JP2000090819A - Electron emitting element, electron source, image forming device, and manufacture of electron emitting element - Google Patents

Electron emitting element, electron source, image forming device, and manufacture of electron emitting element

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JP2000090819A
JP2000090819A JP25701398A JP25701398A JP2000090819A JP 2000090819 A JP2000090819 A JP 2000090819A JP 25701398 A JP25701398 A JP 25701398A JP 25701398 A JP25701398 A JP 25701398A JP 2000090819 A JP2000090819 A JP 2000090819A
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voltage
thin film
film
conductive thin
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Ikuo Nakazawa
郁郎 中澤
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electron emitting characteristic equal to that to be obtained in an activating process and capable of preventing the unevenness of emission between elements by forming a film of the organic material on a board, and providing a conductive thin film and electrodes for applying the voltage to the conductive thin film on the organic material film, and thereafter, forming the conductive thin film with an electron emitting part. SOLUTION: An organic material film 6 is formed on a board 1. As a material for the organic material film 6, thermosetting resin is desirable, and furfuryl alcohol, furan resin, phenol resin, polyimide resin or the like is used. In this case, polyimide resin is desirable on points of film forming property and heat resistance. In the activating process, a processing for controlling and leading the gas at the optimal gas pressure is eliminated, and the organic material film 6 is provided between a conductive thin film 4 as an electron emitting part 5, electrodes 2, 3 for applying voltage and the board 1 so as to improve the electron emitting characteristic. Namely, a stabilized characteristic capable of preventing the leakage of the element current and restricting the unevenness can be obtained.

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備える電子源及び該電子源を備える
画像形成装置並びに電子放出素子の製造方法に関する。
The present invention relates to an electron-emitting device, an electron source having a plurality of the electron-emitting devices, an image forming apparatus having the electron source, and a method of manufacturing the electron-emitting device.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、電子放出素子として熱電子源と冷
陰極電子源の2種類が知られている。冷陰極電子源には
電界放出型(以下、FE型と称する)、金属/絶縁層/
金属型(以下、MIM型と称する)や、表面伝導型電子
放出素子等がある。
2. Description of the Related Art Conventionally, two types of electron emitting devices, a thermionic electron source and a cold cathode electron source, are known. Field emission type (hereinafter referred to as FE type) cold metal electron sources, metal / insulating layer /
There are a metal type (hereinafter, referred to as an MIM type) and a surface conduction electron-emitting device.

【0003】FE型の例としては、Dykeらの報告
(W.P.Dyke and W.W.Dolan.“Field emission”,Advavce
in Electron Physics,8,89(1956))に記載のもの、Spin
dtの報告(C.A.Spindt,“Physical Propertiesof thin-f
ilm field emission cathodeswith molybdenium cone
s”,J.Appl.Phys.,47,5248(1976))に記載のもの等が知
られている。
[0003] As an example of the FE type, a report by Dyke et al.
(WPDyke and WWDolan. “Field emission”, Advavce
in Electron Physics, 8, 89 (1956)), Spin
dt report (CASpindt, “Physical Properties of thin-f
ilm field emission cathodes with molybdenium cone
s ", J. Appl. Phys., 47, 5248 (1976)).

【0004】MIM型の例としては、Meadの報告(C.A.M
ead,J.Appl.Phys.,32,646(1961))に記載のもの等が知ら
れている。
As an example of the MIM type, a report by Mead (CAM
ead, J. Appl. Phys., 32, 646 (1961)) are known.

【0005】表面伝導型電子放出素子の例としては、エ
リンソンの報告(M.I.Elinson RadioEng.Electron Phy
s.,10(1965))に記載のもの等がある。
As an example of a surface conduction electron-emitting device, a report by Elinson (MI Elinson RadioEng. Electron Phy
s., 10 (1965)).

【0006】表面伝導型電子放出素子は、基板上に形成
された小面積の薄膜に、膜面に平行に電流を流すことに
より、電子放出が生ずる現象を利用するものである。こ
の表面伝導型電子放出素子としては、前記のエリンソン
の報告に記載のSnO2 薄膜を用いたもの、Au薄膜に
よるもの(G.Dittmer,Thin Solid Films,9,317(1972))、
In2 3 /Sn2 O薄膜によるもの(M.Hartwell and
C.G.Fonstad,IEEE Trans.ED Conf.,519(1975))、カーボ
ン薄膜によるもの(荒木ら、真空、第26巻、第1号、
22項(1983))などが報告されている。
[0006] The surface conduction electron-emitting device utilizes the phenomenon that electron emission occurs when a current flows through a small-area thin film formed on a substrate in parallel with the film surface. As the surface conduction electron-emitting device, those using the SnO 2 thin film described in the above-mentioned report of Elinson, those using the Au thin film (G. Dittmer, Thin Solid Films, 9,317 (1972)),
In 2 O 3 / Sn 2 O thin film (M. Hartwell and
CGFonstad, IEEE Trans. ED Conf., 519 (1975)), using a carbon thin film (Araki et al., Vacuum, Vol. 26, No. 1,
22 (1983)) and the like.

【0007】これらの表面伝導型電子放出素子の典型的
な素子構成として前述のハートウェル(Hartwell)の素子
の構成を図9に示す。同図において、1は基板である。
4は導電性薄膜で、H型形状のパターンに、スパッタで
形成された金属酸化物薄膜等からなり、後述の通電フォ
ーミングと呼ばれる通電処理により電子放出部5が形成
される。なお、図中の素子電極間Lは0.5mm〜1m
m、W′は0.1mmで設定されている。なお、電子放
出部5の位置および形状については不明であるので、模
式図として表した。
FIG. 9 shows a configuration of the above-mentioned Hartwell device as a typical device configuration of these surface conduction electron-emitting devices. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a substrate.
Reference numeral 4 denotes a conductive thin film, which is formed of a metal oxide thin film or the like formed by sputtering in an H-shaped pattern, and the electron emitting portion 5 is formed by an energization process called energization forming described later. The distance L between device electrodes in the figure is 0.5 mm to 1 m.
m and W 'are set at 0.1 mm. Since the position and shape of the electron-emitting portion 5 are unknown, they are shown as a schematic diagram.

【0008】従来、これらの表面伝導型電子放出素子に
おいては、電子放出を行う前に導電性薄膜4を予め通電
フォーミングと呼ばれる通電処理によって電子放出部5
を形成するのが一般的であった。すなわち、通電フォー
ミングとは前記の導電性薄膜4の両端に直流電圧あるい
は非常にゆっくりとした昇電圧、例えば1V/分程度を
印加通電し、導電性薄膜4を局所的に破壊、変形もしく
は変質せしめ、電気的に高抵抗な状態にした電子放出部
5を形成することである。
Conventionally, in these surface conduction electron-emitting devices, the electron-emitting portion 5 is subjected to an energization process called energization forming in advance before the electron emission.
It was common to form That is, the energization forming is to apply a DC voltage or a very slowly increasing voltage, for example, about 1 V / min, to both ends of the conductive thin film 4 and to energize the conductive thin film 4 to locally destroy, deform or alter the conductive thin film 4. And forming the electron-emitting portion 5 in an electrically high-resistance state.

【0009】なお、電子放出部5は導電性薄膜4の一部
に亀裂が発生し、その亀裂付近から電子放出が行われ
る。前記通電フォーミング処理を行った表面伝導型電子
放出素子は、導電性薄膜4に電圧を印加し、素子に電流
を流すことによって、上述の電子放出部5により電子を
放出せしめるものである。
In the electron emitting portion 5, a crack is generated in a part of the conductive thin film 4, and electrons are emitted from the vicinity of the crack. The surface conduction type electron-emitting device that has been subjected to the energization forming process is configured to apply a voltage to the conductive thin film 4 and cause a current to flow through the device, thereby causing the electron-emitting portion 5 to emit electrons.

【0010】上述の表面伝導型電子放出素子は、構造が
単純で製造が容易であることから、大面積で多数の素子
を配列形成できる利点がある。そこで、その特徴を生か
せるような色々な応用が研究されている。例としては、
荷電ビーム源、画像表示装置等の表示装置が挙げられ
る。
The above-mentioned surface conduction electron-emitting device has an advantage that a large number of devices can be arranged in a large area because of its simple structure and easy manufacture. Therefore, various applications that make use of the characteristics are being studied. For example,
Display devices such as a charged beam source and an image display device are exemplified.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】前記表面伝導型電子放
出素子において、本発明は表面伝導型電子放出素子の製
造工程及び素子構成を改善することによる、安定性に富
んだ良好な素子特性を持つ表面伝導型電子放出素子作成
方法の提案を行った。
SUMMARY OF THE INVENTION In the above-mentioned surface-conduction electron-emitting device, the present invention has good and stable device characteristics by improving the manufacturing process and device structure of the surface-conduction electron-emitting device. A method of making a surface conduction electron-emitting device was proposed.

【0012】従来の表面伝導型電子放出素子の製造方法
においては、一対の電極と導電性薄膜とを形成した素子
を、真空雰囲気化の中に設置し、フォーミング工程を施
した後、真空雰囲気中に、前記電子放出部に新たな堆積
物と少なくとも一種類以上共通の元素を有する気体を導
入し、適宜選択されたパルス状の電圧を数分から数十
分、印加すること(活性化工程)が素子の特性を改善す
る上で有効であった。この工程により、電子放出素子の
特性、すなわち電子放出電流Ieが、電圧に対して、し
きい値を保ちながら、著しく増加し、改善される工程で
ある。
In a conventional method of manufacturing a surface conduction electron-emitting device, a device formed with a pair of electrodes and a conductive thin film is placed in a vacuum atmosphere, subjected to a forming step, and then subjected to a vacuum atmosphere. Then, a gas having at least one kind of element common to the new deposit is introduced into the electron-emitting portion, and a pulse voltage appropriately selected for several minutes to several tens minutes is applied (activation step). This was effective in improving the characteristics of the device. In this step, the characteristics of the electron-emitting device, that is, the electron emission current Ie, are significantly increased and improved with respect to the voltage while maintaining the threshold value.

【0013】しかしながら、前記活性化工程において
は、次のような問題があった。
However, the above-mentioned activation step has the following problems.

【0014】問題点1.前記活性化に伴うガスの導入に
おいては、最適なガスの圧力で導入する必要があり、特
に導入ガスによってはその圧力が、低圧であったり、制
御の問題があった。また、真空雰囲気下と同程度の圧力
の場合は、真空雰囲気に残存する水、酸素などによっ
て、活性化工程に要する時間が変動したり、電子放出部
に堆積する物質の性状が異なる場合があった。この事
は、電子放出素子を複数配列した電子源、あるいは画像
形成装置においては、その特性ばらつきの原因にもなっ
た。
Problems 1. In the introduction of the gas accompanying the activation, it is necessary to introduce the gas at an optimum gas pressure. Particularly, depending on the introduced gas, the pressure is low or there is a problem of control. In addition, when the pressure is approximately the same as that in a vacuum atmosphere, the time required for the activation step may fluctuate due to water, oxygen, and the like remaining in the vacuum atmosphere, and the properties of the substances deposited on the electron-emitting portion may be different. Was. This has caused a characteristic variation in an electron source in which a plurality of electron-emitting devices are arranged or in an image forming apparatus.

【0015】問題点2.画像形成装置においては、従
来、複数の一対の電極と導電性薄膜と該一対の電極と接
続する配線等を形成した電子源基板と、蛍光体等からな
るフェイスプレートとを高温で張り合わせ、真空外囲器
を形成した(封着工程と呼ぶ)後、該配線より電圧を印
加し、フォーミング、活性化工程等の工程を行った後、
電子放出特性、画像特性を検査し、真空外囲器を封止し
ていた。これらの一連の工程においては、画像形成装置
を組み立てた後に前述の封止工程が行われるために、何
らかの原因で、電子源基板において不良が発生した場
合、画像形成装置そのもの全て、不良品とせねばならな
いため、画像形成装置を高価なものにしていた。このた
め、電子源基板において、フォーミング、活性化工程を
行い、検査後良品とした電子源基板と、前記フェイスプ
レートとを組み立て、画像形成装置を製造することが望
まれていた。
Problem 2. Conventionally, in an image forming apparatus, an electron source substrate on which a plurality of pairs of electrodes, a conductive thin film and wirings for connecting to the pair of electrodes are formed, and a face plate made of a phosphor or the like are bonded at a high temperature, and a vacuum After forming an enclosure (referred to as a sealing step), a voltage is applied from the wiring to perform steps such as a forming step and an activation step.
The electron emission characteristics and image characteristics were inspected, and the vacuum envelope was sealed. In these series of steps, since the above-mentioned sealing step is performed after assembling the image forming apparatus, if a defect occurs in the electron source substrate for some reason, the entire image forming apparatus itself must be defective. Therefore, the image forming apparatus is expensive. For this reason, it has been desired to manufacture an image forming apparatus by performing a forming and activating process on the electron source substrate, assembling the electron source substrate which is a good product after inspection, and the face plate.

【0016】本発明は、活性化工程により得られるのと
同等以上で素子間でばらつかない電子放出特性を有する
電子放出素子を製造する方法を提供することを目的とす
る。
An object of the present invention is to provide a method for manufacturing an electron-emitting device having an electron-emitting characteristic that is equal to or more than that obtained by an activation step and does not vary among devices.

【0017】また、本発明は、フォーミングの後に画像
形成装置の外囲器の封着工程をすることができる電子放
出素子を製造する方法を提供することを目的とする。
It is another object of the present invention to provide a method for manufacturing an electron-emitting device which can perform a sealing step of an envelope of an image forming apparatus after forming.

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
本発明は、以下の構成のものである。
The present invention for achieving the above-mentioned object has the following constitution.

【0019】従来、前記活性化工程においては、最適な
ガスの圧力でガスを制御、導入する必要があった。しか
し本発明の発明者は、本発明による電子放出素子の製造
方法、すなわち有機材料膜を、導電性薄膜及び電極の下
地に設けることで、従来素子で有効とされていた活性化
工程を省略し、なおかつ従来素子の電子放出特性と同等
以上の特性を得られる事を見出した。この製造方法によ
り、従来素子で必要とされてきた活性化工程での導入ガ
スの圧力制御、真空雰囲気化に残存するガスの影響等が
緩和され、安定した素子特性を得ることが出来る。
Conventionally, in the activation step, it has been necessary to control and introduce a gas at an optimum gas pressure. However, the inventor of the present invention has omitted the activation step which has been effective in the conventional device by manufacturing the electron-emitting device according to the present invention, that is, by providing the organic material film under the conductive thin film and the electrode. Further, it has been found that characteristics equal to or higher than the electron emission characteristics of the conventional device can be obtained. According to this manufacturing method, the pressure control of the introduced gas in the activation step, the influence of the gas remaining in the vacuum atmosphere, and the like, which are conventionally required for the element, are reduced, and stable element characteristics can be obtained.

【0020】また本発明の、電子源基板の製造工程、及
びその検査、フェイスプレートの製造工程、及びその検
査、電子源基板と画像形成部材を有するフェイスプレー
トで真空外囲器を組み立てる工程を有する画像形成装置
の製造方法によれば、電子源とフェイスプレートの検査
された良品のみで後工程の組み立てを行うことが出来る
ために、画像形成装置を、安価に製造できる。
Further, the present invention has a process of manufacturing an electron source substrate and its inspection, a process of manufacturing a face plate, and an inspection thereof, and a process of assembling a vacuum envelope with a face plate having an electron source substrate and an image forming member. According to the method of manufacturing an image forming apparatus, the image forming apparatus can be manufactured at a low cost because the post-process assembly can be performed using only non-defective products in which the electron source and the face plate have been inspected.

【0021】また、予め、電子源基板より、活性化工程
で生じる中間生成物が除かれているので、電子源の基
板、蛍光体を有するフェイスプレート等を封着し組み立
てる工程においては、水、酸素等の除去が主体となるた
め、容易に安定な画像形成装置が製造できる。
Further, since intermediate products generated in the activation step have been removed from the electron source substrate in advance, water, water, and the like are used in the step of sealing and assembling the electron source substrate, the face plate having the phosphor, and the like. Since mainly removal of oxygen and the like is performed, a stable image forming apparatus can be easily manufactured.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて従来の電子放
出素子と、本発明による電子放出素子を詳細に説明す
る。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a conventional electron-emitting device and an electron-emitting device according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

【0023】図2は従来の電子放出素子および本発明の
電子放出素子の製造方法の1例を示す模式図である。
FIG. 2 is a schematic view showing one example of a method for manufacturing a conventional electron-emitting device and the electron-emitting device of the present invention.

【0024】先ず、従来の電子放出素子の製造方法に関
して詳細に説明する。従来素子の図としては、先に説明
した図9のハートウェルの素子の図を用いる。図9にお
いて、1は基板、2および3は素子電極、4は導電性薄
膜、5は電子放出部である。図1における有機材料膜6
は本発明における特徴的な構成部材である。
First, a conventional method for manufacturing an electron-emitting device will be described in detail. As the drawing of the conventional device, the drawing of the Hartwell device of FIG. 9 described above is used. In FIG. 9, 1 is a substrate, 2 and 3 are device electrodes, 4 is a conductive thin film, and 5 is an electron emitting portion. Organic material film 6 in FIG.
Are characteristic constituent members of the present invention.

【0025】従来の素子作成においては先ず、基板1上
に素子電極2および3をLの距離を隔てて形成する。次
いで、金属元素を含有する溶液よりなる液滴を液滴付与
装置(インクジェット記録装置)より吐出させ、通電性
薄膜4を素子電極2、3に接するよう形成する。次に、
I.後述する真空中で基板を加熱装置で加熱し、導電性
薄膜4の薄い膜厚部分を還元し、例えば後述するフォー
ミング処理により、導電性薄膜中に亀裂を生じせしめ、
電子放出部5を形成する。
In the conventional device fabrication, first, device electrodes 2 and 3 are formed on a substrate 1 at a distance of L. Next, droplets composed of a solution containing a metal element are discharged from a droplet applying device (inkjet recording device), and the conductive thin film 4 is formed so as to be in contact with the device electrodes 2 and 3. next,
I. The substrate is heated by a heating device in a vacuum described below to reduce the thin film portion of the conductive thin film 4, for example, by a forming process described later to cause a crack in the conductive thin film,
An electron emitting portion 5 is formed.

【0026】II.後述するフォーミング処理により、導
電性薄膜中に亀裂を生じせしめ、電子放出部5を形成
し、還元雰囲気中で基板を加熱装置で加熱し導電性薄膜
の薄い膜厚部分を凝集させる。
II. A crack is generated in the conductive thin film by a forming process described later, an electron emission portion 5 is formed, and the substrate is heated by a heating device in a reducing atmosphere to aggregate the thin portion of the conductive thin film.

【0027】液滴付与装置の具体例を挙げるならば、任
意の液滴を形成できる装置であればどのような装置を用
いても構わないが、特に、十数ngから数十ng程度の
範囲で制御が可能でかつ数ngから数十ngの微小量の
液滴が容易に形成できるインクジェット方式の装置がよ
い。
As a specific example of the droplet applying device, any device can be used as long as it can form an arbitrary droplet, but in particular, a range of about several tens to several tens of ng. It is preferable to use an ink-jet type device which can be controlled by the above method and can easily form a small amount of droplets of several ng to several tens ng.

【0028】インクジェット方式の装置としては、圧電
素子等を用いたインクジェット噴射装置、熱エネルギー
によって液体内に気泡を形成させてその液体を液滴とし
て吐出させる方式(以下、バブルジェット方式と称す
る)によるインクジェット噴射装置等が挙げられる。
The ink-jet type apparatus employs an ink-jet ejecting apparatus using a piezoelectric element or the like, and a method of forming bubbles in a liquid by thermal energy and discharging the liquid as droplets (hereinafter, referred to as a bubble jet method). An ink jet injection device and the like can be mentioned.

【0029】通電性薄膜4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が特に好ましく、そ
の膜厚は素子電極2および3へのステップカバレージ、
素子電極2、3間の抵抗値および後述する通電フォーミ
ング条件等によって適宜設定されるが、好ましくは数n
m〜数百nmで、特に好ましくは1nm〜50nmであ
る。
The conductive thin film 4 is particularly preferably a fine particle film composed of fine particles in order to obtain good electron emission characteristics.
It is appropriately set depending on the resistance value between the element electrodes 2 and 3 and the energization forming conditions described later, and is preferably several n.
m to several hundred nm, particularly preferably 1 nm to 50 nm.

【0030】そのシート抵抗値は、103 〜107 Ω/
□である。
The sheet resistance value is 10 3 to 10 7 Ω /
□.

【0031】導電性薄膜4を構成する材料は、Pd、P
t、Ru、Ag、Au、Ti、In、Cu、Cr、F
e、Zn、Sn、Ta、W、Pb等の金属、PdO、S
nO2、In2 3 、Sb2 3 等の酸化物等が挙げら
れる。
The material constituting the conductive thin film 4 is Pd, P
t, Ru, Ag, Au, Ti, In, Cu, Cr, F
e, metal such as Zn, Sn, Ta, W, Pb, PdO, S
Oxides such as nO 2 , In 2 O 3 , and Sb 2 O 3 are exemplified.

【0032】なお、ここで述べる微粒子膜とは、複数の
微粒子が集合した膜であり、その微細構造として、微粒
子が個々に分散配置した状態のみならず、微粒子が互い
に隣接あるいは重なり合った状態(島状も含む)の膜を
指しており、微粒子の粒径は、数nm〜数百nmで、好
ましくは1nm〜20nmである。
The fine particle film described here is a film in which a plurality of fine particles are gathered, and has a fine structure not only in a state where the fine particles are individually dispersed and arranged, but also in a state where the fine particles are adjacent to each other or overlap each other (an island). The particle diameter of the fine particles is several nm to several hundred nm, preferably 1 nm to 20 nm.

【0033】液滴の基になる溶液は、上述した導電性薄
膜4の構造材料を水や溶剤等に溶かしたものや有機金属
溶液等が挙げられるが、液滴を生じさせる粘度のもので
あることが必要である。
Examples of the solution on which the droplets are based include a solution in which the above-described structural material of the conductive thin film 4 is dissolved in water, a solvent, or the like, and an organometallic solution. It is necessary.

【0034】素子電極2および3の材料としては、一般
的な導電性体が用いられ、例えば、Ni、Cr、Au、
Mo、W、Pt、Ti、Al、Cu、Pd、等の金属ま
たは合金、ならびにPd、Ag、Au、Ru、O2 、P
d−Ag等の金属または金属酸化物とガラス等から構成
される印刷導体、In2 3 −SnO2 等の透明導電体
およびポリシリコン等の半導体材料等から適宜選択され
る。
As a material of the device electrodes 2 and 3, a general conductive material is used, for example, Ni, Cr, Au,
Metals or alloys such as Mo, W, Pt, Ti, Al, Cu, Pd, and Pd, Ag, Au, Ru, O 2 , P
It is appropriately selected from a printed conductor composed of a metal such as d-Ag or a metal oxide and glass, a transparent conductor such as In 2 O 3 —SnO 2 and a semiconductor material such as polysilicon.

【0035】素子電極間隔Lは、好ましくは数十nm〜
数百μmである。また、素子電極間に印加する電圧は低
い方が望ましく、再現よく作製することが要求されるた
め、好ましい素子電極間隔は、数μm〜数十μmであ
る。
The element electrode interval L is preferably several tens nm to
It is several hundred μm. Further, it is desirable that the voltage applied between the device electrodes is low, and it is required to manufacture the device with good reproducibility. Therefore, the preferable device electrode interval is several μm to several tens μm.

【0036】素子電極長さW′は、電極の抵抗値および
電子放出特性の観点から、数μm〜数百μmであり、ま
た素子電極2および3の膜厚dは、数十nm〜数μmが
好ましい。
The element electrode length W 'is several μm to several hundred μm from the viewpoint of the resistance value of the electrode and the electron emission characteristics, and the film thickness d of the element electrodes 2 and 3 is several tens nm to several μm. Is preferred.

【0037】電子放出部5は導電性薄膜4の一部に形成
された高抵抗の亀裂であり、通電フォーミング等により
形成される。また、亀裂内には数nm〜数十nmの粒径
の導電性微粒子を有することもある。この導電性微粒子
は通電性薄膜4を構成する物質の少なくとも一部の元素
を含んでいる。また、電子放出部5およびその近傍の導
電性薄膜4は、炭素および炭素化合物を有することもあ
る。
The electron-emitting portion 5 is a high-resistance crack formed in a part of the conductive thin film 4 and is formed by energization forming or the like. In addition, conductive fine particles having a particle size of several nm to several tens nm may be included in the crack. The conductive fine particles contain at least a part of the elements constituting the conductive thin film 4. Further, the electron emitting portion 5 and the conductive thin film 4 in the vicinity thereof may include carbon and a carbon compound.

【0038】また、電子放出部5は、導電性薄膜4なら
びに素子電極2および3が形成されてなる素子の通電フ
ォーミングとよばれる通電処理を行うことによって形成
される。通電フォーミングは、素子電極2、3間に不図
示の電源により通電を行い、導電性薄膜4を局所的に破
壊、変形もしくは変質せしめ、構造を変化させた部位を
形成させるものである。この局所的に構造変化された部
位を電子放出部5と呼ぶ。通電フォーミングの電圧波形
の例を図3に示す。
The electron emitting portion 5 is formed by performing an energization process called energization forming of the element on which the conductive thin film 4 and the element electrodes 2 and 3 are formed. In the energization forming, an electric current is applied between the element electrodes 2 and 3 by a power supply (not shown) to locally destroy, deform or alter the conductive thin film 4, thereby forming a portion having a changed structure. The site where the structure is locally changed is referred to as an electron emitting portion 5. FIG. 3 shows an example of the voltage waveform of the energization forming.

【0039】電圧波形は特にパルス形状が好ましく、パ
ルス波高値が一定の電圧パルスを連続的に印加する場合
(図3(a))と、パルス波高値を増加させながら電圧
パルスを印加する場合(図3(b))とがある。まず、
パルス波高値が一定電圧とした場合(図3(a))につ
いて説明する。
The voltage waveform is particularly preferably in a pulse shape. A voltage pulse having a constant pulse peak value is continuously applied (FIG. 3A), and a voltage pulse is applied while increasing the pulse peak value ( FIG. 3B). First,
The case where the pulse crest value is a constant voltage (FIG. 3A) will be described.

【0040】図3におけるT1およびT2は電圧波形の
パルス幅とパルス間隔であり、T1を1μ秒〜10m
秒、T2を10μ秒〜100m秒とし、三角波の波高値
(通電フォーミングのピーク電圧)は、表面伝導型電子
放出素子の形態に応じて適宜選択し、適当な圧力、例え
ば1×10-7Pa程度の圧力の雰囲気下で、数秒から数
十分印加する。なお、素子の電極間に印加する波形は三
角波に限定する必要はなく、矩形波など所望の波形を用
いてもよい。
In FIG. 3, T1 and T2 are the pulse width and pulse interval of the voltage waveform, and T1 is 1 μsec to 10 m.
The second and T2 are set to 10 μsec to 100 msec, and the peak value of the triangular wave (peak voltage of the energization forming) is appropriately selected according to the form of the surface conduction electron-emitting device, and an appropriate pressure, for example, 1 × 10 −7 Pa It is applied for several seconds to several tens of minutes under an atmosphere of a moderate pressure. Note that the waveform applied between the electrodes of the element need not be limited to a triangular wave, and a desired waveform such as a rectangular wave may be used.

【0041】図3(b)におけるT1およびT2は、図
3(a)の場合と同様であり、三角波の波高値(通電フ
ォーミングのピーク電圧)は例えば0.1V/ステップ
程度ずつ増加させ適当な真空雰囲気下で印加する。
T1 and T2 in FIG. 3 (b) are the same as those in FIG. 3 (a), and the peak value of the triangular wave (the peak voltage of the energization forming) is increased by, for example, about 0.1 V / step, and the Apply under a vacuum atmosphere.

【0042】なお、この場合の通電フォーミング処理
は、パルス間隔T2中に、導電性薄膜4を局所的に破
壊、変形しない程度の電圧を印加し電流を測定して検知
し、通電フォーミングを終了させる。
In the energization forming process in this case, during the pulse interval T2, a voltage that does not locally destroy or deform the conductive thin film 4 is applied, the current is measured and detected, and the energization forming is terminated. .

【0043】上記フォーミング工程及びそれ以降の工程
は、図4に示されるような測定評価系内でおこなわれ
る。この測定評価系について説明する。
The above forming step and the subsequent steps are performed in a measurement and evaluation system as shown in FIG. This measurement evaluation system will be described.

【0044】図4において、図9と同じ符号は同じ部材
を示す。また、71は素子に素子電圧Vf を印加するた
めの電源、70は素子電極2、3間の導電性薄膜4を流
れる素子電流If を測定するための電流計、74は電子
放出部5より放出される放出電流Ie を捕捉するための
アノード電極、73はアノード電極74に電圧を印加す
るための高圧電源、72は電子放出部5より放出される
放出電流Ie を測定するための電流計、75は真空装
置、76は排気ポンプである。
In FIG. 4, the same reference numerals as those in FIG. 9 denote the same members. Reference numeral 71 denotes a power supply for applying a device voltage Vf to the device; 70, an ammeter for measuring a device current If flowing through the conductive thin film 4 between the device electrodes 2 and 3; An anode electrode for capturing the emission current Ie to be emitted; 73, a high-voltage power supply for applying a voltage to the anode electrode 74; 72, an ammeter for measuring the emission current Ie emitted from the electron emission section 5; Is a vacuum device, and 76 is an exhaust pump.

【0045】電子放出素子及びアノード電極74等は真
空装置75内に設置され、この真空装置75には不図示
の真空計等の必要な機器が具備されていて、所望の圧力
下で電子放出素子の測定評価ができるようになってい
る。また、真空装置75全体及び電子放出素子の基板1
は、ヒーターにより加熱できるようになっている。
The electron-emitting device, the anode electrode 74 and the like are installed in a vacuum device 75. The vacuum device 75 is provided with necessary equipment such as a vacuum gauge (not shown) and operates under a desired pressure. Can be measured and evaluated. Further, the entire vacuum device 75 and the substrate 1 of the electron-emitting device are provided.
Can be heated by a heater.

【0046】次に、従来例の活性化工程を説明する。Next, a conventional activation step will be described.

【0047】次に通電フォーミングが終了した素子に活
性化工程と呼ぶ処理を施すことが望ましい。
Next, it is desirable to perform a process called an activation process on the device on which the energization forming has been completed.

【0048】活性化工程とは、例えば、10-6〜10-7
Pa程度の圧力下で、通電フォーミング同様、パルス波
高値が一定の電圧パルスを繰返し印加する処理のことで
あり、真空雰囲気下に存在する有機物質に起因する炭素
および、炭素化合物を導電性薄膜上に堆積させ素子電流
If 、放出電流Ie を著しく変化させる処理である。活
性化工程は、素子電流If と放出電流Ie を測定しなが
ら、例えば、放出電流Ie が飽和した時点で終了する。
また、印加する電圧パルスは動作駆動電圧で行うことが
好ましい。
The activation step is, for example, 10 -6 to 10 -7
This is a process of repeatedly applying a voltage pulse having a constant pulse peak value at a pressure of about Pa, similar to the energization forming, and deposits carbon and a carbon compound caused by an organic substance existing in a vacuum atmosphere on a conductive thin film. This is a process for significantly changing the device current If and the emission current Ie. The activation process ends while measuring the device current If and the emission current Ie, for example, when the emission current Ie is saturated.
Further, it is preferable that the voltage pulse to be applied is performed by an operation drive voltage.

【0049】なお、ここで炭素および炭素化合物とは、
グラファイト(単結晶および多結晶の両方を指す。)非
結晶カーボン(非結晶カーボンおよび多結晶グラファイ
トの混合物を指す。)であり、その膜厚は50nm以下
が好ましく、より好ましくは30nm以下である。
Here, carbon and carbon compound are defined as
It is graphite (refers to both single crystal and polycrystal) and amorphous carbon (refers to a mixture of amorphous carbon and polycrystal graphite), and its film thickness is preferably 50 nm or less, more preferably 30 nm or less.

【0050】以上が従来例による活性化工程の説明であ
る。
The above is the description of the activation step according to the conventional example.

【0051】こうして作製した電子放出素子は、通電フ
ォーミング工程、活性化工程における圧力よりも低い圧
力の雰囲気下において動作駆動させるのがよい。また、
さらに低い圧力の雰囲気下で、80℃〜150℃の加熱
後に動作駆動させることが望ましい。
The electron-emitting device thus manufactured is preferably operated and driven in an atmosphere at a pressure lower than the pressure in the energization forming step and the activation step. Also,
It is desirable to drive the device after heating at 80 ° C. to 150 ° C. in a lower pressure atmosphere.

【0052】なお、通電フォーミング工程、活性化工程
での圧力よりも低い圧力の雰囲気下とは、例えば、約1
-7Pa以上の圧力下であり、より好ましくは超高真空
系であり、新たに炭素および炭素化合物が導電性薄膜上
にほとんど堆積しない圧力下である。こうすることによ
って、素子電流If 、放出電流Ie を安定化させること
が可能となる。
The atmosphere under a pressure lower than the pressure in the energization forming step and the activation step is, for example, about 1
It is under a pressure of 0 -7 Pa or more, more preferably an ultrahigh vacuum system, under a pressure at which carbon and carbon compounds hardly newly deposit on the conductive thin film. This makes it possible to stabilize the device current If and the emission current Ie.

【0053】このように作製される表面伝導型電子放出
素子の基本特性を以下に説明する。
The basic characteristics of the surface conduction electron-emitting device thus manufactured will be described below.

【0054】以下に述べる表面伝導型電子放出素子の基
本特性は、図4の測定評価系のアノード電極74の電圧
を1kV〜10kVとし、アノード電極74と表面伝導
型電子放出素子の距離Hを2〜8mmとして行った測定
に基づくものである。
The basic characteristics of the surface conduction electron-emitting device described below are as follows. In the measurement and evaluation system shown in FIG. 4, the voltage of the anode electrode 74 is 1 kV to 10 kV, and the distance H between the anode electrode 74 and the surface conduction electron-emitting device is 2 88 mm based on measurements made.

【0055】次に、図5に素子電流If および放出電流
Ie と、素子電圧Vf との関係の典型的な例を示す。
尚、同図において、放出電流Ie は素子電流If に比べ
て著しく小さいので、任意単位で示されている。
Next, FIG. 5 shows a typical example of the relationship between the device current If and the emission current Ie and the device voltage Vf.
In the figure, the emission current Ie is shown in arbitrary units because it is much smaller than the device current If.

【0056】図5から明らかなように、表面伝導型電子
放出素子はある電圧(「しきい値電圧」と呼ぶ。図5中
のVth)を超える素子電圧Vf を印加すると急激に素子
電流If(図5中の太い実線表示)が増加し、同様にし
て放出電流Ie (図5中の太い実線表示)が急激に増加
する。一方しきい値電圧Vth以下では素子電流If およ
び放出電流Ie は殆ど検出されない。即ち、素子電流I
f および放出電流Ieに対する明確なしきい値電圧Vth
を持った非線形素子である。
As is clear from FIG. 5, the surface conduction electron-emitting device suddenly receives a device current If () when a device voltage Vf exceeding a certain voltage (referred to as “threshold voltage”; Vth in FIG. 5) is applied. The emission current Ie (thick solid line in FIG. 5) rapidly increases in the same manner. On the other hand, below the threshold voltage Vth, the element current If and the emission current Ie are hardly detected. That is, the element current I
fth and clear threshold voltage Vth for emission current Ie
Is a non-linear element having

【0057】また、導電性薄膜4の電子放出部に導電性
薄膜の残部のある表面伝導型電子放出素子は、しきい値
電圧Vth以下で素子電流If (図5の細い実線表示)が
検出され、無効な素子電流If が(以下リーク電流と呼
ぶ)流れる。このリーク電流の発生は、素子電極2、3
の電圧降下を発生し、電子放出部5に印加される素子電
圧Vf の実効値を著しく低下させ、その結果、放出電流
Ie の特性も低下させる。
In the surface conduction type electron-emitting device having the conductive thin film remaining in the electron-emitting portion of the conductive thin film 4, the device current If (thin solid line in FIG. 5) is detected below the threshold voltage Vth. , An invalid element current If (hereinafter referred to as a leak current) flows. The generation of the leak current is caused by the device electrodes 2, 3
And the effective value of the device voltage Vf applied to the electron-emitting portion 5 is significantly reduced, and as a result, the characteristics of the emission current Ie are also reduced.

【0058】また、導電性薄膜4の残部は、通電処理の
印加電圧値、導電性薄膜4の導電率、導電性薄膜4の膜
厚、等により異なるが、本発明者らは、鋭意研究の結
果、導電性薄膜4の最も厚い膜厚の25%以下の膜厚の
導電性薄膜4が通電処理残りとして、導電性薄膜4の残
部として形成されることが有りうることを明らかにし
た。
The remaining portion of the conductive thin film 4 varies depending on the applied voltage value of the energizing process, the conductivity of the conductive thin film 4, the thickness of the conductive thin film 4, and the like. As a result, it has been clarified that the conductive thin film 4 having a thickness of 25% or less of the thickest thickness of the conductive thin film 4 may be formed as a residue of the conductive thin film 4 as a residue of the energization processing.

【0059】次に本発明による素子の特徴、及びその製
造方法について述べる。
Next, features of the device according to the present invention and a method of manufacturing the same will be described.

【0060】従来例における前記活性化に伴うガスの導
入時のガス圧力の最適化、また、真空雰囲気下と同程度
の圧力時における水、酸素などの影響による活性化工程
時間の変動、電子放出部に堆積する物質の性状バラツキ
等が問題であった。しかし本発明によれば、気体ではな
く、成形可能な有機材料を使用し、素子電極及び電子放
出部である導電性膜の下地に設けることで、容易に大面
積化、特性バラツキが改善される。また、その有機材料
からなる下地膜も、印刷法、スピンコート法等を用いる
ことで、プロセスの簡略化、歩留まりの向上をはかるこ
とが出来る。
In the conventional example, optimization of the gas pressure at the time of introduction of the gas accompanying the activation, fluctuation of the activation process time due to the influence of water, oxygen, etc., at the same pressure as in a vacuum atmosphere, electron emission There was a problem such as property variation of the material deposited in the part. However, according to the present invention, the use of a moldable organic material instead of a gas and the provision of the element electrode and the conductive film serving as the electron-emitting portion under the conductive film facilitates an increase in the area and a variation in characteristics. . Also, by using a printing method, a spin coating method, or the like for the base film made of the organic material, the process can be simplified and the yield can be improved.

【0061】また、従来例においては、画像形成装置に
おいては、従来、複数の一対の電極と導電性薄膜と該一
対の電極と接続する配線等を形成した電子源基板と、蛍
光体等からなるフェイスプレートとを高温で張り合わ
せ、真空外囲器を形成した(封着工程と呼ぶ)後、配線
より電圧を印加し、フォーミング、活性化工程等の工程
を行った後、電子放出特性、画像特性を検査し、真空外
囲器を封止していた。これらの一連の工程においては、
画像形成装置を組み立てた後に前述の封止工程が行われ
るために、何らかの原因で、電子源基板において不良が
発生した場合、画像形成装置そのもの全てを、不良品と
せねばならないため、画像形成装置を高価なものにして
いた。しかし、本発明によれば、電子源基板において、
電子放出素子の素子特性を検査し、その後良品のみを前
記フェイスプレートと組み立て、画像形成装置を製造す
ることが可能となるため、歩留まりの向上をはかれ画像
形成装置を安価にすることが出来る。
In a conventional example, an image forming apparatus conventionally includes an electron source substrate on which a plurality of pairs of electrodes, a conductive thin film, wirings and the like connected to the pair of electrodes are formed, a phosphor and the like. After bonding with the face plate at high temperature to form a vacuum envelope (referred to as a sealing process), a voltage is applied from the wiring, and a process such as a forming process and an activation process is performed. Was inspected and the vacuum envelope was sealed. In these series of steps,
Since the above-described sealing step is performed after assembling the image forming apparatus, if a defect occurs in the electron source substrate for any reason, the entire image forming apparatus itself must be a defective product. Had to be expensive. However, according to the present invention, in the electron source substrate,
Since it is possible to inspect the element characteristics of the electron-emitting device and then assemble only a good product with the face plate to manufacture an image forming apparatus, the yield can be improved and the image forming apparatus can be made inexpensive.

【0062】以下に本発明による素子作成について詳細
に説明する。
Hereinafter, the fabrication of the device according to the present invention will be described in detail.

【0063】図1は本発明の製造方法によって作製され
る表面伝導型電子放出素子の1例を示す図である。図1
において、1は基板、2および3は素子電極、4は導電
性薄膜、5は電子放出部、6は有機材料膜であり、本発
明における特徴的な構成部材である。
FIG. 1 is a view showing one example of a surface conduction electron-emitting device manufactured by the manufacturing method of the present invention. FIG.
In the drawings, 1 is a substrate, 2 and 3 are device electrodes, 4 is a conductive thin film, 5 is an electron emitting portion, and 6 is an organic material film, which is a characteristic constituent member of the present invention.

【0064】素子作成においてはまず、基板1上に、本
発明の特徴的工程となる有機材料膜6(図1)を成膜す
る。有機材料膜6の材料としては、熱硬化性樹脂が好ま
しく、フルフリルアルコール、フラン樹脂、フェノール
樹脂、ポリアミド樹脂等が、あげられるが、成膜性、耐
熱性の点から、より好ましくはポリイミド樹脂が適して
いる。従って、前記の従来例で示した活性化工程では、
最適なガス圧でガスを制御、導入する必要があったが、
本発明によれば、電子放出部となる導電性膜及び電圧を
印可するための電極と、基板間に、有機材料膜を設ける
ことで、従来と同等以上の電子放出特性を得ることが可
能となる。
First, an organic material film 6 (FIG. 1), which is a characteristic step of the present invention, is formed on the substrate 1 in forming the device. As a material of the organic material film 6, a thermosetting resin is preferable, and examples thereof include furfuryl alcohol, a furan resin, a phenol resin, and a polyamide resin. From the viewpoint of film forming properties and heat resistance, a polyimide resin is more preferable. Is suitable. Therefore, in the activation step shown in the above conventional example,
It was necessary to control and introduce gas with the optimal gas pressure,
According to the present invention, by providing an organic material film between a conductive film serving as an electron emission portion and an electrode for applying a voltage, and a substrate, it is possible to obtain electron emission characteristics equal to or higher than conventional ones. Become.

【0065】成膜法としては、多種多様にあり、特に限
定されるものではないが、生産安定性、コスト等の点か
ら、より好ましくは印刷法、およびスピンコート法によ
る成膜が適している。
As the film forming method, there are various types, and it is not particularly limited. However, from the viewpoints of production stability, cost, and the like, more preferable is a film forming method by a printing method and a spin coating method. .

【0066】成膜した有機材料膜の上には、素子電極2
および3をLの距離を隔てて形成していく。これ以降の
工程は、電子放出部の作成(フォーミング)まで、従来
例と同様である。その後、フォーミング工程まで終わっ
た基板を図4に示した真空処理装置に入れ、10-6〜1
-7Pa程度の圧力下で、電圧パルスを増加させながら
繰返し印加する処理し、導電性薄膜中に形成させた亀裂
を、更に有機材料膜にまで深耕させ素子電流If 、放出
電流Ie を著しく変化させる。この工程は、従来例にお
ける活性化後と同様に、素子電流If と放出電流Ie を
測定しながら、例えば、放出電流Ie が飽和した時点で
終了する。
On the organic material film thus formed, an element electrode 2 was formed.
And 3 are formed at a distance of L. The subsequent steps are the same as in the conventional example up to the formation (forming) of the electron-emitting portion. Then placed in a vacuum processing apparatus shown substrate that ended up forming step in FIG. 4, 10 -6 to 1
Under a pressure of about 0 -7 Pa, a voltage pulse is repeatedly applied while increasing the voltage pulse, and the cracks formed in the conductive thin film are further deepened into the organic material film to significantly increase the element current If and the emission current Ie. Change. This step is completed, for example, when the emission current Ie is saturated, while measuring the device current If and the emission current Ie, as in the case of the activation in the conventional example.

【0067】なお、フォーミング工程は、電気的エネル
ギーあるいは、熱的エネルギーあるいはその双方を有機
材料膜に供給する工程とみなすことができる。
The forming step can be regarded as a step of supplying electric energy or thermal energy or both to the organic material film.

【0068】このようにして作成されたセルは、前記し
た従来例と同様の処理をされ、素子電流If 、放出電流
Ie 等の特性評価を行う。
The cell thus prepared is subjected to the same processing as in the above-mentioned conventional example, and the characteristics of the device current If, emission current Ie, etc. are evaluated.

【0069】[0069]

【実施例】以下、実施例によって本発明をより詳細に説
明する。
The present invention will be described in more detail with reference to the following examples.

【0070】[実施例1]本実施例による表面伝導型電
子放出素子の構造は、図1に示されるものと同様であ
る。さらに、図1(a)は平面図、図1(b)は断面模
式図である。
[Embodiment 1] The structure of a surface conduction electron-emitting device according to this embodiment is the same as that shown in FIG. 1A is a plan view, and FIG. 1B is a schematic sectional view.

【0071】以下に、本実施例による表面伝導型電子放
出素子の製造方法を詳細に説明する。
Hereinafter, a method for manufacturing the surface conduction electron-emitting device according to the present embodiment will be described in detail.

【0072】図1において、1は基板、2および3は素
子電極、4は導電性薄膜、5は電子放出部であり、6は
有機材料薄膜である。
In FIG. 1, 1 is a substrate, 2 and 3 are device electrodes, 4 is a conductive thin film, 5 is an electron emitting portion, and 6 is an organic material thin film.

【0073】また図2は、実施例及び比較例の製造工程
を示す図である。以下、製造方法の手順を示す図2を用
いて、本発明を具体的に説明する。
FIG. 2 is a diagram showing the manufacturing steps of the example and the comparative example. Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to FIG. 2 showing a procedure of a manufacturing method.

【0074】また比較例1としての表面伝導型電子放出
素子も作成した。
A surface conduction electron-emitting device as Comparative Example 1 was also prepared.

【0075】本発明の表面伝導型電子放出素子を形成す
る基板をA基板、比較例の表面伝導型電子放出素子を形
成する基板をB基板と、これ以降呼ぶことにする。
The substrate on which the surface conduction electron-emitting device of the present invention is formed is referred to as an A substrate, and the substrate on which the surface conduction electron-emitting device of the comparative example is formed is referred to as a B substrate.

【0076】尚、基板上には、同一形状の素子が、10
個形成される。
It should be noted that an element having the same shape is provided on the substrate.
Individually formed.

【0077】まず、本発明の基板Aの工程を示す。First, the steps of the substrate A of the present invention will be described.

【0078】(工程1):(有機材料膜塗布工程)本発
明の特徴的工程となる有機材料膜6(図1)を成膜す
る。基板1として、石英基板を用い、これを有機溶剤に
よって十分に洗浄した後、その基板1上に、無水ピロメ
リット酸とビス(4−アミノフェニル)エーテルの重合
反応から合成されたポリアミック酸を、スピンコート法
で塗布し、350℃で焼成し、膜厚50nmのポリイミ
ド膜を成膜した。
(Step 1): (Step of coating organic material film) An organic material film 6 (FIG. 1), which is a characteristic step of the present invention, is formed. After using a quartz substrate as the substrate 1 and washing it sufficiently with an organic solvent, a polyamic acid synthesized from a polymerization reaction of pyromellitic anhydride and bis (4-aminophenyl) ether is placed on the substrate 1. The polyimide film was applied by spin coating and baked at 350 ° C. to form a polyimide film having a thickness of 50 nm.

【0079】[0079]

【化1】 (工程2):(素子電極形成工程)次にこの基板を、P
tを素子電極材料として、スパッタ法により素子電極
2、3として、マスクを用いて、基板のポリイミド膜6
上に、それぞれ30nm堆積した。
Embedded image (Step 2): (Element electrode forming step) Next, this substrate is
t is used as a device electrode material, and the device electrodes 2 and 3 are formed by a sputtering method.
On each, 30 nm was deposited.

【0080】(工程3):(導電性薄膜形成工程)基板
1上のポリイミド膜6の上に形成された素子電極2と3
の間に、有機パラジウム溶液(奥野製薬製CCP423
0)を、液滴付与装置として圧電素子を用いたインクジ
ェット噴射装置を用いて、導電性薄膜4を形成する溶液
を素子電極2、3間に液滴の状態で付与し形成した。
(Step 3): (Conductive thin film forming step) The device electrodes 2 and 3 formed on the polyimide film 6 on the substrate 1
Between the organic palladium solution (CCP423 manufactured by Okuno Pharmaceutical Co., Ltd.)
0) was formed by applying a solution for forming the conductive thin film 4 between the element electrodes 2 and 3 in the form of liquid droplets using an ink jet ejecting apparatus using a piezoelectric element as a liquid droplet applying apparatus.

【0081】その後、この有機金属膜を350℃、30
分間大気中で加熱処理をした。なお、ここで述べる微粒
子膜とは、前述のように、複数の微粒子が集合した膜で
あり、その微細構造として、微粒子が個々に分散配置し
た状態のみならず、微粒子が互いに隣接あるいは重なり
合った状態(島状)の膜を指す。この時、導電性薄膜4
の膜厚dは、20nmで台形の形状をしており、中央部
が厚く、周辺部に向かって徐々に薄くなっていた。
Thereafter, the organometallic film was heated at 350 ° C. for 30 minutes.
Heat treatment was performed in the air for minutes. Note that the fine particle film described here is a film in which a plurality of fine particles are aggregated as described above, and has a fine structure not only in a state where the fine particles are individually dispersed and arranged, but also in a state where the fine particles are adjacent to each other or overlap each other. (Island-shaped) film. At this time, the conductive thin film 4
Has a trapezoidal shape with a thickness of 20 nm, and is thicker at the center and gradually thinner toward the periphery.

【0082】(工程4):(フォーミング工程)次に、
基板Aを、図4の真空処理装置に設置し、圧力下(1×
10-5Paの圧力の雰囲気下)、140℃で加熱して、
導電性薄膜を還元した後、素子電極2、3間にパルス幅
1m秒、パルス間隔10m秒の矩形波のパルス状電圧を
パルス波高値を次第に増加させながら印加して、フォー
ミングと呼ばれる通電処理を行った。
(Step 4): (Forming Step)
The substrate A was placed in the vacuum processing apparatus shown in FIG.
Under an atmosphere of a pressure of 10 -5 Pa) at 140 ° C.
After reducing the conductive thin film, a pulse-like voltage having a pulse width of 1 ms and a pulse interval of 10 ms is applied between the device electrodes 2 and 3 while gradually increasing the pulse peak value, and an energization process called forming is performed. went.

【0083】図4は、真空処理装置を示す模式図であ
り、測定評価装置としての機能も兼ね備えている。
FIG. 4 is a schematic view showing a vacuum processing apparatus, which also has a function as a measurement and evaluation apparatus.

【0084】上述の製造方法により、10個の素子の表
面伝導型電子放出素子を作成し、図4に示した測定評価
装置で測定したところ、全ての表面伝導型電子放出素子
において、素子電流If のリーク電流の全くなく、また
全ての素子において素子電流If は1.6mA±5%、
放出電流Ie は1.45μA±5%と、良好な素子特性
の表面伝導型電子放出素子が得られた。
According to the above-described manufacturing method, ten surface conduction electron-emitting devices were prepared and measured by the measurement and evaluation apparatus shown in FIG. 4. As a result, in all the surface conduction electron-emitting devices, the device current If was measured. , And the device current If is 1.6 mA ± 5% in all the devices.
The emission current Ie was 1.45 μA ± 5%, and a surface conduction electron-emitting device having good device characteristics was obtained.

【0085】[実施例2]実施例1で使用したポリイミ
ドに代わり、下図に示した無水ピロメリット酸とp−フ
ェニレンジアミンの重合反応から合成されたポリアミッ
ク酸を使用した以外は、実施例1と同様にして電子放出
素子を作成しその特性を評価した。
Example 2 Example 1 was repeated except that the polyimide used in Example 1 was replaced with a polyamic acid synthesized from a polymerization reaction of pyromellitic anhydride and p-phenylenediamine shown in the following figure. Similarly, an electron-emitting device was prepared and its characteristics were evaluated.

【0086】[0086]

【化2】 その結果、全ての表面伝導型電子放出素子において、素
子電流If のリーク電流の全くなく、また全ての素子に
おいて素子電流If は1.3mA±5%、放出電流Ie
は1.25μA±5%と、良好な素子特性の表面伝導型
電子放出素子が得られた。
Embedded image As a result, in all the surface conduction electron-emitting devices, there is no leakage current of the device current If, and in all the devices, the device current If is 1.3 mA ± 5% and the emission current Ie
Was 1.25 μA ± 5%, and a surface conduction electron-emitting device having good device characteristics was obtained.

【0087】[比較例1]次に、本発明の基板Bの工程
を示す。
[Comparative Example 1] Next, the steps of substrate B of the present invention will be described.

【0088】(工程1):(基板洗浄工程)基板1とし
て、石英基板を用い、これを有機溶剤によって十分に洗
浄した。
(Step 1): (Substrate Cleaning Step) A quartz substrate was used as the substrate 1, and this was sufficiently cleaned with an organic solvent.

【0089】(工程2):(素子電極形成工程)基板A
の工程と同様。
(Step 2): (Element electrode forming step) Substrate A
Same as step.

【0090】(工程3):(導電性薄膜形成工程)基板
Aの工程と同様。
(Step 3): (Step of Forming Conductive Thin Film) Same as the step of substrate A.

【0091】(工程4):(フォーミング工程)基板A
の工程と同様。
(Step 4): (Forming Step) Substrate A
Same as step.

【0092】(工程5):(活性化工程)アセトンを1
-2Paの圧力で、図4の真空処理装置に導入後、駆動
電圧15V、パルス幅1msec 、パルス間隔10msec
の矩形波のパルス状電圧を20分間通電した。
(Step 5): (Activation step) Acetone is added to 1
After introducing into the vacuum processing apparatus of FIG. 4 at a pressure of 0 -2 Pa, the driving voltage is 15 V, the pulse width is 1 msec, and the pulse interval is 10 msec.
Was applied for 20 minutes.

【0093】次に図4の真空処理装置に、真空排気を行
い、10-6Paとした後、基板Bを230℃で15時間
加熱した後、室温に戻し、基板Bの表面伝導型電子放出
素子を作成した。
Next, the vacuum processing apparatus shown in FIG. 4 was evacuated to 10 −6 Pa, the substrate B was heated at 230 ° C. for 15 hours, and then returned to room temperature. A device was created.

【0094】上記の製造方法により、基板Bでの10素
子の表面伝導型電子放出素子を、図4に示した測定評価
装置で測定したところ、4つの素子で素子電流If がリ
ークしていることがわかった。残り4つの素子電流If
は1.5mA±20%、放出電流Ie は1.02μA±
20%と、その素子特性は、安定性に欠いていた。
According to the above-described manufacturing method, 10 surface-conduction electron-emitting devices on the substrate B were measured by the measurement and evaluation apparatus shown in FIG. 4, and it was found that the device current If leaked from the four devices. I understood. The remaining four element currents If
Is 1.5 mA ± 20%, and the emission current Ie is 1.02 μA ±
At 20%, the device characteristics lacked stability.

【0095】[応用例1]図6に本発明の実施例1で作
製した表面伝導型電子放出素子を用い、素子電極をマト
リックス状に配置した画像形成装置の応用例を示す。
[Application Example 1] FIG. 6 shows an application example of an image forming apparatus in which element electrodes are arranged in a matrix using the surface conduction electron-emitting device manufactured in Example 1 of the present invention.

【0096】図6において、111は電子源基板、11
2はX方向配線、113はY方向配線、152はX方向
配線の走査回路、153はY方向配線の制御回路であ
る。
In FIG. 6, reference numeral 111 denotes an electron source substrate;
2 is an X-direction wiring, 113 is a Y-direction wiring, 152 is an X-direction wiring scanning circuit, and 153 is a Y-direction wiring control circuit.

【0097】110は表面伝導型電子放出素子である。
145は、電子源基板111を固定したリアプレート、
144はガラス基板147の内面に蛍光膜148とメタ
ルバック149等が形成されたフェースプレート、14
6は支持枠であり、これらの部材によって外囲器が構成
される。
Reference numeral 110 denotes a surface conduction electron-emitting device.
145 is a rear plate to which the electron source substrate 111 is fixed,
Reference numeral 144 denotes a face plate in which a fluorescent film 148 and a metal back 149 are formed on the inner surface of a glass substrate 147;
Reference numeral 6 denotes a support frame, and these members constitute an envelope.

【0098】m本のX方向配線112は、Dx1,Dx
2,…,Dxmからなり、真空蒸着法、印刷法、スパッ
タ法等を用いて形成された導電性金属等で構成すること
ができる。配線の材料、膜厚、巾は、適宜設計される。
Y方向配線113は、Dy1,Dy2,…,Dynのn
本の配線よりなり、X方向配線112と同様に形成され
る。これらm本のX方向配線112とn本のY方向配線
113との間には、不図示の層間絶縁層が設けられてお
り、両者を電気的に分離している(m,nは、共に正の
整数)。
The m X-direction wirings 112 are Dx1, Dx
2,..., Dxm, and can be made of a conductive metal or the like formed by a vacuum deposition method, a printing method, a sputtering method, or the like. The material, thickness, and width of the wiring are appropriately designed.
The Y-direction wiring 113 is formed of n of Dy1, Dy2,.
It is formed in the same manner as the X-direction wiring 112. An interlayer insulating layer (not shown) is provided between the m X-directional wirings 112 and the n Y-directional wirings 113 to electrically separate them (m and n are both common). Positive integer).

【0099】不図示の層間絶縁層は、真空蒸着法、印刷
法、スパッタ法等を用いて形成されたSiO2 等で構成
される。例えば、X方向配線112を形成した基板11
1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112とY方向配線113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112とY方向配線113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. For example, the substrate 11 on which the X-direction wiring 112 is formed
1 is formed in a desired shape on the entire surface or a part thereof. In particular, the film thickness, material, and manufacturing method are appropriately set so as to withstand the potential difference at the intersection of the X-direction wiring 112 and the Y-direction wiring 113.
The X-direction wiring 112 and the Y-direction wiring 113 are respectively drawn out as external terminals.

【0100】表面伝導型放出素子110を構成する一対
の電極(不図示)は、m本のX方向配線112とn本の
Y方向配線113と導電性金属等からなる結線によって
電気的に接続されている。
A pair of electrodes (not shown) constituting the surface conduction electron-emitting device 110 are electrically connected to m X-directional wires 112 and n Y-directional wires 113 by a connection made of a conductive metal or the like. ing.

【0101】X方向配線112には、X方向に配列した
表面伝導型放出素子110の行を、選択するための走査
信号を印加するX方向配線の走査回路152が接続され
る。一方、Y方向配線113には、Y方向に配列した表
面伝導型放出素子110の各列を入力信号に応じて、変
調するための変調信号発生器157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。
The X-directional wiring 112 is connected to an X-directional wiring scanning circuit 152 for applying a scanning signal for selecting a row of the surface conduction electron-emitting devices 110 arranged in the X-direction. On the other hand, a modulation signal generator 157 for modulating each column of the surface conduction electron-emitting devices 110 arranged in the Y direction according to an input signal is connected to the Y-direction wiring 113. 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.

【0102】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.

【0103】図7は、蛍光膜148を示す模式図であ
る。蛍光膜148は、モノクロームの場合は蛍光体のみ
から構成することができる。カラーの蛍光膜の場合は、
蛍光体の配列によりブラックストライプあるいはブラッ
クマトリクスなどと呼ばれる黒色導電材91と蛍光体9
2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。ブラックストライプの材料とし
ては、通常用いられている黒鉛を主成分とする材料の
他、導電性があり、光の透過及び反射が少ない材料を用
いることができる。
FIG. 7 is a schematic diagram showing the fluorescent film 148. The fluorescent film 148 can be composed of only a phosphor in the case of monochrome. In the case of color fluorescent film,
Depending on the arrangement of the phosphor, a black conductive material 91 called a black stripe or a black matrix or the like and the phosphor 9
2 can be configured. Black stripe,
The purpose of providing a black matrix is to make the color mixture and the like inconspicuous by making the painted portions between the phosphors 92 of the necessary three primary color phosphors black in the case of color display,
The object is to suppress a decrease in contrast due to reflection of external light on the fluorescent film 84. As a material for the black stripe, a material which is conductive and has little light transmission and reflection can be used in addition to a commonly used material mainly containing graphite.

【0104】ガラス基板147に蛍光体を塗布する方法
は、モノクローム、カラーによらず、沈澱法、印刷法等
が採用できる。蛍光膜148の内面側には、通常メタル
バック149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144側へ鏡面反射させることにより輝度を向上させ
ること、電子ビーム加速電圧を印加するための電極とし
て作用させること、外囲器内で発生した負イオンの衝突
によるダメージから蛍光体を保護すること等である。メ
タルバックは、蛍光膜作製後、蛍光膜の内面側表面の平
滑化処理(通常、「フィルミング」と呼ばれる。)を行
い、その後Alを真空蒸着等を用いて堆積させることで
作製できる。
The method of applying the phosphor on the glass substrate 147 can employ a precipitation method, a printing method, or the like irrespective of monochrome or color. Usually, a metal back 149 is provided on the inner surface side of the fluorescent film 148. The purpose of providing the metal back is to improve the brightness by mirror-reflecting the light toward the inner surface side of the emission of the phosphor toward the face plate 144 side, to act as an electrode for applying an electron beam acceleration voltage, The purpose is 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.

【0105】フェースプレート144には、更に蛍光膜
148の導電性を高めるため、蛍光膜148の外面側に
透明電極(不図示)を設けてもよい。
The face plate 144 may be provided with a transparent electrode (not shown) on the outer surface side of the fluorescent film 148 in order to further enhance the conductivity of the fluorescent film 148.

【0106】前述の封着を行う際には、カラーの場合は
各色蛍光体と電子放出素子とを対応させる必要があり、
十分な位置合わせが不可欠となる。
When performing the above-mentioned sealing, in the case of color, it is necessary to make each color phosphor correspond to the electron-emitting device.
Sufficient alignment is essential.

【0107】次に、単純マトリクス配置の電子源を用い
て構成した表示パネルに、NTSC方式のテレビ信号に
基づいたテレビジョン表示を行うための駆動回路の構成
例について、図8を用いて説明する。図8は、図6の画
像形成装置にNTSC信号に基づいて画像表示を行わせ
るための駆動回路のブロック図である。図8において、
151は画像表示パネル、152は走査回路、153は
制御回路、154はシフトレジスタである。155はラ
インメモリ、156は同期信号分離回路、157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 drive circuit for performing television display based on NTSC television signals on a display panel configured using electron sources in a simple matrix arrangement will be described with reference to FIG. . FIG. 8 is a block diagram of a drive circuit for causing the image forming apparatus in FIG. 6 to display an image based on an NTSC signal. In FIG.
151 is an image display panel, 152 is a scanning circuit, 153 is a control circuit, and 154 is a shift register. 155 is a line memory, 156 is a synchronizing signal separation circuit, 157 is a modulation signal generator, and Vx and Va are DC voltage sources.

【0108】表示パネル151は、端子Dox1乃至D
oxm、端子Doy1乃至Doyn、及び高圧端子Hv
を介して外部の電気回路と接続している。端子Dox1
乃至Doxmには、表示パネル内に設けられている電子
源、即ち、M行N列の行列状にマトリクス配線された表
面伝導型電子放出素子群を一行(N素子)ずつ順次駆動
するための走査信号が印加される。
The display panel 151 has terminals Dox1 to Dox1
oxm, terminals Doy1 to Doyn, and high voltage terminal Hv
Connected to an external electric circuit via Terminal Dox1
Scanning for sequentially driving electron sources provided in the display panel, that is, a group of surface conduction electron-emitting devices arranged in a matrix of M rows and N columns, one row at a time (N elements). A signal is applied.

【0109】端子Dy1乃至Dynには、前記走査信号
により選択された一行の表面伝導型電子放出素子の各素
子の出力電子ビームを制御するための変調信号が印加さ
れる。高圧端子Hvには、直流電圧源Vaより、例えば
10kVの直流電圧が供給されるが、これは表面伝導型
電子放出素子から放出される電子ビームに蛍光体を励起
するのに十分なエネルギーを付与するための加速電圧で
ある。
To the terminals Dy1 to Dyn, a modulation signal for controlling the output electron beam of each element of one row of the surface conduction electron-emitting devices selected by the scanning signal is applied. The high-voltage terminal Hv is supplied with a DC voltage of, for example, 10 kV from a DC voltage source Va, which applies sufficient energy to an electron beam emitted from the surface conduction electron-emitting device to excite the phosphor. Is the accelerating voltage for

【0110】走査回路152について説明する。同回路
は、内部にM個のスイッチング素子を備えたもので(図
中、S1乃至Smで模式的に示している)ある。各スイ
ッチング素子は、直流電圧源Vxの出力電圧もしくは0
V(グランドレベル)のいずれか一方を選択し、表示パ
ネル151の端子Dx1乃至Dxmと電気的に接続され
る。S1乃至Smの各スイッチング素子は、制御回路1
53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 152 will be described. This circuit includes M switching elements inside (in the drawing, S1 to Sm are schematically shown). Each switching element is connected to the output voltage of the DC voltage source Vx or 0
One of V (ground level) is selected, and is electrically connected to the terminals Dx1 to Dxm of the display panel 151. The switching elements S1 to Sm are connected to the control circuit 1
It operates based on the control signal T SCAN output by 53 and can be configured by combining switching elements such as FETs, for example.

【0111】直流電圧源Vxは、本例の場合には表面伝
導型電子放出素子の特性(電子放出しきい値電圧)に基
づき走査されていない素子に印加される駆動電圧が電子
放出しきい値電圧以下となるような一定電圧を出力する
よう設定されている。
In the case of the present embodiment, the DC voltage source Vx uses a driving voltage applied to an element that is not scanned based on the characteristics (electron emission threshold voltage) of the surface conduction type electron emission element. It is set to output a constant voltage that is equal to or lower than the voltage.

【0112】制御回路153は、外部より入力する画像
信号に基づいて適切な表示が行われるように各部の動作
を整合させる機能を有する。制御回路153は、同期信
号分離回路156より送られる同期信号TSYNCに基づい
て、各部に対してTSCAN及びTSFT及びTMRYの各制御信
号を発生する。
The control circuit 153 has a function of matching the operation of each unit so that appropriate display is performed based on an image signal input from the outside. The control circuit 153 generates T SCAN, T SFT, and T MRY control signals for each unit based on the synchronization signal T SYNC sent from the synchronization signal separation circuit 156.

【0113】同期信号分離回路156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ある。同期信号分
離回路156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T
SYNC信号として図示した。前記テレビ信号から分離され
た画像の輝度信号成分は便宜上DATA信号と表した。
該DATA信号はシフトレジスタ154に入力される。
The synchronizing signal separating circuit 156 is a circuit for separating a synchronizing signal component and a luminance signal component from an NTSC television signal input from the outside. The synchronization signal separated by the synchronization signal separation circuit 156 is composed of a vertical synchronization signal and a horizontal synchronization signal.
This is shown as a SYNC signal. The luminance signal component of the image separated from the television signal is referred to as a DATA signal for convenience.
The DATA signal is input to the shift register 154.

【0114】シフトレジスタ154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153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15
4のシフトクロックであるということもできる。)。シ
リアル/パラレル変換された画像1ライン分(電子放出
素子N素子分の駆動データに相当)のデータは、Id1
乃至IdnのN個の並列信号として前記シフトレジスタ
154より出力される。
The shift register 154 converts the DATA signal input serially in time series into a serial / parallel format for each line of an image. The shift register 154 converts the DATA signal into a control signal T SFT sent from the control circuit 153. (Ie, the control signal T SFT is supplied to the shift register 15
4 shift clocks. ). The data for one line of the serial / parallel-converted image (corresponding to the drive data for N electron-emitting devices) is Id1
The output from the shift register 154 is as N parallel signals of Idn to Idn.

【0115】ラインメモリ155は、画像1ライン分の
データを必要時間の間だけ記憶するための記憶装置であ
り、制御回路153より送られる制御信号TMRYに従っ
て適宜Id1乃至Idnの内容を記憶する。記憶された
内容は、I′d1乃至I′dnとして出力され、変調信
号発生器157に入力される。
The line memory 155 is a storage device for storing data for one line of an image for a necessary time only, and stores the contents of Id1 to Idn as appropriate according to a control signal T MRY sent from the control circuit 153. The stored contents are output as I'd1 to I'dn and input to the modulation signal generator 157.

【0116】変調信号発生器157は、画像データI′
d1乃至I′dnの各々に応じて表面伝導型電子放出素
子の各々を適切に駆動変調するための信号源であり、そ
の出力信号は、端子Doy1乃至Doynを通じて表示
パネル151内の表面伝導型電子放出素子に印加され
る。
The modulation signal generator 157 outputs the image data I '
The signal source is a signal source for appropriately driving and modulating each of the surface conduction electron-emitting devices in accordance with each of d1 to I'dn, and its output signal is transmitted through the terminals Doy1 to Doyn to the surface conduction electron-emitting device in the display panel 151. Applied to the emitting element.

【0117】前述したように、本発明を適用可能な電子
放出素子は放出電流Ieに対して以下の基本特性を有し
ている。即ち、電子放出には明確なしきい値電圧Vth
があり、Vth以上の電圧を印加された時のみ電子放出
が生じる。電子放出しきい値以上の電圧に対しては、素
子への印加電圧の変化に応じて放出電流も変化する。こ
のことから、本素子にパルス状の電圧を印加する場合、
例えば電子放出しきい値以下の電圧を印加しても電子放
出は生じないが、電子放出しきい値以上の電圧を印加す
る場合には電子ビームが出力される。その際、パルスの
波高値Vmを変化させることにより出力電子ビームの強
度を制御することが可能である。また、パルスの幅Pw
を変化させることにより出力される電子ビームの電荷の
総量を制御することが可能である。
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, a clear threshold voltage Vth is required for electron emission.
And electron emission occurs only when a voltage 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 applying a pulsed voltage to this element,
For example, when a voltage lower than the electron emission threshold is applied, electron emission does not occur. However, when a voltage higher than the electron emission threshold is applied, an electron beam is output. At this time, the intensity of the output electron beam can be controlled by changing the pulse peak value Vm. Also, the pulse width Pw
, It is possible to control the total amount of charges of the output electron beam.

【0118】従って、入力信号に応じて、電子放出素子
を変調する方式としては、電圧変調方式、パルス幅変調
方式等が採用できる。電圧変調方式を実施するに際して
は、変調信号発生器157として、一定長さの電圧パル
スを発生し、入力されるデータに応じて適宜パルスの波
高値を変調するような電圧変調方式の回路を用いること
ができる。
Therefore, as 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, a circuit of a voltage modulation method that generates a voltage pulse of a fixed length and modulates the peak value of the pulse appropriately according to input data is used as the modulation signal generator 157. be able to.

【0119】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157として、一定の波高値の電圧パル
スを発生し、入力されるデータに応じて適宜電圧パルス
の幅を変調するようなパルス幅変調方式の回路を用いる
ことができる。
When implementing the pulse width modulation method,
As the modulation signal generator 157, a pulse width modulation type circuit that generates a voltage pulse having a constant peak value and appropriately modulates the width of the voltage pulse according to input data can be used.

【0120】シフトレジスタ154やラインメモリ15
5は、デジタル信号式のものをもアナログ信号式のもの
をも採用できる。画像信号のシリアル/パラレル変換や
記憶が所定の速度で行われればよいからである。
The shift register 154 and the line memory 15
5 can be either 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.

【0121】デジタル信号式を用いる場合には、同期信
号分離回路156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156の出力部にA/D変
換器を設ければよい。これに関連してラインメモリ15
5の出力信号がデジタル信号かアナログ信号かにより、
変調信号発生器157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157には、例えばD/A変換
回路を用い、必要に応じて増幅回路などを付加する。パ
ルス幅変調方式の場合、変調信号発生器157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表面伝導型電子放出素子の駆
動電圧にまで電圧増幅するための増幅器を付加すること
もできる。
When the digital signal type is used, it is necessary to convert the output signal DATA of the synchronizing signal separation circuit 156 into a digital signal. For this purpose, an A / D converter may be provided at the output section of the 156. In connection with this, the line memory 15
Depending on whether the output signal of 5 is a digital signal or an analog signal,
The circuit used for modulation signal generator 157 is slightly different. That is, in the case of a voltage modulation method using a digital signal, for example, a D / A conversion circuit is used as the modulation signal generator 157, and an amplification circuit and the like are added as necessary. In the case of the pulse width modulation method, the modulation signal generator 157 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 voltage of the pulse width modulated signal output from the comparator to the drive voltage of the surface conduction electron-emitting device can be added.

【0122】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157には、例えばオペアンプなど
を用いた増幅回路を採用でき、必要に応じてレベルシフ
ト回路などを付加することもできる。パルス幅変調方式
の場合には、例えば、電圧制御型発振回路(VOC)を
採用でき、必要に応じて表面伝導型電子放出素子の駆動
電圧まで電圧増幅するための増幅器を付加することもで
きる。
In the case of the voltage modulation method using an analog signal, an amplification circuit using, for example, an operational amplifier can be used as the modulation signal generator 157, and a level shift circuit and the like can be added as necessary. In the case of the pulse width modulation method, for example, a voltage-controlled oscillation circuit (VOC) can be employed, and an amplifier for amplifying the voltage up to the drive voltage of the surface conduction electron-emitting device can be added as necessary.

【0123】このような構成をとり得る本発明を適用可
能な画像表示装置においては、各電子放出素子に、容器
外端子Dox1乃至Doxm、Doy1乃至Doynを
介して電圧を印加することにより、電子放出が生ずる。
高圧端子Hvを介してメタルバック149、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148に衝突し、発光が
生じて画像が形成される。
In the image display apparatus to which the present invention can be applied, which has such a configuration, by applying a voltage to each electron-emitting device via the external terminals Dox1 to Doxm and Doy1 to Doyn, the electron-emitting device can emit electrons. Occurs.
A high voltage is applied to the metal back 149 or a transparent electrode (not shown) via the high voltage terminal Hv to accelerate the electron beam. The accelerated electrons collide with the fluorescent film 148 and emit light to form an image.

【0124】ここで述べた画像形成装置の構成は、画像
形成装置の一例であり、本発明の技術思想に基づいて種
々の変形が可能である。入力信号については、NTSC
方式を挙げたが入力信号はこれに限られるものではな
く、PAL、SECAM方式などの他、これよりも、多
数の走査線からなるTV信号(例えば、高品位TV)方
式をも採用できる。
The configuration of the image forming apparatus described here is an example of the image forming apparatus, and various modifications can be made based on the technical idea of the present invention. For input signals, NTSC
Although the method has been described, the input signal is not limited to this, and a TV signal (for example, high-definition TV) comprising a larger number of scanning lines than the PAL, SECAM, or the like can be adopted.

【0125】また、ここで述べた画像形成装置は、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 described here is a display apparatus for a television broadcast, a display apparatus such as a video conference system or a computer, and an image forming apparatus as an optical printer using a photosensitive drum or the like. Etc. can also be used.

【0126】本発明の実施形態及び実施例に示した製造
方法により製造した電子放出素子110を含む図6に示
す画像形成装置に図8に示す駆動回路によりNTSC方
式のテレビ信号に基づきテレビジョン表示を行わせたと
ころ、なんら問題のない良好な性能を示した。
The image forming apparatus shown in FIG. 6 including the electron-emitting device 110 manufactured by the manufacturing method shown in the embodiment and the example of the present invention is displayed on the television display based on the NTSC television signal by the driving circuit shown in FIG. And showed good performance without any problem.

【0127】[0127]

【発明の効果】以上説明した通り、本発明の電子放出素
子の製造方法によれば、基板上に、有機材料を成膜し、
該有機材料膜の上に電子放出部となる導電性薄膜と、該
導電性薄膜に電圧を印加するための電極を設け、その
後、導電性薄膜に電子放出部を作成することにより、素
子電流のリーク電流のない良好で、またバラツキが少な
い安定した特性の表面伝導型電子放出素子を得ることが
できる。
As described above, according to the method for manufacturing an electron-emitting device of the present invention, an organic material is formed on a substrate,
A conductive thin film serving as an electron-emitting portion is provided on the organic material film, and an electrode for applying a voltage to the conductive thin film is provided. Thereafter, the electron-emitting portion is formed in the conductive thin film to reduce a device current. It is possible to obtain a surface conduction electron-emitting device having good characteristics without leakage current and stable characteristics with little variation.

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

【図1】本発明の表面伝導型電子放出素子の構成を示す
模式的平面図(a)及び模式的断面図(b)である。
FIG. 1 is a schematic plan view (a) and a schematic cross-sectional view (b) showing a configuration of a surface conduction electron-emitting device of the present invention.

【図2】本発明の電子放出素子に関する製造工程図
(a)及び従来の電子放出素子に関する製造工程図
(b)である。
FIGS. 2A and 2B are a manufacturing process diagram for an electron-emitting device of the present invention and a manufacturing process diagram for a conventional electron-emitting device, respectively.

【図3】本発明の電子放出素子製造時の通電フォーミン
グにおける電圧波形の一例を示す模式図である。
FIG. 3 is a schematic diagram showing an example of a voltage waveform in energization forming at the time of manufacturing the electron-emitting device of the present invention.

【図4】電子放出特性を測定するための測定評価装置を
兼ね備えた、真空処理装置の一例の概略構成図である。
FIG. 4 is a schematic configuration diagram of an example of a vacuum processing apparatus that also has a measurement evaluation device for measuring electron emission characteristics.

【図5】表面伝導型電子放出素子の素子電流、放出電流
−素子電圧特性(1−V特性)を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing device current and emission current-device voltage characteristics (1-V characteristics) of a surface conduction electron-emitting device.

【図6】本発明の表面伝導型電子放出素子を基板上に形
成した電子源を備える画像表示装置の1例を示す、一部
を破断した概観斜視図である。
FIG. 6 is a partially cutaway perspective view showing an example of an image display device including an electron source having a surface conduction electron-emitting device of the present invention formed on a substrate.

【図7】蛍光膜のパターン例を示す平面図である。FIG. 7 is a plan view showing a pattern example of a fluorescent film.

【図8】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模式図であ
る。
FIG. 8 is a schematic diagram illustrating an example of a drive circuit for performing display in an image forming apparatus according to an NTSC television signal.

【図9】従来の表面伝導型電子放出素子の一例を示す模
式図である。
FIG. 9 is a schematic diagram showing an example of a conventional surface conduction electron-emitting device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 基板 2,3 素子電極 4 導電性薄膜 5 電子放出部 6 有機材料膜 70 電流計 71 電源 72 電流計 73 高圧電源 74 アノード電極 75 真空装置 76 排気ポンプ 110 表面伝導型電子放出素子 111 電子源基板 112 X方向配線 113 Y方向配線 144 フェースプレート 145 リアプレート 146 支持枠 144,145,146 外周器 147 ガラス基板 148 蛍光膜 149 メタルバック 151 表示パネル 152 走査回路 153 制御回路 154 シフトレジスタ 155 ラインメモリ 156 同期信号分離回路 157 変調信号発生器 Vx ,Va 直流電圧源 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate 2, 3 Element electrode 4 Conductive thin film 5 Electron emission part 6 Organic material film 70 Ammeter 71 Power supply 72 Ammeter 73 High voltage power supply 74 Anode electrode 75 Vacuum device 76 Exhaust pump 110 Surface conduction type electron emission element 111 Electron source substrate 112 X-direction wiring 113 Y-direction wiring 144 Face plate 145 Rear plate 146 Support frame 144, 145, 146 Outer peripheral 147 Glass substrate 148 Fluorescent film 149 Metal back 151 Display panel 152 Scanning circuit 153 Control circuit 154 Shift register 155 Line memory 156 Synchronization Signal separation circuit 157 Modulation signal generator Vx, Va DC voltage source

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板上に、有機材料を成膜し、該有機材
料膜の上に電子放出部となる導電性薄膜と、該導電性膜
に電圧を印加するための電極を設け、その後、導電性薄
膜に電子放出部を作成することを特徴とする電子放出素
子の製造方法。
An organic material is formed on a substrate, a conductive thin film serving as an electron emitting portion is provided on the organic material film, and an electrode for applying a voltage to the conductive film is provided. A method for manufacturing an electron-emitting device, comprising: forming an electron-emitting portion on a conductive thin film.
【請求項2】 前記有機材料が、熱硬化性樹脂であるこ
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 method according to claim 1, wherein the organic material is a thermosetting resin.
【請求項3】 前記有機材料が、熱硬化性ポリイミド樹
脂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。
3. The method according to claim 1, wherein the organic material is a thermosetting polyimide resin.
【請求項4】 前記有機材料に、電気的エネルギーある
いは、熱的エネルギーあるいはその双方を供給する工程
を有することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1
項に記載の電子放出素子の製造方法。
4. The method according to claim 1, further comprising the step of supplying electric energy, thermal energy, or both to the organic material.
13. The method for manufacturing an electron-emitting device according to item 10.
【請求項5】 請求項1乃至4のいずれか1項に記載の
製造方法により製造されたことを特徴とする電子放出素
子。
5. An electron-emitting device manufactured by the manufacturing method according to claim 1.
【請求項6】 請求項5に記載の電子放出素子を複数備
えることを特徴とする電子源。
6. An electron source comprising a plurality of the electron-emitting devices according to claim 5.
【請求項7】 請求項6に記載の電子源を備えることを
特徴とする画像形成装置。
7. An image forming apparatus comprising the electron source according to claim 6.
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