JPH1154038A - Electron emitting element, electron surface and manufacture of picture forming device - Google Patents

Electron emitting element, electron surface and manufacture of picture forming device

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JPH1154038A
JPH1154038A JP21030697A JP21030697A JPH1154038A JP H1154038 A JPH1154038 A JP H1154038A JP 21030697 A JP21030697 A JP 21030697A JP 21030697 A JP21030697 A JP 21030697A JP H1154038 A JPH1154038 A JP H1154038A
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JP
Japan
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electron
voltage
emitting device
emitting
manufacturing
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Application number
JP21030697A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoshitaka Arai
由高 荒井
Masato Yamanobe
正人 山野辺
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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  • Cold Cathode And The Manufacture (AREA)
  • Manufacture Of Electron Tubes, Discharge Lamp Vessels, Lead-In Wires, And The Like (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a manufacturing method which is applicable to an electron source of a picture forming device to form an high grade picture and realizes uniform electron emitting characteristics for a long time. SOLUTION: In a manufacturing method of an electron emitting element which has a forming processing to form an electron emitting part 5 on conductive film 4 spanned between element electrodes 2, 3 on a base substance 1 and an activation process applying the voltage between the element electrodes 2, 3 under the atmosphere where an organic substance is present, a plasma cleaning process, which is carried out by applying a voltage between an electron emitting element and an anode electrode arranged in an airtight container to generate plasma, is carried out in either one or more of such periods as, before or after the forming process, or after an activating process.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、電子放出素子、該
電子放出素子を複数個配置してなる電子源、該電子源を
用いて構成した表示装置や露光装置等の画像形成装置の
製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing an electron-emitting device, an electron source having a plurality of the electron-emitting devices, and an image forming apparatus such as a display device or an exposure device using the electron source. About.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、電子放出素子には大別して熱電子
放出素子と冷陰極電子放出素子の2種類が知られてい
る。冷陰極電子放出素子には電界放出型(以下、「FE
型」と称す。)、金属/絶縁層/金属型(以下、「MI
M型」と称す。)や表面伝導型電子放出素子等が有る。
2. Description of the Related Art Conventionally, two types of electron-emitting devices are known, namely, a thermionic electron-emitting device and a cold cathode electron-emitting device. Field emission type (hereinafter, referred to as "FE")
Type ". ), Metal / insulating layer / metal type (hereinafter referred to as “MI
M type ". ) And surface conduction electron-emitting devices.

【0003】FE型の例としては、W.P. Dyke
and W.W. Dolan,“Field Em
ission”, Advance in Elect
ron Physics, 8,89(1956)ある
いはC.A. Spindt, “Physical
Properties of thin−filmfi
eld emission cathodes wit
h molybdenum cones”, J. A
ppl. Phys. ,47,5248(1976)
等に開示されたものが知られている。
[0003] As an example of the FE type, W. P. Dyke
and W. W. Dolan, "Field Em
issue ", Advance in Elect
ron Physics, 8, 89 (1956) or C.I. A. Spindt, “Physical
Properties of thin-filmfi
eld emission cathodes wit
h molybdenum cones ", JA
ppl. Phys. , 47, 5248 (1976).
And the like are known.

【0004】MIM型の例としては、C.A. Mea
d, “Operation ofTunnel−Em
ission Devices”, J. Appl.
Phys., 32,646(1961)等に開示され
たものが知られている。
As an example of the MIM type, C.I. A. Mea
d, “Operation of Tunnel-Em
issue Devices ", J. Appl.
Phys. , 32, 646 (1961).

【0005】表面伝導型電子放出素子の例としては、
M.I. Elinson, Radio Eng.
Electron Phys., 10,1290(1
965)等に開示されたものがある。
As an example of the surface conduction electron-emitting device,
M. I. Elinson, Radio Eng.
Electron Phys. , 10, 1290 (1
965).

【0006】表面伝導型電子放出素子は、基体上に形成
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の典型的な構成例としては、
基体上に設けた一対の素子電極間を連絡する電子放出部
形成用導電性膜に、予めフォーミングと呼ばれる通電処
理とその後の活性化処理によって、電子放出部を形成し
たものが挙げられる。
[0006] The surface conduction electron-emitting device utilizes a phenomenon in which electron emission occurs when a current flows in a small-area thin film formed on a substrate in parallel with the film surface. As a typical configuration example of this surface conduction electron-emitting device,
The conductive film for forming an electron-emitting portion, which connects between a pair of device electrodes provided on a substrate, may be one in which an electron-emitting portion is formed in advance by an energization process called forming and a subsequent activation process.

【0007】フォーミングとは、前記電子放出部形成用
薄膜の両端に電圧を印加通電し、電子放出部形成用薄膜
を局所的に破壊、変形もしくは変質せしめ、電気的に高
抵抗な状態にした亀裂を形成する処理である。
[0007] Forming refers to a crack in which a voltage is applied to both ends of the thin film for forming an electron-emitting portion and the thin film for forming an electron-emitting portion is locally destroyed, deformed or deteriorated, and is brought into an electrically high-resistance state. Is a process of forming

【0008】活性化処理とは、有機化合物を有する真空
雰囲気下において前記電子放出部形成用薄膜の両端に電
圧を印加通電し、前記亀裂近傍に炭素被膜を形成する処
理である。尚、電子放出は、その亀裂付近から行われ
る。
The activation treatment is a treatment in which a voltage is applied to both ends of the electron-emitting-portion-forming thin film in a vacuum atmosphere containing an organic compound, and a carbon film is formed in the vicinity of the crack. The electron emission is performed from the vicinity of the crack.

【0009】上述の表面伝導型電子放出素子は、構造が
単純で製造も容易であることから、大面積に亙って多数
素子を配列形成できる利点がある。そこで、この特徴を
活かすための種々の応用が研究されている。例えば、荷
電ビーム源、表示装置等の画像形成装置への利用が挙げ
られる。
The above-mentioned surface conduction electron-emitting device has an advantage that a large number of devices can be arranged and formed over a large area since the structure is simple and the production is easy. Therefore, various applications for utilizing this feature are being studied. For example, it can be used for an image forming apparatus such as a charged beam source and a display device.

【0010】多数の表面伝導型電子放出素子を配列形成
した例としては、並列に表面伝導型電子放出素子を配列
し、個々の素子の両端を配線にて夫々結線した行を多数
行配列した電子源が挙げられる(例えば、本出願人の特
開平1−031332号公報)。
As an example in which a large number of surface conduction electron-emitting devices are arranged and formed, an electron is formed by arranging surface conduction electron-emitting devices in parallel and arranging a large number of rows in which both ends of each device are connected by wiring. Sources (for example, JP-A-1-031332 of the present applicant).

【0011】また、特に表示装置等の画像形成装置にお
いては、近年、液晶を用いた平板型表示装置が、CRT
に替わって普及してきたが、自発光型でないため、バッ
クライト等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。表面伝導型
電子放出素子を多数配置した電子源と、この電子源かよ
り放出された電子によって可視光を発光せしめる蛍光体
とを組み合わせた表示装置である画像形成装置は、大画
面の装置でも比較的容易に製造でき、かつ表示品位の優
れた自発光型表示装置である(例えば、本出願人のアメ
リカ特許第5066883号明細書)。
In particular, in image forming apparatuses such as display apparatuses, in recent years, a flat panel display apparatus using liquid crystal has been
However, it is not a self-luminous type, so there is a problem that it must have a backlight etc.
It has been desired to develop a self-luminous display device. An image forming device, which is a display device that combines an electron source with a large number of surface conduction electron-emitting devices and a phosphor that emits visible light with electrons emitted from this electron source, can be compared even with a large-screen device. This is a self-luminous display device which can be easily manufactured and has excellent display quality (for example, US Pat. No. 5,066,883 of the present applicant).

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】さて、上記のような応
用に用いられる表面伝導型電子放出素子は、実用的な印
加電圧に対して良好な電子放出特性を有し、長時間にわ
たってその特性を保持し続けることが必要である。ま
た、これら表面伝導型電子放出素子を複数個用いて画像
形成装置の電子源として使用する場合には、各素子が一
様な電子放出特性を有し、かつその特性を一様に保持し
続けることが必要である。
The surface conduction electron-emitting device used in the above-mentioned applications has good electron-emitting characteristics with respect to a practically applied voltage, and exhibits such characteristics over a long period of time. It is necessary to keep it. When a plurality of these surface conduction electron-emitting devices are used as an electron source of an image forming apparatus, each device has a uniform electron emission characteristic and keeps the characteristics uniform. It is necessary.

【0013】しかしながら、本発明者等による観察によ
れば、表面伝導型電子放出素子を多数配置した電子源、
および電子源より放出された電子によって可視光を発光
せしめることで作製される画像形成装置では、蛍光体を
発光せしめるのに十分な放出電子数を長時間確保できな
い場合があり、更なる改良が必要であることがわかっ
た。すなわち、表面伝導型電子放出素子に電圧を印加し
て駆動し、蛍光体を発光せしめる放出電流の初期値が半
分になるまでの時間を半減時間と定義すると、従来の素
子では図17に示すように半減時間が数十時間と短い場
合がある。
However, according to observations by the present inventors, an electron source in which a large number of surface conduction electron-emitting devices are arranged,
In an image forming apparatus manufactured by emitting visible light with electrons emitted from the electron source, it may not be possible to secure a sufficient number of emitted electrons for a long time to emit light from the phosphor, and further improvement is required. It turned out to be. In other words, if the time required for driving the surface conduction electron-emitting device by applying a voltage to drive the surface-emitting electron-emitting device to reduce the initial value of the emission current for causing the phosphor to be halved is defined as the half-life, the conventional device has a half-life as shown in FIG. In some cases, the half time is as short as tens of hours.

【0014】本発明者等は、かかる原因を追求すべく鋭
意研究を重ねた結果、表面伝導型電子放出素子に電圧を
印加して駆動し、電子放出を行うと、素子を設置した容
器内にH2 0,02 ,CH4 ,CO(またはN2 )など
のガス分子が増加することが認められている。そこで、
本発明者等は、素子を駆動することにより系内の雰囲気
が汚染され、電子放出に悪影響を及ぼすために放出電子
数が経時的に減少するもの、と考えている。具体的に
は、表面伝導型電子放出素子に印加する電圧のために素
子近傍の温度が上昇し、導電性膜、素子電極および両者
を形成する基体上に予め吸着されていた分子が脱離する
こと、および、表面伝導型電子放出素子から放出された
電子が蛍光体等に衝突する際に、蛍光体等に予め吸着さ
れていた分子が脱離すること、により素子を有する系内
に発生した分子ないしイオンが、表面伝導型電子放出素
子の電子放出に寄与する部分を破壊もしくは変質せしめ
て、電子放出特性の著しい劣化を促すと考えている。
The present inventors have conducted intensive studies in pursuit of such causes. As a result, when a voltage is applied to the surface-conduction type electron-emitting device to drive it to emit electrons, the surface-conduction electron-emitting device is placed in a container in which the device is installed. it is accepted that H 2 0,0 2, CH 4, CO ( or N 2) gas molecules such increases. Therefore,
The present inventors believe that driving the element contaminates the atmosphere in the system and adversely affects electron emission, so that the number of emitted electrons decreases with time. Specifically, the temperature applied to the surface conduction electron-emitting device increases due to the voltage applied to the surface-conduction electron-emitting device, and molecules previously adsorbed on the conductive film, the device electrode, and the substrate forming both are desorbed. That, when electrons emitted from the surface conduction electron-emitting device collide with the phosphor or the like, molecules previously adsorbed to the phosphor or the like are desorbed, thereby being generated in the system having the device. It is believed that the molecules or ions destroy or alter the part of the surface conduction electron-emitting device that contributes to electron emission, thereby promoting remarkable deterioration of the electron emission characteristics.

【0015】このような電子放出特性の劣化を防ぐため
には、導電性膜、素子電極、および両者を形成する基
体、または、放出電子が照射される蛍光体等、に吸着さ
れたH2 0、02 、炭化水素等の分子を予め取り除く必
要がある。これら汚染物質を除去する手段として、真空
中で表面伝導型電子放出素子等を加熱する方法(ベーキ
ング)が用いられる。しかしながら、これら汚染物質で
あるH2 0,02 ,炭化水素などの分子を熱エネルギー
のみによって短時間で脱離せしめるためには、かなりの
高温が必要であり、そのような温度では素子自身が変質
する恐れがある。
[0015] In order to prevent such deterioration of electron emission characteristics, a conductive film, the substrate to form the device electrodes, and both, or phosphor or the like emitted electrons are irradiated, H 2 0, which is adsorbed on, It is necessary to remove molecules such as O 2 and hydrocarbons in advance. As a means for removing these contaminants, a method of heating a surface conduction electron-emitting device or the like in a vacuum (baking) is used. However, in order to desorb these contaminants such as H 2 0, 0 2 and hydrocarbons only by thermal energy in a short time, a considerably high temperature is required. There is a risk of deterioration.

【0016】本発明は上記問題を鑑み、電子放出特性を
長時間維持し得る表面伝導型電子放出素子の製造方法、
さらにそれを用いた電子源および画像形成装置を提供す
るものである。
In view of the above problems, the present invention provides a method of manufacturing a surface conduction electron-emitting device capable of maintaining electron emission characteristics for a long time,
Another object of the present invention is to provide an electron source and an image forming apparatus using the same.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】本発明は、上述した課題
を解決するために鋭意検討を行って成されたものであ
り、以下の構成を有する。
Means for Solving the Problems The present invention has been made by intensive studies to solve the above-mentioned problems, and has the following arrangement.

【0018】すなわち、本発明の第1は、基体上に形成
された一対の素子電極と、該素子電極に接続された、電
子放出部を含む導電性膜とを有する電子放出素子の製造
方法であって、 (a)基体上に上記素子電極と導電性膜を形成する工程 (b)上記導電性膜に電子放出部を形成するフォーミン
グ工程 (c)有機物質が存在する雰囲気下で、上記一対の素子
電極間に電圧を印加する活性化工程 を少なくとも有する電子放出素子の製造方法において、
アノード電極の設置された気密容器内に上記電子放出素
子を設置し、該気密容器内にガスを導入し、該電子放出
素子とアノード電極間に電圧を印加してプラズマを発生
させた後、気密容器内を排気する、プラズマ洗浄工程
を、上記工程(b)の前、工程(b)と工程(c)の
間、工程(c)の後、のいずれか一以上の期間に行うこ
とを特徴とする、電子放出素子の製造方法に関する。
That is, a first aspect of the present invention is a method for manufacturing an electron-emitting device having a pair of device electrodes formed on a base and a conductive film including an electron-emitting portion connected to the device electrodes. (A) a step of forming the element electrode and a conductive film on a substrate; (b) a forming step of forming an electron emission portion in the conductive film; and (c) a step of forming the pair of electrodes under an atmosphere in which an organic substance is present. An activation step of applying a voltage between the device electrodes of the electron emitting device.
The above-mentioned electron-emitting device is installed in an airtight container in which an anode electrode is installed, a gas is introduced into the airtight container, and a voltage is applied between the electron-emitting device and the anode electrode to generate plasma. The plasma cleaning step of evacuating the inside of the container is performed before or during the step (b), between the steps (b) and (c), or after the step (c). And a method for manufacturing an electron-emitting device.

【0019】上記本発明第1の電子放出素子の製造方法
は、さらにその特徴として、「前記プラズマ洗浄工程に
おいて気密容器内に導入されるガスは、He,Ne,H
2 より選ばれた1種以上のガスである」こと、「前記プ
ラズマ洗浄工程が、前記工程(c)の後に電子放出素子
あるいは電子放出素子と気密容器及びその内部に設置さ
れた部材を加熱しながら行う」こと、「前記プラズマ洗
浄工程が、前記工程(c)の前後にそれぞれ行われる」
こと、「前記プラズマ洗浄工程において電子放出素子と
アノード電極間に印加される電圧が、100V〜10k
Vの直流電圧である」こと、「前記プラズマ洗浄工程に
おいて電子放出素子とアノード電極間に印加される電圧
が、周波数10MHz〜3GHzである」こと、をも含
むものである。
The method for manufacturing an electron-emitting device according to the first aspect of the present invention is further characterized in that the gas introduced into the hermetic container in the plasma cleaning step is He, Ne, H
2) that the plasma cleaning step heats the electron-emitting device or the electron-emitting device and the hermetic container and the members installed therein after the step (c). "The plasma cleaning step is performed before and after the step (c), respectively."
That the voltage applied between the electron-emitting device and the anode electrode in the plasma cleaning step is 100 V to 10 k;
V DC voltage "and" the voltage applied between the electron-emitting device and the anode electrode in the plasma cleaning step is at a frequency of 10 MHz to 3 GHz ".

【0020】また、本発明の第2は、基体上に、一対の
素子電極と、該素子電極に接続された、電子放出部を含
む導電性膜とを有する電子放出素子を複数配置し、該複
数の電子放出素子に接続された配線を有してなる電子源
の製造方法において、上記本発明第1の電子放出素子の
製造方法を適用することを特徴とする、電子源の製造方
法に関する。
According to a second aspect of the present invention, a plurality of electron-emitting devices having a pair of device electrodes and a conductive film including an electron-emitting portion connected to the device electrodes are arranged on a substrate. The present invention relates to a method for manufacturing an electron source, characterized in that the method for manufacturing an electron source according to the first aspect of the present invention is applied to a method for manufacturing an electron source having a wiring connected to a plurality of electron-emitting devices.

【0021】さらに、本発明の第3は、基体上に、一対
の素子電極と、該素子電極に接続された、電子放出部を
含む導電性膜とを有する電子放出素子を複数配置し、該
複数の電子放出素子に接続された配線を有してなる電子
源と、該電子源から放出された電子ビームの照射により
発光して画像を形成する画像形成部材とを、気密容器内
に有してなる画像形成装置の製造方法において、上記本
発明第1の電子放出素子の製造方法を適用することを特
徴とする、画像形成装置の製造方法に関する。
Further, a third aspect of the present invention is to dispose a plurality of electron-emitting devices having a pair of device electrodes and a conductive film including an electron-emitting portion connected to the device electrodes on a substrate. An electron source having wiring connected to a plurality of electron-emitting devices, and an image forming member that forms an image by emitting light by irradiating an electron beam emitted from the electron source in an airtight container. The present invention relates to a method for manufacturing an image forming apparatus, wherein the method for manufacturing an electron-emitting device according to the first aspect of the present invention is applied.

【0022】本発明は、表面伝導型電子放出素子の製造
過程において吸着分子の十分な脱離を行うために、上記
気密容器内に導入したガスに電圧を印加してプラズマを
発生させ、荷電粒子のボンバードによる吸着分子の脱離
を利用している。吸着分子の脱離にプラズマを利用する
ことは、ベーキングによる熱エネルギーに比べて大きな
エネルギーが得られることから、短時間で効果的な吸着
分子の脱離が可能となる。
According to the present invention, in order to sufficiently desorb adsorbed molecules in the process of manufacturing the surface conduction electron-emitting device, a voltage is applied to the gas introduced into the hermetic container to generate plasma, Desorption of adsorbed molecules by bombard is used. The use of plasma for desorption of adsorbed molecules can provide a large amount of energy as compared with the thermal energy of baking, so that effective desorption of adsorbed molecules can be achieved in a short time.

【0023】また、表面伝導型電子放出素子の製造過程
においては、後述するように、有機物質が存在する気密
容器内の雰囲気下で通電する活性化工程がある。この活
性化工程における雰囲気中に不純物(特にH2 O)が存
在すると、その後の素子の安定性に悪影響を及ぼすこと
があるため、活性化工程前にプラズマ洗浄工程を組み込
みむことにより、上記H2 O等の不純物を除去してから
上記有機物質ガスを導入でき、安定性の向上に効果があ
る。また、活性化工程後にプラズマ洗浄工程を組み込む
ことは、活性化工程で用いた有機物質や、上記H2 O等
の不純物を除去することができ、安定性の向上に効果が
ある。
In the manufacturing process of the surface conduction electron-emitting device, as described later, there is an activation step of energizing under an atmosphere in an airtight container in which an organic substance exists. The presence of impurities (especially H 2 O) in the atmosphere in the activation step may adversely affect the stability of the subsequent device. Therefore, by incorporating a plasma cleaning step before the activation step, The organic substance gas can be introduced after removing impurities such as 2 O, which is effective in improving stability. Incorporating a plasma cleaning step after the activation step can remove organic substances used in the activation step and impurities such as H 2 O, which is effective in improving stability.

【0024】また、発生したプラズマが広範囲に広がる
ことから、電子放出に寄与する部分のみならずそれ以外
の基体表面、あるいは放出された電子が直接照射される
部分のみならずそれ以外の蛍光体面も、万遍なく吸着分
子の脱離が行われる。また、本発明によるプラズマ洗浄
工程では、電子源基板、さらには外枠などの画像形成部
材、をも万遍なく吸着分子の脱離が促進される。
Further, since the generated plasma spreads over a wide range, not only the part contributing to the electron emission but also the other substrate surface or the part to which the emitted electrons are directly irradiated as well as the other phosphor surface. Thus, the adsorbed molecules are desorbed uniformly. Further, in the plasma cleaning step according to the present invention, desorption of adsorbed molecules is promoted evenly in the electron source substrate and further in the image forming member such as the outer frame.

【0025】さらに、プラズマを発生させることで、素
子の作成過程で生じた基体上の微少なバリなどの突起も
除去することができ、工程中このような突起に高電界が
集中して生じると考えられている放電現象による電子放
出素子の変質、破壊の防止効果もある。
Further, by generating plasma, it is possible to remove even small projections such as burrs on the substrate generated in the process of manufacturing the element. If a high electric field is concentrated on such projections during the process, it is possible. There is also an effect of preventing deterioration and destruction of the electron-emitting device due to the considered discharge phenomenon.

【0026】なお、このプラズマ洗浄工程は、表面伝導
型電子放出素子を製造する、後述する各工程の前後で毎
回行なうことが望ましいが、工程時間を短縮する点も考
慮して、これに限定することはない。しかし、上記気密
容器内の汚染物質は、素子の駆動時に十分に取り除かれ
ていることが必要で、活性化処理後のベーキング処理に
並行してプラズマ洗浄工程を行うことが好ましい。ベー
キング処理中に並行して行なえない場合には、活性化処
理後にプラズマ洗浄工程を行うことが好ましい。
The plasma cleaning step is preferably performed every time before and after each step of manufacturing a surface conduction electron-emitting device, which will be described later. However, the plasma cleaning step is limited to this in consideration of shortening the processing time. Never. However, the contaminants in the hermetic container need to be sufficiently removed when the element is driven, and it is preferable to perform the plasma cleaning step in parallel with the baking processing after the activation processing. If the baking process cannot be performed in parallel, it is preferable to perform a plasma cleaning process after the activation process.

【0027】[0027]

【発明の実施の形態】次に、本発明の好ましい実施態様
を示す。
Next, preferred embodiments of the present invention will be described.

【0028】本発明の製造方法を適用し得る電子放出素
子の基本的構成には大別して、平面型と垂直型の2つが
ある。まず、平面型の電子放出素子について説明する。
The basic structure of the electron-emitting device to which the manufacturing method of the present invention can be applied is roughly classified into a flat type and a vertical type. First, a flat-type electron-emitting device will be described.

【0029】図1は、本発明の平面型の電子放出素子の
一構成例を示す模式図であり、図1(a)は平面図、図
1(b)は縦断面図である。図1において、1は基板、
2と3は電極(素子電極)、4は導電性膜、5は電子放
出部である。
FIGS. 1A and 1B are schematic views showing an example of the configuration of a flat type electron-emitting device according to the present invention. FIG. 1A is a plan view and FIG. 1B is a longitudinal sectional view. In FIG. 1, 1 is a substrate,
2 and 3 are electrodes (device electrodes), 4 is a conductive film, and 5 is an electron emitting portion.

【0030】基板1としては、石英ガラス、Na等の不
純物含有量を減少させたガラス、青板ガラス、スパッタ
法等によりSiO2 を積層したガラス基板及びアルミナ
等のセラミックス及びSi基板等を用いることができ
る。
As the substrate 1, quartz glass, glass with a reduced impurity content such as Na, blue plate glass, a glass substrate on which SiO 2 is laminated by a sputtering method or the like, ceramics such as alumina, and a Si substrate may be used. it can.

【0031】対向する素子電極2,3の材料としては、
一般的な導体材料を用いることができ、例えばNi,C
r,Au,Mo,W,Pt,Ti,Al,Cu,Pd等
の金属或は合金及びPd,Ag,Au,RuO2 ,Pd
−Ag等の金属或は金属酸化物とガラス等から構成され
る印刷導体、In23 −SnO2 等の透明導電体及び
ポリシリコン等の半導体導体材料等から適宜選択され
る。
The materials of the opposing element electrodes 2 and 3 are as follows.
General conductor materials can be used, for example, Ni, C
Metals or alloys such as r, Au, Mo, W, Pt, Ti, Al, Cu, Pd and Pd, Ag, Au, RuO 2 , Pd
Metal or metal oxide and printed conductor composed of glass or the like, such as -ag, is appropriately selected from a semiconductor conductive materials such as transparent conductor and polysilicon or the like In 2 O 3 -SnO 2.

【0032】素子電極間隔L、素子電極長さW、導電性
膜4の形状等は、応用される形態等を考慮して設計され
る。素子電極間隔Lは、好ましくは、数百nmから数百
μmの範囲であり、より好ましくは、数μmから数十μ
mの範囲とすることができる。素子電極長さWは、電極
の抵抗値、電子放出特性を考慮して、数μmから数百μ
mの範囲とすることができる。素子電極2,3の膜厚d
は、数十nmから数μmの範囲とすることができる。
The element electrode interval L, the element electrode length W, the shape of the conductive film 4 and the like are designed in consideration of the applied form and the like. The element electrode interval L is preferably in the range of several hundred nm to several hundred μm, more preferably several μm to several tens μm.
m. The length W of the device electrode is from several μm to several hundred μ
m. Film thickness d of device electrodes 2 and 3
Can be in the range of several tens nm to several μm.

【0033】尚、図1に示した構成だけでなく、基板1
上に、導電性膜4、対向する素子電極2,3の順に積層
した構成とすることもできる。
In addition to the configuration shown in FIG.
A configuration in which the conductive film 4 and the opposing element electrodes 2 and 3 are stacked in this order may be adopted.

【0034】導電性膜4を構成する主な材料は、Pd,
Pt,Ru,Ag,Au,Ti,In,Cu,Cr,F
e,Zn,Sn,Ta,W,Pb等の金属、PdO,S
nO2 ,In23 ,PbO,Sb23 等の酸化物、
HfB2 ,ZrB2 ,LaB6 ,CeB6 ,YB4 ,G
dB4 等の硼化物、TiC,ZrC,HfC,TaC,
SiC,WC等の炭化物、TiN,ZrN,HfN等の
窒化物、Si,Ge等の半導体、カーボン等の中から適
宜選択されるが、後述する製造方法を適用できる材料で
あれば、これらに限るものではない。
The main materials constituting the conductive film 4 are Pd,
Pt, Ru, Ag, Au, Ti, In, Cu, Cr, F
metals such as e, Zn, Sn, Ta, W, Pb, PdO, S
oxides such as nO 2 , In 2 O 3 , PbO, Sb 2 O 3 ,
HfB 2 , ZrB 2 , LaB 6 , CeB 6 , YB 4 , G
borides such as dB 4 , TiC, ZrC, HfC, TaC,
The material is appropriately selected from carbides such as SiC and WC, nitrides such as TiN, ZrN and HfN, semiconductors such as Si and Ge, carbon, and the like. Not something.

【0035】導電性膜4には、良好な電子放出特性を得
るために、微粒子で構成された微粒子膜を用いるのが好
ましい。その膜厚は、素子電極2,3へのステップカバ
レージ、素子電極2,3間の抵抗値及び後述するフォー
ミング条件等を考慮して適宜設定されるが、通常は、数
Å〜数千Åの範囲とするのが好ましく、より好ましくは
10Å〜500Åの範囲とするのが良い。その抵抗値
は、Rsが102 Ω/□〜107 Ω/□の値であるのが
好ましい。なお、Rsは、幅がwで長さがlの薄膜の長
さ方向に測定した抵抗Rを、R=Rs(l/w)と置い
たときの値である。
As the conductive film 4, a fine particle film composed of fine particles is preferably used in order to obtain good electron emission characteristics. The film thickness is appropriately set in consideration of the step coverage to the device electrodes 2 and 3, the resistance value between the device electrodes 2 and 3, a forming condition described later, and the like. It is preferable that the angle be in the range, more preferably in the range of 10 ° to 500 °. As for the resistance value, Rs is preferably a value of 10 2 Ω / □ to 10 7 Ω / □. Note that Rs is a value when the resistance R measured in the length direction of the thin film having the width w and the length 1 is set as R = Rs (l / w).

【0036】なお、本明細書では頻繁に「微粒子」とい
う言葉を用いるので、その意味について説明する。
It should be noted that the term "fine particles" is frequently used in this specification, and its meaning will be described.

【0037】小さな粒子を「微粒子」と呼び、これより
も小さなものを「超微粒子」と呼ぶ。「超微粒子」より
もさらに小さく、原子の数が数百個程度以下のものを
「クラスター」と呼ぶことは広く行われている。
Small particles are called "fine particles", and smaller ones are called "ultra fine particles". Particles smaller than "ultrafine particles" and having a few hundred atoms or less are widely called "clusters".

【0038】しかしながら、それぞれの境は厳密なもの
ではなく、どの様な性質に注目して分類するかにより変
化する。また「微粒子」と「超微粒子」を一括して「微
粒子」と呼ぶ場合もあり、本明細書中での記述はこれに
沿ったものである。
However, each boundary is not strict and varies depending on what kind of property is focused on. Further, “fine particles” and “ultrafine particles” may be collectively referred to as “fine particles”, and the description in this specification is in line with this.

【0039】例えば、「実験物理学講座14 表面・微
粒子」(木下是雄 編、共立出版1986年9月1日発
行)では、「本稿で微粒子と言うときにはその直径がだ
いたい2〜3μm程度から10nm程度までとし、特に
超微粒子というときは粒径が10nm程度から2〜3n
m程度までを意味することにする。両者を一括して単に
微粒子と書くこともあってけっして厳密なものではな
く、だいたいの目安である。粒子を構成する原子の数が
2個から数十〜数百個程度の場合はクラスターと呼
ぶ。」(195ページ 22〜26行目)と記述されて
いる。
For example, in “Experimental Physics Course 14: Surfaces and Particles” (edited by Yoshio Kinoshita, published on September 1, 1986 by Kyoritsu Publishing Co., Ltd.), the term “particles” used in this article is about 2-3 μm to 10 nm. And especially when it is referred to as ultrafine particles, the particle size is about 10 nm to 2-3 n.
It means up to about m. It is not exactly strict because both are collectively written as fine particles, but it is a rough guide. When the number of atoms constituting a particle is two to several tens to several hundreds, it is called a cluster. (Page 195, lines 22 to 26).

【0040】付言すると、新技術開発事業団の“林・超
微粒子プロジェクト”での「超微粒子」の定義は、粒径
の下限はさらに小さく、次のようなものであった。
In addition, the definition of “ultrafine particles” in the “Hayashi / Ultrafine Particle Project” of the New Technology Development Corporation was that the lower limit of the particle size was even smaller, as follows.

【0041】「創造科学技術推進制度の“超微粒子プロ
ジェクト”(1981〜1986)では、粒子の大きさ
(径)がおよそ1〜100nmの範囲のものを“超微粒
子”(ultra fine particle)と呼
ぶことにした。すると1個の超微粒子はおよそ100〜
108 個くらいの原子の集合体という事になる。原子の
尺度でみれば超微粒子は大〜巨大粒子である。」(「超
微粒子−創造科学技術」林主税、上田良二、田崎明
編;三田出版 1988年 2ページ1〜4行目)/
「超微粒子よりさらに小さいもの、すなわち原子が数個
〜数百個で構成される1個の粒子は、ふつうクラスター
と呼ばれる」(同書2ページ12〜13行目)。
In the "Ultra Fine Particle Project" of the Creative Science and Technology Promotion System (1981 to 1986), a particle having a size (diameter) in the range of about 1 to 100 nm is called an "ultra fine particle". Then, one ultrafine particle is about 100-
It is an aggregate of about 10 8 atoms. Ultra-fine particles are large to giant particles on an atomic scale. ("Ultra Fine Particles-Creative Science and Technology" Hayashi Tax, Ryoji Ueda, Akira Tazaki
(Edited by Mita Publishing, 1988, page 2, lines 1 to 4) /
"A particle even smaller than an ultrafine particle, that is, a single particle composed of several to several hundred atoms, is usually called a cluster" (ibid., Page 2, lines 12 to 13).

【0042】上記のような一般的な呼び方をふまえて、
本明細書において「微粒子」とは多数の原子・分子の集
合体で、粒径の下限は数Å〜10Å程度、上限は数μm
程度のものを指すこととする。
[0042] Based on the general notation as described above,
In the present specification, “fine particles” are an aggregate of a large number of atoms and molecules, and the lower limit of the particle size is several Å to 10 Å and the upper limit is several μm
It refers to the degree.

【0043】電子放出部5には、導電性膜4の一部に形
成された高抵抗の亀裂が含まれており、電子放出は、こ
の亀裂付近からおこなわれる。この亀裂を含む電子放出
部及び亀裂自体は、導電性膜4の膜厚、膜質、材料及び
後述するフォーミング条件等の製法に依存して形成され
る。したがって、電子放出部5の位置及び形状は、図1
に示されるように特定されるものではない。
The electron-emitting portion 5 includes a high-resistance crack formed in a part of the conductive film 4, and the electron is emitted from the vicinity of the crack. The electron-emitting portion including the crack and the crack itself are formed depending on the film thickness, the film quality, the material of the conductive film 4 and the manufacturing method such as forming conditions described later. Therefore, the position and shape of the electron-emitting portion 5 are the same as those in FIG.
It is not specified as shown in FIG.

【0044】電子放出部5の亀裂内には、数Å〜数百Å
の範囲の粒径の導電性微粒子が存在する場合もある。こ
の導電性微粒子は、導電性膜4を構成する材料の元素の
一部、あるいは全ての元素を含有するものとなる。ま
た、後述の活性化処理の結果、電子放出部5及びその近
傍の導電性膜4には、炭素及び/または炭素化合物を有
する。
In the crack of the electron emitting portion 5, several to several hundreds of
In some cases, conductive fine particles having a particle size in the range of (1) may be present. The conductive fine particles contain some or all of the elements of the material constituting the conductive film 4. Further, as a result of the activation process described later, the electron emitting portion 5 and the conductive film 4 in the vicinity thereof have carbon and / or a carbon compound.

【0045】次に、垂直型の電子放出素子について説明
する。
Next, a vertical type electron-emitting device will be described.

【0046】図2は、本発明の垂直型の電子放出素子の
一構成例を示す模式図であり、図1に示した部位と同じ
部位には図1に付した符号と同一の符号を付している。
21は段差形成部である。基板1、素子電極2,3、導
電性膜4及び電子放出部5は、前述した平面型の電子放
出素子の場合と同様の材料で構成することができる。段
差形成部21は、真空蒸着法、印刷法、スパッタ法等で
形成されたSiO2 等の絶縁性材料で構成することがで
きる。
FIG. 2 is a schematic view showing an example of the configuration of the vertical type electron-emitting device of the present invention. The same portions as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals as those in FIG. doing.
21 is a step forming part. The substrate 1, the device electrodes 2, 3, the conductive film 4, and the electron-emitting portion 5 can be made of the same material as that of the above-described flat-type electron-emitting device. The step forming portion 21 can be made of an insulating material such as SiO 2 formed by a vacuum deposition method, a printing method, a sputtering method, or the like.

【0047】段差形成部21の膜厚は、先に述べた平面
型の電子放出素子の素子電極間隔Lに対応し、数百nm
から数十μmの範囲とすることができる。
The film thickness of the step forming portion 21 corresponds to the device electrode interval L of the flat type electron-emitting device described above, and is several hundred nm.
To several tens of μm.

【0048】導電性膜4は、素子電極2,3と段差形成
部21作成後に、素子電極2,3の上に積層される。電
子放出部5は、図2においては段差形成部21に形成さ
れているが、形状、位置ともにこれに限られるものでは
ない。
The conductive film 4 is laminated on the device electrodes 2 and 3 after the device electrodes 2 and 3 and the step forming portion 21 are formed. Although the electron emitting section 5 is formed in the step forming section 21 in FIG. 2, the shape and the position are not limited to this.

【0049】次に、本発明の電子放出素子の製造方法の
一例を図3に基づいて説明する。図3は、平面型の電子
放出素子の製造工程を示しており、図1に示した部位と
同じ部位には図1に付した符号と同一の符号を付してい
る。
Next, an example of a method for manufacturing an electron-emitting device according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 3 shows a manufacturing process of the flat type electron-emitting device, and the same portions as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals as those in FIG.

【0050】1)素子電極の形成 基板1を洗剤、純水及び有機溶剤等を用いて十分に洗浄
し、真空蒸着法、スパッタ法等により素子電極材料を堆
積後、例えばフォトリソグラフィー技術を用いて基板1
上に素子電極2,3を形成する(図3(a))。
1) Formation of Device Electrode The substrate 1 is sufficiently washed with a detergent, pure water, an organic solvent, or the like, and a device electrode material is deposited by a vacuum evaporation method, a sputtering method, or the like, and then, for example, by photolithography. Substrate 1
The device electrodes 2 and 3 are formed thereon (FIG. 3A).

【0051】2)導電性膜の形成 素子電極2,3を設けた基板1上に、有機金属溶液を塗
布して、有機金属膜を形成する。有機金属溶液には、前
述の導電性膜の材料の金属を主元素とする有機化合物の
溶液を用いることができる。この有機金属膜を加熱焼成
処理し、リフトオフ、エッチング等によりパターニング
し、導電性膜4を形成する(図3(b))。ここでは、
有機金属溶液の塗布法を挙げて説明したが、導電性膜4
の形成法はこれに限られるものではなく、真空蒸着法、
スパッタ法、化学的気相堆積法、分散塗布法、ディッピ
ング法、スピンナー法等を用いることもできる。
2) Formation of Conductive Film On the substrate 1 on which the device electrodes 2 and 3 are provided, an organometallic solution is applied to form an organometallic film. As the organic metal solution, a solution of an organic compound containing the above-described metal of the conductive film as a main element can be used. This organic metal film is heated and baked, and is patterned by lift-off, etching, or the like to form a conductive film 4 (FIG. 3B). here,
The method of applying the organic metal solution has been described, but the conductive film 4
The method of forming is not limited to this.
Sputtering, chemical vapor deposition, dispersion coating, dipping, spinner, and the like can also be used.

【0052】3)フォーミング処理 続いて、フォーミング工程を施す。このフォーミング工
程の方法の一例として通電処理による方法を説明する。
所定の真空雰囲気下で素子電極2,3間に通電すると、
導電性膜4の部位に、構造の変化した電子放出部5が形
成される(図3(c))。通電フォーミングによれば、
導電性膜4に局所的に破壊,変形もしくは変質等の構造
の変化した(一般に、亀裂形態である場合が多い)が形
成される。該部位が電子放出部5を構成する。
3) Forming process Subsequently, a forming process is performed. As an example of a method of the forming step, a method by an energization process will be described.
When a current is applied between the device electrodes 2 and 3 in a predetermined vacuum atmosphere,
An electron emitting portion 5 having a changed structure is formed at a portion of the conductive film 4 (FIG. 3C). According to energizing forming,
In the conductive film 4, a structural change such as destruction, deformation or alteration (generally, a crack is often formed) is formed locally. This portion constitutes the electron emission section 5.

【0053】本フォーミング工程及びこれ以降の工程
は、例えば、図5に示すような真空処理装置を用いて行
うことができる。尚、この真空処理装置は測定評価装置
としての機能をも兼ね備えている。図5においても、図
1に示した部位と同じ部位には図1に付した符号と同一
の符号を付している。
The present forming step and the subsequent steps can be performed using, for example, a vacuum processing apparatus as shown in FIG. This vacuum processing device also has a function as a measurement evaluation device. Also in FIG. 5, the same parts as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals as those shown in FIG.

【0054】図5において、55は真空容器(気密容
器)である。前記工程によって素子電極2,3及び導電
性膜4を形成した基板1は、放出電子を捕捉するアノー
ド電極54と対向するように真空容器55内に配置され
る。また、51は電子放出素子の素子電極2,3間に素
子電圧Vf を印加するための電源、50は素子電極2,
3間を流れる素子電流If を測定するための電流計、5
3はアノード電極54に電圧を印加するための高圧電
源、52は電子放出部5より放出される放出電流Ie
測定するための電流計、56は排気ポンプ、57は後述
するプラズマ洗浄工程において真空容器55内に導入さ
れるガスを保持する容器、58はかかるガスを適切な圧
力で導入する為に設けられたニードルバルブである。
In FIG. 5, reference numeral 55 denotes a vacuum container (airtight container). The substrate 1 on which the device electrodes 2 and 3 and the conductive film 4 have been formed by the above-described process is disposed in a vacuum vessel 55 so as to face an anode electrode 54 for capturing emitted electrons. Reference numeral 51 denotes a power supply for applying a device voltage Vf between the device electrodes 2 and 3 of the electron-emitting device;
An ammeter for measuring an element current If flowing between 3;
Reference numeral 3 denotes a high-voltage power supply for applying a voltage to the anode electrode 54; 52, an ammeter for measuring an emission current Ie emitted from the electron emission section 5; 56, an exhaust pump; 57, a plasma cleaning step described later. A container 58 for holding the gas introduced into the vacuum container 55 is a needle valve provided for introducing the gas at an appropriate pressure.

【0055】また、真空容器55内には、不図示の真空
計等の真空雰囲気下での測定に必要な機器が設けられて
いて、所望の真空雰囲気下での測定評価を行えるように
なっている。排気ポンプ56は、ターボポンプ、ロータ
リーポンプ等からなる通常の高真空装置系と、イオンポ
ンプ等からなる超高真空装置系とにより構成されてい
る。また、真空処理装置の全体は、不図示のヒーターに
より加熱できる。
Further, in the vacuum vessel 55, equipment necessary for measurement in a vacuum atmosphere such as a vacuum gauge (not shown) is provided so that measurement and evaluation can be performed in a desired vacuum atmosphere. I have. The exhaust pump 56 is composed of a normal high vacuum device system such as a turbo pump and a rotary pump, and an ultra-high vacuum device system such as an ion pump. The entire vacuum processing apparatus can be heated by a heater (not shown).

【0056】上記真空処理装置においては、排気ポンプ
56により真空容器55内を所定の真空度まで排気した
後、電源51により素子電極2,3間に通電することで
フォーミング処理を行うことができる。
In the above vacuum processing apparatus, after the inside of the vacuum vessel 55 is evacuated to a predetermined degree of vacuum by the exhaust pump 56, the forming process can be performed by energizing the element electrodes 2 and 3 with the power supply 51.

【0057】通電フォーミングの電圧波形の例を図5に
示す。
FIG. 5 shows an example of the voltage waveform of the energization forming.

【0058】通電フォーミングの電圧波形は、特にパル
ス波形が好ましい。これにはパルス波高値を定電圧とし
たパルスを連続的に印加する図5(a)に示した手法
と、パルス波高値を増加させながらパルスを印加する図
5(b)に示した手法がある。
The voltage waveform of the energization forming is particularly preferably a pulse waveform. For this purpose, the method shown in FIG. 5A for continuously applying a pulse with a constant pulse peak value and the method shown in FIG. 5B for applying a pulse while increasing the pulse peak value are used. is there.

【0059】まず、パルス波高値を定電圧とした場合に
ついて説明する。図5(a)におけるT1 及びT2 は電
圧波形のパルス幅とパルス間隔である。通常T1 は1μ
sec.〜10msec.、T2 は10μsec.〜1
00msec.の範囲で設定される。三角波の波高値
(通電フォーミング時のピーク電圧)は、電子放出素子
の形態に応じて適宜選択される。このような条件のも
と、例えば、数秒から数十分間電圧を印加する。パルス
波形は、三角波に限定されるものではなく、図5(c)
に示すような矩形波等の所望の波形を採用することがで
きる。
First, the case where the pulse peak value is a constant voltage will be described. T 1 and T 2 in FIG. 5 (a) is a pulse width and the pulse interval of the voltage waveform. Normal T 1 is 1μ
sec. -10 msec. , T 2 is 10 μsec. ~ 1
00 msec. Is set in the range. The peak value of the triangular wave (peak voltage during energization forming) is appropriately selected according to the form of the electron-emitting device. Under such conditions, for example, a voltage is applied for several seconds to several tens minutes. The pulse waveform is not limited to a triangular wave, but is shown in FIG.
A desired waveform such as a rectangular wave shown in FIG.

【0060】次に、パルス波高値を増加させながら電圧
パルスを印加する場合について説明する。図5(b)に
おけるT1 及びT2 は、図5(a)に示したのと同様と
することができる。三角波の波高値(通電フォーミング
時のピーク電圧)は、例えば0.1Vステップ程度づ
つ、増加させることができる。
Next, a case where a voltage pulse is applied while increasing the pulse peak value will be described. T 1 and T 2 in FIG. 5B can be the same as those shown in FIG. 5A. The peak value of the triangular wave (peak voltage during energization forming) can be increased, for example, by about 0.1 V steps.

【0061】通電フォーミング処理の終了は、パルスの
休止期間中に低い電圧を印加し、電流を測定して抵抗値
を検知し、決定することができる。例えば0.1V程度
の電圧印加により流れる素子電流If を電流計50で測
定し、抵抗値を求めて、1MΩ以上の抵抗を示した時、
通電フォーミングを終了させる。
The end of the energization forming process can be determined by applying a low voltage during the pause period of the pulse and measuring the current to detect the resistance value. For example, when an element current If flowing by applying a voltage of about 0.1 V is measured by an ammeter 50, and a resistance value is obtained, and a resistance of 1 MΩ or more is indicated,
The energization forming is terminated.

【0062】4)活性化処理 フォーミングを終えた素子に活性化工程と呼ばれる処理
を施す。この工程により、素子電流If ,放出電流Ie
を、著しく変化させることができる。
4) Activation Process The device after the forming is subjected to a process called an activation process. By this step, the device current If and the emission current Ie
Can be varied significantly.

【0063】活性化工程は、例えば、有機物質のガスを
含有する雰囲気下で、通電フォーミングと同様に、素子
電極2,3間にパルスの印加を繰り返すことで行うこと
ができる。この雰囲気は、例えば油拡散ポンプやロータ
リーポンプなどを用いて真空容器55内を排気した場合
に雰囲気内に残留する有機ガスを利用して形成すること
ができる他、イオンポンプなどにより一旦十分に排気し
た真空中に適当な有機物質のガスを導入することによっ
ても得られる。
The activation step can be performed, for example, by repeatedly applying a pulse between the device electrodes 2 and 3 in an atmosphere containing an organic substance gas, similarly to the energization forming. This atmosphere can be formed by using an organic gas remaining in the atmosphere when the inside of the vacuum vessel 55 is evacuated using, for example, an oil diffusion pump or a rotary pump, or once sufficiently evacuated by an ion pump or the like. It can also be obtained by introducing a gas of an appropriate organic substance into a vacuum.

【0064】このときの好ましい有機物質のガス圧は、
前述の素子の形態、真空容器55の形状や、有機物質の
種類などにより異なるため、場合に応じ適宜設定され
る。適当な有機物質としては、アルカン、アルケン、ア
ルキンの脂肪族炭化水素類、芳香族炭化水素類、アルコ
ール類、アルデヒド類、ケトン類、アミン類、フェノー
ル、カルボン、スルホン酸等の有機酸類等を挙げること
が出来、具体的には、メタン、エタン、プロパンなどC
n2n+2で表される飽和炭化水素、エチレン、プロピレ
ンなどCn2n等の組成式で表される不飽和炭化水素、
ベンゼン、トルエン、メタノール、エタノール、ホルム
アルデヒド、アセトアルデヒド、アセトン、メチルエチ
ルケトン、メチルアミン、エチルアミン、フェノール、
蟻酸、酢酸、プロピオン酸等が使用できる。この処理に
より、雰囲気中に存在する有機物質から、炭素あるいは
炭素化合物が素子上に堆積し、素子電流If ,放出電流
eが、著しく変化するようになる。
The preferable gas pressure of the organic substance at this time is:
Since it differs depending on the form of the above-described element, the shape of the vacuum vessel 55, the type of the organic substance, and the like, it is appropriately set according to the case. Suitable organic substances include aliphatic hydrocarbons of alkanes, alkenes, and alkynes, aromatic hydrocarbons, alcohols, aldehydes, ketones, amines, and organic acids such as phenols, carboxylic acids, and sulfonic acids. And specifically, C, methane, ethane, propane, etc.
saturated hydrocarbons represented by n H 2n + 2 , unsaturated hydrocarbons represented by a composition formula such as C n H 2n such as ethylene and propylene,
Benzene, toluene, methanol, ethanol, formaldehyde, acetaldehyde, acetone, methyl ethyl ketone, methylamine, ethylamine, phenol,
Formic acid, acetic acid, propionic acid and the like can be used. By this treatment, carbon or a carbon compound is deposited on the device from the organic substance existing in the atmosphere, and the device current If and the emission current Ie change remarkably.

【0065】炭素あるいは炭素化合物とは、例えばグラ
ファイト(いわゆるHOPG,PG,GCを包含するも
ので、HOPGはほぼ完全なグラファイト結晶構造、P
Gは結晶粒が200Å程度で結晶構造がやや乱れたも
の、GCは結晶粒が20Å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。)であり、
その膜厚は、500Å以下の範囲とするのが好ましく、
300Å以下の範囲とすることがより好ましい。
The carbon or carbon compound includes, for example, graphite (so-called HOPG, PG, GC), and HOPG has an almost perfect graphite crystal structure, P
G indicates that the crystal grain is about 200 ° and the crystal structure is slightly disordered, and GC indicates that the crystal grain is about 20 ° and the disorder of the crystal structure is further increased. ), Amorphous carbon (refers to amorphous carbon and a mixture of amorphous carbon and the microcrystals of graphite);
The film thickness is preferably within a range of 500 ° or less,
It is more preferable to set the range to 300 ° or less.

【0066】活性化工程の終了判定は、素子電流If
放出電流Ie を測定しながら、適宜行うことができる。
なお、パルス幅、パルス間隔、パルス波高値などは適宜
設定される。
The termination of the activation step can be appropriately determined while measuring the device current If and the emission current Ie .
The pulse width, pulse interval, pulse crest value, and the like are set as appropriate.

【0067】5)プラズマ洗浄工程 活性化処理を終えた素子をプラズマ洗浄する。まず、真
空容器55を排気ポンプ56を用いて十分に排気した
後、プラズマを発生させる気体を容器57からバルブ5
8を経由して導入する。導入する圧力は気体の種類によ
って異なるが、例えばHeの場合、数十〜数百mTor
rである。次いで、素子電極2,3を等電位にし、両者
とアノード電極54との間に電源59を用いて電圧を印
加する。なお、直流電源の場合には数十V〜十数kV、
好ましくは100V〜10kVの電圧を印加し、また、
高周波電源の場合には電圧が数百Vで周波数が数MHz
〜数GHz、好ましくは10MHz〜3GHzの範囲に
ある高周波電圧を印加する。電源59としては、特に高
周波及びマイクロ波加熱用電源として広範に使用されて
いる13.56MHz及び2.45GHzの電源が好ま
しく用いられる。
5) Plasma Cleaning Step The device after the activation process is subjected to plasma cleaning. First, after the vacuum container 55 is sufficiently evacuated using the exhaust pump 56, gas for generating plasma is supplied from the container 57 to the valve 5.
Introduce via 8. The pressure to be introduced varies depending on the type of gas. For example, in the case of He, several tens to several hundreds mTorr are used.
r. Next, the device electrodes 2 and 3 are set at the same potential, and a voltage is applied between the device electrodes 2 and 3 using the power supply 59. In the case of a DC power supply, several tens V to several tens kV,
Preferably, a voltage of 100 V to 10 kV is applied,
In the case of a high frequency power supply, the voltage is several hundred V and the frequency is several MHz.
A high-frequency voltage in the range of 10 to 3 GHz, preferably 10 MHz to 3 GHz is applied. As the power source 59, a power source of 13.56 MHz and 2.45 GHz widely used particularly as a power source for high frequency and microwave heating is preferably used.

【0068】このようにして素子電極2,3とアノード
電極54との間にプラズマを発生させることにより、表
面を洗浄することができる。以下、この点について説明
する。
By generating plasma between the device electrodes 2 and 3 and the anode electrode 54 in this manner, the surface can be cleaned. Hereinafter, this point will be described.

【0069】電子放出素子の導電性膜4は、通常、大気
中で作成されるか、または薄膜作成後に大気中に曝露さ
れるため、大気中に存在する様々な分子が表面に吸着し
ている。特に、微粒子で構成された導電性膜4の表面に
は分子が吸着されやすいと考えられるが、導電性膜4以
外の部位、例えば素子電極2,3や基板1にも導電性膜
4形成時に様々な分子が表面吸着している。これらの表
面吸着分子は、素子表面に数層から数十層の分子層から
なる表面層を形成しているが、これらの表面層は、電子
放出の過程において、電子放出部位の仕事関数を著しく
不均一とするため、安定な電子放出を保証できない原因
となる。
Since the conductive film 4 of the electron-emitting device is usually formed in the air or exposed to the air after forming the thin film, various molecules existing in the air are adsorbed on the surface. . In particular, it is considered that molecules are easily adsorbed on the surface of the conductive film 4 composed of fine particles. However, when the conductive film 4 is formed on portions other than the conductive film 4, for example, the element electrodes 2 and 3 and the substrate 1. Various molecules are adsorbed on the surface. These surface-adsorbed molecules form a surface layer consisting of several to several tens of molecular layers on the surface of the device, and these surface layers significantly reduce the work function of the electron emission site in the electron emission process. Because of the non-uniformity, stable electron emission cannot be guaranteed.

【0070】したがって、素子の駆動は真空中で行い、
吸着した表面層はベーキング等により事前に脱離される
のが従来の一般的な手法である。このベーキング処理の
温度と時間は、表面層を形成する分子と基板表面との吸
着エネルギーの大小により決定されるが、一度脱離され
た分子の再吸着を防ぐ点からも、できるだけ高温で、か
つ長時間にわたり処理されることが望ましい。しかしな
がら、素子を含む基板を高温状態に長時間保つことは、
導電性膜4や基板1、素子電極2,3自身にも変質をき
たすことにつながるので、ベーキング温度、時間とも十
分な値を適用できないこともありえる。
Therefore, the device is driven in a vacuum,
Conventionally, the adsorbed surface layer is desorbed in advance by baking or the like. The temperature and time of the baking treatment are determined by the magnitude of the adsorption energy between the molecules forming the surface layer and the substrate surface. From the viewpoint of preventing the molecules once desorbed from being re-adsorbed, the temperature and time are as high as possible. It is desirable to be processed for a long time. However, keeping the substrate including the element at a high temperature for a long time requires
Since the conductive film 4, the substrate 1, and the device electrodes 2, 3 themselves are also deteriorated, sufficient values may not be applied to both the baking temperature and the time.

【0071】これに対し、本発明では、素子を有する気
密容器内に気体を少量導入し、電圧を印加してプラズマ
を発生させることで、プラズマに含まれる荷電粒子の表
面層へのポンバードにより、表面層を短時問のうちに効
果的に脱離することができる。
On the other hand, in the present invention, a small amount of gas is introduced into an airtight container having an element, and a plasma is generated by applying a voltage. The surface layer can be effectively detached in a short time.

【0072】ここで、プラズマについて簡単に説明す
る。プラズマとは一種の電離気体であり、電子(あるい
は負イオン)と正イオンが同密度で存在していて、全体
として電気的に中性を保っている。本発明ではプラズマ
を生成する気体の電離に放電電離を用いているが、放電
電離とは気体中に強い電界を印加し、絶縁破壊を生じさ
せてプラズマを得るもので、気体の電離は電界中で加速
された電子との衝突によるものが大部分である。こうし
たプラズマ中では、電子やイオンがそれぞれ運動エネル
ギーを持って絶え間なく衝突を繰り返し、イオンとの再
結合により消滅する。したがって、プラズマ中の電子密
度(あるいはイオン密度)は、単位時間に電離によって
生ずる電子(あるいはイオン)の数と、再結合によって
消滅する電子(あるいはイオン)の数の差し引きによっ
て決まる。
Here, the plasma will be briefly described. Plasma is a kind of ionized gas, in which electrons (or negative ions) and positive ions are present at the same density, and as a whole, are electrically neutral. In the present invention, discharge ionization is used for ionizing a gas that generates plasma.Discharge ionization is a method in which a strong electric field is applied to a gas to cause dielectric breakdown to obtain plasma. Most are due to collisions with electrons accelerated by. In such a plasma, electrons and ions have kinetic energy and repeatedly collide constantly, and disappear by recombination with ions. Therefore, the electron density (or ion density) in the plasma is determined by subtracting the number of electrons (or ions) generated by ionization per unit time from the number of electrons (or ions) that disappear by recombination.

【0073】本発明は、上記のように、電離によって生
じた電子(あるいはイオン)と、表面に吸着した分子の
衝突により、素子及び気密容器内壁に残留した表面層を
取り除くものであり、イオンの持つ運動エネルギーが大
きいほど、衝突時のエネルギーが大きくなり、速やかに
洗浄できる。しかし、運動エネルギーが大き過ぎたり、
反応性が高くて、基板その他に変質をきたすことは好ま
しくなく、また、電極を構成する材料を対向側にスパッ
タリングしてしまうことも好ましくない。
According to the present invention, as described above, the surface layer remaining on the element and the inner wall of the airtight container is removed by the collision of the electrons (or ions) generated by ionization with the molecules adsorbed on the surface. The greater the kinetic energy it has, the greater the energy at the time of the collision and the more quickly it can be cleaned. However, kinetic energy is too large,
It is not preferable that the reactivity is high and that the substrate or the like is deteriorated, and that the material constituting the electrode is sputtered on the opposite side.

【0074】そこで、プラズマとして用いる気体として
は、導電性膜4や素子電極2,3自身に変質をきたさな
いために不活性な単原子分子が好ましく、中でも質量が
小さく、したがって運動エネルギーの小さいHe,Ne
などが好ましい。より分子量が大きなAr,Xeなどを
用いることは、導電性膜4や素子電極2,3に変質をき
たす恐れがあるため好ましくない。また、H2 は、還元
性が高いが、素子を構成する材質によっては特に悪影響
がない場合があり、分子量も小さいので好ましく用いら
れる場合もある。
Therefore, the gas used as the plasma is preferably an inactive monoatomic molecule in order to prevent the conductive film 4 and the device electrodes 2 and 3 from being deteriorated. Among them, He gas having a small mass and therefore a small kinetic energy is preferred. , Ne
Are preferred. It is not preferable to use Ar, Xe, or the like having a higher molecular weight because the conductive film 4 and the device electrodes 2 and 3 may be deteriorated. Although H 2 has high reducibility, it may not be particularly affected depending on the material constituting the device, and may be preferably used because it has a small molecular weight.

【0075】以上の説明では、活性化工程を行った後に
プラズマ洗浄工程を行う場合を示したが、前述したよう
に、プラズマ洗浄工程はその他の各製造工程の前後に適
宜行うことが出来る。具体的には、導電性膜形成工程と
フォーミング工程の間に行うことが出来る。上記気密容
器内に活性化物質を導入する前であっても、前述したよ
うにH2 O等の排気しにくい分子が電子放出素子や、気
密容器の内壁などに吸着しており、プラズマ洗浄処理に
よりこれらを予め除去しておけば、活性化工程の後に気
密容器内を比較的容易に排気することが出来る。
In the above description, the case where the plasma cleaning step is performed after the activation step is performed. However, as described above, the plasma cleaning step can be appropriately performed before and after each of the other manufacturing steps. Specifically, it can be performed between the conductive film forming step and the forming step. Even before the activation substance is introduced into the hermetic container, molecules that are difficult to exhaust such as H 2 O are adsorbed on the electron-emitting device or the inner wall of the hermetic container as described above, and the plasma cleaning process is performed. By removing these in advance, the inside of the airtight container can be relatively easily evacuated after the activation step.

【0076】なお、活性化工程後にプラズマ洗浄工程を
行った場合には、以下の安定化工程を行うことは必ずし
も必要ではないが、フォーミング工程の前、あるいは活
性化工程の前にプラズマ洗浄工程を行い、活性化工程の
後にはプラズマ洗浄工程を行わない場合、以下の安定化
工程を行うことが好ましい。
When the plasma cleaning step is performed after the activation step, it is not always necessary to perform the following stabilization step, but the plasma cleaning step is performed before the forming step or before the activation step. If the plasma cleaning step is not performed after the activation step, the following stabilization step is preferably performed.

【0077】6)安定化工程 安定化工程は、電子放出素子やそれを収めた気密容器
(真空容器)を加熱しながら排気することにより、上記
活性化工程で導入した有機物質やその他の吸着物質を取
り除く工程である。気密容器内を排気する真空排気装置
は、それ自体から発生するオイル成分が素子の特性に影
響を与えないように、オイルフリーの装置を用いること
が好ましい。具体的にはソープションポンプとイオンポ
ンプなどからなる真空排気装置を挙げることが出来る。
6) Stabilization Step In the stabilization step, the organic substance and other adsorbed substances introduced in the activation step are exhausted by heating and exhausting the electron-emitting device and an airtight container (vacuum container) containing the same. This is the step of removing. It is preferable to use an oil-free device for the vacuum exhaust device that exhausts the inside of the airtight container so that an oil component generated from the device does not affect the characteristics of the element. Specifically, a vacuum evacuation device including a sorption pump and an ion pump can be used.

【0078】前記活性化の工程で、排気装置として油拡
散ポンプやロータリーポンプを用い、これから発生する
オイル成分に由来する有機ガスを用いた場合には、この
成分の分圧を極力低く抑える必要がある。真空容器内の
有機成分の分圧は、上記炭素及び/または炭素化合物が
ほぼ新たに堆積しない分圧で1.3×10-6Pa以下が
好ましく、さらには1.3×10-8Pa以下が特に好ま
しい。さらに真空容器内を排気するときには、真空容器
全体を加熱して、真空容器内壁や、電子放出素子に吸着
した有機物質分子を排気しやすくするのが好ましい。こ
のときの加熱条件は、80〜250℃、好ましくは15
0℃以上で、できるだけ長時間処理するのが望ましい
が、特にこの条件に限るものではなく、真空容器の大き
さや形状、電子放出素子の構成などの諸条件により適宜
選ばれる条件により行う。なお、本発明においては、予
めプラズマ洗浄を行っているため、従来の安定化処理よ
りも短時間の処理でも、ある程度の効果が得られる。真
空容器内の圧力は極力低くすることが必要で、1.3×
10-5Pa以下が好ましく、さらには1.3×10-6
a以下が特に好ましい。
In the activation step, when an oil diffusion pump or a rotary pump is used as an exhaust device and an organic gas derived from an oil component generated from the device is used, it is necessary to keep the partial pressure of this component as low as possible. is there. The partial pressure of the organic component in the vacuum vessel is preferably 1.3 × 10 −6 Pa or less, more preferably 1.3 × 10 −8 Pa or less at a partial pressure at which the carbon and / or carbon compound is not newly deposited. Is particularly preferred. Further, when evacuating the inside of the vacuum vessel, it is preferable to heat the entire vacuum vessel to facilitate evacuating the organic substance molecules adsorbed on the inner wall of the vacuum vessel and the electron-emitting device. The heating conditions at this time are 80 to 250 ° C., preferably 15 to 250 ° C.
It is desirable to carry out the treatment at 0 ° C. or higher for as long as possible, but the treatment is not particularly limited to this condition, and the treatment is carried out under conditions appropriately selected according to various conditions such as the size and shape of the vacuum vessel and the configuration of the electron-emitting device. In the present invention, since the plasma cleaning is performed in advance, a certain effect can be obtained even in a shorter processing time than the conventional stabilization processing. The pressure inside the vacuum vessel needs to be as low as possible.
It is preferably 10 −5 Pa or less, more preferably 1.3 × 10 −6 P
a or less is particularly preferable.

【0079】安定化工程を行った後の、駆動時の雰囲気
は、上記安定化処理終了時の雰囲気を維持するのが好ま
しいが、これに限るものではなく、有機物質が十分除去
されていれば、圧力自体は多少上昇しても十分安定な特
性を維持することが出来る。このような真空雰囲気を採
用することにより、新たな炭素あるいは炭素化合物の堆
積を抑制でき、結果として素子電流If ,放出電流Ie
が、安定する。
It is preferable that the atmosphere at the time of driving after the stabilization step is performed is the same as that at the end of the stabilization treatment, but the present invention is not limited to this. Even if the pressure itself increases somewhat, it is possible to maintain sufficiently stable characteristics. By adopting such a vacuum atmosphere, the deposition of new carbon or a carbon compound can be suppressed, and as a result, the device current If and the emission current Ie can be suppressed.
But it stabilizes.

【0080】上述した本発明の製造方法により得られる
電子放出素子の基本特性は、図4に示した真空処理装置
を用いて測定することができる。一例として、アノード
電極54の電圧を1kV〜10kVの範囲とし、アノー
ド電極54と電子放出素子との距離Hを2mm〜8mm
の範囲として測定を行うことができる。
The basic characteristics of the electron-emitting device obtained by the above-described manufacturing method of the present invention can be measured by using the vacuum processing apparatus shown in FIG. As an example, the voltage of the anode electrode 54 is in the range of 1 kV to 10 kV, and the distance H between the anode electrode 54 and the electron-emitting device is 2 mm to 8 mm.
Can be measured as the range of

【0081】図6は、上記真空処理装置を用いて測定さ
れた上記電子放出素子の放出電流Ie 及び素子電流If
と、素子電圧Vf との関係を模式的に示した図である。
図6においては、放出電流Ie が素子電流If に比べて
著しく小さいので、任意単位で示している。尚、縦・横
軸ともリニアスケールである。
[0081] Figure 6, the emission current I e and device current I f of the measured the electron emitting device using the vacuum processing apparatus
FIG. 4 is a diagram schematically showing a relationship between the element voltage and an element voltage Vf .
In FIG. 6, since the emission current Ie is significantly smaller than the device current If , it is shown in arbitrary units. The vertical and horizontal axes are linear scales.

【0082】図6からも明らかなように、本発明による
電子放出素子は、放出電流Ie に関して次の3つの特徴
的性質を有する。
As is clear from FIG. 6, the electron-emitting device according to the present invention has the following three characteristic properties with respect to the emission current Ie .

【0083】即ち、第1に、本素子はある電圧(閾値電
圧と呼ぶ;図6中のVth)以上の素子電圧を印加すると
急激に放出電流Ie が増加し、一方閾値電圧Vth以下で
は放出電流Ie が殆ど検出されない。つまり、放出電流
e に対する明確な閾値電圧Vthを持った非線形素子で
ある。
That is, first, when an element voltage higher than a certain voltage (referred to as threshold voltage; V th in FIG. 6) is applied to the present element, the emission current Ie rapidly increases, while the threshold voltage V th is lower. , The emission current Ie is hardly detected. That is, it is a non-linear element having a clear threshold voltage V th with respect to the emission current I e .

【0084】第2に、放出電流Ie が素子電圧Vf に単
調増加依存するため、放出電流Ieは素子電圧Vf で制
御できる。
Second, since the emission current Ie depends monotonically on the device voltage Vf , the emission current Ie can be controlled by the device voltage Vf .

【0085】第3に、アノード電極54(図4参照)に
捕捉される放出電荷は、素子電圧Vf を印加する時間に
依存する。つまり、アノード電極54に捕捉される電荷
量は、素子電圧Vf を印加する時間により制御できる。
Thirdly, the amount of charge emitted by the anode electrode 54 (see FIG. 4) depends on the time during which the device voltage Vf is applied. That is, the amount of charge captured by the anode electrode 54 can be controlled by the time during which the device voltage Vf is applied.

【0086】以上の説明より理解されるように、本発明
を適用可能な電子放出素子は、入力信号に応じて、電子
放出特性を容易に制御できることになる。この性質を利
用すると複数の電子放出素子を配して構成した電子源、
画像形成装置等、多方面への応用が可能となる。
As understood from the above description, the electron-emitting device to which the present invention can be applied can easily control the electron-emitting characteristics according to the input signal. Using this property, an electron source composed of a plurality of electron-emitting devices,
It can be applied to various fields such as an image forming apparatus.

【0087】図6においては、素子電流If が素子電圧
f に対して単調増加する(MI特性)例を示したが、
素子電流If が素子電圧Vf に対して電圧制御型負性抵
抗特性(VCNR特性)を示す場合もある(不図示)。
これらの特性は、前述の工程を制御することで制御でき
る。
[0087] In Figure 6, the device current I f showed (MI characteristic) Example monotonically increasing with respect to the device voltage V f,
The element current If may exhibit a voltage-controlled negative resistance characteristic (VCNR characteristic) with respect to the element voltage Vf (not shown).
These properties can be controlled by controlling the steps described above.

【0088】次に、本発明を適用可能な電子放出素子の
応用例について述べる。前述の本発明を適用可能な表面
伝導型電子放出素子を複数個、基板上に配列し、電子源
あるいは画像形成装置が構成できる。
Next, application examples of the electron-emitting device to which the present invention can be applied will be described. By arranging a plurality of the surface conduction electron-emitting devices to which the above-described present invention can be applied on a substrate, an electron source or an image forming apparatus can be configured.

【0089】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梯子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。まず単純マトリクス配
置について以下に詳述する。
Various arrangements of the 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-type 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. First, the simple matrix arrangement will be described in detail below.

【0090】本発明を適用可能な表面伝導型電子放出素
子については、前述した通り3つの特性がある。即ち、
電子放出素子からの放出電子は、閾値電圧以上では、対
向する素子電極間に印加するパルス状電圧の波高値と幅
で制御できる。一方、閾値電圧以下では、殆ど放出され
ない。この特性によれば、多数の電子放出素子を配置し
た場合においても、個々の素子にパルス状電圧を適宜印
加すれば、入力信号に応じて、任意の電子放出素子を選
択して電子放出量を制御できる。
The surface conduction electron-emitting device to which the present invention can be applied has three characteristics as described above. That is,
Above the threshold voltage, the electrons emitted from the electron-emitting device can be controlled by the peak value and the width of the pulse-like voltage applied between the opposing device electrodes. On the other hand, below the threshold voltage, almost no emission occurs. According to this characteristic, even when a large number of electron-emitting devices are arranged, if a pulse-like voltage is appropriately applied to each of the devices, an arbitrary electron-emitting device can be selected according to an input signal to reduce the amount of electron emission. Can control.

【0091】以下この原理に基づき、本発明を適用可能
な電子放出素子を複数配して得られる電子源基板の構成
について、図7を用いて説明する。
Hereinafter, based on this principle, the configuration of an electron source substrate obtained by disposing a plurality of electron-emitting devices to which the present invention can be applied will be described with reference to FIG.

【0092】図7において、71は電子源基板、72は
X方向配線、73はY方向配線である。74は電子放出
素子、75は結線である。
In FIG. 7, reference numeral 71 denotes an electron source substrate, 72 denotes an X-direction wiring, and 73 denotes a Y-direction wiring. 74 is an electron-emitting device, and 75 is a connection.

【0093】m本のX方向配線72は、Dx1,Dx2,…
…,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、幅は適宜設計される。Y方向配
線73は、Dy1,Dy2,……,Dynのn本の配線よりな
り、X方向配線72と同様に形成される。これらm本の
X方向配線72とn本のY方向配線73との間には、不
図示の層間絶縁層が設けられており、両者を電気的に分
離している(m,nは、共に正の整数)。
[0093] The m X-directional wirings 72 are D x1 , D x2,.
, 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-direction wiring 73, D y1, D y2, ...... , it consists n wirings of D yn, is formed in the same manner as the X-direction wiring 72. An interlayer insulating layer (not shown) is provided between the m X-directional wirings 72 and the n Y-directional wirings 73 to electrically separate them (m and n are both Positive integer).

【0094】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。この層間絶縁層は、例えば、X方向配線72を
形成した基板71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72とY方向配線73の交差部の
電位差に耐え得るように、膜厚、材料、製法が適宜設定
される。X方向配線72とY方向配線73は、それぞれ
外部端子として引き出されている。
The interlayer insulating layer (not shown) is made of SiO 2 or the like formed by a vacuum deposition method, a printing method, a sputtering method, or the like. This interlayer insulating layer is formed in a desired shape on the entire surface or a part of the substrate 71 on which the X-directional wiring 72 is formed, for example, and can withstand a potential difference at the intersection of the X-directional wiring 72 and the Y-directional wiring 73. As described above, the film thickness, material, and manufacturing method are appropriately set. The X-direction wiring 72 and the Y-direction wiring 73 are respectively drawn out as external terminals.

【0095】電子放出素子74を構成する一対の素子電
極(不図示)は、それぞれm本のX方向配線72とn本
のY方向配線73に、導電性金属等からなる結線75に
よって電気的に接続されている。
A pair of device electrodes (not shown) constituting the electron-emitting device 74 are electrically connected to m X-directional wires 72 and n Y-directional wires 73 by a connection 75 made of a conductive metal or the like. It is connected.

【0096】配線72と配線73を構成する材料、結線
75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、また夫々異なってもよく、例えば前述の素子電極の
材料より適宜選択される。素子電極を構成する材料と配
線材料が同一である場合には、素子電極に接続した配線
は素子電極ということもできる。
The material forming the wiring 72 and the wiring 73, the material forming the connection 75, and the material forming the pair of element electrodes may have the same or some of the constituent elements that are the same or different from each other. For example, the material is appropriately selected from, for example, the above-described materials of the element 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.

【0097】また、電子放出素子は、絶縁性基板71上
に直接形成しても、不図示の層間絶縁層上に形成しても
よい。
The electron-emitting device may be formed directly on the insulating substrate 71 or on an interlayer insulating layer (not shown).

【0098】また、詳しくは後述するが、X方向配線7
2には、X方向に配列した電子放出素子74の行を入力
信号に応じて走査するための走査信号を印加するための
不図示の走査信号印加手段が接続される。一方、Y方向
配線73には、Y方向に配列した電子放出素子74の各
列を入力信号に応じて変調するための不図示の変調信号
発生手段が接続される。各電子放出素子に印加される駆
動電圧は、当該素子に印加される走査信号と変調信号の
差電圧として供給される。
As will be described in detail later, the X-direction wiring 7
2 is connected to a scanning signal applying unit (not shown) for applying a scanning signal for scanning a row of the electron-emitting devices 74 arranged in the X direction according to an input signal. On the other hand, a modulation signal generating means (not shown) for modulating each column of the electron-emitting devices 74 arranged in the Y direction according to an input signal is connected to the Y-direction wiring 73. The driving voltage applied to each electron-emitting device is supplied as a difference voltage between a scanning signal and a modulation signal applied to the device.

【0099】上記構成においては、単純なマトリクス配
線を用いて、個別の素子を選択し、独立に駆動可能とす
ることができる。
In the above configuration, individual elements can be selected and driven independently using simple matrix wiring.

【0100】このような単純マトリクス配置の電子源を
用いて構成した画像形成装置について、図8と図9及び
図10を用いて説明する。図8は、画像形成装置の表示
パネルの一例を示す模式図であり、図9は、図8の表示
パネルに使用される蛍光膜の模式図である。図10は、
図8の表示パネルにNTSC方式のテレビ信号に応じて
表示を行うための駆動回路の一例を示すブロック図であ
る。
An image forming apparatus constructed using such an electron source having a simple matrix arrangement will be described with reference to FIGS. 8, 9 and 10. FIG. FIG. 8 is a schematic diagram showing an example of a display panel of the image forming apparatus, and FIG. 9 is a schematic diagram of a fluorescent film used for the display panel of FIG. FIG.
FIG. 9 is a block diagram illustrating an example of a drive circuit for performing display on the display panel of FIG. 8 in accordance with an NTSC television signal.

【0101】図8において、71は電子放出素子を複数
配した電子源基板、81は電子源基板71を固定したリ
アプレート、86はガラス基板83の内面に蛍光膜84
とメタルバック85等が形成されたフェースプレート、
82は支持枠である。リアプレート81、支持枠82及
びフェースプレート86の接続面にフリットガラス等を
塗布し、例えば大気中あるいは窒素中で、400〜50
0℃で10分間以上焼成することで、封着して、外囲器
88を構成する。
In FIG. 8, reference numeral 71 denotes an electron source substrate on which a plurality of electron-emitting devices are arranged; 81, a rear plate on which the electron source substrate 71 is fixed; 86, a fluorescent film 84 on the inner surface of a glass substrate 83;
And a face plate on which a metal back 85 and the like are formed,
82 is a support frame. Frit glass or the like is applied to the connection surfaces of the rear plate 81, the support frame 82, and the face plate 86, for example, in the air or in a nitrogen atmosphere.
By baking at 0 ° C. for 10 minutes or more, sealing is performed to form the envelope 88.

【0102】74は、図1に示したような電子放出素子
である。72,73は、電子放出素子74の一対の素子
電極(不図示)と接続されたX方向配線及びY方向配線
である。
Reference numeral 74 denotes an electron-emitting device as shown in FIG. Reference numerals 72 and 73 denote an X-direction wiring and a Y-direction wiring connected to a pair of device electrodes (not shown) of the electron-emitting device 74.

【0103】外囲器88は、上述の如く、フェースプレ
ート86、支持枠82、リアプレート81で構成され
る。リアプレート81は主に基板71の強度を補強する
目的で設けられるため、基板71自体で十分な強度を持
つ場合は別体のリアプレート81は不要であり、基板7
1に直接支持枠82を封着し、フェースプレート86、
支持枠82及び基板71で外囲器88を構成してもよ
い。一方、フェースプレート86は、リアプレート81
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持つ外囲器8
8を構成することもできる。
The envelope 88 includes the face plate 86, the support frame 82, and the rear plate 81 as described above. Since the rear plate 81 is provided mainly for the purpose of reinforcing the strength of the substrate 71, if the substrate 71 itself has sufficient strength, the separate rear plate 81 is unnecessary, and
1, a supporting frame 82 is directly sealed, and a face plate 86,
The envelope 88 may be constituted by the support frame 82 and the substrate 71. On the other hand, the face plate 86 is
By installing a support (not shown) called a spacer between them, the envelope 8 having sufficient strength against the atmospheric pressure is provided.
8 can also be configured.

【0104】図9は、蛍光膜を示す模式図である。蛍光
膜84は、モノクロームの場合は蛍光体のみで構成する
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(図9(a))あるいはブ
ラックマトリクス(図9(b))等と呼ばれる黒色導電
材91と蛍光体92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
92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84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。黒色導電材91
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. 9 is a schematic diagram showing a fluorescent film. The fluorescent film 84 can be composed of only a phosphor in the case of monochrome. In the case of a color fluorescent film, a black conductive material 91 called a black stripe (FIG. 9A) or a black matrix (FIG. 9B) or the like and a fluorescent material 92 may be used depending on the arrangement of the fluorescent materials. it can. The purpose of providing a black stripe and black matrix is
In the case of color display, the color separation between the phosphors 92 of the necessary three primary color phosphors is made black so that color mixing and the like become inconspicuous, and the reduction in contrast due to reflection of external light on the phosphor film 84 is suppressed. It is in. Black conductive material 91
As the material of, other than a commonly used material containing graphite as a main component, a material having conductivity and low light transmission and reflection can be used.

【0105】ガラス基板83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、沈澱法や印刷法等
が採用できる。蛍光膜84の内面側には、通常メタルバ
ック85が設けられる。メタルバックを設ける目的は、
蛍光体の発光のうち内面側への光をフェースプレート8
6側へ鏡面反射することにより輝度を向上させること、
電子ビーム加速電圧を印加するための電極として作用さ
せること、外囲器内で発生した負イオンの衝突によるダ
メージから蛍光体を保護すること等である。メタルバッ
クは、蛍光膜作製後、蛍光膜の内面側表面の平滑化処理
(通常、「フィルミング」と呼ばれる。)を行い、その
後Alを真空蒸着等を用いて堆積させることで作製でき
る。
The method of applying the fluorescent substance to the glass substrate 83 can employ a precipitation method or a printing method irrespective of monochrome or color. Usually, a metal back 85 is provided on the inner surface side of the fluorescent film 84. The purpose of providing a metal back is
The light emitted from the phosphor toward the inner surface is converted into a face plate 8.
Improving the brightness by specular reflection on the 6 side,
The purpose is to function as an electrode for applying an electron beam acceleration voltage, and to protect the phosphor from damage due to collision of negative ions generated in the envelope. The metal back can be manufactured by performing a smoothing process (usually called “filming”) on the inner surface of the fluorescent film after manufacturing the fluorescent film, and then depositing Al using vacuum evaporation or the like.

【0106】フェースプレート86には、更に蛍光膜8
4の導電性を高めるため、蛍光膜84の外面側に透明電
極(不図示)を設けてもよい。
The face plate 86 further has the fluorescent film 8
A transparent electrode (not shown) may be provided on the outer surface side of the fluorescent film 84 in order to increase the conductivity of the phosphor film 84.

【0107】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る必要があり、十分
な位置合わせが不可欠となる。
When the above-mentioned sealing is performed, in the case of color, it is necessary to make each color phosphor correspond to the electron-emitting device, and sufficient alignment is indispensable.

【0108】図8に示した画像形成装置は、例えば以下
のようにして製造される。
The image forming apparatus shown in FIG. 8 is manufactured, for example, as follows.

【0109】外囲器88は、前述の安定化工程と同様
に、適宜加熱しながら、イオンポンプ、ソープションポ
ンプなどのオイルを使用しない排気装置により不図示の
排気管を通じて排気し、1.3×10-5Pa程度の真空
度の有機物質の十分少ない雰囲気にする。そして、さら
に表面洗浄を行って電子放出時の脱ガスを防ぐために、
適当な分圧のHeガスを導入し、フェースプレート86
と全体を等電位にしたリアプレート81との間に直流電
圧、もしくは高周波電圧を印加してプラズマを発生させ
る。表面に残留した吸着物質の除去を行うためには、数
十分から数時間のプラズマ処理を施すことが望まれる。
十分にプラズマ処理をした後、電圧印加を終了し、導入
したガスを前記の排気装置を用いて排気した後、外囲器
88には封止が為される。
The envelope 88 is evacuated through an exhaust pipe (not shown) using an oil-free exhaust device such as an ion pump or a sorption pump while appropriately heating the envelope 88 in the same manner as in the above-described stabilization step. An atmosphere with a vacuum degree of about × 10 −5 Pa and a sufficiently small amount of organic substances is used. Then, in order to further perform surface cleaning and prevent degassing during electron emission,
He gas at an appropriate partial pressure is introduced, and face plate 86 is introduced.
A DC voltage or a high-frequency voltage is applied between the electrode and the rear plate 81 having the same potential, thereby generating plasma. In order to remove the adsorbed substance remaining on the surface, it is desired to perform plasma treatment for several tens minutes to several hours.
After the plasma processing is sufficiently performed, the voltage application is terminated, and the introduced gas is exhausted using the above-described exhaust device, and then the envelope 88 is sealed.

【0110】また、外囲器88の封止後の真空度を維持
するために、ゲッター処理を行うこともできる。これ
は、外囲器88の封止を行う直前あるいは封止後に、抵
抗加熱あるいは高周波加熱等を用いた加熱により、外囲
器88内の所定の位置に配置されたゲッター(不図示)
を加熱し、蒸着膜を形成する処理である。ゲッターは通
常Ba等が主成分であり、該蒸着膜の吸着作用により、
例えば1.3×10-3Pa〜1.3×10-5Paの真空
度を維持するものである。ここで、電子放出素子のフォ
ーミング処理以降の工程は適宜設定できる。
Further, in order to maintain the degree of vacuum after the envelope 88 is sealed, a getter process may be performed. This is because a getter (not shown) disposed at a predetermined position in the envelope 88 by heating using resistance heating, high-frequency heating, or the like immediately before or after the envelope 88 is sealed.
Is a process of forming a vapor-deposited film by heating. The getter is usually composed mainly of Ba, etc.,
For example, a vacuum degree of 1.3 × 10 −3 Pa to 1.3 × 10 −5 Pa is maintained. Here, steps after the forming process of the electron-emitting device can be set as appropriate.

【0111】次に、単純マトリクス配置の電子源を用い
て構成した表示パネルに、NTSC方式のテレビ信号に
基づいたテレビジョン表示を行う為の駆動回路の構成例
について、図10を用いて説明する。図10において、
101は画像表示パネル、102は走査回路、103は
制御回路、104はシフトレジスタ、105はラインメ
モリ、106は同期信号分離回路、107は変調信号発
生器、Vx 及びVa は直流電圧源である。
Next, an example of the configuration of a driving circuit for performing television display based on NTSC television signals on a display panel configured using electron sources arranged in a simple matrix will be described with reference to FIG. . In FIG.
101 the image display panel, 102 a scanning circuit, a control circuit 103, 104 is a shift register, 105 a line memory, a synchronous signal separating circuit 106, 107 is a modulation signal generator, V x and V a is a DC voltage source is there.

【0112】表示パネル101は、端子Dox1 乃至D
oxm 、端子Doy1 乃至Doyn 及び高圧端子87を介して
外部の電気回路と接続している。端子Dox1 乃至Doxm
には、表示パネル101内に設けられている電子源、即
ち、m行n列の行列状にマトリクス配線された電子放出
素子群を1行(n素子)づつ順次駆動する為の走査信号
が印加される。端子Doy1 乃至Doyn には、前記走査信
号により選択された1行の電子放出素子の各素子の出力
電子ビームを制御する為の変調信号が印加される。高圧
端子87には、直流電圧源Va より、例えば10kVの
直流電圧が供給されるが、これは電子放出素子から放出
される電子ビームに、蛍光体を励起するのに十分なエネ
ルギーを付与する為の加速電圧である。
The display panel 101 has terminals D ox1 through D ox
oxm , terminals Doy1 to Doyn and a high voltage terminal 87 are connected to an external electric circuit. Terminals D ox1 to D oxm
Is applied to the electron source provided in the display panel 101, that is, a scanning signal for sequentially driving one row (n elements) of electron emission element groups arranged in a matrix of m rows and n columns. Is done. The terminal D Oy1 to D oyn, modulation signals for controlling the output electron beam of each of the electron-emitting devices of one row selected by a scan signal. The high-voltage terminal 87, the DC voltage source V a, for example, a DC voltage of 10kV is applied, which the electron beams emitted from the electron-emitting device, to impart sufficient energy to excite the phosphor Is the acceleration voltage for

【0113】走査回路102について説明する。同回路
は、内部にm個のスイッチング素子(図中、S1 乃至S
m で模式的に示している)を備えたものである。各スイ
ッチング素子は、直流電圧電源Vx の出力電圧もしくは
0[V](グランドレベル)のいずれか一方を選択し、
表示パネル101の端子Dox1 乃至Doxm と電気的に接
続される。各スイッチング素子S1 乃至Sm は、制御回
路103が出力する制御信号Tscanに基づいて動作する
ものであり、例えばFETのようなスイッチング素子を
組み合わせることにより構成することができる。
Next, the scanning circuit 102 will be described. The circuit includes m switching elements (S 1 to S
m is schematically shown). Each switching device selects either the output voltage of the DC voltage source V x or 0 [V] (ground level),
To terminal D ox1 of the display panel 101 is connected to D oxm and electrically. Each switching element S 1 to S m, the control circuit 103 operates based on a control signal T scan that outputs can be configured by combining switching elements such as FET.

【0114】直流電圧源Vx は、本例の場合には電子放
出素子の特性(電子放出閾値電圧)に基づき、走査され
ていない素子に印加される駆動電圧が電子放出閾値電圧
以下となるような一定電圧を出力するよう設定されてい
る。
[0114] DC voltage source V x is based on characteristics of the electron-emitting device in the case of this example (electron emission threshold voltage), so that the driving voltage applied to the elements not being scanned is less electron emission threshold voltage It is set to output a constant voltage.

【0115】制御回路103は、外部より入力される画
像信号に基づいて適切な表示が行われるように、各部の
動作を整合させる機能を有する。制御回路103は、同
期信号分離回路106より送られる同期信号Tsyncに基
づいて、各部に対してTscan,Tsft 及びTmry の各制
御信号を発生する。
The control circuit 103 has a function of matching the operation of each unit so that an appropriate display is performed based on an image signal input from the outside. Control circuit 103 in accordance with the synchronization signal T sync sent from the synchronous signal separation circuit 106, T scan, generating a respective control signal T sft and T mry to each unit.

【0116】同期信号分離回路106は、外部から入力
されるNTSC方式のテレビ信号から、同期信号成分と
輝度信号成分とを分離するための回路で、一般的な周波
数分離(フィルター)回路等を用いて構成できる。同期
信号分離回路106により分離された同期信号は、垂直
同期信号と水平同期信号より成るが、ここでは説明の便
宜上Tsync信号として図示した。前記テレビ信号から分
離された画像の輝度信号成分は、便宜上DATA信号と
表した。このDATA信号は、シフトレジスタ104に
入力される。
The synchronizing signal separating circuit 106 is a circuit for separating a synchronizing signal component and a luminance signal component from an NTSC television signal input from the outside, and uses a general frequency separating (filter) circuit or the like. Can be configured. The synchronizing signal separated by the synchronizing signal separating circuit 106 includes a vertical synchronizing signal and a horizontal synchronizing signal, but is illustrated here as a Tsync signal for convenience of explanation. The luminance signal component of the image separated from the television signal is represented as a DATA signal for convenience. This DATA signal is input to the shift register 104.

【0117】シフトレジスタ104は、時系列的にシリ
アルに入力される前記DATA信号を、画像の1ライン
毎にシリアル/パラレル変換するためのもので、前記制
御回路103より送られる制御信号Tsft に基づいて動
作する(即ち、制御信号Tsft は、シフトレジスタ10
4のシフトクロックであると言い換えてもよい。)。シ
リアル/パラレル変換された画像1ライン分のデータ
(電子放出素子n素子分の駆動データに相当)は、Id1
乃至Idnのn個の並列信号として前記シフトレジスタ1
04より出力される。
The shift register 104 is for serially / parallel-converting the DATA signal input serially in time series for each line of an image. The shift register 104 converts the DATA signal into a control signal Tsft sent from the control circuit 103. (Ie, the control signal T sft is applied to the shift register 10
4 may be rephrased as the shift clock. ). The data for one line of the serial / parallel-converted image (corresponding to the drive data for n electron-emitting devices) is I d1
To Idn as the n parallel signals.
04.

【0118】ラインメモリ105は、画像1ライン分の
データを必要時間の間だけ記憶する為の記憶装置であ
り、制御回路103より送られる制御信号Tmry に従っ
て適宜Id1乃至Idnの内容を記憶する。記憶された内容
は、Id'1 乃至Id'n として出力され、変調信号発生器
107に入力される。
[0118] The line memory 105 is a storage device for storing only of data for one line, stores the contents of appropriate I d1 to I dn according to the control signal T mry sent from the control circuit 103 I do. The stored contents are output as I d′ 1 to I d′ n and input to the modulation signal generator 107.

【0119】変調信号発生器107は、画像データI
d'1 乃至Id'n の各々に応じて、電子放出素子の各々を
適切に駆動変調する為の信号源であり、その出力信号
は、端子Doy1 乃至Doyn を通じて表示パネル101内
の電子放出素子に印加される。
Modulation signal generator 107 outputs image data I
d'1 to according to each of the I d'n, a signal source for appropriately driving modulating each of the electron-emitting device, the output signal, the electronic display panel 101 through the terminals D Oy1 to D Oyn Applied to the emitting element.

【0120】前述したように、本発明を適用可能な電子
放出素子は放出電流Ie に関して以下の基本特性を有し
ている。即ち、電子放出には明確な閾値電圧Vthがあ
り、Vth以上の電圧が印加された時のみ電子放出が生じ
る。電子放出閾値以上の電圧に対しては、素子への印加
電圧の変化に応じて放出電流も変化する。このことか
ら、本素子にパルス状の電圧を印加する場合、例えば電
子放出閾値電圧以下の電圧を印加しても電子放出は生じ
ないが、電子放出閾値電圧以上の電圧を印加する場合に
は電子ビームが出力される。その際、パルスの波高値V
m を変化させることにより、出力電子ビームの強度を制
御することが可能である。また、パルスの幅Pw を変化
させることにより、出力される電子ビームの電荷の総量
を制御することが可能である。
As described above, the electron-emitting device to which the present invention can be applied has the following basic characteristics with respect to the emission current Ie . That is, electron emission has a clear threshold voltage Vth , and electron emission occurs only when a voltage equal to or higher than Vth is applied. For a voltage equal to or higher than the electron emission threshold, the emission current also changes according to the change in the voltage applied to the device. From this, when a pulse-like voltage is applied to this element, for example, when a voltage lower than the electron emission threshold voltage is applied, electron emission does not occur, but when a voltage higher than the electron emission threshold voltage is applied, electrons are not emitted. A beam is output. At this time, the pulse peak value V
By changing m , the intensity of the output electron beam can be controlled. Further, by changing the width P w of pulse, it is possible to control the total amount of the outputted electron beam charge.

【0121】従って、入力信号に応じて電子放出素子を
変調する方式としては、電圧変調方式とパルス幅変調方
式等が採用できる。電圧変調方式を実施するに際して
は、変調信号発生器107としては、一定長さの電圧パ
ルスを発生し、入力されるデータに応じて適宜電圧パル
スの波高値を変調できるような電圧変調方式の回路を用
いることができる。パルス幅変調方式を実施するに際し
ては、変調信号発生器107として、一定の波高値の電
圧パルスを発生し、入力されるデータに応じて適宜電圧
パルスの幅を変調するようなパルス幅変調方式の回路を
用いることができる。
Therefore, as a method of modulating the electron-emitting device according to the input signal, a voltage modulation method, a pulse width modulation method, or the like can be adopted. When implementing the voltage modulation method, the modulation signal generator 107 generates a voltage pulse of a fixed length, and a voltage modulation circuit capable of appropriately modulating the peak value of the voltage pulse according to input data. Can be used. When performing the pulse width modulation method, the modulation signal generator 107 generates a voltage pulse having a constant peak value, and modulates the width of the voltage pulse appropriately according to input data. A circuit can be used.

【0122】シフトレジスタ104やラインメモリ10
5は、デジタル信号式のものでもアナログ信号式のもの
でも採用できる。画像信号のシリアル/パラレル変換や
記憶が所定の速度で行なわれれば良いからである。
The shift register 104 and the line memory 10
5 can be a digital signal type or an analog signal type. This is because the serial / parallel conversion and storage of the image signal may be performed at a predetermined speed.

【0123】デジタル信号式を用いる場合には、同期信
号分離回路106の出力信号DATAをデジタル信号化
する必要があるが、これには同期信号分離回路106の
出力部にA/D変換器を設ければ良い。これに関連して
ラインメモリ105の出力信号がデジタル信号かアナロ
グ信号かにより、変調信号発生器107に用いられる回
路が若干異なったものとなる。即ち、デジタル信号を用
いた電圧変調方式の場合、変調信号発生器107には、
例えばD/A変換回路を用い、必要に応じて増幅回路等
を付加する。パルス幅変調方式の場合、変調信号発生器
107には、例えば高速の発振器及び発振器の出力する
波数を計数する計数器(カウンタ)及び計数器の出力値
と前記メモリの出力値を比較する比較器(コンパレー
タ)を組み合わせた回路を用いる。必要に応じて、比較
器の出力するパルス幅変調された変調信号を電子放出素
子の駆動電圧にまで電圧増幅するための増幅器を付加す
ることもできる。
When the digital signal type is used, it is necessary to convert the output signal DATA of the synchronization signal separation circuit 106 into a digital signal. For this purpose, an A / D converter is provided at the output of the synchronization signal separation circuit 106. Just do it. In this connection, the circuit used for the modulation signal generator 107 is slightly different depending on whether the output signal of the line memory 105 is a digital signal or an analog signal. That is, in the case of the voltage modulation method using a digital signal, the modulation signal generator 107 includes:
For example, a D / A conversion circuit is used, and an amplification circuit and the like are added as necessary. In the case of the pulse width modulation method, the modulation signal generator 107 includes, for example, a high-speed oscillator, a counter for counting the number of waves output from the oscillator, and a comparator for comparing the output value of the counter with the output value of the memory. (Comparator) is used. If necessary, an amplifier for amplifying the pulse width modulated signal output from the comparator to the drive voltage of the electron-emitting device can be added.

【0124】アナログ信号を用いた電圧変調方式の場
合、変調信号発生器107には、例えばオペアンプ等を
用いた増幅回路を採用でき、必要に応じてレベルシフト
回路等を付加することもできる。パルス幅変調方式の場
合には、例えば電圧制御型発振回路(VCO)を採用で
き、必要に応じて電子放出素子の駆動電圧にまで電圧増
幅するための増幅器を付加することもできる。
In the case of the voltage modulation method using an analog signal, for example, an amplification circuit using an operational amplifier or the like can be used as the modulation signal generator 107, and a level shift circuit or the like can be added as necessary. In the case of the pulse width modulation method, for example, a voltage controlled oscillator (VCO) can be employed, and an amplifier for amplifying the voltage up to the driving voltage of the electron-emitting device can be added as necessary.

【0125】このような構成をとり得る本発明の画像形
成装置においては、各電子放出素子に、容器外端子D
ox1 乃至Doxm 、Doy1 乃至Doyn を介して電圧を印加
することにより、電子放出が生じる。高圧端子87を介
してメタルバック85あるいは透明電極(不図示)に高
圧を印加し、電子ビームを加速する。加速された電子
は、蛍光膜84に衝突し、発光が生じて画像が形成され
る。
In the image forming apparatus of the present invention which can have such a configuration, each of the electron-emitting devices is provided with an external terminal D
ox1 to D oxm, by applying a voltage via the D Oy1 to D oyn, electron emission occurs. A high voltage is applied to the metal back 85 or a transparent electrode (not shown) via the high voltage terminal 87 to accelerate the electron beam. The accelerated electrons collide with the fluorescent film 84 and emit light to form an image.

【0126】ここで述べた画像形成装置の構成は、本発
明を適用可能な画像形成装置の一例であり、本発明の技
術思想に基づいて種々の変形が可能である。入力信号に
ついてはNTSC方式を挙げたが、入力信号はこれに限
られるものではなく、PAL、SECAM方式等の他、
これらよりも多数の走査線からなるTV信号(例えば、
MUSE方式をはじめとする高品位TV)方式をも採用
できる。
The configuration of the image forming apparatus described here is an example of an image forming apparatus to which the present invention can be applied, and various modifications can be made based on the technical idea of the present invention. The input signal has been described in the NTSC system. However, the input signal is not limited to this. In addition to the PAL and SECAM systems,
A TV signal composed of more scanning lines than these (for example,
A high-definition TV system such as the MUSE system can also be adopted.

【0127】次に、前述の梯子型配置の電子源及び画像
形成装置について、図11及び図12を用いて説明す
る。
Next, the electron source and the image forming apparatus having the ladder-type arrangement will be described with reference to FIGS. 11 and 12. FIG.

【0128】図11は、梯子型配置の電子源の一例を示
す模式図である。図11において、110は電子源基
板、111は電子放出素子である。112は、電子放出
素子111を接続するための共通配線Dx1〜Dx10 であ
り、これらは外部端子として引き出されている。電子放
出素子111は、基板110上に、X方向に並列に複数
個配置されている(これを素子行と呼ぶ)。この素子行
が複数個配置されて、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、電子放出閾値以上の電圧を印加
し、電子ビームを放出させたくない素子行には、電子放
出閾値以下の電圧を印加する。各素子行間に位置する共
通配線Dx2〜Dx9は、例えばDx2とDx3、Dx4とDx5
x6とDx7、Dx8とDx9とを夫々一体の同一配線とする
こともできる。
FIG. 11 is a schematic diagram showing an example of a ladder type electron source. In FIG. 11, reference numeral 110 denotes an electron source substrate, and 111 denotes an electron-emitting device. Reference numeral 112 denotes common wirings D x1 to D x10 for connecting the electron-emitting devices 111, and these are drawn out as external terminals. A plurality of electron-emitting devices 111 are arranged on the substrate 110 in parallel in the X direction (this is called an element row). A plurality of the element rows are arranged to constitute an electron source. By applying a drive voltage between the common wires of each element row, each element row can be driven independently. That is, a voltage equal to or higher than the electron emission threshold is applied to an element row in which an electron beam is to be emitted, and a voltage equal to or lower than the electron emission threshold is applied to an element row in which an electron beam is not desired to be emitted. The common wirings D x2 to D x9 located between the element rows are, for example, D x2 and D x3 , D x4 and D x5 ,
D x6 and D x7 , and D x8 and D x9 , can also be formed as one and the same wiring.

【0129】図12は、梯子型配置の電子源を備えた画
像形成装置におけるパネル構造の一例を示す模式図であ
る。120はグリッド電極、121は電子が通過するた
めの開口、Dox1 乃至Doxm は容器外端子、G1 乃至G
n はグリッド電極120と接続された容器外端子であ
る。110は各素子行間の共通配線を同一配線とした電
子源基板である。図12においては、図8、図11に示
した部位と同じ部位には、これらの図に付したのと同一
の符号を付している。ここに示した画像形成装置と、図
8に示した単純マトリクス配置の画像形成装置との大き
な違いは、電子源基板110とフェースプレート86の
間にグリッド電極120を備えているか否かである。
FIG. 12 is a schematic diagram showing an example of a panel structure in an image forming apparatus provided with a ladder-type electron source. 120 is a grid electrode, 121 is an opening through which electrons pass, D ox1 to D oxm are terminals outside the container, and G 1 to G
n is an external terminal connected to the grid electrode 120. Reference numeral 110 denotes an electron source substrate in which the common wiring between each element row is the same wiring. In FIG. 12, the same portions as those shown in FIGS. 8 and 11 are denoted by the same reference numerals as those shown in these drawings. A major difference between the image forming apparatus shown here and the image forming apparatus having the simple matrix arrangement shown in FIG. 8 is whether or not the grid electrode 120 is provided between the electron source substrate 110 and the face plate 86.

【0130】図12においては、基板110とフェース
プレート86の間には、グリッド電極120が設けられ
ている。グリッド電極120は、電子放出素子111か
ら放出された電子ビームを変調するためのものであり、
梯子型配置の素子行と直交して設けられたストライプ状
の電極に電子ビームを通過させるため、各素子に対応し
て1個ずつ円形の開口121が設けられている。グリッ
ド電極の形状や配置位置は、図12に示したものに限定
されるものではない。例えば、開口としてメッシュ状に
多数の通過口を設けることもでき、グリッド電極を電子
放出素子の周囲や近傍に設けることもできる。
In FIG. 12, a grid electrode 120 is provided between the substrate 110 and the face plate 86. The grid electrode 120 is for modulating the electron beam emitted from the electron-emitting device 111,
In order to allow an electron beam to pass through stripe-shaped electrodes provided orthogonally to the ladder-type element rows, one circular opening 121 is provided for each element. The shapes and arrangement positions of the grid electrodes are not limited to those shown in FIG. For example, a large number of passage openings can be provided in a mesh shape as openings, and a grid electrode can be provided around or near the electron-emitting device.

【0131】容器外端子Dox1 乃至Doxm 及びグリッド
容器外端子G1 乃至Gn は、不図示の制御回路と電気的
に接続されている。
The outer terminals D ox1 to D oxm and the outer terminals G 1 to G n of the grid are electrically connected to a control circuit (not shown).

【0132】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)して行くのと同期してグリッド電極
列に画像1ライン分の変調信号を同時に印加する。これ
により、各電子ビームの蛍光体への照射を制御し、画像
を1ラインずつ表示することができる。
In the image forming apparatus of this 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 each electron beam to the phosphor and display an image one line at a time.

【0133】以上説明した本発明を適用可能な画像形成
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 to which the present invention described above can be applied is not only a display device for a television broadcast, a display device such as a video conference system or a computer, but also an optical printer including a photosensitive drum. It can also be used as an image forming apparatus or the like.

【0134】[0134]

【実施例】以下に、具体的な実施例を挙げて本発明を説
明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものでは
なく、本発明の目的が達成される範囲内での各要素の置
換や設計変更がなされたものをも包含する。
EXAMPLES The present invention will be described below with reference to specific examples, but the present invention is not limited to these examples, and each element within a range in which the object of the present invention is achieved. This also includes those in which substitutions or design changes have been made.

【0135】[実施例1]本実施例に係わる電子放出素
子の基本的な構成は、図1と同様である。図1におい
て、1は基板、2と3は素子電極、4は導電性膜、5は
電子放出部である。
[Embodiment 1] The basic structure of an electron-emitting device according to this embodiment is the same as that of FIG. In FIG. 1, 1 is a substrate, 2 and 3 are device electrodes, 4 is a conductive film, and 5 is an electron emitting portion.

【0136】本実施例に係る電子放出素子の製造法は、
基本的には図3と同様であり、以下、図1及び図3を用
いて、本実施例における素子の製造法を順を追って説明
する。
The method for manufacturing the electron-emitting device according to this embodiment is as follows.
This is basically the same as FIG. 3, and the method of manufacturing the element in this embodiment will be described step by step with reference to FIGS.

【0137】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、電極パター
ンに対応する開口部を有するホトレジスト(RD−20
00N−41/日立化成社製)のマスクパターンを形成
し、真空蒸着法により、厚さ50ÅのTi、厚さ100
0ÅのNiを順次堆積した。次に、ホトレジストを有機
溶剤で溶解し、Ni/Ti膜をリフトオフして、素子電
極2,3を形成した(図3(a))。素子電極の間隔L
は3μm、素子電極幅Wは300μmである。
Step-a A photoresist (RD-20 having an opening corresponding to an electrode pattern) was formed on a substrate 1 in which a silicon oxide film having a thickness of 0.5 μm was formed on a cleaned blue plate glass by a sputtering method.
00N-41 / manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.).
0% Ni was sequentially deposited. Next, the photoresist was dissolved with an organic solvent, and the Ni / Ti film was lifted off to form device electrodes 2 and 3 (FIG. 3A). Element electrode spacing L
Is 3 μm, and the element electrode width W is 300 μm.

【0138】工程−b 上記素子に厚さ1000ÅのCr膜を真空蒸着法により
形成し、フォトリソグラフィー技術により、導電性膜の
パターンに対応する開口部を設け、導電性膜形成のため
のCrマスクを形成した。その上にPdアミン錯体溶液
(ccp4230/奥野製薬(株)製)をスピンナーを
用いて塗布し、300℃で12分間の加熱焼成処理を行
い、PdOを主成分とする導電性膜を形成した。この導
電性膜の厚さは、100Åであった。続いて、Crマス
クをウエットエッチングで除去し、PdO微粒子膜をリ
フトオフすることにより所望のパターンを有する導電性
膜6を形成した(図3(b))。該導電性膜4の抵抗値
は、Rs =2×104 Ω/□であった。
Step-b A Cr film having a thickness of 1000 に is formed on the above-mentioned element by a vacuum deposition method, an opening corresponding to the pattern of the conductive film is provided by photolithography, and a Cr mask for forming the conductive film is formed. Was formed. A Pd amine complex solution (ccp4230 / Okuno Pharmaceutical Co., Ltd.) was applied thereon using a spinner, and heated and baked at 300 ° C. for 12 minutes to form a conductive film containing PdO as a main component. The thickness of this conductive film was 100 °. Subsequently, the Cr mask was removed by wet etching, and the PdO fine particle film was lifted off to form a conductive film 6 having a desired pattern (FIG. 3B). The resistance value of the conductive film 4 was R s = 2 × 10 4 Ω / □.

【0139】以上の工程により、基板1上に素子電極
2,3及び導電性膜4を形成した。
Through the above steps, the device electrodes 2 and 3 and the conductive film 4 were formed on the substrate 1.

【0140】工程−c 次に、上記基板1を図5の真空処理装置の真空容器55
内の試料ホルダー(不図示)に設置し、排気ポンプ56
にて排気し、真空容器55内を約2.6×10-3Paの
真空度とした。この後、素子に素子電圧Vf を印加する
ための電源51より、素子の素子電極2,3間に電圧を
印加し、通電フォーミングを行ない、電子放出部5を形
成した(図3(c))。
Step-c Next, the substrate 1 is placed in the vacuum container 55 of the vacuum processing apparatus shown in FIG.
Installed in a sample holder (not shown)
The inside of the vacuum vessel 55 was evacuated to a degree of vacuum of about 2.6 × 10 −3 Pa. Thereafter, a voltage is applied between the device electrodes 2 and 3 of the device from a power supply 51 for applying a device voltage Vf to the device, and energization forming is performed to form an electron emission portion 5 (FIG. 3C). ).

【0141】本実施例ではパルス幅T1 を1mse
c.、パルス間隔T2 を10msec.とし、矩形波の
波高値(フォーミング時のピーク電圧)は0.1Vステ
ップで昇圧し、フォーミング処理を行なった。また、フ
ォーミング処理中は、フォーミングパルスの休止時間内
に0.1Vの抵抗測定用パルスを挿入し、抵抗値が約1
MΩ以上になった時に、素子ヘの電圧の印加を終了し
た。このときのフォーミング電力は、約70mWであっ
た。
In this embodiment, the pulse width T 1 is set to 1 ms.
c. , The pulse interval T 2 is 10 msec. The peak value (peak voltage at the time of forming) of the rectangular wave was raised in steps of 0.1 V, and the forming process was performed. During the forming process, a resistance measuring pulse of 0.1 V is inserted within the pause time of the forming pulse, and the resistance value becomes about 1
When the voltage became MΩ or more, the application of the voltage to the device was terminated. The forming power at this time was about 70 mW.

【0142】工程−d この後、素子を真空中に保持したまま、150℃でアニ
ーリングし、導電性膜4を還元した。続いて、n−ヘキ
サンをスローリークバルブを通して真空容器55内に導
入し、1.3×10-3Paを維持した。次に、フォーミ
ング処理した素子に矩形波の波高値14Vのパルス電圧
を印加し、活性化処理をした。この条件では効率η(I
e /If ×100%)が、約30分で最大となることを
予備的検討により把握していたので、30分後に通電を
停止し、スローリークバルブを閉め、活性化処理を終了
した。
Step-d Thereafter, the device was annealed at 150 ° C. while keeping the device in a vacuum to reduce the conductive film 4. Subsequently, n-hexane was introduced into the vacuum vessel 55 through a slow leak valve to maintain 1.3 × 10 −3 Pa. Next, a pulse voltage having a peak value of 14 V of a rectangular wave was applied to the element subjected to the forming process, and an activation process was performed. Under this condition, the efficiency η (I
(e / I f × 100%) reached a maximum in about 30 minutes by preliminary examination. Therefore, after 30 minutes, the power supply was stopped, the slow leak valve was closed, and the activation process was terminated.

【0143】工程−e 続いて、真空容器55内にニードルバルブを介して約
6.5×103 PaのHeを導入し、等電位にした素子
電極2,3とアノード電極54との間に13.56MH
z,500Wの高周波電圧を印加してプラズマを発生さ
せ、そのまま30分間電圧印加を継続した。30分経過
後、高周波電圧の印加を停止し、ついで導入したHeガ
スを排気した。
Step-e Subsequently, about 6.5 × 10 3 Pa of He was introduced into the vacuum vessel 55 through a needle valve, and the potential between the device electrodes 2 and 3 and the anode electrode 54 at the same potential was introduced. 13.56MH
A high frequency voltage of 500 W was applied to generate plasma, and voltage application was continued for 30 minutes. After 30 minutes, the application of the high-frequency voltage was stopped, and the introduced He gas was exhausted.

【0144】工程−f 続いて、電子放出特性を評価した。なお、アノード電極
54と電子放出素子間の距離Hを4mm、アノード電極
54の電位を1000V、電子放出特性測定時の真空容
器55内の真空度を1.3×10-6Paとし、素子電極
2及び3の間に素子電圧を14V印加した。
Step-f Subsequently, the electron emission characteristics were evaluated. The distance H between the anode electrode 54 and the electron-emitting device was 4 mm, the potential of the anode electrode 54 was 1000 V, and the degree of vacuum in the vacuum vessel 55 at the time of measuring the electron emission characteristics was 1.3 × 10 −6 Pa. An element voltage of 14 V was applied between 2 and 3.

【0145】[比較例1]実施例1の工程−eにおい
て、プラズマを発生させず200℃30分間のベーキン
グを行った以外は、実施例1と同様に電子放出素子を作
製し、電子放出特性の評価を行なった。
Comparative Example 1 An electron-emitting device was manufactured in the same manner as in Example 1, except that baking was performed at 200 ° C. for 30 minutes without generating plasma in step-e of Example 1. Was evaluated.

【0146】実施例1および比較例1で作製した素子を
評価したところ、実施例1で作製した素子の方が、比較
例1の素子に比べて、長時間にわたり十分な電子放出特
性を保持し、比較例1の素子に対して、実施例1の素子
の電子放出特性の安定性は大幅に改善された。
When the devices manufactured in Example 1 and Comparative Example 1 were evaluated, the device manufactured in Example 1 retained sufficient electron emission characteristics for a longer time than the device in Comparative Example 1. In comparison with the device of Comparative Example 1, the stability of the electron emission characteristics of the device of Example 1 was greatly improved.

【0147】また、実施例1の素子の駆動中に気密容器
(真空容器55)内に放出されるガスの分圧は、気密容
器に配置された残留ガス分析器により、比較例1の素子
を駆動する際に放出されるガスの分圧よりも著しく低い
ことが認められた。さらに、実施例1の素子を走査型電
子顕微鏡により観察したところ、比較例1の素子に比べ
て素子上に見られる突起等が著しく少ないことが認めら
れた。
The partial pressure of the gas released into the hermetic container (vacuum container 55) during the operation of the device of the first embodiment was determined by the residual gas analyzer arranged in the hermetic container. It was found that the pressure was significantly lower than the partial pressure of the gas released during operation. Further, when the device of Example 1 was observed with a scanning electron microscope, it was found that the number of protrusions and the like seen on the device was significantly smaller than that of the device of Comparative Example 1.

【0148】また、実施例1の導電性膜4の材料として
前記PdOの他、Pd、Ni、Pt、Au等のスパッタ
膜を用いた種々の組み合わせによっても、同様の効果が
得られた。
The same effect was obtained by various combinations using sputtered films of Pd, Ni, Pt, Au, etc. in addition to the above-mentioned PdO as the material of the conductive film 4 of the first embodiment.

【0149】[実施例2]実施例1の工程−eを、以下
に示す工程−eに代えた以外は、実施例1と同様電子放
出素子を作製し、電子放出特性の評価を行なった。
Example 2 An electron-emitting device was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the step-e of Example 1 was changed to the following step-e, and the electron emission characteristics were evaluated.

【0150】工程−e 真空容器55内にニードルバルブを介して約1.3×1
4 PaのH2 ガスを導入し、等電位にした素子電極
2,3とアノード電極54との間に13.56MHz,
500Wの高周波電圧を印加してプラズマを発生させ、
そのまま30分間電圧印加を継続した。30分経過後、
高周波電圧の印加を停止し、ついで導入したH2 ガスを
排気した。
Step-e Approximately 1.3 × 1 in the vacuum vessel 55 through a needle valve.
A H 2 gas of 0 4 Pa was introduced, and 13.56 MHz was applied between the device electrodes 2 and 3 and the anode electrode 54 at the same potential.
A high-frequency voltage of 500 W is applied to generate plasma,
The voltage application was continued for 30 minutes. After 30 minutes,
The application of the high frequency voltage was stopped, and the introduced H 2 gas was exhausted.

【0151】本実施例のプラズマ洗浄を施した素子は、
実施例1とほぼ同じ程度に長時間にわたり十分な電子放
出特性を保持し、放出電流Ie の安定性が、比較例1の
素子に対して大幅に改善された。また、本実施例の素子
の駆動中に気密容器内に放出されるガスの分圧は、気密
容器に配置された残留ガス分析器により、比較例1の素
子を駆動する際に放出されるガスの分圧よりも著しく低
いことが認められた。さらに、本実施例の素子を走査型
電子顕微鏡により観察したところ、比較例1の素子に比
べて素子上に見られる突起が著しく少ないことが認めら
れた。
The device subjected to the plasma cleaning of this embodiment is as follows.
Sufficient electron emission characteristics were maintained for almost the same time as in Example 1 and the stability of emission current Ie was greatly improved as compared with the device of Comparative Example 1. Further, the partial pressure of the gas released into the hermetic container during the operation of the element of the present example is determined by the residual gas analyzer disposed in the hermetic container, and the gas released when the element of Comparative Example 1 is driven. Was found to be significantly lower than the partial pressure of Further, when the device of this example was observed with a scanning electron microscope, it was found that the number of protrusions observed on the device was significantly smaller than that of the device of Comparative Example 1.

【0152】また、実施例2の導電性膜4の材料として
PdOの他、Pd、Ni、Pt、Au等のスパッタ膜を
用いた種々の組み合わせによっても、同様の効果が得ら
れた。
Similar effects were obtained by various combinations using sputtered films of Pd, Ni, Pt, Au and the like in addition to PdO as the material of the conductive film 4 of the second embodiment.

【0153】[実施例3]本実施例では、工程−bまで
実施例1と同様の工程を行ない、次に実施例1の工程−
eのプラズマ洗浄を行なった後、実施例1の工程−cと
同様の手法で通電フォーミング処理を行ない、続いて実
施例1の工程−dの活性化処理を施し、さらに、200
℃30分間のベーキング(安定化工程)を行った。
[Embodiment 3] In this embodiment, the same steps as in Embodiment 1 are performed up to Step-b.
After performing the plasma cleaning of e, the energization forming process is performed in the same manner as the process-c of the first embodiment, and then the activation process of the process-d of the first embodiment is performed.
Baking (stabilization step) was performed at 30 ° C. for 30 minutes.

【0154】こうして得られた電子放出素子の電子放出
特性を、実施例1と同様に評価した。
The electron emission characteristics of the electron-emitting device thus obtained were evaluated in the same manner as in Example 1.

【0155】本実施例の方法により作製した素子は、実
施例1の素子よりはやや劣るものの、比較例1の素子に
比べて、長時間にわたり十分な電子放出特性を保持し
た。
The device manufactured by the method of the present example, though slightly inferior to the device of Example 1, retained sufficient electron emission characteristics for a longer time than the device of Comparative Example 1.

【0156】また、本実施例の素子の駆動中に気密容器
内に放出されるガスの分圧は、気密容器に配置された残
留ガス分析器により、比較例1の素子を駆動する際に放
出されるガスの分圧よりも著しく低いことが認められ
た。さらに、本実施例の素子を走査型電子顕微鏡により
観察したところ、比較例1の素子に比べて素子上に見ら
れる突起等が著しく少ないことが認められた。
The partial pressure of the gas released into the hermetic container during the operation of the device of the present embodiment is determined by the residual gas analyzer disposed in the hermetic container when the device of Comparative Example 1 is driven. Significantly lower than the partial pressure of the applied gas. Further, when the device of this example was observed with a scanning electron microscope, it was found that the number of protrusions and the like seen on the device was significantly smaller than that of the device of Comparative Example 1.

【0157】また、実施例3の導電性膜4の材料として
PdOの他、Pd、Ni、Pt、Au等のスパッタ膜を
用いた種々の組み合わせによっても、同様の効果が得ら
れた。
Similar effects were obtained by various combinations using sputtered films of Pd, Ni, Pt, Au and the like in addition to PdO as the material of the conductive film 4 of the third embodiment.

【0158】[実施例4]本実施例では、工程−cまで
実施例1と同様の工程を行ない、次に実施例1の工程−
eのプラズマ洗浄を行なった後、実施例1の工程−dと
同様の手法で活性化処理と安定化工程を施した。
[Embodiment 4] In this embodiment, the same steps as in Embodiment 1 are performed up to Step-c.
After performing the plasma cleaning of e, an activation treatment and a stabilization step were performed in the same manner as in step-d of Example 1.

【0159】こうして得られた電子放出素子の電子放出
特性を、第1の実施例と同様に評価した。
The electron emission characteristics of the electron-emitting device thus obtained were evaluated in the same manner as in the first embodiment.

【0160】本実施例の方法により作製した素子の安定
性は、実施例3の素子と同程度であり、比較例1の素子
に比べて、長時間にわたり十分な電子放出特性を保持し
た。
The stability of the device manufactured by the method of the present example was almost the same as that of the device of Example 3, and sufficient electron emission characteristics were maintained for a longer time than the device of Comparative Example 1.

【0161】また、本実施例の素子の駆動中に気密容器
内に放出されるガスの分圧は、気密容器に配置された残
留ガス分析器により、比較例1の素子を駆動する際に放
出されるガスの分圧よりも著しく低いことが認められ
た。さらに、本実施例の素子を走査型電子顕微鏡により
観察したところ、比較例1の素子に比べて素子上に見ら
れる突起等が著しく少ないことが認められた。
The partial pressure of the gas released into the hermetic container during the operation of the device of the present embodiment is determined by the residual gas analyzer disposed in the hermetic container when the device of Comparative Example 1 is driven. Significantly lower than the partial pressure of the applied gas. Further, when the device of this example was observed with a scanning electron microscope, it was found that the number of protrusions and the like seen on the device was significantly smaller than that of the device of Comparative Example 1.

【0162】また、実施例4の導電性膜4の材料として
PdOの他、Pd、Ni、Pt、Au等のスパッタ膜を
用いた種々の組み合わせによっても、同様の効果が得ら
れた。
Similar effects were obtained by various combinations using sputtered films of Pd, Ni, Pt, Au and the like in addition to PdO as the material of the conductive film 4 of the fourth embodiment.

【0163】[実施例5]実施例1の工程−eを、以下
に示す工程−eに代えた以外は、実施例1と同様電子放
出素子を作製し、電子放出特性の評価を行なった。
Example 5 An electron-emitting device was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the step-e of Example 1 was changed to the following step-e, and the electron emission characteristics were evaluated.

【0164】工程−e 素子を設置した真空容器55内を排気しながら不図示の
ヒーターによって素子と真空容器55を200℃に加熱
し、さらに真空容器55内にニードルバルブを介して
6.5×103 PaのHeを導入し、等電位にした素子
電極2,3とアノード電極との間に13.56MHz,
500Wの高周波電圧を印加してプラズマを発生させ、
そのまま30分間電圧印加を継続した。30分経過後、
高周波電圧の印加を停止し、ついで導入したHeガスを
排気した。さらに、ヒーターによる加熱を停止した。
Step-e The element and the vacuum vessel 55 are heated to 200 ° C. by a heater (not shown) while evacuating the inside of the vacuum vessel 55 in which the element is installed, and further, 6.5 × is supplied into the vacuum vessel 55 through a needle valve. He was introduced at 10 3 Pa, and 13.56 MHz was applied between the device electrodes 2 and 3 and the anode electrode, which were brought to the same potential.
A high-frequency voltage of 500 W is applied to generate plasma,
The voltage application was continued for 30 minutes. After 30 minutes,
The application of the high-frequency voltage was stopped, and the introduced He gas was exhausted. Further, heating by the heater was stopped.

【0165】本実施例の方法により作製した素子は、実
施例1〜4の素子と比べても、最も長時間にわたり十分
な電子放出特性を保持した。
The device manufactured by the method of the present embodiment maintained sufficient electron emission characteristics for the longest time as compared with the devices of Examples 1 to 4.

【0166】また、本実施例の素子の駆動中に気密容器
内に放出されるガスの分圧は、上記いずれの実施例と比
べても最も低いものであった。さらに、本実施例の素子
を走査型電子顕微鏡により観察したところ、比較例1の
素子に比べて素子上に見られる突起等が著しく少ないこ
とが認められた。
The partial pressure of the gas released into the hermetic container during the operation of the device of this embodiment was the lowest as compared with any of the above embodiments. Further, when the device of this example was observed with a scanning electron microscope, it was found that the number of protrusions and the like seen on the device was significantly smaller than that of the device of Comparative Example 1.

【0167】また、実施例5の導電性膜4の材料として
PdOの他、Pd、Ni、Pt、Au等のスパッタ膜を
用いた種々の組み合わせによっても、同様の効果が得ら
れた。
Similar effects were obtained by various combinations using sputtered films of Pd, Ni, Pt, Au and the like in addition to PdO as the material of the conductive film 4 of the fifth embodiment.

【0168】[実施例6]本実施例は、多数の電子放出
素子を単純マトリクス配置した電子源を用いて、画像形
成装置を作製した例である。
[Embodiment 6] In this embodiment, an image forming apparatus is manufactured by using an electron source in which a large number of electron-emitting devices are arranged in a simple matrix.

【0169】複数の導電性膜がマトリクス配線された基
板の一部の平面図を図13に示す。また、図中のA−
A’断面図を図14に示す。但し、図13、図14で同
じ符号で示したものは、同じ部材を示す。ここで71は
基板、2と3は素子電極、4は導電性膜である。72は
図7のDxmに対応するX方向配線(下配線とも呼
ぶ)、73は図7のDynに対応するY方向配線(上配
線とも呼ぶ)、151は層間絶縁層、152は素子電極
2と下配線72との電気的接続のためのコンタクトホー
ルである。
FIG. 13 is a plan view of a part of a substrate on which a plurality of conductive films are arranged in a matrix. Also, A- in FIG.
FIG. 14 is a sectional view taken along the line A ′. 13 and 14 indicate the same members. Here, 71 is a substrate, 2 and 3 are device electrodes, and 4 is a conductive film. 72 is an X-direction wiring (also called lower wiring) corresponding to Dxm in FIG. 7, 73 is a Y-direction wiring (also called upper wiring) corresponding to Dyn in FIG. 7, 151 is an interlayer insulating layer, and 152 is an element electrode 2 This is a contact hole for electrical connection with the lower wiring 72.

【0170】先ず、本実施例の電子源基板の製造方法
を、図15及び図16を用いて工程順に従って具体的に
説明する。尚、以下に説明する工程−a〜hは、それぞ
れ図15の(a)〜(d)及び図16の(e)〜(h)
に対応する。
First, a method for manufacturing an electron source substrate according to the present embodiment will be specifically described with reference to FIGS. The steps -a to h described below correspond to (a) to (d) in FIG. 15 and (e) to (h) in FIG.
Corresponding to

【0171】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71上に、真空蒸着法
により、厚さ50ÅのCr、厚さ6000ÅのAuを順
次積層した後、ホトレジスト(AZ1500/ヘキスト
社製)をスピンナーにより回転塗布、ベークした後、ホ
トマスク像を露光、現像して、下配線72のレジストパ
ターンを形成し、Au/Cr堆積膜をウエットエッチン
グして、所望の形状の下配線72を形成した。
Step-a On a substrate 71 in which a 0.5 μm-thick silicon oxide film was formed on a cleaned blue plate glass by a sputtering method, 50 mm thick Cr and 6000 mm thick Au were deposited by vacuum evaporation. After sequentially laminating, a photoresist (AZ1500 / Hoechst) is spin-coated with a spinner and baked, then a photomask image is exposed and developed to form a resist pattern of the lower wiring 72, and the Au / Cr deposited film is wet-etched. Thus, a lower wiring 72 having a desired shape was formed.

【0172】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151をRFスパッタ法により堆積した。
Step-b Next, an interlayer insulating layer 151 made of a silicon oxide film having a thickness of 1.0 μm was deposited by RF sputtering.

【0173】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1
52を形成するためのホトレジストパターンを作り、こ
れをマスクとして層間絶縁層151をエッチングしてコ
ンタクトホール152を形成した。エッチングはCF4
とH2 ガスを用いたRIE(Reactive Ion
Etching)法によった。
Step-c Contact hole 1 was formed in the silicon oxide film deposited in step b.
A photoresist pattern for forming 52 was formed, and using this as a mask, the interlayer insulating layer 151 was etched to form a contact hole 152. Etching is CF 4
And using the H 2 gas RIE (Reactive Ion
Etching) method.

【0174】工程−d その後、素子電極2,3と素子電極間ギャップL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)形成し、真空蒸着法により、厚さ50
ÅのTi、厚さ1000Å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Lが3μm、幅Wが3
00μmの素子電極2,3を形成した。
Step-d Thereafter, a pattern to be a gap L between the device electrodes 2 and 3 and the device electrode is formed by a photoresist (RD-2000N-41).
/ Made by Hitachi Chemical Co., Ltd.)
Ti Ti and 1000 Ni Ni were sequentially deposited. The photoresist pattern was dissolved in an organic solvent, the Ni / Ti deposited film was lifted off, and the element electrode interval L was 3 μm and the width W was 3
Element electrodes 2 and 3 of 00 μm were formed.

【0175】工程−e 素子電極2,3の上に上配線73のホトレジストパター
ンを形成した後、厚さ50ÅのTi、厚さ5000Å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73を形成し
た。
Step-e After forming a photoresist pattern of the upper wiring 73 on the device electrodes 2 and 3, Ti of 50 厚 thickness and Au of 5000 A thickness are sequentially deposited by vacuum evaporation, and unnecessary portions are removed by lift-off. By removing, the upper wiring 73 of a desired shape was formed.

【0176】工程−f 次に、膜厚1000ÅのCr膜161を真空蒸着により
堆積、導電性膜6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(ccp423
0/奥野製薬(株)製)をスピンナーにより回転塗布、
300℃で10分間の加熱焼成処理を施してPdO微粒
子からなる導電性膜4を形成した。この膜の膜厚は10
0Å、シート抵抗値は5×104 Ω/□であった。
Step-f Next, a 1000 .ANG.-thick Cr film 161 is deposited by vacuum evaporation, patterned so as to have an opening in the shape of the conductive film 6, and a Pd amine complex solution (ccp423) is formed thereon.
0 / Okuno Pharmaceutical Co., Ltd.) by spinner,
A heating and baking treatment was performed at 300 ° C. for 10 minutes to form a conductive film 4 made of PdO fine particles. The thickness of this film is 10
0 °, and the sheet resistance was 5 × 10 4 Ω / □.

【0177】工程−g Cr膜161を酸エッチャントを用いてウエットエチイ
ングしてPdO微粒子よりなる導電性膜4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。
Step-g The Cr film 161 was wet-etched with an acid etchant to remove unnecessary portions of the conductive film 4 made of fine PdO particles, thereby forming a conductive film 4 having a desired shape.

【0178】工程−h コンタクトホール152部分に開口を有するレジストパ
ターンを形成し、真空蒸着により厚さ50ÅのTi、厚
さ5000Å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1
52を埋め込んだ。
Step-h A resist pattern having an opening in the contact hole 152 was formed, and 50 .mu.m thick Ti and 5000 .mu.m thick Au were sequentially deposited by vacuum evaporation. Unnecessary portions are removed by lift-off, so that contact holes 1
52 was embedded.

【0179】以上の工程により、絶縁性基板71上に下
配線72、層間絶縁層151、上配線73、素子電極
2,3、導電性膜4を形成した。
Through the above steps, the lower wiring 72, the interlayer insulating layer 151, the upper wiring 73, the device electrodes 2, 3, and the conductive film 4 were formed on the insulating substrate 71.

【0180】次に、以上のようにして作製した複数の導
電性膜4がマトリクス配線された基板71(図13)を
用いて画像形成装置を作製した。作製手順を図8と図9
を用いて説明する。
Next, an image forming apparatus was manufactured using the substrate 71 (FIG. 13) on which the plurality of conductive films 4 manufactured as described above were arranged in a matrix. 8 and 9 show the manufacturing procedure.
This will be described with reference to FIG.

【0181】先ず、上記複数の導電性膜4がマトリクス
配線された基板71(図13)をリアプレート81上に
固定した後、基板1の5mm上方に、フェースプレート
86(ガラス基板83の内面に蛍光膜84とメタルバッ
ク85が形成されて構成される)を支持枠82を介して
配置し、フェースプレート86、支持枠82、リアプレ
ート81の接合部にフリットガラスを塗布し、大気中で
430℃で10分以上焼成することで封着した(図
8)。なお、リアプレート81への基板71の固定もフ
リットガラスで行った。
First, the substrate 71 (FIG. 13) on which the plurality of conductive films 4 are wired in a matrix is fixed on the rear plate 81, and the face plate 86 (on the inner surface of the glass substrate 83) is placed 5 mm above the substrate 1. A fluorescent film 84 and a metal back 85 are formed via a support frame 82, and frit glass is applied to the joint between the face plate 86, the support frame 82, and the rear plate 81. Sealing was performed by firing at 10 ° C. for 10 minutes or more (FIG. 8). The fixing of the substrate 71 to the rear plate 81 was also performed with frit glass.

【0182】蛍光膜84は、カラーを実現するために、
ストライプ形状(図9(a)参照)の蛍光体とし、先に
ブラックストライプを形成し、その間隙部にスラリー法
により各色蛍光体92を塗布して蛍光膜84を作製し
た。ブラックストライプの材料としては、通常よく用い
られている黒鉛を主成分とする材料を用いた。
The fluorescent film 84 is used to realize color.
A phosphor having a stripe shape (see FIG. 9A) was formed, a black stripe was formed first, and phosphors 92 of the respective colors were applied to gaps by a slurry method to form a phosphor film 84. As a material of the black stripe, a material mainly containing graphite, which is generally used, was used.

【0183】また、蛍光膜84の内面側にはメタルバッ
ク85を設けた。メタルバック85は、蛍光膜84の作
製後、蛍光膜84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。
Further, a metal back 85 was provided on the inner surface side of the fluorescent film 84. The metal back 85 is manufactured by performing a smoothing process (usually called filming) on the inner surface of the fluorescent film 84 after the fluorescent film 84 is manufactured, and then performing vacuum deposition of Al.

【0184】フェースプレート86には、更に蛍光膜8
4の導電性を高めるため、蛍光膜84の外面側に透明電
極を設ける場合もあるが、本実施例ではメタルバック8
5のみで十分な導電性が得られたので省略した。
The face plate 86 is further provided with a fluorescent film 8.
In some cases, a transparent electrode is provided on the outer surface side of the fluorescent film 84 in order to increase the conductivity of the metal back 8.
5 was omitted because sufficient conductivity was obtained.

【0185】前述の封着を行う際、カラーの場合は各色
蛍光体92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。
At the time of performing the above-described sealing, in the case of color, since the phosphors 92 of each color must correspond to the electron-emitting devices, sufficient alignment was performed.

【0186】以上のようにして完成したパネル(外囲器
88)内の雰囲気を排気管(不図示)を通じ真空ポンプ
にて排気し、十分な真空度に達した後、容器外端子D
ox1 乃至Doxm とDoy1 乃至Doyn を通じ電子放出素子
74の素子電極2,3間にパルス電圧を印加し、フォー
ミング処理を行った。本実施例では、パルス幅1mse
c.、パルス間隔10msec.とし、約1.3×10
-3Paの真空雰囲気下でフォーミング処理を行った。
The atmosphere in the panel (enclosure 88) completed as described above is evacuated by a vacuum pump through an exhaust pipe (not shown), and after reaching a sufficient degree of vacuum, the external terminal D
a pulse voltage is applied between ox1 to the device electrodes 2 and 3 of the D oxm and D Oy1 to the electron-emitting device 74 through the D oyn, was forming process. In this embodiment, the pulse width is 1 mse
c. , Pulse interval 10 msec. And about 1.3 × 10
The forming treatment was performed in a vacuum atmosphere of -3 Pa.

【0187】次に、パネルの排気管(不図示)よりn−
ヘキサンをスローリークバルブを通してパネル内に導入
し、1.3×10-3Paを維持した。次に、フォーミン
グと同一の矩形波(波高値14V)のパルス電圧を印加
し、素子電流If 及び放出電流Ie を測定しながら、素
子活性化処理をした。
[0187] Next, n-
Hexane was introduced into the panel through a slow leak valve to maintain 1.3 × 10 −3 Pa. Next, a pulse voltage of the same rectangular wave (peak value 14 V) as in the forming was applied, and the device activation process was performed while measuring the device current If and the emission current Ie .

【0188】以上のようにフォーミング、活性化処理を
行い、電子放出部5を形成し電子放出素子74を作製し
た。
As described above, the forming and activating processes were performed to form the electron-emitting portion 5, and the electron-emitting device 74 was manufactured.

【0189】次に、パネル内に排気管を介してHeガス
を導入し、分圧が約6.5×103Paとなるように調
節した。続いて、X方向配線72及びY方向配線73を
ショートさせて等電位とし、これらの配線とフェースプ
レート86との間に13.56MHz,500Wの高周
波電圧を印加してプラズマを発生させ、そのまま60分
間電圧印加を継続した。その後、高周波電圧の印加を停
止し、ついで導入したHeガスを排気した。さらに排気
を継続し、1.3×10-4Pa程度の真空度まで排気し
た後、不図示の排気管をガスバーナーで熱することで溶
着し外囲器88の封止を行った。
Next, He gas was introduced into the panel through an exhaust pipe, and the partial pressure was adjusted to about 6.5 × 10 3 Pa. Subsequently, the X-direction wiring 72 and the Y-direction wiring 73 are short-circuited to have the same potential, and a high-frequency voltage of 13.56 MHz and 500 W is applied between these wirings and the face plate 86 to generate plasma. The voltage application was continued for minutes. Thereafter, the application of the high-frequency voltage was stopped, and the introduced He gas was exhausted. Further, the evacuation was continued and the evacuation was performed to a degree of vacuum of about 1.3 × 10 −4 Pa, and then the evacuation pipe (not shown) was welded by heating with a gas burner to seal the envelope 88.

【0190】最後に、封止後の真空度を維持するため
に、高周波加熱法でゲッター処理を行った。
Finally, gettering was performed by a high-frequency heating method to maintain the degree of vacuum after sealing.

【0191】以上のようにして作製したパネルの容器外
端子Dox1 乃至Doxm とDoy1 乃至Doyn 、及び高圧端
子87を夫々必要な駆動系に接続し、画像形成装置を完
成した。各電子放出素子に、容器外端子Dox1 乃至D
oxm とDoy1 乃至Doyn を通じて、走査信号及び変調信
号を不図示の信号発生手段より夫々印加することにより
電子放出させ、高圧端子87を通じてメタルバック85
に数kV以上の高圧を印加して、電子ビームを加速し、
蛍光膜84に衝突させ、励起・発光させることで画像を
表示した。
The external terminals Dox1 to Doxm and Doy1 to Doyn and the high voltage terminal 87 of the panel manufactured as described above were connected to necessary driving systems, respectively, to complete an image forming apparatus. External terminals D ox1 to D ox
A scanning signal and a modulation signal are respectively applied from signal generating means (not shown ) through oxm and Doy1 to Doyn to emit electrons.
To apply a high voltage of several kV or more to accelerate the electron beam,
The image was displayed by colliding with the fluorescent film 84 to excite and emit light.

【0192】本実施例における画像表示装置は、プラズ
マ洗浄を施さずに200℃60分間のベーキングを行っ
て作製した比較用の画像表示装置に比べて、良好な画像
を長時間にわたって安定に表示することができた。
The image display device in this embodiment displays a good image stably for a long time as compared with a comparative image display device manufactured by performing baking at 200 ° C. for 60 minutes without performing plasma cleaning. I was able to.

【0193】[実施例7]実施例6のフォーミング処理
まで実施例と同様の工程を行い、つづいてHeを導入
し、分圧が約6.5×103 Paとなるように調節し、
実施例6のプラズマ洗浄工程と同様の条件で30分間プ
ラズマを発生させた。この後、Heを排気し実施例6と
同様にn−ヘキサンを導入、活性化処理を行い、その後
さらに上記と同様の条件で60分間のプラズマ洗浄、排
気管封止、ゲッター処理を行い画像形成装置を作製し
た。
[Embodiment 7] The same steps as in the embodiment up to the forming process in Embodiment 6 are performed, He is introduced, and the partial pressure is adjusted to about 6.5 × 10 3 Pa.
Plasma was generated for 30 minutes under the same conditions as in the plasma cleaning step of Example 6. Thereafter, He was exhausted, n-hexane was introduced and activation treatment was performed in the same manner as in Example 6, and then plasma cleaning, exhaust pipe sealing, and getter treatment were performed for 60 minutes under the same conditions as described above to form an image. The device was made.

【0194】この後、実施例6と同じ条件で画像を表示
させ、安定性を確認したところ、本実施例の方が実施例
6よりもさらに優れていることがわかった。
Thereafter, an image was displayed under the same conditions as in Example 6 and the stability was confirmed. As a result, it was found that this example was more excellent than Example 6.

【0195】これは、活性化処理の前にもプラズマ洗浄
を行うことにより、画像表示装置の外囲器内壁に吸着さ
れたH2 O等の分子が除去され、活性化処理がH2 O等
の少ない雰囲気中で行われるため、活性化処理の結果が
電子放出特性の安定性にとってより好ましい状態となる
ためであると考えられる。
This is because, by performing plasma cleaning even before the activation process, molecules such as H 2 O adsorbed on the inner wall of the envelope of the image display device are removed, and the activation process is performed by H 2 O or the like. This is considered to be because the activation treatment is performed in an atmosphere having less neutrons, and the result of the activation treatment is more favorable for the stability of the electron emission characteristics.

【0196】[実施例8]実施例7と同様にフォーミン
グ処理を行った後、デシケータ中で保存した作製途中の
画像形成装置を、真空処理装置に接続して一旦排気し、
つづいてHeを分圧が約6.5×103 Paとなるよう
に導入し、プラズマを発生させた。プラズマの継続時間
を60分とし、この後Heを排気した。パネル(外囲器
88)内の圧力は1.3×10-4Paであった。この
後、ベンゾニトリルを分圧が1.3×10-4Paとなる
ようにパネル内に導入し、活性化処理を行った。
[Embodiment 8] After the forming process was performed in the same manner as in Embodiment 7, the image forming apparatus in the course of production, which was stored in a desiccator, was connected to a vacuum processing apparatus and evacuated once.
Subsequently, He was introduced at a partial pressure of about 6.5 × 10 3 Pa to generate plasma. The duration of the plasma was 60 minutes, after which He was evacuated. The pressure inside the panel (the envelope 88) was 1.3 × 10 −4 Pa. Thereafter, benzonitrile was introduced into the panel so that the partial pressure became 1.3 × 10 −4 Pa, and the panel was activated.

【0197】活性化処理終了後、パネル全体を約200
℃に加熱し、10時間排気を続け、排気管の封止、ゲッ
ター処理を行って、画像形成装置を作製した。
After the activation process is completed, the entire panel is
C., and the evacuation was continued for 10 hours, the exhaust pipe was sealed, and a getter process was performed to produce an image forming apparatus.

【0198】[比較例2]活性化処理前のプラズマ処理
を行わなかったことを除き、実施例8と同様の方法で画
像形成装置を作製した。
Comparative Example 2 An image forming apparatus was manufactured in the same manner as in Example 8, except that the plasma treatment before the activation treatment was not performed.

【0199】具体的には、実施例7と同様にフォーミン
グ処理を行った後、デシケータ中で保存した作製途中の
画像形成装置を、真空処理装置に接続し、60分間排気
したところ、圧力は1.3×102 Pa程度になった。
この後、実施例8と同様にベンゾニトリルを導入して活
性化処理を行ったが、素子電流If の値がほぼ同じレベ
ルに達するのに約4倍の時間がかかった。
More specifically, after the forming process was performed in the same manner as in Example 7, the image forming apparatus in the course of production, which was stored in a desiccator, was connected to a vacuum processing apparatus and evacuated for 60 minutes. It was about 3 × 10 2 Pa.
Thereafter, benzonitrile was introduced and the activation treatment was performed in the same manner as in Example 8. However, it took about four times as long to reach a substantially equal level of the device current If .

【0200】つづいて、パネル全体を約200℃に加熱
し、10時間排気を続け、排気管の封止、ゲッター処理
を行って、画像形成装置を作製した。
Subsequently, the entire panel was heated to about 200 ° C., exhausting was continued for 10 hours, the exhaust pipe was sealed, and a getter process was performed to produce an image forming apparatus.

【0201】実施例8及び比較例2の画像形成装置を、
全面発光させて目視により明るさの比較を行ったとこ
ろ、実施例8の装置の方が明るいことが歴然としてい
た。
The image forming apparatuses of Example 8 and Comparative Example 2
When the brightness was visually compared with the light emitted from the entire surface, it was clear that the device of Example 8 was brighter.

【0202】これは、比較的低い分圧で活性化処理を行
うベンゾニトリルを用いたとき、雰囲気中に残留する水
等の影響が顕著に現れ、活性化処理により形成される炭
素及び/または炭素化合物が質的に弱く、プラズマ洗浄
を行わなかった比較例2では、加熱による安定化処理に
より一部が消失して、活性化で一旦得られたIf ,Ie
が小さくなってしまったものと考えられる。
[0202] This is because when benzonitrile, which is activated at a relatively low partial pressure, is used, the effect of water or the like remaining in the atmosphere appears remarkably, and carbon and / or carbon formed by the activation treatment is formed. In Comparative Example 2 in which the compound was qualitatively weak and plasma cleaning was not performed, a part of the compound disappeared due to the stabilization treatment by heating, and I f and I e obtained once by activation.
Is considered to have become smaller.

【0203】これにより、本発明によるプラズマ洗浄
を、活性化処理前の排気処理に適用すると、活性化処理
の条件によっては、加熱による安定化処理に対する素子
の耐性を向上させる効果を期待し得ることが示された。
Thus, when the plasma cleaning according to the present invention is applied to the exhaust treatment before the activation treatment, an effect of improving the resistance of the element to the stabilization treatment by heating can be expected depending on the conditions of the activation treatment. It has been shown.

【0204】[実施例9]本実施例では、実施例6〜8
で作製した画像形成装置(図8)、たとえばテレビジョ
ン放送をはじめとする種々の画像情報源より提供される
画像情報を表示できるように構成した表示装置の一例を
示す。図8に示した画像形成装置を図10に示した駆動
回路を用いて、NTSC方式のテレビ信号に応じて表示
を行なった。
[Embodiment 9] In this embodiment, Embodiments 6 to 8 will be described.
An example of a display device configured to be able to display image information provided from various image information sources such as a television broadcast, for example, is shown. Display was performed on the image forming apparatus shown in FIG. 8 by using the drive circuit shown in FIG. 10 in accordance with an NTSC television signal.

【0205】本表示装置においては、とりわけ表面伝導
型電子放出素子を電子ビーム源とするディスプレイパネ
ルの薄形化が容易なため、表示装置の奥行きを小さくす
ることができる。それに加えて、表面伝導型電子放出素
子を電子ビーム源とするディスプレイパネルは大画面化
が容易で輝度が高く視野角特性にも優れるため、本表示
装置は臨場感にあふれ迫力に富んだ画像を視認性良く表
示する事が可能である。
In the present display device, the depth of the display device can be reduced particularly because the display panel using the surface conduction electron-emitting device as the electron beam source can be easily made thin. In addition, the display panel using the surface conduction electron-emitting device as the electron beam source is easy to enlarge the screen, has high brightness, and has excellent viewing angle characteristics. It is possible to display with good visibility.

【0206】本実施例における表示装置は、NTSC方
式のテレビ信号に応じたテレビ画像を良好に、かつ長時
間安定して表示することができた。
The display device of this example was able to display a television image according to the NTSC television signal in a favorable state and stably for a long time.

【0207】[0207]

【発明の効果】以上説明した様に、本発明によれば、電
子放出素子の電子放出特性が長時間にわたり安定となっ
た。また、上記電子放出素子を用いた電子源、画像形成
装置にも同様の効果がある。
As described above, according to the present invention, the electron emission characteristics of the electron-emitting device have been stabilized for a long time. An electron source and an image forming apparatus using the above-described electron-emitting device have the same effect.

【0208】また、画像形成装置においては、電子放出
特性の安定性と寿命の向上がなされ、例えば蛍光体を画
像形成部材とする画像形成装置においては、高品位な画
像形成装置を形成でき、例えばカラーフラットテレビが
実現される。
In the image forming apparatus, the stability of the electron emission characteristics and the life are improved. For example, in the case of an image forming apparatus using a phosphor as an image forming member, a high quality image forming apparatus can be formed. A color flat TV is realized.

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

【図1】本発明を適用し得る平面型の電子放出素子の一
例を示す模式図である。
FIG. 1 is a schematic view showing an example of a flat-type electron-emitting device to which the present invention can be applied.

【図2】本発明を適用し得る垂直型の電子放出素子の一
例を示す模式図である。
FIG. 2 is a schematic view showing an example of a vertical electron-emitting device to which the present invention can be applied.

【図3】本発明の電子放出素子の製造方法の一例を説明
するための模式図である。
FIG. 3 is a schematic view for explaining an example of a method for manufacturing an electron-emitting device according to the present invention.

【図4】本発明の電子放出素子の製造方法に用いること
のできる真空処理装置(測定評価装置)の一例を示す概
略構成図である。
FIG. 4 is a schematic configuration diagram illustrating an example of a vacuum processing apparatus (measurement evaluation apparatus) that can be used in the method for manufacturing an electron-emitting device of the present invention.

【図5】通電フォーミングの電圧波形の例を示す図であ
る。
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a voltage waveform of energization forming.

【図6】本発明による電子放出素子の電子放出特性を示
す図である。
FIG. 6 is a view showing electron emission characteristics of the electron-emitting device according to the present invention.

【図7】本発明を適用し得る単純マトリクス配置の電子
源の一例を示す模式図である。
FIG. 7 is a schematic diagram showing an example of an electron source having a simple matrix arrangement to which the present invention can be applied.

【図8】本発明を適用し得る画像形成装置の表示パネル
の一例を示す模式図である。
FIG. 8 is a schematic diagram illustrating an example of a display panel of an image forming apparatus to which the present invention can be applied.

【図9】表示パネルにおける蛍光膜の一例を示す模式図
である。
FIG. 9 is a schematic diagram illustrating an example of a fluorescent film in a display panel.

【図10】本発明を適用し得る画像形成装置にNTSC
方式のテレビ信号に応じて表示を行うための駆動回路の
一例を示すブロック図である。
FIG. 10 illustrates an NTSC image forming apparatus to which the present invention can be applied.
FIG. 2 is a block diagram illustrating an example of a drive circuit for performing display according to a television signal of a system.

【図11】本発明を適用し得る梯子型配置の電子源の一
例を示す模式図である。
FIG. 11 is a schematic view showing an example of an electron source having a ladder-type arrangement to which the present invention can be applied.

【図12】本発明を適用し得る画像形成装置の表示パネ
ルの一例を示す模式図である。
FIG. 12 is a schematic diagram illustrating an example of a display panel of an image forming apparatus to which the present invention can be applied.

【図13】実施例6のマトリクス配線した電子源の一部
を示す模式図である。
FIG. 13 is a schematic diagram showing a part of a matrix-wired electron source according to a sixth embodiment.

【図14】図13のA−A’断面模式図である。14 is a schematic cross-sectional view taken along the line A-A 'of FIG.

【図15】図13の電子源の製造工程図である。FIG. 15 is a manufacturing process diagram of the electron source of FIG. 13;

【図16】図13の電子源の製造工程図である。FIG. 16 is a manufacturing process diagram of the electron source of FIG. 13;

【図17】表面伝導型電子放出素子の駆動時間による放
出電流Ie の変化を示す典型的な図である。
FIG. 17 is a typical view showing a change in emission current Ie according to a driving time of the surface conduction electron-emitting device.

【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 50 素子電流If を測定するための電流計 51 電子放出素子に素子電圧Vf を印加するための電
源 52 電子放出部5より放出される放出電流Ie を測定
するための電流計 53 アノード電極54に電圧を印加するための高圧電
源 54 電子放出部5より放出される電子を捕捉するため
のアノード電極 55 真空容器 56 排気装置 57 プラズマ用ガスボンベ 58 ニードルバルブ 59 直流または高周波電源 71 電子源基板 72 X方向配線 73 Y方向配線 74 電子放出素子 75 結線 81 リアプレート 82 支持枠 83 ガラス基板 84 蛍光膜 85 メタルバック 86 フェースプレート 87 高圧端子 88 外囲器 91 黒色導電材 92 蛍光体 101 表示パネル 102 走査回路 103 制御回路 104 シフトレジスタ 105 ラインメモリ 106 同期信号分離回路 107 変調信号発生器 Vx ,Va 直流電圧源 110 電子源基板 111 電子放出素子 112 電子放出素子を配線するための共通配線 120 グリッド電極 121 電子が通過するための開口 151 層間絶縁層 152 コンタクトホール 161 Cr膜
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate 2, 3 Element electrode 4 Conductive film 5 Electron emission part 50 Ammeter for measuring element current If 51 Power supply for applying element voltage Vf to electron emission element 52 Emitted from electron emission part 5 Ammeter 53 for measuring the emission current I e of the anode 53 A high-voltage power supply 54 for applying a voltage to the anode 54 An anode electrode for capturing electrons emitted from the electron emission section 5 55 Vacuum container 56 Exhaust device 57 Plasma Gas cylinder for needle 58 Needle valve 59 DC or high frequency power supply 71 Electron source board 72 X direction wiring 73 Y direction wiring 74 Electron emission element 75 Connection 81 Rear plate 82 Support frame 83 Glass substrate 84 Fluorescent film 85 Metal back 86 Face plate 87 High voltage terminal 88 Enclosure 91 Black conductive material 92 Phosphor 101 Display panel 102 Scanning circuit 1 3 control circuit 104 the shift register 105 a line memory 106 synchronizing signal separation circuit 107 modulation signal generator V x, V a DC voltage source 110 the electron source substrate 111 electron-emitting devices 112 common wiring 120 grid electrodes 121 for wiring the electron-emitting device Opening through which electrons pass 151 Interlayer insulating layer 152 Contact hole 161 Cr film

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基体上に形成された一対の素子電極と、
該素子電極に接続された、電子放出部を含む導電性膜と
を有する電子放出素子の製造方法であって、 (a)基体上に上記素子電極と導電性膜を形成する工程 (b)上記導電性膜に電子放出部を形成するフォーミン
グ工程 (c)有機物質が存在する雰囲気下で、上記一対の素子
電極間に電圧を印加する活性化工程 を少なくとも有する電子放出素子の製造方法において、 アノード電極の設置された気密容器内に上記電子放出素
子を設置し、該気密容器内にガスを導入し、該電子放出
素子とアノード電極間に電圧を印加してプラズマを発生
させた後、気密容器内を排気する、プラズマ洗浄工程
を、上記工程(b)の前、工程(b)と工程(c)の
間、工程(c)の後、のいずれか一以上の期間に行うこ
とを特徴とする、電子放出素子の製造方法。
A pair of device electrodes formed on a base;
A method for manufacturing an electron-emitting device having a conductive film including an electron-emitting portion connected to the device electrode, comprising: (a) forming the device electrode and a conductive film on a base; A forming step of forming an electron-emitting portion in the conductive film; and (c) a method of manufacturing an electron-emitting device, comprising at least an activation step of applying a voltage between the pair of device electrodes in an atmosphere in which an organic substance is present. The above-described electron-emitting device is installed in an airtight container provided with electrodes, a gas is introduced into the airtight container, and a voltage is applied between the electron-emitting device and the anode to generate plasma. The plasma cleaning step of exhausting the inside is performed in any one or more periods before the step (b), between the steps (b) and (c), and after the step (c). Manufacturing method of electron-emitting device
【請求項2】 前記プラズマ洗浄工程において気密容器
内に導入されるガスは、He,Ne,H2 より選ばれた
1種以上のガスであることを特徴とする、請求項1に記
載の電子放出素子の製造方法。
2. The electron according to claim 1, wherein the gas introduced into the hermetic container in the plasma cleaning step is at least one gas selected from He, Ne, and H 2. A method for manufacturing an emission element.
【請求項3】 前記プラズマ洗浄工程が、前記工程
(c)の後に電子放出素子あるいは電子放出素子と気密
容器及びその内部に設置された部材を加熱しながら行う
ことを特徴とする、請求項1又は2に記載の電子放出素
子の製造方法。
3. The method according to claim 1, wherein the plasma cleaning step is performed after the step (c) while heating the electron-emitting device or the electron-emitting device, the hermetic container, and the members installed therein. Or the method for manufacturing an electron-emitting device according to 2.
【請求項4】 前記プラズマ洗浄工程が、前記工程
(c)の前後にそれぞれ行われることを特徴とする、請
求項1〜3のいずれかに記載の電子放出素子の製造方
法。
4. The method according to claim 1, wherein the plasma cleaning step is performed before and after the step (c).
【請求項5】 前記プラズマ洗浄工程において電子放出
素子とアノード電極間に印加される電圧が、100V〜
10kVの直流電圧であることを特徴とする、請求項1
〜4のいずれかに記載の電子放出素子の製造方法。
5. A voltage applied between the electron-emitting device and the anode electrode in the plasma cleaning step is 100V to 100V.
2. A DC voltage of 10 kV.
5. The method for manufacturing an electron-emitting device according to any one of items 1 to 4.
【請求項6】 前記プラズマ洗浄工程において電子放出
素子とアノード電極間に印加される電圧が、周波数10
MHz〜3GHzであることを特徴とする、請求項1〜
4のいずれかに記載の電子放出素子の製造方法。
6. A voltage applied between the electron-emitting device and the anode electrode in the plasma cleaning step has a frequency of 10.
MHz to 3 GHz.
5. The method for manufacturing an electron-emitting device according to any one of 4.
【請求項7】 基体上に、一対の素子電極と、該素子電
極に接続された、電子放出部を含む導電性膜とを有する
電子放出素子を複数配置し、該複数の電子放出素子に接
続された配線を有してなる電子源の製造方法において、
請求項1〜6のいずれかに記載の電子放出素子の製造方
法を適用することを特徴とする、電子源の製造方法。
7. A plurality of electron-emitting devices each having a pair of device electrodes and a conductive film including an electron-emitting portion connected to the device electrodes on a base, and connected to the plurality of electron-emitting devices. In the method for manufacturing an electron source having a wiring,
A method of manufacturing an electron source, comprising applying the method of manufacturing an electron-emitting device according to claim 1.
【請求項8】 基体上に、一対の素子電極と、該素子電
極に接続された、電子放出部を含む導電性膜とを有する
電子放出素子を複数配置し、該複数の電子放出素子に接
続された配線を有してなる電子源と、該電子源から放出
された電子ビームの照射により発光して画像を形成する
画像形成部材とを、気密容器内に有してなる画像形成装
置の製造方法において、請求項1〜6のいずれかに記載
の電子放出素子の製造方法を適用することを特徴とす
る、画像形成装置の製造方法。
8. A plurality of electron-emitting devices each having a pair of device electrodes and a conductive film including an electron-emitting portion connected to the device electrodes on a base, and connected to the plurality of electron-emitting devices. Of an image forming apparatus having, in an airtight container, an electron source having patterned wiring and an image forming member which forms an image by emitting light by irradiation of an electron beam emitted from the electron source. 7. A method for manufacturing an image forming apparatus, comprising applying the method for manufacturing an electron-emitting device according to claim 1 to a method.
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