
子放出部とその近傍に炭素または炭素化合物を主成分と
する被膜を有する電子放出素子を備える電子源と、該電
子源より放出された電子線の照射により画像を形成する
画像形成部材とを、真空容器に内包してなる画像形成装
置の製造方法であって、前記電子放出部を形成するフォ
ーミング工程と、前記真空容器内に有機物質のガスを導
入し、前記電子放出素子にパルス電圧を印加して、電子
放出部及びその近傍に炭素または炭素化合物を主成分と
する被膜を堆積させる活性化工程と、前記活性化工程終
了後に、真空容器内の有機物質を除去する安定化工程
と、電子放出素子の駆動周期より短い平均滞在時間を有
する有機物質、あるいは該有機物質と水素ガスの混合ガ
スを真空容器内に導入するガス導入工程とを有する事を
特徴とする。
Further, the substrate has a pair of opposing element electrodes, a conductive film connected to the pair of element electrodes, and an electron-emitting portion formed on a part of the conductive film. An electron source including an electron-emitting device having an electron-emitting portion and a coating film containing carbon or a carbon compound as a main component in the vicinity thereof, and an image-forming member for forming an image by irradiation with an electron beam emitted from the electron source. A method of manufacturing an image forming apparatus which is enclosed in a vacuum container, wherein a forming step of forming the electron emitting portion, a gas of an organic substance is introduced into the vacuum container, and a pulse voltage is applied to the electron emitting element. An activation step of applying and depositing a coating film containing carbon or a carbon compound as a main component on the electron emission portion and its vicinity; and a stabilization step of removing an organic substance in the vacuum container after the activation step is completed, Electron emission device Organic substances having a short mean residence time than the dynamic period, or a mixed gas of the organic substance and hydrogen gas, characterized in that it has a gas introduction step of introducing into the vacuum chamber.

【0025】また、上記画像形成装置の製造方法におい
て、前記安定化工程は、素子の駆動周期より長い平均滞
在時間を有する有機物質の分圧が1.0×10-6Pa未
満となるようにする。また、上記安定化工程において、
真空容器内の圧力が1.0×10-6Pa未満となるよう
にすることを特徴とする。さらに、上記活性化工程にお
いて真空容器内に導入する有機物質が、上記ガス導入工
程において導入する有機物質と同一の物質であることを
特徴とする。上記電子放出素子の駆動周期より短い平均
滞在時間を有する有機物質がCH4(メタン)、C24
(エチレン)、C22(アセチレン)、C42(ブタジ
エン)のいずれかであることを特徴とする。
In the method of manufacturing the image forming apparatus, in the stabilizing step, the partial pressure of the organic substance having an average residence time longer than the driving cycle of the device is less than 1.0 × 10 −6 Pa. To do. Also, in the stabilization step,
It is characterized in that the pressure in the vacuum container is set to less than 1.0 × 10 −6 Pa. Furthermore, the organic substance introduced into the vacuum container in the activation step is the same substance as the organic substance introduced in the gas introduction step. Organic substances having an average residence time shorter than the driving cycle of the electron-emitting device are CH 4 (methane), C 2 H 4
(Ethylene), C 2 H 2 (acetylene), or C 4 H 2 (butadiene).

【0026】[0026]

【発明の実施の形態】前述した電子放出素子の特性の劣
化を防ぐためには、上記炭素を主成分とする被膜が失わ
れるのに見合う新たな堆積を起こさせるために、その元
となる有機物質を画像形成装置の真空容器内に導入する
事が考えられるが、前述のように有機物質が電子放出素
子の周囲に残留していると電子放出特性に様々な不都合
が現れる。そこで、本発明は、このような不都合な特性
を生ずることなく、駆動により失われる炭素を主成分と
する被膜を補充し、電子放出特性の劣化を抑制し、寿命
のより一層の向上をうることのできる方法を見いだすこ
とでなされた。以下に本発明について、詳述する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION In order to prevent the above-described deterioration of the characteristics of the electron-emitting device, in order to cause a new deposition commensurate with the loss of the above-mentioned carbon-based coating, the organic material from which it is based It is conceivable to introduce the above into the vacuum container of the image forming apparatus, but if the organic substance remains around the electron-emitting device as described above, various disadvantages will appear in the electron-emitting characteristics. Therefore, the present invention can replenish a film containing carbon as a main component, which is lost by driving, suppress deterioration of electron emission characteristics, and further improve life without causing such inconvenient characteristics. It was done by finding a way to do it. The present invention will be described in detail below.

【0027】本発明者は、画像形成装置の真空容器(該
容器内部にはガスを封入するため、厳密には「真空容
器」とは言えないが、以下では便宜上「真空容器」と呼
ぶ)内に残留する有機物質を十分除去した後、平均滞在
時間の短い有機物質のガスを真空容器内に封入すること
により目的を達成することができることを見いだした。
The inventor of the present invention uses the inside of a vacuum container of an image forming apparatus (which cannot be said to be a “vacuum container” in the strict sense because a gas is enclosed in the container, but is hereinafter referred to as a “vacuum container” for convenience). It has been found that the object can be achieved by sufficiently removing the organic substance remaining in the above, and then filling the gas of the organic substance having a short average residence time in a vacuum container.

【0028】また、上記の短い平均滞在時間を有する有
機物質のガスに水素ガスを混合したガスを用いると、リ
ーク電流の発生を効果的に防止しうる等の効果があり、
さらに好ましいことを見いだした。
Further, when a gas in which hydrogen gas is mixed with the gas of the organic substance having the above short average residence time is used, there is an effect such that the generation of leak current can be effectively prevented,
I found it even better.

【0029】ここで、平均滞在時間とは、分子が上記の
真空容器の内壁や、基板などの表面に一旦吸着してから
離脱するまでの平均の時間である。これは分子の質量
や、分極の有無などの条件により影響され、厳密には吸
着する相手にも依存する。気体分子の、固体表面への吸
着には、物理吸着と化学吸着とがあるが、ここで着目す
るのは主に物理吸着である。化学吸着の吸着エネルギー
は極めて大きく、一旦化学吸着された気体分子は容易に
脱離せず、このような吸着を起こしやすい気体は、本発
明で真空容器内に封入するガスとしては適切とは言えな
い。物理吸着の吸着エネルギーをUとすると、平均滞在
時間τは、
Here, the average residence time is an average time from when the molecule is once adsorbed to the inner wall of the vacuum container or the surface of the substrate to when it is desorbed. This is affected by conditions such as the mass of the molecule and the presence or absence of polarization, and strictly speaking depends on the adsorbing partner. The adsorption of gas molecules on the solid surface includes physical adsorption and chemical adsorption, but the main focus here is physical adsorption. The adsorption energy of chemisorption is extremely large, and gas molecules once chemisorbed are not easily desorbed, and such a gas that is likely to be adsorbed is not suitable as a gas to be sealed in a vacuum container in the present invention. . When the adsorption energy of physical adsorption is U, the average residence time τ is

【0030】[0030]

【数1】 により与えられる。ここで、kはボルツマン定数、Tは
温度である。τ0は、「頻度因子」などと称される量
で、10-13sec.程度の値を有する。
[Equation 1] Given by Here, k is Boltzmann's constant and T is temperature. τ 0 is an amount called “frequency factor” and the like, which is 10 −13 sec. Has a value of the degree.

【0031】気体分子1モルが吸着される際の発熱量E
は、吸着熱と呼ばれ、上記の吸着エネルギーとは、E=
aUの関係がある。ここで、Naはアボガドロ数であ
る。気体分子の吸着熱すなわち吸着エネルギーUは、厳
密には吸着する相手にも依存するので、完全に一義的に
は決まらないが、通常、気化熱よりやや大きい程度であ
り、いくつかのガスについて、そのとりうる最大値が推
定されている。
Calorific value E when 1 mol of gas molecule is adsorbed
Is called heat of adsorption, and the above-mentioned adsorption energy is E =
There is a relationship of N a U. Here, N a is Avogadro's number. Strictly speaking, the heat of adsorption of gas molecules, that is, the adsorption energy U, is not completely unique because it depends on the partner to be adsorbed, but it is usually slightly larger than the heat of vaporization, and for some gases, The maximum value that can be taken is estimated.

【0032】例えば、「実用真空技術総覧 (Technolo
gy of Vacuum)」(実用真空技術総覧編集委任会編集、
(株)産業技術サービスセンター発行、1990年11
月26日)p60の表1.1に示され吸着熱の値は、吸
着エネルギーの値に直すと、 CH4 : 3.47×10-20 (単位はジュール
(J))、 C24 : 5.55×10-20、 C22 : 6.25×10-20、 である。上記(1)式により、絶対温度300Kにおけ
る平均滞在時間τの値を計算すると、 CH4 : 4.35×10-10 sec.、 C24 : 6.60×10-8 sec.、 C22 : 3.57×10-7 sec.、 の値が得られる。
For example, "Practical Vacuum Technology Guide (Technolo
gy of Vacuum) "(edited by the committee for editing practical vacuum technology
Published by Industrial Technology Service Center Co., Ltd., 1990, 11
The value of the adsorption heat is illustrated in Table 1.1 of the month 26) p60, when fix the value of the adsorption energy, CH 4: 3.47 × 10 -20 ( unit Joule (J)), C 2 H 4 : 5.55 × 10 −20 , C 2 H 2 : 6.25 × 10 −20 . When the value of the average residence time τ at an absolute temperature of 300 K is calculated by the above formula (1), CH 4 : 4.35 × 10 −10 sec. , C 2 H 4 : 6.60 × 10 −8 sec. , C 2 H 2 : 3.57 × 10 −7 sec. The values of and are obtained.

【0033】大きな平均滞在時間τの値を有する気体分
子については、比較的簡単に実験的にこの値を求めるこ
とができる。測定に用いる装置は、図15に示すよう
な、2つの真空容器141,142を長さl、内側の半
径rの細い管144で連結したもので、一方にゲートバ
ルブ143を設けたものである。真空容器141に測定
する気体をいれ、圧力をp0とする。ただし、後述する
様に、ゲートバルブ143を開いて管144を気体が流
れるときに、粘性流となるほど高い圧力ではいけない。
真空容器142の内部は圧力がp0に比べ十分低くなる
ように排気する。真空容器142には、圧力計145が
取り付けられており、内部の圧力を測定できる。ゲート
バルブ143を開くと真空容器142内部の圧力pは、
時間とともに増加する。その様子は、真空容器141内
の圧力がp0から大きく変化しない範囲では、図16の
様に圧力pの変化は、時間とともに、破線で示した直線
に漸近する。この直線が時間軸を切る点の値をt=Lと
すると、近似的に、
For a gas molecule having a large value of the average residence time τ, this value can be relatively easily experimentally obtained. The apparatus used for the measurement is one in which two vacuum vessels 141 and 142 are connected by a thin tube 144 having a length 1 and an inner radius r, as shown in FIG. 15, and a gate valve 143 is provided on one side. . A gas to be measured is put into the vacuum container 141, and the pressure is set to p 0 . However, as will be described later, when the gate valve 143 is opened and the gas flows through the pipe 144, the pressure should not be so high as to give a viscous flow.
The inside of the vacuum container 142 is evacuated so that the pressure is sufficiently lower than p 0 . A pressure gauge 145 is attached to the vacuum container 142 so that the internal pressure can be measured. When the gate valve 143 is opened, the pressure p inside the vacuum container 142 becomes
It increases with time. In the state where the pressure inside the vacuum container 141 does not change largely from p 0 , the change in the pressure p gradually approaches the straight line indicated by the broken line with time as shown in FIG. If the value of the point where this straight line cuts the time axis is t = L, approximately,

【0034】[0034]

【数2】 と表すことができる。ここでβは「粗さ係数」であり、
なめらかな内部表面を有する管を用いれば、ほぼ1とお
くことができる。sは吸着確率で、管の内壁に衝突した
分子が、弾性散乱されずに吸着される確率を示すが、平
均滞在時間τの大きな分子の場合には、ほとんどの分子
が吸着されるものと思われるので、1と見なして良い。
従って、真空容器142の圧力の変化を測定することに
より、平均滞在時間τのおよその値を見積もることがで
きる。なお、この測定法については、富永五郎他「非定
常流法による油分子の平均滞留時間の測定(I)」(”
A Measurement of Mean Absorption Time of Oil Molec
ules by the Non-StationaryFlow Method (Part I)”)
真空,Vol.6,p320-328,1963 に記載されている。
[Equation 2] It can be expressed as. Where β is the "roughness coefficient",
With a tube having a smooth inner surface, it can be set to approximately 1. s is the adsorption probability, which indicates the probability that molecules that collide with the inner wall of the tube will be adsorbed without being elastically scattered. However, in the case of molecules with a large average residence time τ, most molecules are adsorbed. Therefore, it may be regarded as 1.
Therefore, by measuring the change in the pressure of the vacuum container 142, it is possible to estimate the approximate value of the average residence time τ. For this measurement method, see Goro Tominaga et al. "Measurement of average residence time of oil molecules by unsteady flow method (I)"("
A Measurement of Mean Absorption Time of Oil Molec
ules by the Non-StationaryFlow Method (Part I) ”)
Vacuum, Vol.6, p320-328, 1963.

【0035】初めに述べたような現象が起こる原因は、
確実にはわかっていないが、以下のような描像によりあ
る程度理解されるであろう。
The cause of the phenomenon described above is as follows:
Although not surely understood, it may be understood to some extent by the following picture.

【0036】電子放出部5に堆積した上記炭素を主成分
とする被膜は、電子放出に重要な役割を果たす。すなわ
ち、図2(C)に模式的に示すように、導電性膜4に形
成された亀裂周辺に炭素を主成分とする被膜が堆積する
ことにより、該堆積物6による亀裂(fissure)が形成
される。良好な電子放出を生ずるためには、この亀裂が
ある程度狭いことが必要であると考えられる。
The carbon-based coating film deposited on the electron-emitting portion 5 plays an important role in electron emission. That is, as schematically shown in FIG. 2C, by depositing a coating film containing carbon as a main component around the crack formed in the conductive film 4, a fissure is formed by the deposit 6. To be done. It is believed that this crack needs to be somewhat narrow in order to produce good electron emission.

【0037】この部分には電子放出素子を駆動する際、
強い電界がかかったり、電流が流れることによりジュー
ル熱が発生し、これにより炭素を主成分とする被膜が蒸
発し、徐々に失われる。
When the electron-emitting device is driven in this portion,
A strong electric field is applied or a current flows to generate Joule heat, whereby the coating film containing carbon as a main component is evaporated and gradually lost.

【0038】また、真空容器内に残留する気体の分子が
電子放出素子から放出された電子と衝突することにより
イオン化され、これにより上記の炭素を主成分とする被
膜がスパッタされることなどによっても上記被膜が失わ
れ、これらの作用により、上述の亀裂が広がって電子放
出量が低下する。その一方、真空容器内に封入した有機
物質分子が吸着し、電子放出部5の近傍ではこれに電子
放出に伴うエネルギーが与えられることにより、炭素を
主成分とする膜の堆積が進行し、電子放出量が増加す
る。
Also, the gas molecules remaining in the vacuum chamber are ionized by colliding with the electrons emitted from the electron-emitting device, whereby the above-mentioned carbon-based coating film is sputtered. The coating film is lost, and these effects spread the cracks described above and reduce the electron emission amount. On the other hand, the organic substance molecules enclosed in the vacuum container are adsorbed, and the energy accompanying the electron emission is applied to the vicinity of the electron emission portion 5, whereby the deposition of the film containing carbon as a main component proceeds, The release amount increases.

【0039】上記の両方の過程が同時に生じ、両者がバ
ランスしていれば上記炭素を主成分とする被膜は失われ
ず、劣化は生じず、安定した特性が得られることにな
る。なお、両者のバランスが完全にとれて特性が全く時
間的に変化しないことが最も好ましいが、多少の変化が
あっても、実用上問題のない範囲であれは良い。このよ
うな状況を作り出すことは、一見安定化の処理を行う前
の状態に戻すようにも思えるが、平均滞在時間τの短い
有機物質を用いることにより、安定化処理により得られ
た特性を維持することができる。
If both of the above processes occur at the same time and the two are balanced, the coating film containing carbon as the main component will not be lost, deterioration will not occur, and stable characteristics will be obtained. It is most preferable that the two are perfectly balanced and the characteristics do not change at all at all, but even if there is some change, it may be within a range that causes no practical problem. Creating such a situation may seem to restore the state before the stabilization treatment, but by using an organic substance with a short average residence time τ, the characteristics obtained by the stabilization treatment can be maintained. can do.

【0040】平均滞在時間τの影響は次のようなものと
推定している。
The influence of the average stay time τ is estimated to be as follows.

【0041】電子放出素子の電気特性の変化が、電子放
出部4周辺に形成された、炭素を主成分とする被膜の変
化に関連していることは上述の通りであるが、それだけ
ではなく、被膜にならないまでも電子放出部5付近に吸
着している有機物質分子の状態によっても影響を受ける
ものと思われる。すなわち、電子放出部5付近に有機物
質分子が吸着することにより上記の電子放出部5の亀裂
幅が実効的にさらに狭まったり、場合によっては部分的
な電流流路が形成されることにより、素子電流Ifが大
きくなる。
As described above, the change in the electrical characteristics of the electron-emitting device is related to the change in the coating film containing carbon as the main component formed around the electron-emitting portion 4, but not only that. It is considered that the state of the organic substance molecules adsorbed in the vicinity of the electron emission portion 5 is also affected even if the film is not formed. That is, by adsorbing the organic substance molecules in the vicinity of the electron emitting portion 5, the crack width of the electron emitting portion 5 is effectively narrowed further, and in some cases a partial current flow path is formed, so that the device The current If becomes large.

【0042】電子放出素子の駆動を、パルス電圧を印加
することにより行う場合、パルスが印加されることによ
り、吸着した有機分子の一部が電界やジュール熱のため
脱離する(このときに有機物質分子の他の一部には、炭
素を主成分とする被膜に変化する部分もある)。その一
方、パルスの休止期間中には周囲の気相から有機分子が
飛来し、吸着する。このバランスにより、電気特性が決
まるものと考えられよう。
When the electron-emitting device is driven by applying a pulse voltage, a part of the adsorbed organic molecules are desorbed due to an electric field or Joule heat when the pulse is applied (at this time, the organic molecules are desorbed). Other parts of the substance molecule, there is also a part that changes to a coating film containing carbon as the main component). On the other hand, during the pause period of the pulse, organic molecules fly from the surrounding gas phase and are adsorbed. It can be considered that this balance determines the electrical characteristics.

【0043】一定の間隔でパルス電圧が印加され、素子
が一定の電気特性を示しているときに、パルス印加が一
時停止した場合を考えよう。有機分子の平均滞在時間
が、上記のパルス間隔より長い場合には、パルス印加が
停止している間に、有機物質分子の吸着量が増え、次に
パルス印加を再開したときには、素子電流Ifが一時的
に増加する。放出電流Ieも影響を受けて変化する。実
際の画像形成装置では、ある画素が一定期間暗くなり、
次に明るくなるときには通常の輝度と異なってしまうこ
ととなり、好ましくない。一方、有機物質分子の平均滞
在時間τがパルス間隔よりも短ければ、通常の間隔でパ
ルスが印加されるとき、有機物質分子の吸着量は平衡に
達しており、これ以上パルスの印加間隔がのびても、有
機物質分子の吸着量は変化しないので、そのような現象
は起こらず、画像形成装置として好ましい。
Consider a case where the pulse voltage is applied at regular intervals and the pulse application is temporarily stopped when the element exhibits constant electrical characteristics. When the average residence time of the organic molecules is longer than the above pulse interval, the adsorption amount of the organic substance molecules increases while the pulse application is stopped, and when the pulse application is restarted next, the device current If is increased. Increase temporarily. The emission current Ie is also affected and changes. In an actual image forming apparatus, a pixel becomes dark for a certain period,
When it becomes brighter next time, it becomes different from the normal brightness, which is not preferable. On the other hand, if the average residence time τ of the organic substance molecules is shorter than the pulse interval, the adsorption amount of the organic substance molecules reaches equilibrium when the pulses are applied at regular intervals, and the pulse application interval is further extended. However, since the adsorption amount of the organic substance molecules does not change, such a phenomenon does not occur, which is preferable for the image forming apparatus.

【0044】駆動パルスのパルス幅により、放出電流が
変化するという現象も、パルス幅の変化により、パルス
の休止時間も変化することが理由であろうと思われる。
従って、本発明によりこの問題が解決されるのは、上述
と同様の作用によるものであろう。
It is considered that the phenomenon that the emission current changes depending on the pulse width of the driving pulse and the reason that the rest time of the pulse also changes depending on the change of the pulse width.
Therefore, it is likely that the present invention solves this problem by the same operation as described above.

【0045】パルス間隔は、実際の装置においては素子
の駆動周期である。従って、有機物質の平均滞在時間τ
は、駆動周期よりも短いことが必要となる。
The pulse interval is the driving cycle of the element in an actual device. Therefore, the average residence time of organic substances τ
Must be shorter than the driving cycle.

【0046】駆動パルスの電圧により、電気特性が変化
するのは、電子放出部付近に吸着している有機物質分子
の量が、駆動パルスの電圧により、変化することが主な
要因と考えられる。例えば、有機物質分子が電界により
離脱する過程を考えると、有機物質分子の吸着量が増
え、上記亀裂の実効的な幅が狭くなると、有機物質分子
に作用する電界が強くなり、電界による離脱が多くな
る。離脱する量が吸着する量と釣り合ったところで素子
の特性が一旦落ちつく。次いで、パルス電圧の波高値を
下げると、電界による脱離量が減るので、上記亀裂の幅
がもっと狭くなるまで、有機物質分子の吸着量が増え、
やがて釣り合う。電界による脱離だけでなく、ジュール
熱による脱離についても同様に考えることができる。一
方、平均滞在時間τの短い有機物質分子の場合には、本
発明の有機物質分圧程度の雰囲気中では、平均滞在時間
の短さのため、吸着量そのものが比較的少なく、吸着量
が多少変化しても、電気特性に重大な影響を及ぼさない
と考えられる。
It is considered that the electrical characteristics change depending on the drive pulse voltage, mainly because the amount of organic substance molecules adsorbed in the vicinity of the electron emission portion changes depending on the drive pulse voltage. For example, considering a process in which organic substance molecules are separated by an electric field, when the adsorption amount of organic substance molecules is increased and the effective width of the crack is narrowed, the electric field acting on the organic substance molecules is increased and the separation due to the electric field is increased. Will increase. The characteristics of the device temporarily settle when the amount of detachment is balanced with the amount of adsorption. Next, when the crest value of the pulse voltage is reduced, the amount of desorption due to the electric field decreases, so the amount of adsorption of organic substance molecules increases until the width of the crack becomes narrower,
Eventually they will balance. Not only desorption due to an electric field but also desorption due to Joule heat can be considered in the same manner. On the other hand, in the case of an organic substance molecule having a short average residence time τ, in an atmosphere having a partial pressure of the organic substance of the present invention, the adsorption amount itself is relatively small due to the short average residence time, and the adsorption amount is somewhat small. Even if it changes, it is considered that the electrical characteristics are not seriously affected.

【0047】いずれにしても封入する有機物質を平均滞
在時間τに着目して選ぶことにより、雰囲気中に有機物
質を有しながら、素子電流Ifと素子電圧Vfの関係
が、測定の際の素子電圧の掃引速度や測定中に印加する
電圧の最大値(ただし、通常駆動の際に印加する電圧を
超えない範囲)に依存しない、素子電圧Vfに対して素
子電流Ifが一義的に決まるMI特性を示すようにな
り、上記のような問題、駆動の休止直後における放出電
流の一時的な増加、放出電流のパルス幅への依存、電気
特性がパルス電圧による変化、を生じず、かつ駆動に伴
う電子放出量の劣化を抑制することが可能であることが
見いだされた。
In any case, by selecting the organic substance to be sealed by paying attention to the average residence time τ, the relation between the device current If and the device voltage Vf can be determined by measuring the device while the organic substance is present in the atmosphere. The MI characteristic that the element current If is uniquely determined with respect to the element voltage Vf, which does not depend on the sweep speed of the voltage or the maximum value of the voltage applied during measurement (however, the range that does not exceed the voltage applied during normal driving). The above problems, the temporary increase of the emission current immediately after the drive is stopped, the dependence of the emission current on the pulse width, the change in the electrical characteristics due to the pulse voltage, and the driving It was found that it is possible to suppress the deterioration of the electron emission amount.

【0048】上記の特性は図21に模式的に示すような
ものであり、素子電流Ifは素子電圧Vfに対して、閾
値V'thを持ち、素子電圧VfがV'th以下の場合にはI
fは実質的に0であり、V'th以上では、Vfに対して
単調増加となる。この特性は、測定の際の印加電圧が駆
動時に印加する電圧を超えない範囲において一義的に定
まる。このとき、放出電流Ieも閾値Vthを持つ単調増
加の特性を示し、この特性も一義的に定まるものであ
る。素子電流Ifと放出電流Ieの大きさは非常に異な
るため、それぞれ任意単位で示したある。なお、いずれ
もリニアスケールである。封入する有機物質の分圧は、
あまり小さすぎると、炭素を主体とする被膜を堆積させ
る効果が不十分となる。一方、有機物質のガスを含む、
真空容器内のガスの全圧が大きすぎると、容器内部で放
電を生ずる恐れがあるため、上限がある。検討の結果、
有機物質のガスの分圧は1×10-6Pa以上であること
を要する。また、放電を生じないための圧力は、装置の
構造やガスの種類にも依存するが、後述する実施例のよ
うな、実際の平板状画像形成装置の構造において、好ま
しい画像が形成できるように数kVのアノード電圧を印
加したときに放電を生じないためには、容器内の全圧力
の上限は1×10-3Pa程度とすべきであることがわか
った。
The above characteristics are as schematically shown in FIG. 21, and the element current If has a threshold value V'th with respect to the element voltage Vf, and when the element voltage Vf is V'th or less. I
f is substantially 0, and increases monotonically with Vf at V'th and above. This characteristic is uniquely determined in the range where the applied voltage during measurement does not exceed the voltage applied during driving. At this time, the emission current Ie also exhibits a monotonically increasing characteristic having the threshold value Vth, and this characteristic is also uniquely determined. Since the magnitudes of the device current If and the emission current Ie are very different, they are shown in arbitrary units. Both are linear scales. The partial pressure of the organic substance to be enclosed is
If it is too small, the effect of depositing a carbon-based coating becomes insufficient. On the other hand, including organic substance gas,
If the total pressure of the gas in the vacuum container is too large, discharge may occur inside the container, so there is an upper limit. As a result of the examination,
The partial pressure of the organic substance gas needs to be 1 × 10 −6 Pa or more. Further, the pressure for generating no discharge depends on the structure of the device and the kind of gas, but it is possible to form a preferable image in the structure of an actual flat image forming device such as the embodiment described later. It was found that the upper limit of the total pressure in the container should be about 1 × 10 −3 Pa so that no discharge occurs when an anode voltage of several kV is applied.

【0049】なお、安定化処理が不十分で、平均滞在時
間τの長い有機物質が残留した状態で、新たに平均滞在
時間τの短い有機物質ガスを封入した場合には、上述の
問題が解決されないことは当然である。従って、安定化
処理により一旦十分に有機物質を取り除くことは本発明
にとって不可欠である。該平均滞在時間τの長い有機物
質とは、活性化処理の際導入した物質だけでなく、意図
せずに真空容器内部に吸着しているもの、排気装置から
拡散したものも含む。従って、これらを考慮して安定化
処理を厳重に行わなくてはならない。
When the stabilization treatment is insufficient and an organic substance having a long average residence time τ remains, a new organic substance gas having a short average residence time τ is charged, the above-mentioned problem is solved. It is natural that it is not done. Therefore, it is indispensable to the present invention to remove the organic substances sufficiently by the stabilization treatment. The organic substance having a long average residence time τ includes not only a substance introduced during the activation treatment but also a substance unintentionally adsorbed inside the vacuum container and a substance diffused from the exhaust device. Therefore, the stabilization process must be strictly performed in consideration of these.

【0050】安定化処理により、上記平均滞在時間τの
長い有機物質の分圧は、前記特開平7−235275号
公報に記載された範囲、すなわち1.3×10-6Pa以
下の分圧に抑えなくてはならない。また、最終的に製造
された画像形成装置の真空容器内の雰囲気も、平均滞在
時間τの長い有機物質の分圧について同様の条件を満た
すべきである。
By the stabilization treatment, the partial pressure of the organic substance having a long average residence time τ is within the range described in JP-A-7-235275, that is, a partial pressure of 1.3 × 10 −6 Pa or less. I have to hold back. Also, the atmosphere in the vacuum container of the finally manufactured image forming apparatus should satisfy the same condition regarding the partial pressure of the organic substance having a long average residence time τ.

【0051】真空容器内に上記有機物質のガスと同時に
水素ガスを混合することの効果は、次のように考えられ
る。水素のラジカルは電子放出部に形成された炭素を主
成分とする被膜をエッチングする働きを有するものと思
われるが、元々メタンなどの有機物質はその分子内に水
素原子を含んでおり、分子内の結合が切れると水素ラジ
カルが発生し、これにより上記被膜がエッチングされ
る。特に分子の重合が不十分であることなどのため、安
定性の低い部分は、速やかにエッチングされる。この結
果、炭素を主成分とする被膜の内、電子放出にあまり寄
与せず、リーク電流の径路となっている部分(その部分
は素子の駆動により与えられるエネルギーが小さいた
め、炭化があまり進んでおらずエッチングされやすいと
思われるので)が、優先的に除去されて電子放出効率を
向上させる効果が期待される。
The effect of mixing hydrogen gas at the same time as the organic substance gas in the vacuum vessel is considered as follows. Hydrogen radicals are thought to have the function of etching the carbon-based coating formed in the electron emission region, but organic substances such as methane originally contain hydrogen atoms in their molecules, and When the bond is broken, hydrogen radicals are generated, which etches the film. In particular, due to insufficient polymerization of molecules, a portion having low stability is swiftly etched. As a result, a portion of the coating film containing carbon as a main component that does not contribute much to electron emission and serves as a path of the leakage current (the portion has a small energy provided by driving the element, so that the carbonization proceeds too much. However, since it is likely to be etched), it is expected to be removed preferentially to improve the electron emission efficiency.

【0052】例えばメタンの場合、分子式はCH4であ
り、このうち一つの水素の結合が切れて水素ラジカルが
発生するとすると、CとHラジカルの量は1:1とな
る。尤も、実際には全てのメタン分子がこのように水素
ラジカルを放出するわけではなく、これはあくまでも単
純化した議論である。メタン以外の例えばエタン、エチ
レンやアセチレンなどでは、1分子あたりの炭素原子の
数はメタンより多く、発生する水素ラジカルに対し炭素
原子の数が多く、上述したエッチングの効果は小さくな
ると想像される。水素ガスを混合するのは、有機物質に
含まれる炭素原子数に対し水素ラジカルの数を増やし、
エッチング効果をより大きくしようとするものである。
ただし、水素1分子の結合が切れると水素ラジカル2個
を発生させるが、水素分子H2の結合は強いので結合は
切れにくく、有機物質と比べて水素ラジカルを発生させ
る割合は低いであろう。従って、導入した水素の量がそ
のまま水素ラジカルの量の増加となるのではなく、効果
が現れるためには、ある程度の量の水素を導入すること
が必要である。以下に好ましい実施形態を挙げ本発明を
更に詳述する。
For example, in the case of methane, the molecular formula is CH 4 , and if one of the hydrogen bonds is broken and a hydrogen radical is generated, the amount of C and H radicals becomes 1: 1. However, not all methane molecules actually release hydrogen radicals like this, and this is just a simplified argument. In addition to methane, for example, ethane, ethylene, acetylene, etc., the number of carbon atoms per molecule is larger than that of methane, and the number of carbon atoms is larger than the number of hydrogen radicals generated, which is expected to reduce the above-described etching effect. Mixing hydrogen gas increases the number of hydrogen radicals relative to the number of carbon atoms contained in the organic substance,
This is intended to increase the etching effect.
However, when the bond of one hydrogen molecule is broken, two hydrogen radicals are generated, but since the bond of hydrogen molecule H 2 is strong, the bond is hard to break, and the ratio of generating hydrogen radical will be lower than that of an organic substance. Therefore, the amount of introduced hydrogen does not directly increase the amount of hydrogen radicals, but it is necessary to introduce a certain amount of hydrogen for the effect to appear. The present invention will be described in more detail below with reference to preferred embodiments.

【0053】本発明で用いる電子放出素子、例えば、表
面伝導型電子放出素子は、図2(A),(B)および
(C)に模式的に示したもので、この電子放出素子を基
板上に多数形成して電子源として用いる。
An electron-emitting device used in the present invention, for example, a surface conduction electron-emitting device, is schematically shown in FIGS. 2A, 2B and 2C, and this electron-emitting device is mounted on a substrate. Formed in large numbers and used as an electron source.

【0054】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方向及び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。
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 the electrodes of the plurality of electron-emitting devices arranged in the same row is commonly connected to a wiring in the X direction. One example is one in which the other of the electrodes of a plurality of electron-emitting devices arranged in the same column is commonly connected to a wiring in the Y direction. This is a so-called simple matrix arrangement.

【0055】先ず、単純マトリクス配置の電子源を用い
た画像形成装置の製造方法について説明する。図3に単
純マトリクス配置の電子源の構成を模式的に示す。図3
において、31は基板、32はX方向配線、33はY方
向配線である。34は表面伝導型電子放出素子、35は
結線である。
First, a method of manufacturing an image forming apparatus using an electron source having a simple matrix arrangement will be described. FIG. 3 schematically shows the structure of an electron source having a simple matrix arrangement. FIG.
In the figure, 31 is a substrate, 32 is an X-direction wiring, and 33 is a Y-direction wiring. Reference numeral 34 is a surface conduction electron-emitting device, and 35 is a wire connection.

【0056】m本のX方向配線32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33は,Dy1,Dy2,,,Dynのn本の
配線よりなり,X方向配線32と同様に形成される。こ
れらm本のX方向配線32とn本のY方向配線33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 32 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. Y
The directional wiring 33 is composed of n wirings Dy1, Dy2, ..., Dyn, and is formed similarly to the X-directional wiring 32. An interlayer insulating layer (not shown) is provided between the m number of X-direction wirings 32 and the n number of Y-direction wirings 33 to electrically separate the two (m and n are both Positive integer).

【0057】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32を形成した基板31の
全面或は一部に所望の形状で形成され,特に,X方向配
線32とY方向配線33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32とY方向配線33は,それぞれ外部端子として引
き出されている。
The interlayer insulating layer (not shown) is composed of SiO 2 or the like formed by a vacuum 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 31 on which the X-direction wiring 32 is formed, and particularly, in order to withstand the potential difference at the intersection of the X-direction wiring 32 and the Y-direction wiring 33, the film thickness, The material and manufacturing method are set appropriately. The X-direction wiring 32 and the Y-direction wiring 33 are drawn out as external terminals.

【0058】表面伝導型放出素子34を構成する一対の
電極(不図示)は、m本のX方向配線32とn本のY方
向配線33と導電性金属等からなる結線35によって電
気的に接続されている。
A pair of electrodes (not shown) forming the surface conduction electron-emitting device 34 are electrically connected by m X-direction wirings 32, n Y-direction wirings 33 and a connection 35 made of a conductive metal or the like. Has been done.

【0059】配線32と配線33を構成する材料、結線
35を構成する材料及び一対の素子電極を構成する材料
は、その構成元素の一部あるいは全部が同一であって
も、またそれぞれ異なってもよい。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 32 and the wiring 33, the material forming the connection 35, and the material forming the pair of element 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.

【0060】X方向配線32には、X方向に配列した表
面伝導型放出素子34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33には、Y方向に配列した表面伝導型
放出素子34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 the row of the surface conduction electron-emitting devices 34 arranged in the X direction is connected to the X-direction wiring 32. On the other hand, a modulation signal generating means (not shown) for modulating each column of the surface conduction electron-emitting devices 34 arranged in the Y direction according to an input signal is connected to the Y-direction wiring 33. 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.

【0061】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4と図5及び
図6を用いて説明する。図4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5は、図4の画像形
成装置に使用される蛍光膜の模式図である。
An image forming apparatus constructed by using an electron source having such a simple matrix arrangement will be described with reference to FIGS. 4, 5, and 6. 4 is a schematic diagram showing an example of a display panel of the image forming apparatus, and FIG. 5 is a schematic diagram of a fluorescent film used in the image forming apparatus of FIG.

【0062】図4において、31は電子放出素子34を
複数配した基板、41は基板31を固定したリアプレー
ト、46はガラス基板43の内面に蛍光膜44とメタル
バック45等が形成されたフェースプレートである。4
2は、支持枠であり、該支持枠42には、リアプレート
41、フェースプレート46が低融点のフリットガラス
などを用いて、接合される。また、32、33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
向配線及びY方向配線である。
In FIG. 4, 31 is a substrate on which a plurality of electron-emitting devices 34 are arranged, 41 is a rear plate on which the substrate 31 is fixed, 46 is a face on which a fluorescent film 44, a metal back 45 and the like are formed on the inner surface of a glass substrate 43. It is a plate. Four
Reference numeral 2 denotes a support frame. The rear plate 41 and the face plate 46 are joined to the support frame 42 by using frit glass having a low melting point. Reference numerals 32 and 33 denote an X-direction wiring and a Y-direction wiring connected to a pair of device electrodes of the surface conduction electron-emitting device.

【0063】真空容器47は、上述の如く、フェースー
プレート46、支持枠42、リアプレート41で構成さ
れる。リアプレート41は主に基板31の強度を補強す
る目的で設けられるため、基板31自体で十分な強度を
持つ場合は別体のリアプレート41は不要とすることが
できる。即ち、基板31に直接支持枠42を封着し、フ
ェースプレート46、支持枠42及び基板31で真空容
器47を構成しても良い。一方、フェースープレート4
6、リアプレート41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
な強度をもつ真空容器47を構成することもできる。
The vacuum container 47 is composed of the face plate 46, the support frame 42, and the rear plate 41 as described above. Since the rear plate 41 is provided mainly for the purpose of reinforcing the strength of the substrate 31, if the substrate 31 itself has sufficient strength, the separate rear plate 41 can be omitted. That is, the support frame 42 may be directly sealed to the substrate 31, and the face plate 46, the support frame 42, and the substrate 31 may constitute the vacuum container 47. On the other hand, face plate 4
6. A vacuum container 47 having sufficient strength against atmospheric pressure can also be formed by installing a support body (not shown) called a spacer between the rear plate 41.

【0064】図5は、蛍光膜を示す模式図である。蛍光
膜44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(A)あるいはブラックマ
トリクス(b)などと呼ばれる黒色導電材51と蛍光体
52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52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44における外光反射によるコントラストの
低下を抑制することにある。ブラックストライプの材料
としては、通常用いられている黒鉛を主成分とする材料
の他、導電性があり、光の透過及び反射が少ない材料を
用いることができる。
FIG. 5 is a schematic diagram showing a fluorescent film. In the case of monochrome, the fluorescent film 44 can be composed of only a fluorescent material. In the case of a color fluorescent film, it can be composed of a black conductive material 51 called a black stripe (A) or a black matrix (b) and a fluorescent material 52 depending on the arrangement of the fluorescent materials. In the case of color display, the purpose of providing the black stripes and the black matrix is to make the color mixture or the like inconspicuous by blackening the separately-applied portions between the phosphors 52 of the three primary color phosphors, and to prevent the external appearance of the phosphor film 44. This is to suppress the decrease in contrast due to light reflection. As the material of the black stripe, in addition to a commonly used material containing graphite as a main component, a material having conductivity and having little light transmission and reflection can be used.

【0065】ガラス基板53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44の内面側には、通常メタルバ
ック45が設けられる。メタルバック45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46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、真空容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45は、蛍光膜作成後、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
とで作成できる。
As a method of applying the phosphor to the glass substrate 53, a precipitation method, a printing method or the like can be adopted regardless of monochrome or color. A metal back 45 is usually provided on the inner surface side of the fluorescent film 44. The purpose of providing the metal back 45 is to improve the brightness by specularly reflecting the light toward the inner surface side of the light emission of the phosphor toward the face plate 46 side, and to act as an electrode for applying an electron beam acceleration voltage. , Protecting the phosphor from damage due to collision of negative ions generated in the vacuum container. The metal back 45, after forming the fluorescent film, smoothes the inner surface of the fluorescent film (normally called “filming”).
And then depositing Al using vacuum deposition or the like.

【0066】フェースプレート46には、更に蛍光膜4
4の導電性を高めるため、蛍光膜44の外面側に透明電
極を設けてもよい。
The face plate 46 is further provided with a fluorescent film 4
In order to improve the conductivity of No. 4, a transparent electrode may be provided on the outer surface side of the fluorescent film 44.

【0067】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。図4に示した画像形
成装置の製造方法の一例を以下に説明する。
When performing the above-mentioned sealing, in the case of color, it is necessary to associate each color phosphor with the electron-emitting device.
Sufficient alignment is essential. An example of a method of manufacturing the image forming apparatus shown in FIG. 4 will be described below.

【0068】図6はこの工程に用いる装置の概要を示す
模式図である。画像形成装置61は、排気管62を介し
て真空チャンバー63に連結され、さらにゲートバルブ
64を介して排気装置65に接続されている。真空チャ
ンバー63には、内部の圧力及び雰囲気中の各成分の分
圧を測定するために、圧力計66、四重極質量分析器
(Q-mass)67等が取り付けられている。画像表示装置
61の真空容器47内部の圧力などを直接測定すること
は困難であるため、該真空チャンバー63内の圧力など
を測定し、処理条件を制御する。
FIG. 6 is a schematic view showing the outline of the apparatus used in this step. The image forming apparatus 61 is connected to a vacuum chamber 63 via an exhaust pipe 62, and is further connected to an exhaust apparatus 65 via a gate valve 64. A pressure gauge 66, a quadrupole mass spectrometer (Q-mass) 67, and the like are attached to the vacuum chamber 63 in order to measure the internal pressure and the partial pressure of each component in the atmosphere. Since it is difficult to directly measure the pressure inside the vacuum container 47 of the image display device 61, the pressure inside the vacuum chamber 63 is measured to control the processing conditions.

【0069】真空チャンバー63には、さらに必要なガ
スを真空チャンバー内に導入して雰囲気を制御するた
め、ガス導入ライン68が接続されている。該ガス導入
ライン68の他端には導入物質源610が接続されてお
り、導入物質がアンプルやボンベなどに入れて貯蔵され
ている。ガス導入ラインの途中には、導入物質を導入す
るレートを制御するための導入制御手段69が設けられ
ている。該導入量制御手段69としては具体的には、ス
ローリークバルブなど逃す流量を制御可能なバルブや、
マスフローコントローラーなどが、導入物質の種類に応
じて、それぞれ使用が可能である。
A gas introduction line 68 is connected to the vacuum chamber 63 in order to introduce a necessary gas into the vacuum chamber to control the atmosphere. An introduction substance source 610 is connected to the other end of the gas introduction line 68, and the introduction substance is stored in an ampoule, a cylinder or the like. In the middle of the gas introduction line, an introduction control means 69 for controlling the rate of introducing the introduction substance is provided. As the introduction amount control means 69, specifically, a valve capable of controlling the flow rate to be escaped such as a slow leak valve,
A mass flow controller or the like can be used depending on the type of introduced substance.

【0070】図6の装置により、真空容器47の内部を
排気し、フォーミングを行う。この際、例えば図7に示
すように、Y方向配線33を共通電極71に接続し、X
方向配線32の内の一つに接続された素子に電源72に
よって、同時に電圧パルスを印加して、フォーミングを
行うことができる。
The inside of the vacuum container 47 is evacuated and forming is performed by the apparatus shown in FIG. At this time, for example, as shown in FIG. 7, the Y-direction wiring 33 is connected to the common electrode 71, and X
Forming can be performed by simultaneously applying voltage pulses to the element connected to one of the directional wirings 32 by the power supply 72.

【0071】また、複数のX方向配線に、位相をずらせ
たパルスを順次印加(スクロール)することにより、複
数のX方向配線に接続された素子をまとめてフォーミン
グする事も可能である。図中、73は電流測定用抵抗
を、74は電流測定用のオシロスコープを示す。これら
により、印加する電流・電圧波形を観測できる。
Further, by sequentially applying (scrolling) the phase-shifted pulses to the plurality of X-direction wirings, it is possible to collectively form the elements connected to the plurality of X-direction wirings. In the figure, 73 is a resistance for current measurement, and 74 is an oscilloscope for current measurement. With these, the applied current / voltage waveform can be observed.

【0072】フォーミング終了後、活性化工程を行う。
図6に示すように、真空容器47内は、十分に排気した
後有機物質がガス導入ライン68から導入される。この
工程で用いる有機物質としては、平均滞在時間のあまり
長いものは不適切である。後述するように安定化工程に
おいて、有機物質は十分に除去されなければならない
が、平均滞在時間τが長すぎると除去するのが極めて困
難になる。好ましく用いることのできる有機物質として
は、例えば、メタン、エタン、エチレン、アセチレン、
プロピレン、ブタジエン、n−ヘキサン、ベンゼン、ニ
トロベンゼン、トルエン、o−キシレン、ベンゾニトリ
ル、クロロエチレン、トリクロロエチレン、メタノー
ル、エタノール、イソプロパノール、エチレングリコー
ル、アセトン等を挙げることができる。この中でも、特
に後述するガス導入工程で導入される有機物質と同じも
のを用いれば、これが最後に残留して悪影響を与える心
配がなく、また、平均滞在時間τも短いので真空容器内
から除去するのも比較的容易であるため、好ましい。ま
た、必要に応じて有機物質以外の物質も導入される場合
がある。
After the forming is completed, an activation process is performed.
As shown in FIG. 6, the organic substance is introduced from the gas introduction line 68 into the vacuum container 47 after being sufficiently evacuated. As the organic substance used in this step, a substance having a too long average residence time is inappropriate. As will be described later, in the stabilization step, the organic substance must be sufficiently removed, but if the average residence time τ is too long, it will be extremely difficult to remove. Examples of organic substances that can be preferably used include, for example, methane, ethane, ethylene, acetylene,
Examples thereof include propylene, butadiene, n-hexane, benzene, nitrobenzene, toluene, o-xylene, benzonitrile, chloroethylene, trichloroethylene, methanol, ethanol, isopropanol, ethylene glycol and acetone. Of these, if the same organic substance as that introduced in the gas introduction step described later is used, there is no concern that this will remain at the end and have an adverse effect, and since the average residence time τ is short, it is removed from the vacuum container. It is also preferable because it is relatively easy. In addition, substances other than organic substances may be introduced as needed.

【0073】この様にして形成した、有機物質を含む雰
囲気中で、各電子放出素子に電圧を印加することによ
り、炭素炭素を主成分とする被膜が電子放出部に堆積
し、電子放出量がドラスティックに上昇する。このとき
の電圧の印加方法は、上記フォーミングの場合と同様の
結線により、一つの方向配線につながった素子に、同時
に電圧パルスを印加すればよい。
By applying a voltage to each electron-emitting device in the atmosphere thus formed containing an organic substance, a film containing carbon as a main component is deposited on the electron-emitting portion, and the electron emission amount is reduced. Drastic rise. As a voltage application method at this time, a voltage pulse may be simultaneously applied to the elements connected to one directional wiring by the same connection as in the case of forming.

【0074】活性化工程終了後は、個別素子の場合と同
様に、安定化工程を行う。真空容器47を加熱して、8
0〜250℃に保持しながら、イオンポンプ、ソープシ
ョンポンプなどのオイルフリーの排気装置65によりの
排気管62を通じて排気し、有機物質の十分少ない雰囲
気にする。この工程で、平均滞在時間τの長い有機物質
が十分に排気されずに残留すると、電子放出素子の特性
の先述したような不安定性を引き起こし、本発明の目的
を達することができなくなる。それ故、上記有機物質の
分圧を1.0×10-6Pa未満とすることが必要とな
る。
After the activation process, the stabilization process is performed as in the case of the individual device. Heat the vacuum vessel 47 to 8
While maintaining the temperature at 0 to 250 ° C., gas is exhausted through an exhaust pipe 62 by an oil-free exhaust device 65 such as an ion pump or a sorption pump to create an atmosphere with a sufficiently small amount of organic substances. In this step, if the organic substance having a long average residence time τ remains without being sufficiently exhausted, it causes the instability of the characteristics of the electron-emitting device as described above, and the object of the present invention cannot be achieved. Therefore, it is necessary to make the partial pressure of the organic substance less than 1.0 × 10 −6 Pa.

【0075】また、水もmsec.オーダーの比較的長
い平均滞在時間τを持つため、十分に排気するには時間
がかかる場合がある。真空容器内を排気して圧力を下げ
てゆく途中、10-3〜10-6Pa付近では、水が残留気
体の主要成分となることが多い。このような残留気体が
残った状態で、後述のガス導入工程で有機物質ガスある
いは有機物質と水素の混合ガスを所望の圧力になるよう
導入しようとする場合、導入量を適切に制御することが
難しくなる。従ってこの工程では上述の平均滞在時間τ
の長い有機物の分圧のみでなく、真空容器内の圧力自体
を1.0×10- 6Pa未満となるように十分排気するこ
とがより望ましい。
Also, water is used for msec. Since it has a relatively long average residence time τ of the order, it may take time to exhaust sufficiently. Water is often the main component of the residual gas in the vicinity of 10 −3 to 10 −6 Pa while exhausting the inside of the vacuum container to reduce the pressure. When it is attempted to introduce an organic substance gas or a mixed gas of an organic substance and hydrogen to a desired pressure in the gas introduction step described later with such residual gas remaining, it is possible to appropriately control the introduction amount. It gets harder. Therefore, in this process, the above average stay time τ
Of not only long partial pressure of the organic substance, the pressure itself of the vacuum chamber 1.0 × 10 - it is more desirable to sufficiently exhaust to be less than 6 Pa.

【0076】この後適当な有機物質のガス、あるいは有
機物質と水素の混合ガスを導入するガス導入工程を行
い、排気管をバーナーで熱して溶解させて封じきる。真
空容器47の封止後の雰囲気を維持するために、ゲッタ
ー処理を行うこともできる。このゲッター処理は、真空
容器47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、真空容器4
7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B
a等が主成分であり、該蒸着膜の吸着作用により、封止
後に真空容器の壁面などから放出された水や酸素などを
除去し、真空容器47内の雰囲気を維持するものであ
る。
Thereafter, a gas introducing step of introducing a gas of an appropriate organic substance or a mixed gas of an organic substance and hydrogen is performed, and the exhaust pipe is heated by a burner to be melted and sealed. A getter process may be performed to maintain the atmosphere after the vacuum container 47 is sealed. This getter process is performed by heating using resistance heating, high frequency heating, or the like immediately before or after sealing the vacuum vessel 47.
In this process, a getter placed at a predetermined position (not shown) in 7 is heated to form a vapor deposition film. Getter is usually B
The main component is a and the like, and the adsorbing action of the deposited film removes water, oxygen, and the like released from the wall surface of the vacuum container after sealing and maintains the atmosphere in the vacuum container 47.

【0077】次に、はしご型配置の電子源及び画像形成
装置について図8及び図9を用いて説明する。
Next, a ladder type electron source and an image forming apparatus will be described with reference to FIGS. 8 and 9.

【0078】図8は、はしご型配置の電子源の一例を示
す模式図である。図8において、81は基板、82は電
子放出素子である。83、Dx1〜Dx10は、電子放
出素子82を接続するための共通配線である。電子放出
素子82は、基板81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〜Dx9
は、例えばDx2、Dx3を同一配線とし、Dx1、D
x4を個別に駆動することもできる。
FIG. 8 is a schematic diagram showing an example of a ladder-type electron source. In FIG. 8, 81 is a substrate and 82 is an electron-emitting device. 83 and Dx1 to Dx10 are common wirings for connecting the electron-emitting devices 82. A plurality of electron-emitting devices 82 are arranged in parallel in the X direction on the substrate 81 (this is called a device 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. Common wiring Dx2 to Dx9 between each element row
Is, for example, Dx2 and Dx3 have the same wiring, and Dx1, Dx
It is also possible to drive x4 individually.

【0079】図9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。リアプレート、フェースプレート等は図4と同様で
ある。図9において、91はグリッド電極、92は電子
が通過するため空孔、93はDox1,Dox
2,...Doxmよりなる容器外端子である。94
は、グリッド電極91と接続されたG1,G
2,....Gnからなる容器外端子、95は基板であ
る。図9においては、図4、図8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4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、基板8
1とフェースプレート46の間にグリッド電極91を備
えているか否かである。
FIG. 9 is a schematic view showing an example of a panel structure in an image forming apparatus provided with a ladder-type electron source. The rear plate, face plate, etc. are the same as those in FIG. In FIG. 9, 91 is a grid electrode, 92 is a hole for passing electrons, and 93 is Dox1, Dox.
2,. . . An external terminal made of Doxm. 94
Is G1, G connected to the grid electrode 91
2,. . . . A terminal outside the container made of Gn, and 95 is a substrate. In FIG. 9, the same parts as those shown in FIGS. 4 and 8 are designated by the same reference numerals as those shown in these figures. The major difference between the image forming apparatus shown here and the image forming apparatus having the simple matrix arrangement shown in FIG.
1 and whether or not the grid electrode 91 is provided between the face plate 46.

【0080】図9においては、基板81とフェ−スプレ
−ト46の間には、グリッド電極91が設けられてい
る。グリッド電極91は、表面伝導型放出素子から放出
された電子ビ−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−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92が設けられている。グリッドの形
状や設置位置は図9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。
In FIG. 9, a grid electrode 91 is provided between the substrate 81 and the face plate 46. The grid electrode 91 is for modulating the electron beam emitted from the surface conduction electron-emitting device, and the electron beam is applied to the stripe-shaped electrode provided orthogonally to the device rows in the ladder type arrangement. 1 for each element to pass
Circular openings 92 are provided one by one. 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.

【0081】容器外端子93およびグリッド容器外端子
94は、不図示の制御回路と電気的に接続されている。
The terminal 93 outside the container and the terminal 94 outside the grid container are electrically connected to a control circuit (not shown).

【0082】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−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 embodiment, a modulation signal for one line of an image is simultaneously applied to the grid electrode rows in synchronization with sequentially driving (scanning) the element rows one by one. This makes it possible to control the irradiation of the phosphor of each electron beam and display the image line by line.

【0083】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 can be used not only as a display apparatus for television broadcasting, a display apparatus such as a TV conference system and a computer, but also as an image forming apparatus as an optical printer constituted by using a photosensitive drum or the like. Can be used.

【0084】通常のテレビジョン(NTSC,PAL
等)における駆動周波数は、垂直同期信号約33msecの
駆動周期に対応して、30Hz,また、コンピュータ端
末における駆動周波数は、約16.7msecの駆動周期に
対応して約60Hzである。パルス幅による変調、パル
ス波高値による変調により、輝度階調を表現する場合に
は、上述の通り真空容器内の有機物質ガスが上記各駆動
周期よりも短い平均滞在期間を有するものであること
が、テレビジョンやコンピュータ端末用ディスプレイに
とって有効である。
Normal television (NTSC, PAL
The driving frequency in () is 30 Hz corresponding to the driving cycle of the vertical synchronizing signal of about 33 msec, and the driving frequency in the computer terminal is about 60 Hz corresponding to the driving cycle of about 16.7 msec. In the case of expressing the luminance gradation by the modulation by the pulse width and the modulation by the pulse peak value, the organic substance gas in the vacuum container may have an average stay period shorter than each driving cycle as described above. , Effective for displays for televisions and computer terminals.

【0085】なお、一定のパルス波高値と一定の短いパ
ルス幅のパルス電圧を一定時間内に印加する回数を変調
することにより輝度階調を表現することも可能である。
この場合には駆動周期は例えばμsec.程度と極めて
短くなることもあり得るが、メタン、エチレン、アセチ
レンの平均滞在時間は前述のように十分短いので、この
ような場合にも本発明は実現可能である。
It is also possible to express the brightness gradation by modulating the number of times that a pulse voltage having a constant pulse peak value and a constant short pulse width is applied within a constant time.
In this case, the drive cycle is, for example, μsec. The average residence time of methane, ethylene, and acetylene is sufficiently short as described above, although it may be extremely short, but the present invention can be realized even in such a case.

【0086】以下、より具体的な実施例に基づいて本発
明をさらに詳細に説明する。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on more specific examples.

【0087】[0087]

【実施例】【Example】

[実施例1]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電子源の例である。
[Embodiment 1] This embodiment is an example of an electron source in which a large number of surface conduction electron-emitting devices are arranged in a simple matrix.

【0088】電子源の一部の平面図を、図10に示す。
また図中のA−Aに沿った断面図を図11に、製造手順
を図12,図13に示す。ここで、1は基板、102は
X方向配線、103はY方向配線(上配線とも呼ぶ)、
2、3は素子電極、4は電子放出部を含む薄膜、104
は層間絶縁層、105は素子電極2と下配線102の電
気的接続のためのコンタクトホールである。
A plan view of a part of the electron source is shown in FIG.
A sectional view taken along the line AA in the figure is shown in FIG. 11, and a manufacturing procedure is shown in FIGS. Here, 1 is a substrate, 102 is an X-direction wiring, 103 is a Y-direction wiring (also referred to as upper wiring),
2, 3 are device electrodes, 4 is a thin film including an electron emitting portion, 104
Is an interlayer insulating layer, and 105 is a contact hole for electrically connecting the device electrode 2 and the lower wiring 102.

【0089】次に製造方法を図12を使って工程順に従
って具体的に説明する。なお、各工程(A)〜(H)
は、図12のA〜(D),図13の(E)〜(H)に対
応する。
Next, the manufacturing method will be concretely described in the order of steps with reference to FIG. In addition, each process (A)-(H)
Corresponds to A to (D) in FIG. 12 and (E) to (H) in FIG.

【0090】(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、真空蒸着法により、厚さ5nmのCr、厚さ
600nmのAuを順次積層した後、ホトレジスト(A
Z1370・ヘキスト社製)をスピンナーにより回転塗
布し、ベークした後、ホトマスク像を露光、現像して、
下配線102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102を形成した。
(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, Cr having a thickness of 5 nm and Au having a thickness of 600 nm were formed by a vacuum deposition method. Then, the photoresist (A
(Z1370, Hoechst) is spin-coated with a spinner, baked, and then exposed and developed with a photomask image,
The lower wiring 102 was formed, and the Au / Cr deposited film was wet-etched to form the lower wiring 102 having a desired shape.

【0091】(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104をRFスパッタ法に
より堆積した。
(Step B) Next, an interlayer insulating layer 104 made of a silicon oxide film having a thickness of 1.0 μm was deposited by the RF sputtering method.

【0092】(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105を形成するためのホトレジ
ストパターンを作り、これをマスクとした層間絶縁層1
04をエッチングしてコンタクトホール105を形成し
た。エッチングはCF4とH2ガスを用いたRIE(Reac
tive Ion Etching)法によった。
(Step C) A photoresist pattern for forming the contact hole 105 is formed in the silicon oxide film deposited in the step B, and the interlayer insulating layer 1 is used as a mask.
04 was etched to form a contact hole 105. The etching is performed by RIE (Reac) using CF 4 and H 2 gas.
tive Ion Etching) method.

【0093】(工程D)その後、素子電極2,3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5nmのTi、厚さ100
nm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3μm、幅300μmの素子電極2、3を形
成した。
(Step D) After that, a pattern to be the device electrodes 2 and 3 and the gap G between the device electrodes is formed with a photoresist (RD-2000N-41, manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.), and a thickness of 5 nm is formed by a vacuum deposition method. Ti, thickness 100
nm of Ni was sequentially deposited. The photoresist pattern was dissolved in an organic solvent and the Ni / Ti deposited film was lifted off to form device electrodes 2 and 3 having a device electrode interval of 3 μm and a width of 300 μm.

【0094】(工程E)素子電極2、3の上に上配線1
03のホトレジストパターンを形成した後、厚さ5nm
のTi、厚さ500nm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な部分を除去して、所望の
形状の上配線103を形成した。
(Process E) Upper wiring 1 on device electrodes 2 and 3
After forming the 03 photoresist pattern, the thickness is 5 nm.
Ti and Au having a thickness of 500 nm were sequentially deposited by vacuum evaporation, and unnecessary portions were removed by lift-off to form the upper wiring 103 having a desired shape.

【0095】(工程F)次に、膜厚30nmのCr膜1
06を真空蒸着により堆積、導電性膜4の形状の開口部
を有するようにパターニングし、その上にPdアミン錯
体溶液(ccp4230)をスピンナーにより回転塗布
し、300℃で、12分間の加熱焼成処理を施してPd
O微粒子よりなる導電性膜107を形成した。この膜の
膜厚は70nmであった。
(Step F) Next, the Cr film 1 having a film thickness of 30 nm is formed.
06 was deposited by vacuum evaporation, patterned so as to have an opening in the shape of the conductive film 4, and a Pd amine complex solution (ccp4230) was spin-coated thereon by a spinner, and heated and baked at 300 ° C. for 12 minutes. Apply Pd
A conductive film 107 made of O particles was formed. The thickness of this film was 70 nm.

【0096】(工程G)Cr膜106をエッチャントを
用いて、ウェットエッチングしてPdO微粒子よりなる
導電性膜107の不要部分とともに除去し、所望の形状
の導電性膜4を形成した。抵抗値はRs=4×104Ω
/□程度であった。
(Step G) The Cr film 106 was wet-etched using an etchant and removed together with unnecessary portions of the conductive film 107 made of PdO fine particles to form the conductive film 4 having a desired shape. Resistance value is Rs = 4 × 10 4 Ω
It was about / □.

【0097】(工程H)コンタクトホール104部分以
外にレジストパターンを形成し、真空蒸着により厚さ5
nmのTi、厚さ500nmのAuを順次堆積した。リ
フトオフにより不要な部分を除去することにより、コン
タクトホールを埋め込んだ。
(Process H) A resist pattern is formed on portions other than the contact hole 104, and the thickness of the resist pattern is reduced to 5 by vacuum evaporation.
nm Ti and Au 500 nm thick were sequentially deposited. Unnecessary portions were removed by lift-off to bury the contact holes.

【0098】この様にして作成した電子源を用いて画像
形成装置を構成した。図4に示すように、基板31をリ
アプレート41上に固定した後、基板31の5mm上方
に、フェースプレート46(ガラス基板43の内面に蛍
光膜44とメタルバック45が形成されて構成される)
を支持枠42を介し配置し、フェースプレート46、支
持枠42、リアプレート41の接合部にフリットガラス
を塗布し、大気中で400℃で、10分焼成することで
封着した。またリアプレート41への基板31の固定も
フリットガラスで行った。基板31とフェースプレート
41の間隔は5mmとした。
An image forming apparatus was constructed by using the electron source thus created. As shown in FIG. 4, after the substrate 31 is fixed on the rear plate 41, the face plate 46 (the fluorescent film 44 and the metal back 45 are formed on the inner surface of the glass substrate 43 is formed 5 mm above the substrate 31. )
Was placed via the support frame 42, and frit glass was applied to the joint portion of the face plate 46, the support frame 42, and the rear plate 41, and baked at 400 ° C. for 10 minutes in the air to seal them. The frit glass was also used to fix the substrate 31 to the rear plate 41. The distance between the substrate 31 and the face plate 41 was 5 mm.

【0099】蛍光膜44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44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43に蛍
光体を塗布する方法はスラリー法を用いた。
In the case of monochrome, the fluorescent film 44 is composed of only the fluorescent material, but in this embodiment, the fluorescent material has a stripe shape, a black stripe is first formed, and the fluorescent material of each color is applied to the gap. The fluorescent film 44 was prepared. As the material for the black stripe, a material mainly containing graphite, which is generally used, was used. A slurry method was used to apply the phosphor to the glass substrate 43.

【0100】また、蛍光膜44の内面側にはメタルバッ
ク45が設けられる。メタルバック45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を真空蒸着するこ
とで作製した。
A metal back 45 is provided on the inner surface side of the fluorescent film 44. The metal back 45 was manufactured by performing a smoothing process (usually called filming) on the inner surface of the fluorescent film after manufacturing the fluorescent film, and then vacuum-depositing Al.

【0101】フェースプレート46には、更に蛍光膜4
4の導電性を高めるため、蛍光膜44の外面側に透明電
極が設けられる場合もあるが、本実施例では、メタルバ
ック45のみで十分な導電性が得られたので省略した。
On the face plate 46, the fluorescent film 4 is further provided.
A transparent electrode may be provided on the outer surface side of the fluorescent film 44 in order to enhance the conductivity of No. 4, but in the present embodiment, the metal back 45 alone provided sufficient conductivity, so it was omitted.

【0102】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。
When performing the above-mentioned sealing, in the case of a color, it is necessary to make the respective color phosphors correspond to the electron-emitting devices, so that sufficient alignment was performed.

【0103】以上のようにして形成した画像形成装置
を、図6に示すように真空装置に接続して排気し、圧力
を10-4Pa程度とした後、図7に示すように、Y方向
配線33を共通電極71に接続し、X方向に1ライン毎
にフォーミング処理を行う。この処理に用いたパルス電
圧は、パルス幅1msec.、パルス間隔10mse
c.の三角波パルスで、パルス波高値が漸増するもので
ある。
The image forming apparatus formed as described above is connected to a vacuum apparatus as shown in FIG. 6 and is evacuated to a pressure of about 10 −4 Pa. Then, as shown in FIG. The wiring 33 is connected to the common electrode 71, and a forming process is performed for each line in the X direction. The pulse voltage used for this processing has a pulse width of 1 msec. , Pulse interval 10mse
c. This is a triangular wave pulse whose pulse peak value gradually increases.

【0104】すべてのラインについてフォーミング工程
を行った後、活性化工程を行う。真空容器内にn−ヘキ
サンを導入し圧力を2.7×10-2Paとし、フォーミ
ング処理と同様にパルス電圧を印加し、活性化工程を行
った。ただしパルス波高値は15Vの一定値とした。
After performing the forming process for all the lines, the activation process is performed. The activation process was performed by introducing n-hexane into the vacuum vessel to adjust the pressure to 2.7 × 10 −2 Pa and applying a pulse voltage as in the forming process. However, the pulse peak value was a constant value of 15V.

【0105】活性化工程終了後、安定化処理を行った。
図14は図6の画像表示装置61の部分を拡大表示又は
安定化処理のため別個設置した概略断面図であり、リア
プレート41,基板31,電子放出素子34,ガラス基
板43,蛍光膜44,メタルバック45,フェースプレ
ート46,支持枠42とからなる画像形成装置と、画像
形成装置の上下方向にヒーター131が備えられ、支持
枠42に排気管132が予め穿たれている。図14に模
式的に示すように、真空容器をヒーター131間に挟ん
で加熱しながら排気し、圧力を1×10-8Paまで低下
させた。
After completion of the activation step, stabilization treatment was performed.
FIG. 14 is a schematic cross-sectional view in which a portion of the image display device 61 of FIG. 6 is separately installed for enlarged display or stabilization processing. The rear plate 41, the substrate 31, the electron-emitting device 34, the glass substrate 43, the fluorescent film 44, An image forming apparatus including a metal back 45, a face plate 46, and a support frame 42, a heater 131 is provided in the vertical direction of the image forming apparatus, and an exhaust pipe 132 is pre-drilled in the support frame 42. As schematically shown in FIG. 14, the vacuum vessel was sandwiched between the heaters 131 and heated and evacuated, and the pressure was lowered to 1 × 10 −8 Pa.

【0106】排気管132のすぐ後方に四重極質量(Q-
mass)分析装置を接続し、残留ガスを調べたところ、n
−ヘキサンは観測されず、真空容器内から十分除去され
たことを確かめた。つづいて、ガス導入工程を行う。真
空容器内に、メタンを導入し、圧力を2×10-4Paと
した。なお、図14では、図を簡単にするため配線は省
略している。
A quadrupole mass (Q-
mass) analyzer was connected and the residual gas was examined.
-Hexane was not observed, confirming that it was sufficiently removed from the vacuum vessel. Then, a gas introduction process is performed. Methane was introduced into the vacuum vessel to adjust the pressure to 2 × 10 −4 Pa. Wiring is omitted in FIG. 14 to simplify the drawing.

【0107】この後、表示機能が正常に働き、特性が安
定していることを確認してから排気管132をガスバー
ナーで熱することで溶着し、封じ切り、高周波加熱によ
り不図示のゲッタを加熱してゲッタ処理を行った。
After that, after confirming that the display function works normally and the characteristics are stable, the exhaust pipe 132 is heated by a gas burner to be welded, sealed, and a getter (not shown) is applied by high-frequency heating. A getter process was performed by heating.

【0108】[比較例1]実施例1と同様な工程によ
り、活性化処理までを行い、その後真空容器内を排気し
て安定化処理を行った後、メタンの導入を行わずに排気
管を封じ切り、高周波加熱によりゲッタ(不図示)を加
熱してゲッタ処理を行った。
[Comparative Example 1] By the same steps as in Example 1, the activation process was performed, and then the vacuum vessel was evacuated to perform the stabilization process, and then the exhaust pipe was introduced without introducing methane. A getter (not shown) was heated by high-frequency heating to perform getter treatment.

【0109】[比較例2]実施例1と同様な工程によ
り、活性化工程までを行い、その後真空容器内を排気し
て安定化処理を行った後、ガス導入工程でメタンの代わ
りにエチレングリコール(HOCH2CH2OH)を導入
した。
Comparative Example 2 The same steps as in Example 1 were performed until the activation step, after which the vacuum vessel was evacuated for stabilization treatment, and then ethylene glycol was used instead of methane in the gas introduction step. (HOCH 2 CH 2 OH) was introduced.

【0110】なお、先に述べたようにメタンの平均滞在
時間τは、高々nsec.オーダーの値と考えられるの
に対し、先に述べた方法により測定したエチレングリコ
ールの平均滞在時間τは、数十msec.ないしそれ以
上である。
As described above, the average residence time τ of methane is at most nsec. While it is considered to be a value of the order, the average residence time τ of ethylene glycol measured by the method described above is several tens of msec. Or more

【0111】上記実施例1及び比較例1,2を、駆動周
波数60Hzで画面を発光させた。従って、駆動周期は
16.7msec.であり、メタンの平均滞在時間τは
これよりも遥かに短く、エチレングリコールのそれはや
や長い。なお、メタルバックの電位は1kVとし、放出
電流値の測定を行った。
The screens of Example 1 and Comparative Examples 1 and 2 were made to emit light at a drive frequency of 60 Hz. Therefore, the driving cycle is 16.7 msec. The mean residence time τ of methane is much shorter than this, and that of ethylene glycol is a little longer. The potential of the metal back was set to 1 kV and the emission current value was measured.

【0112】図18は、実施例1と比較例2についての
測定で、パルス電圧の印加を10秒間中断した後、再び
印加を開始した際の放出電流の変化を測定した結果を模
式的に示したものである。図中(a)で示した比較例2
ではパルス印加の再会直後、Ieの値が大きくなり、時
間がたつと元に戻っているのに対し、図中(b)で示し
た実施例1では、パルス印加の中断の影響は見られな
い。これは、エチレングリコールの平均滞在時間が、上
記のように通常のパルス間隔よりも長いために、パルス
を停止している間に吸着が進み、パルス印加再開後に大
きな放出電流が生ずるものと思われる。
FIG. 18 schematically shows the measurement results of Example 1 and Comparative Example 2, in which the change in emission current was measured when the application of the pulse voltage was interrupted for 10 seconds and then the application was restarted. It is a thing. Comparative example 2 shown in FIG.
However, the value of Ie increases immediately after the reappearance of the pulse application and returns to the original value with the passage of time, whereas in Example 1 shown in (b) in the figure, the influence of the interruption of the pulse application is not seen. . This is because the average residence time of ethylene glycol is longer than the normal pulse interval as described above, so that the adsorption progresses while the pulse is stopped and a large emission current is generated after the pulse application is restarted. .

【0113】この現象は、実際に画像を表示した場合
に、ある画素が黒い状態がつづいた後、画像が変わっ
て、蛍光膜が発光したとき、所望の明るさよりも明るく
なってしまうという状態に相当し、望ましくないもので
ある。
This phenomenon is such that, when an image is actually displayed, after a certain pixel continues to be in a black state and the image changes, and the fluorescent film emits light, it becomes brighter than desired brightness. Corresponding and undesirable.

【0114】この後、上記の画像形成装置において、X
方向の1行を選びパルスの印加をこの行のみに対して行
い次のような測定を行った。
After that, in the above image forming apparatus, X
One row in the direction was selected and the pulse was applied only to this row, and the following measurement was performed.

【0115】パルス間隔16.7msec.、波高値1
5Vの矩形波パルスを印加し、パルス幅を2〜8mse
c.の間で変化させ、放出電流値を観測した。実施例1
では、パルス幅によらず一定の放出電流値が観測された
のに対し、比較例2ではパルス幅が大きくなると放出電
流値が小さくなるのが観測された。
Pulse interval 16.7 msec. , Peak value 1
5V rectangular wave pulse is applied and pulse width is 2 to 8 mse
c. And the emission current value was observed. Example 1
In contrast, a constant emission current value was observed regardless of the pulse width, whereas in Comparative Example 2, it was observed that the emission current value decreased as the pulse width increased.

【0116】次にパルス間隔16.7msec.、パル
ス幅30μsec.の三角波パルスを印加し、放出電流
を測定することによりVf−If特性を測定した。波高
値を15Vとして測定した後、波高値を10Vに変更し
て再度測定した。実施例1の画像形成装置では両方の測
定において違いは見られなかったが、比較例2において
は、波高値10Vの測定を開始した後しばらくの間徐々
に素子電流及び放出電流が増加し、電気特性が変化する
のが観測された。
Next, the pulse interval is 16.7 msec. , Pulse width 30 μsec. The Vf-If characteristic was measured by applying a triangular wave pulse of and measuring the emission current. After measuring the peak value as 15 V, the peak value was changed to 10 V and the measurement was performed again. In the image forming apparatus of Example 1, no difference was found in both measurements, but in Comparative Example 2, the element current and the emission current gradually increased for a while after the measurement of the peak value 10 V was started, and the electrical It was observed that the characteristics changed.

【0117】次いで、上記と同じ素子行にVfを掃引時
間10秒で、0Vから15Vまで変化させて印加し、電
気特性を測定した。実施例1の装置に対しては、上記の
三角波パルスで測定したのと同じ結果、すなわち図21
に示すようなMI特性が測定条件の差に関わらず、得ら
れた。比較例2の装置では、If−Vf電圧特定につい
て、前述のVCNR特性が観測された。
Next, Vf was applied to the same element row as above with a sweep time of 10 seconds, varying from 0V to 15V, and the electrical characteristics were measured. For the device of Example 1, the same results as measured with the above triangular wave pulse, ie, FIG.
The MI characteristics as shown in (3) were obtained regardless of the difference in the measurement conditions. In the device of Comparative Example 2, the above-mentioned VCNR characteristic was observed for the If-Vf voltage identification.

【0118】[実施例2]及び[比較例3] 実施例1と同様な工程により、実施例2として後述の図
1のa〜dに示す1×10-6Pa〜1×10-3Paのメ
タン分圧について作成し、比較例3として導入するメタ
ンの分圧を2×10-7Pa未満と、5×10-3Pa以上
という画像形成装置を作成した。
[Example 2] and [Comparative Example 3] By the same steps as in Example 1, 1 × 10 −6 Pa to 1 × 10 −3 Pa shown in a to d of FIG. The image forming apparatus was prepared as Comparative Example 3 in which the partial pressure of methane introduced was less than 2 × 10 −7 Pa and 5 × 10 −3 Pa or more.

【0119】[比較例4]実施例1と同様な工程によ
り、ただし導入するメタンの分圧を1×10-3Paと
し、さらにヘリウムガスを導入して、真空容器内の全圧
を5×10-3Paとした。
[Comparative Example 4] By the same steps as in Example 1, the partial pressure of methane to be introduced was set to 1 x 10 -3 Pa, helium gas was further introduced, and the total pressure in the vacuum vessel was set to 5 x. The pressure was set to 10 −3 Pa.

【0120】上記実施例2,比較例3,4で作成したも
のは、実施例1と同様に放出電流Ieの測定を行い、測
定開始1時間後の値を比較したところ図1のようになっ
た。この結果、好ましいメタンの圧力は1×10-6Pa
〜1×10-3Paの範囲であることがわかった。
The samples prepared in Examples 2, Comparative Examples 3 and 4 were measured for emission current Ie in the same manner as in Example 1 and the values obtained 1 hour after the start of measurement were compared, as shown in FIG. It was As a result, the preferable methane pressure is 1 × 10 −6 Pa.
It was found that the range was up to 1 × 10 −3 Pa.

【0121】また、実施例1、2及び比較例1,3につ
いて、放出電流Ieの値の時間的な変化を図1に示す。
メタン分圧は、a:1×10-3Pa、b:1×10-4
a、c:1×10-5Pa、d:1×10-6Pa、e:2
×10-7Pa、fはメタンなしである。このうち、a〜
dは実施例2により、eは比較例3により、fは比較例
1により作成された画像形成装置によって、測定したも
のである。
FIG. 1 shows the changes over time in the value of the emission current Ie for Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 3.
The methane partial pressure is a: 1 × 10 -3 Pa, b: 1 × 10 -4 P
a, c: 1 × 10 −5 Pa, d: 1 × 10 −6 Pa, e: 2
× 10 −7 Pa, f is without methane. Of these, a ~
d is measured by Example 2, e is measured by Comparative Example 3, and f is measured by the image forming apparatus manufactured by Comparative Example 1.

【0122】一方、比較例3の内、メタンの圧力を5×
10-3Paとした装置、およびメタンとヘリウムガスを
導入して全圧を5×10-3Paとした比較例4の装置に
ついては、測定のためにメタルバックの電位を上昇させ
る途中、1kVに達する前に放電が発生し、画像表示が
できなくなってしまった。他の装置について、試しにア
ノードの電位を5kVまで上昇させ、動作させたが、放
電は生じなかった。
On the other hand, in Comparative Example 3, the methane pressure was set to 5 ×.
10 -3 Pa and the device, and the devices methane and helium gas is introduced total pressure 5 × 10 -3 Comparative Example 4 in which the Pa, the middle of raising the potential of the metal back for measurement, 1 kV Before reaching, the discharge occurred and it became impossible to display images. Other devices were operated by raising the anode potential to 5 kV as a trial, but no discharge occurred.

【0123】以上の結果から、図19に見るように、メ
タンの圧力が10-6Paを下回ると放出電流Ieの劣化
が速くなり、従ってメタンの圧力は10-6Pa以上が必
要であることがわかる。また、メタンの圧力が10-4
a以上、1×10-3Pa以下では劣化がほとんど現れず
特に好ましい。
From the above results, as shown in FIG. 19, when the pressure of methane falls below 10 -6 Pa, the emission current Ie deteriorates rapidly, and therefore, the pressure of methane needs to be 10 -6 Pa or more. I understand. Also, the pressure of methane is 10 -4 P
It is particularly preferable that the value of a or more and 1 × 10 −3 Pa or less causes almost no deterioration.

【0124】ただし、全圧が1×10-3Paをこえると
放電が発生して、十分にアノード電圧を上昇させること
ができず、好ましくない。
However, if the total pressure exceeds 1 × 10 −3 Pa, discharge occurs and the anode voltage cannot be sufficiently increased, which is not preferable.

【0125】[実施例3]及び[比較例5] 実施例1と同様の工程により作成し、実施例3及び比較
例5としては区別することなく、メタンを導入する代わ
りに、メタンと水素の混合ガスを導入して、容器内の圧
力を1×10-4Paとした。メタンと水素の混合ガス中
のメタンの比率は0.2〜50%(モル比)の範囲で異
なるものを作成した。この結果から実施例3としてはメ
タンの比率1〜50%(モル比)の範囲のものとし、比
較例5としては、0.2〜1%(モル比)の範囲のもの
が該当する。
[Example 3] and [Comparative Example 5] The same steps as those in Example 1 were carried out. Without distinguishing between Example 3 and Comparative Example 5, instead of introducing methane, methane and hydrogen The pressure in the container was set to 1 × 10 −4 Pa by introducing the mixed gas. The ratio of methane in the mixed gas of methane and hydrogen was varied in the range of 0.2 to 50% (molar ratio). From this result, the methane ratio is in the range of 1 to 50% (molar ratio) as Example 3, and the methane ratio is in the range of 0.2 to 1% (molar ratio) as Comparative Example 5.

【0126】実施例1などと同様にして、放出電流値を
測定した。測定開始1時間後の値を比較したところ、図
20のようになった(100%は実施例2の値であ
る)。この図20により、メタンの比率が1%未満で
は、急激に放出電流Ieが激減することがわかる。
The emission current value was measured in the same manner as in Example 1. When the values 1 hour after the start of measurement were compared, the results were as shown in FIG. 20 (100% is the value of Example 2). It can be seen from FIG. 20 that the emission current Ie sharply decreases when the methane ratio is less than 1%.

【0127】ここで、1%以上のメタンが含まれる場
合、すなわちメタンの分圧が1×10 -6Pa以上の場合
には、放出電流Ieの低下はさほど目立たないが、0.
5%すなわちメタンの分圧が5×10-7Pa以下で
は、劣化が目立つようになった。
In the case where 1% or more of methane is contained,
That is, the partial pressure of methane is 1 × 10 -6When Pa or more
The emission current Ie does not decrease so much, but
5%, that is, the partial pressure of methane is 5 × 10-Below 7 Pa
The deterioration became noticeable.

【0128】本実施例においてメタンの比率が50%
(すなわちメタン分圧が5×10-5Pa)のものと、実
施例2において、メタンの導入圧力が5×10-5Paの
ものの測定結果を比較した。電子放出効率すなわち、放
出電流Ieと、素子電流Ifの比率、[Ie/If]を
比較すると、実施例2の場合0.10%であるのに対
し、実施例3では0.12%であった。これは、実施例
2では画像形成装置の真空容器内に有機物質ガスを導入
することにより、僅かながら電子放出に寄与しない電流
の経路が形成されたのではないかと推測する。実施例3
では、水素ガスが導入されることにより、雰囲気中の水
素ラジカルの量が増え、これによるエッチング作用の増
大により、電子放出に寄与しない電流の経路が減少し、
電子放出効率の増加をもたらしたのであろう。
In this example, the ratio of methane was 50%.
(That is, the partial pressure of methane is 5 × 10 −5 Pa) and the measurement result of Example 2 where the introduction pressure of methane is 5 × 10 −5 Pa are compared. Comparing the electron emission efficiency, that is, the ratio of the emission current Ie to the device current If, [Ie / If], it is 0.10% in the second embodiment, but 0.12% in the third embodiment. It was It is speculated that in Example 2, the introduction of the organic substance gas into the vacuum container of the image forming apparatus formed a slight current path that did not contribute to electron emission. Example 3
Then, by introducing the hydrogen gas, the amount of hydrogen radicals in the atmosphere increases, and the etching action thereby increases, so that the path of the current that does not contribute to electron emission decreases,
It may have increased the electron emission efficiency.

【0129】[実施例4]及び[比較例6] メタンの代わりに、二重結合を有するエチレンC24
用いて、実施例1、実施例2及び比較例3と同様に画像
形成装置を作成した。実施例4としては、エチレンの分
圧が1×10-6Pa〜1×10-3Paの範囲とし、比較
例6としては比較例3と同様に、導入するエチレンの分
圧を2×10-7Pa未満と、5×10-3Pa以上という
画像形成装置を作成した。
[Example 4] and [Comparative Example 6] An image forming apparatus was used in the same manner as in Example 1, Example 2 and Comparative Example 3 except that ethylene C 2 H 4 having a double bond was used instead of methane. It was created. In Example 4, the partial pressure of ethylene was in the range of 1 × 10 −6 Pa to 1 × 10 −3 Pa, and in Comparative Example 6, the partial pressure of ethylene to be introduced was 2 × 10 6 as in Comparative Example 3. An image forming apparatus having a pressure of less than -7 Pa and a pressure of 5 × 10 -3 Pa or more was prepared.

【0130】エチレンの平均滞在時間は、前述のよう
に、高々数十n〜100nsec.程度と思われ、60
Hzで駆動したときの駆動周期16.7msec.より
も遥かに短い。
As described above, the average residence time of ethylene is at most several tens of n to 100 nsec. It seems to be about 60
Driving cycle 16.7 msec. Much shorter than

【0131】同様の測定を行ったところ、ほぼ同様の結
果が得られ、メタンの場合と同様に、エチレンの分圧が
1×10-6Pa〜1×10-3Paの範囲で効果が認めら
れ、1×10-4Pa以上が特に好ましいことがわかっ
た。
When the same measurement was carried out, almost the same result was obtained. As in the case of methane, the effect was recognized when the partial pressure of ethylene was in the range of 1 × 10 −6 Pa to 1 × 10 −3 Pa. It was found that 1 × 10 −4 Pa or more is particularly preferable.

【0132】[実施例5]メタンの代わりに三重結合を
有するアセチレンC22を5×10-5Pa封入したこと
を除き、実施例1と同様に作成した。アセチレンの平均
滞在時間τは、上述のように高々数百nsec.〜1μ
sec.程度と思われ、60Hzで駆動したときの駆動
周期16.7msec.よりも遥かに短い。
[Example 5] The same procedure as in Example 1 was carried out except that acetylene C 2 H 2 having a triple bond was enclosed in 5 x 10 -5 Pa instead of methane. The average residence time τ of acetylene is at most several hundreds nsec. ~ 1μ
sec. It seems that the driving cycle is 16.7 msec. When driven at 60 Hz. Much shorter than

【0133】測定の結果は実施例1と同様に、劣化を抑
制する効果があった。
The result of the measurement had the effect of suppressing the deterioration as in the case of Example 1.

【0134】[実施例6]メタンの代わりに三重結合を
有するC42を封入したことを除き、実施例1と同様に
作成した。前述の方法により、平均滞在時間τの測定を
試みたが、上記Lの値が小さすぎて有効な測定ができな
かった。これは、平均滞在時間τの値がmsec.オー
ダーよりも小さいためと思われ、従って60Hzで駆動
したときの駆動周期16.7msec.よりも短いこと
は明らかであった。
Example 6 A film was prepared in the same manner as in Example 1 except that C 4 H 2 having a triple bond was enclosed in place of methane. An attempt was made to measure the average residence time τ by the method described above, but the value of L was too small to effectively measure the value. This is because the value of the average stay time τ is msec. It seems that it is smaller than the order, so that the driving cycle when driving at 60 Hz is 16.7 msec. It was clear that it was shorter than.

【0135】測定の結果は実施例1と同様に、劣化を抑
制する効果があった。
The result of the measurement had the effect of suppressing the deterioration as in the case of Example 1.

【0136】[実施例7]実施例1における活性化工程
において、n−ヘキサンの代わりにメタンを導入した。
この活性化時の圧力は1300Paとした。実施例1と
同じく波高値15Vのパルス電圧を印加した。
[Example 7] In the activation step of Example 1, methane was introduced instead of n-hexane.
The pressure during this activation was 1300 Pa. As in Example 1, a pulse voltage having a peak value of 15V was applied.

【0137】活性化工程の後、実施例1と同様に、真空
容器内を排気し、圧力を1×10-8Pa以下まで低下さ
せた。本実施例においては、圧力を1×10-6Pa以下
に下げるのは、n−ヘキサンを用いて活性化工程を行っ
た場合より、比較的短時間で達成できた。この後、ガス
導入工程を行った。導入したガスはメタンで、圧力は実
施例1及び実施例2に示したものと同じものをそれぞれ
作成した。
After the activation step, the inside of the vacuum vessel was evacuated and the pressure was reduced to 1 × 10 -8 Pa or less as in Example 1. In this example, lowering the pressure to 1 × 10 −6 Pa or less could be achieved in a relatively short time compared to the case where the activation step was performed using n-hexane. After this, a gas introduction step was performed. The gas introduced was methane, and the pressure was the same as that shown in Examples 1 and 2.

【0138】放出電流Ieの駆動に伴う変化を、実施例
1、2と同様の条件で測定したところ、ほぼ同様の結果
が得られた。
When the change of the emission current Ie due to driving was measured under the same conditions as in Examples 1 and 2, almost the same result was obtained.

【0139】[0139]

【発明の効果】以上説明したように、駆動周期よりも短
い平均滞在時間を有する、有機物質のガスを、画像形成
装置の容器内に封入することにより、電子放出特性の劣
化を抑制し、画像形成装置として用いるのに好ましい特
性、すなわち素子電流If、放出電流Ieとも、素子電
圧Vfに対し、上述のように一義的に定まるMI特性、
を維持することができた。有機物質の分圧は、1×10
-6Pa以上であり、特に1×10-4Pa以上が好まし
く、真空容器内の全圧力は、1×10-3Pa以下であ
る。また、上記有機物質のガスとともに、水素を封入す
ることにより、電子放出特性が向上し、一層好ましい。
As described above, by enclosing a gas of an organic substance having an average residence time shorter than a driving cycle in a container of an image forming apparatus, deterioration of electron emission characteristics can be suppressed and an image can be formed. A characteristic preferable for use as a forming device, that is, an MI characteristic that is uniquely determined as described above with respect to the element voltage Vf for both the element current If and the emission current Ie,
Could be maintained. The partial pressure of organic substances is 1 × 10
-6 Pa or more, particularly preferably 1 x 10 -4 Pa or more, and the total pressure in the vacuum container is 1 x 10 -3 Pa or less. Further, by enclosing hydrogen together with the gas of the organic substance, the electron emission characteristics are improved, which is more preferable.

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

【図1】本発明の画像形成装置に関する実施例及び比較
例についての、放出電流量に時間的変化を示し、本発明
の効果を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing the effect of the present invention, showing changes over time in the amount of emission current for an example and a comparative example relating to the image forming apparatus of the present invention.

【図2】本発明に用いられる電子放出素子の基本的な構
成を説明するための模式図である。
FIG. 2 is a schematic diagram for explaining a basic configuration of an electron-emitting device used in the present invention.

【図3】本発明に用いられる電子源における配線の方法
の一例(マトリクス配線)を示す模式図である。
FIG. 3 is a schematic diagram showing an example (matrix wiring) of a wiring method in an electron source used in the present invention.

【図4】マトリクス配線の電子源を用いた本発明の画像
形成装置の構成の一例を示す模式図(斜視図)である。
FIG. 4 is a schematic view (perspective view) showing an example of a configuration of an image forming apparatus of the present invention using an electron source of matrix wiring.

【図5】本発明の画像形成装置に用いられる、蛍光膜の
構成を示す模式図である。
FIG. 5 is a schematic diagram showing a configuration of a fluorescent film used in the image forming apparatus of the present invention.

【図6】本発明の画像形成装置の製造プロセスにおい
て、活性化工程を行うための装置の一例を示す模式図で
ある。
FIG. 6 is a schematic view showing an example of an apparatus for performing an activation step in the manufacturing process of the image forming apparatus of the present invention.

【図7】本発明の画像形成装置の製造プロセスにおい
て、マトリクス配線されて電子源の、フォーミング工程
のための配線を示す模式図である。
FIG. 7 is a schematic view showing wiring for a forming step of an electron source which is matrix-wired in the manufacturing process of the image forming apparatus of the present invention.

【図8】本発明に用いられる電子源における配線の別の
一例(はしご型配線)を示す模式図である。
FIG. 8 is a schematic view showing another example of wiring (ladder type wiring) in the electron source used in the present invention.

【図9】はしご型配線の電子源を用いた本発明の画像形
成装置の構成の一例を示す模式図(斜視図)である。
FIG. 9 is a schematic view (perspective view) showing an example of the configuration of an image forming apparatus of the present invention using a ladder-type wiring electron source.

【図10】マトリクス配線の電子源の部分的な構造を示
す模式的平面図である。
FIG. 10 is a schematic plan view showing a partial structure of an electron source of matrix wiring.

【図11】図10中のA−Aに沿った断面の構造を示す
模式図である。
11 is a schematic view showing a structure of a cross section taken along line AA in FIG.

【図12】本発明に用いるマトリクス配線の電子源の製
造プロセスを説明するための模式図である。
FIG. 12 is a schematic view for explaining the manufacturing process of the electron source of the matrix wiring used in the present invention.

【図13】本発明に用いるマトリクス配線の電子源の製
造プロセスを説明するための模式図である。
FIG. 13 is a schematic diagram for explaining the manufacturing process of the electron source of the matrix wiring used in the present invention.

【図14】本発明のが贈形成装置の安定化処理のための
装置を示す模式図である。
FIG. 14 is a schematic view showing an apparatus for stabilizing the gift forming apparatus of the present invention.

【図15】平均滞在時間を測定する装置の構成を示す模
式図である。
FIG. 15 is a schematic diagram showing a configuration of an apparatus for measuring an average staying time.

【図16】図15の装置により得られた結果から、平均
滞在時間をも止める方法を説明するための図である。
FIG. 16 is a diagram for explaining a method of stopping the average staying time based on the results obtained by the apparatus of FIG.

【図17】本発明のが贈形成装置の製造プロセスにおい
て、フォーミング工程で用いるパルス電圧の波形を説明
するための図である。
FIG. 17 is a view for explaining the waveform of the pulse voltage used in the forming step in the manufacturing process of the gift forming device of the present invention.

【図18】本発明の実施例の画像形成装置と、比較例の
装置において、駆動パルスの印加を中断した後、再会し
たときの放出電流の変化の違いを示し、本発明の効果を
説明する模式図である。
FIG. 18 shows the difference in emission current change between the image forming apparatus of the example of the present invention and the apparatus of the comparative example when the drive pulse application is interrupted and then reunited to explain the effect of the present invention. It is a schematic diagram.

【図19】本発明の実施例及び比較例の画像形成装置に
おいて、メタンの圧力と、放出電流値の関係を示し、本
発明の効果を示す図である。
FIG. 19 is a diagram showing the effect of the present invention, showing the relationship between the pressure of methane and the emission current value in the image forming apparatuses of the examples and the comparative examples of the present invention.

【図20】水素とメタンの混合ガスを封入した本発明の
実施例及び比較例の画像形成装置において、混合ガス中
のメタンの比率と放出電流値の間系を示し、本発明の効
果を示す図である。
FIG. 20 shows a system between the ratio of methane in the mixed gas and the emission current value in the image forming apparatus of the embodiment and the comparative example of the present invention in which the mixed gas of hydrogen and methane is sealed, and shows the effect of the present invention. It is a figure.

【図21】本発明の画像形成し装置を構成する電子放出
素子のの素子電圧と素子電流及び放出電流の関係を示す
模式図である。
FIG. 21 is a schematic diagram showing the relationship among the element voltage, the element current, and the emission current of the electron-emitting device that constitutes the image forming apparatus of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 基板 2,3 素子電極 4 導電性膜 5 電子放出部 6 堆積物 31 基板 32 X方向配線 33 Y方向配線 34 表面伝導型電子放出素子 35 結線 41 リアプレート 42 支持枠 43 ガラス基板 44 蛍光膜 45 メタルバック 46 フェースプレート 47 真空容器 51 黒色導電材 52 蛍光体 61 画像形成装置 62 排気管 63 真空チャンバー 64 ゲートバルブ 65 排気装置 66 圧力計 67 四重極質量分析器 68 ガス導入ライン 69 導入制御手段 71 共通電極 81 基板 82 電子放出素子 83 共通配線 91 グリッド電極 92 空孔 93 容器外端子 94 容器外端子 95 基板 102 X方向配線 103 Y方向配線 104 層間絶縁層 105 コンタクトホール 106 Cr膜 107 導電性膜 131 ヒーター 132 排気管 141,142 真空容器 143 ゲートバルブ 144 細い管 145 圧力計 610 導入物質源 1 Substrate 2, 3 Element Electrode 4 Conductive Film 5 Electron Emission Section 6 Deposit 31 Substrate 32 X Direction Wiring 33 Y Direction Wiring 34 Surface Conduction Electron Emission Element 35 Connection 41 Rear Plate 42 Support Frame 43 Glass Substrate 44 Fluorescent Film 45 Metal back 46 Face plate 47 Vacuum container 51 Black conductive material 52 Phosphor 61 Image forming device 62 Exhaust pipe 63 Vacuum chamber 64 Gate valve 65 Exhaust device 66 Pressure gauge 67 Quadrupole mass analyzer 68 Gas introduction line 69 Introduction control means 71 Common Electrode 81 Substrate 82 Electron Emitting Element 83 Common Wiring 91 Grid Electrode 92 Void 93 Outer Container Terminal 94 Outer Container Terminal 95 Substrate 102 X Direction Wiring 103 Y Direction Wiring 104 Interlayer Insulation Layer 105 Contact Hole 106 Cr Film 107 Conductive Film 131 Heater 132 exhaust 141,142 vacuum vessel 143 gate valve 144 thin tube 145 pressure gauge 610 introduced substance source

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基体上に、対向する一対の素子電極と、
該一対の素子電極に接続された導電性膜と、該導電性膜
の一部に形成された電子放出部を有し、さらに該電子放
出部とその近傍に炭素あるいは炭素化合物を主成分とす
る被膜を有する電子放出素子を備える電子源と、該電子
源より放出された電子線の照射により画像を形成する画
像形成部材とを、真空容器に内包してなる画像形成装置
において、 該真空容器内に有機物質のガスが封入されており、該有
機物質のガスの分圧が1×10-6Pa以上であり、該有
機物質を含む真空容器内の全圧力が1×10-3Pa以下
であり、かつ該有機物質分子の平均滞在時間が、該電子
源の駆動周期よりも短いことを特徴とする画像形成装
置。
1. A pair of device electrodes facing each other on a substrate,
It has a conductive film connected to the pair of device electrodes and an electron emitting portion formed in a part of the conductive film, and further has carbon or a carbon compound as a main component in the electron emitting portion and its vicinity. An image forming apparatus in which an electron source including an electron-emitting device having a coating and an image forming member that forms an image by irradiation of an electron beam emitted from the electron source are included in a vacuum container, Is filled with a gas of an organic substance, the partial pressure of the gas of the organic substance is 1 × 10 −6 Pa or more, and the total pressure in the vacuum container containing the organic substance is 1 × 10 −3 Pa or less. And an average residence time of the molecules of the organic substance is shorter than a driving cycle of the electron source.
【請求項2】 上記有機物質のガスの分圧が、1×10
-4Pa以上である請求項1に記載の画像形成装置。
2. The partial pressure of the gas of the organic substance is 1 × 10.
The image forming apparatus according to claim 1, wherein the image forming apparatus has a pressure of −4 Pa or more.
【請求項3】 上記真空容器内に、該有機物質のガスと
ともに水素ガスが封入されている請求項1又は2に記載
の画像形成装置。
3. The image forming apparatus according to claim 1, wherein the vacuum container is filled with hydrogen gas together with the gas of the organic substance.
【請求項4】 上記有機物質がCH4(メタン)、C2
4(エチレン)、C22(アセチレン)、C42(ブタ
ジエン)のいずれかであることを特徴とする請求項1乃
至3のいずれかに記載の画像形成装置。
4. The organic substance is CH 4 (methane), C 2 H
The image forming apparatus according to claim 1, wherein the image forming apparatus is any one of 4 (ethylene), C 2 H 2 (acetylene), and C 4 H 2 (butadiene).
【請求項5】 基体上に、対向する一対の素子電極と、
該一対の素子電極に接続された導電性膜と、該導電性膜
の一部に形成された電子放出部を有し、さらに該電子放
出部とその近傍に炭素または炭素化合物を主成分とする
被膜を有する電子放出素子を備える電子源と、該電子源
より放出された電子線の照射により画像を形成する画像
形成部材とを、真空容器に内包してなる画像形成装置の
製造方法であって、 前記電子放出部を形成するフォーミング工程と、前記真
空容器内に有機物質のガスを導入し、前記電子放出素子
にパルス電圧を印加して、電子放出部及びその近傍に炭
素または炭素化合物を主成分とする被膜を堆積させる活
性化工程と、前記活性化工程終了後に、真空容器内の有
機物質を除去する安定化工程と、電子放出素子の駆動周
期より短い平均滞在時間を有する有機物質、あるいは該
有機物質と水素ガスの混合ガスを真空容器内に導入する
ガス導入工程とを有する事を特徴とする画像形成装置の
製造方法。
5. A pair of device electrodes facing each other on a substrate,
It has a conductive film connected to the pair of device electrodes and an electron emitting portion formed in a part of the conductive film, and further contains carbon or a carbon compound as a main component in the electron emitting portion and its vicinity. A method of manufacturing an image forming apparatus, comprising: an electron source including an electron-emitting device having a coating; and an image forming member that forms an image by irradiation of an electron beam emitted from the electron source, in a vacuum container. A forming step of forming the electron emitting portion, introducing a gas of an organic substance into the vacuum container, applying a pulse voltage to the electron emitting device, and mainly applying carbon or a carbon compound to the electron emitting portion and its vicinity. An activation step of depositing a coating film as a component, a stabilization step of removing the organic substance in the vacuum container after the activation step, an organic substance having an average residence time shorter than the driving period of the electron-emitting device, or And a gas introduction step of introducing a mixed gas of the organic substance and hydrogen gas into a vacuum container.
【請求項6】 前記安定化工程において、素子の駆動周
期より長い平均滞在時間を有する有機物質の分圧が1.
0×10-6Pa未満となるようにする請求項5に記載の
画像形成装置の製造方法。
6. The partial pressure of the organic material having an average residence time longer than the driving cycle of the device in the stabilizing step is 1.
The method for manufacturing an image forming apparatus according to claim 5, wherein the pressure is less than 0 × 10 −6 Pa.
【請求項7】 上記安定化工程において、真空容器内の
圧力が1.0×10 -6Pa未満となるようにすることを
特徴とする請求項5に記載の画像形成装置の製造方法。
7. The vacuum container in the stabilizing step
Pressure is 1.0 × 10 -6To be less than Pa
The method according to claim 5, wherein the image forming apparatus is manufactured.
【請求項8】 上記活性化工程において真空容器内に導
入する有機物質が、上記ガス導入工程において導入する
有機物質と同一の物質であることを特徴とする請求項5
乃至7のいずれかに記載の画像形成装置の製造方法。
8. The organic material introduced into the vacuum container in the activation step is the same as the organic material introduced in the gas introduction step.
8. The method for manufacturing an image forming apparatus according to any one of 7 to 7.
【請求項9】 上記電子放出素子の駆動周期より短い平
均滞在時間を有する有機物質がCH4(メタン)、C2
4(エチレン)、C22(アセチレン)、C42(ブタ
ジエン)のいずれかであることを特徴とする請求項5乃
至8のいずれかに記載の画像形成装置の製造方法。
9. The organic substance having an average residence time shorter than the driving cycle of the electron-emitting device is CH 4 (methane), C 2 H.
9. The method of manufacturing an image forming apparatus according to claim 5, wherein the method is any one of 4 (ethylene), C 2 H 2 (acetylene), and C 4 H 2 (butadiene).
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