JP2000164117A - Electron emitting element, electron source, image forming device, and manufacture thereof - Google Patents

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

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JP2000164117A
JP2000164117A JP33674798A JP33674798A JP2000164117A JP 2000164117 A JP2000164117 A JP 2000164117A JP 33674798 A JP33674798 A JP 33674798A JP 33674798 A JP33674798 A JP 33674798A JP 2000164117 A JP2000164117 A JP 2000164117A
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Japan
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electron
substrate
conductive film
voltage
emitting device
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JP33674798A
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Makoto Kojima
誠 小嶋
Miki Tamura
美樹 田村
Kazuhiro Mitsumichi
和宏 三道
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Original Assignee
Canon Inc
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  • Cold Cathode And The Manufacture (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electron emitting element capable of obtaining the even electron emitting characteristic over a large area and being easily manufactured at a low cost and coping with unevenness of the element pitch per each board due to the dimensional change of the board in a heating process, and to provide an electron source having excellent evenness and productivity, to provide an image forming device, and to provide methods of manufacturing them. SOLUTION: A method of manufacturing electron emitting element has a process for forming a hydrophobic surface 7 over the whole surface of a board 1 including electrodes 2, 3, a process for forming a hydrophilic surface 6 in a part to be formed with a conductive film 4 by coating any one of acid, alkali and solvent with the ink jetting method, a process for giving the drops 9 of the solution including the conductive film forming material between the element electrodes 2, 3, a process for forming a conductive thin film 4 while heating the given solution drops for burning, and a process for forming an electron emitting part 5 in the conductive film 4.

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
電子放出素子を多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、
及びそれらの製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electron-emitting device, an electron source having a large number of such electron-emitting devices, and an image forming apparatus such as a display device or an exposure device using the electron source.
And their production methods.

【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、絶縁性基板上
に形成された小面積の薄膜に、膜面に平行に電流を流す
ことにより、電子放出が生ずる現象を利用するものであ
る。この表面伝導型電子放出素子としては、前記エリン
ソン等によるSnO2 薄膜を用いたもの、Au薄膜によ
るもの[G.Dittmer:“Thin Solid
Films”, 9,317(1972)]、In2
3 /SnO2 薄膜によるもの[M.Hartwell
and C.G. Fonstad:“IEEE T
rans. ED Conf.”, 519(197
5)]、カーボン薄膜によるもの[荒木久 他:真空、
第26巻、第1号、22頁(1983)]等が報告され
ている。
[0006] The surface conduction electron-emitting device utilizes a phenomenon in which electrons are emitted by passing a current through a small-area thin film formed on an insulating substrate in parallel with the film surface. Examples of the surface conduction electron-emitting device include a device using an SnO 2 thin film by Elinson et al. And a device using an Au thin film [G. Dittmer: "Thin Solid
Films ", 9, 317 (1972)], In 2
O 3 / SnO 2 thin film [M. Hartwell
and C.I. G. FIG. Fonstad: "IEEE T
rans. ED Conf. ", 519 (197
5)], using a carbon thin film [Hisashi Araki et al .: Vacuum,
26, No. 1, p. 22 (1983)].

【0007】これらの表面伝導型電子放出素子の典型的
な例として、前述のM.ハートウェルの素子構成を図1
4に模式的に示す。同図において1は基板である。4は
導電性膜で、H型形状のパターンに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。尚、図中の
素子電極間隔Lは、0.5〜1mm、W’は、0.1m
mで設定されている。
As a typical example of these surface conduction electron-emitting devices, the above-mentioned M.P. Figure 1 shows the device configuration of Hartwell
FIG. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a substrate. Reference numeral 4 denotes a conductive film, which is formed of a metal oxide thin film or the like formed in an H-shaped pattern. The electron emission portion 5 is formed by an energization process called energization forming described later. In the drawing, the element electrode interval L is 0.5 to 1 mm, and W ′ is 0.1 m.
m.

【0008】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
るのが一般的である。即ち、通電フォーミングとは、前
記導電性膜4の両端に電圧を印加通電し、導電性膜4を
局所的に破壊、変形もしくは変質させて構造を変化さ
せ、電気的に高抵抗な状態の電子放出部5を形成する処
理である。尚、電子放出部5では導電性膜4の一部に亀
裂が発生しており、その亀裂付近から電子放出が行われ
る。
In these surface conduction electron-emitting devices, it is general that the electron-emitting portion 5 is formed beforehand by performing an energization process called energization forming on the conductive film 4 before electron emission. That is, the energization forming means that a voltage is applied to both ends of the conductive film 4, and the conductive film 4 is locally destroyed, deformed or deteriorated to change the structure, and the electrons in an electrically high-resistance state are formed. This is a process for forming the emission unit 5. Note that a crack is generated in a part of the conductive film 4 in the electron emitting portion 5, and electrons are emitted 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 arrayed over a large area because of its simple structure. Therefore, various applications for utilizing this feature are being studied. For example, a charged beam source,
Application to an image forming apparatus such as a display device is exemplified.

【0010】従来、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、個々の表面伝導型電子放出素子の両端(両素
子電極)を配線(共通配線とも呼ぶ)にて夫々結線した
行を多数行配列(梯子型配置とも呼ぶ)した電子源が挙
げられる(例えば、特開昭64−31332号公報、特
開平1−283749号公報、同2−257552号公
報)。
Conventionally, as an example in which a large number of surface conduction electron-emitting devices are arrayed, surface conduction electron-emitting devices are arranged in parallel, and both ends (both device electrodes) of each surface conduction electron-emitting device are wired. (Also referred to as a common wiring). An electron source in which rows each connected by a common line (also referred to as a ladder-type arrangement) are provided (for example, JP-A-64-31332, JP-A-1-283737, 2-257552).

【0011】また、特に表示装置においては、液晶を用
いた表示装置と同様の平板型表示装置とすることが可能
で、しかもバックライトが不要な自発光型の表示装置と
して、表面伝導型電子放出素子を多数配置した電子源
と、この電子源からの電子線の照射により可視光を発光
する蛍光体とを組み合わせた表示装置が提案されている
(アメリカ特許第5066883号明細書)。
In particular, in the case of a display device, a flat panel display device similar to a display device using liquid crystal can be used, and a self-luminous display device that does not require a backlight is used as a surface conduction type electron emission device. There has been proposed a display device in which an electron source in which a number of elements are arranged and a phosphor that emits visible light when irradiated with an electron beam from the electron source are combined (US Pat. No. 5,066,883).

【0012】上述のような表面伝導型電子放出素子を製
造するには、フォトリソグラフィ技術およびエッチング
技術を多用する方法によって製造されていた。しかし、
より簡便な方法で、かつ低コストで表面伝導型電子放出
素子を製造する方法として、特開平9−245625号
公報には、基板上の導電性膜を形成しない部分に疎水処
理を施すか、もしくは導電性膜を形成する部分に親水処
理を施すか、またはこれらの両方を施すことで素子の形
成位置を安定化させる、素子のサイズを安定化させると
いった電子放出素子の製造方法が提案されている。
In order to manufacture the above-mentioned surface conduction electron-emitting device, it has been manufactured by a method that makes extensive use of photolithography technology and etching technology. But,
As a simpler method and a method of manufacturing a surface conduction electron-emitting device at low cost, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-245625 discloses that a portion of a substrate on which a conductive film is not formed is subjected to a hydrophobic treatment, A method for manufacturing an electron-emitting device has been proposed in which a portion where a conductive film is formed is subjected to a hydrophilic treatment or both of them to stabilize a position where an element is formed and stabilize an element size. .

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】基板上に素子を形成す
る過程において、熱処理プロセスは不可避である。例え
ば素子配線はスクリーン印刷での形成が試みられてお
り、Agペーストをスクリーン印刷後に焼成すること
で、配線が形成される。
In the process of forming an element on a substrate, a heat treatment process is inevitable. For example, formation of element wiring by screen printing has been attempted, and the wiring is formed by firing an Ag paste after screen printing.

【0014】しかしながら、基板に一般的に用いられる
ガラス基板は、熱処理の前後で寸法が変化する現象が生
ずる。寸法変化の量は10インチあたり20μm以上に
もなるが、その寸法変化量は必ずしも一定ではなく、そ
の時々において異なる。そのため、素子電極を形成した
時点で、素子ピッチが基板ごとに異なり、また同一基板
上でも場所によりピッチが一定でなくなったりする現象
が生じていた。
However, a glass substrate generally used as a substrate has a phenomenon in which dimensions change before and after heat treatment. The amount of dimensional change can be as large as 20 μm or more per 10 inches, but the amount of dimensional change is not always constant and varies from time to time. For this reason, at the time when the device electrodes are formed, there has been a phenomenon that the device pitch differs from substrate to substrate, and the pitch is not constant depending on the location on the same substrate.

【0015】従来行われていたフォトマスクを利用した
方法では、常に画定された位置にしか親水処理および素
子形成をおこなうことが出来ず、こうした基板の寸法変
化に伴う、素子ピッチの変化に対応することができなか
った。こうした問題は基板の大面積化に伴って、より顕
著になり、対応の必要性が生じてきた。
In a method using a photomask conventionally used, hydrophilic processing and element formation can always be performed only at defined positions, and the method can cope with such a change in element pitch due to such a dimensional change of the substrate. I couldn't do that. These problems have become more prominent with the increase in the area of the substrate, and a need has arisen to deal with them.

【0016】本発明の目的は、上記問題に鑑み、大面積
にわたって均一な電子放出特性が得られ、低コストで容
易に製造でき、かつ熱プロセスにおける基板の寸法変化
に起因する基板ごとの素子ピッチのばらつきにも対応可
能な電子放出素子、並びにそれを用いて均一性および生
産性に優れた電子源、画像形成装置、およびこれらの製
造方法を提供することにある。
In view of the above problems, it is an object of the present invention to obtain uniform electron emission characteristics over a large area, to be easily manufactured at low cost, and to obtain an element pitch for each substrate caused by a dimensional change of the substrate in a thermal process. It is an object of the present invention to provide an electron-emitting device capable of coping with variations of the electron source, an electron source, an image forming apparatus, and a method of manufacturing the same, which are excellent in uniformity and productivity using the electron-emitting device.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成すべく
成された本発明の構成は、以下の通りである。
The structure of the present invention to achieve the above object is as follows.

【0018】即ち、本発明の第一は、基体上に一対の素
子電極を形成する工程と、素子電極を含む基板全面を疎
水化処理する工程と、導電性膜を形成する部分の表面
を、インクジェット方式を用いて、酸、アルカリまたは
溶剤のいずれかを塗布することによって親水化処理する
工程と、素子電極間に導電性膜形成用材料を含む溶液の
液滴を付与する工程と、付与した液滴を加熱焼成して導
電性膜を形成する工程と、導電性膜に電子放出部を形成
するフォーミング工程とを有することを特徴とする電子
放出素子の製造方法にある。
That is, a first aspect of the present invention is a step of forming a pair of device electrodes on a substrate, a step of hydrophobizing the entire surface of the substrate including the device electrodes, and a step of forming a conductive film on the surface. Using an inkjet method, a step of performing a hydrophilic treatment by applying any of an acid, an alkali, or a solvent, and a step of applying droplets of a solution containing a conductive film forming material between element electrodes, A method for manufacturing an electron-emitting device, comprising: a step of heating and firing a droplet to form a conductive film; and a forming step of forming an electron-emitting portion in the conductive film.

【0019】また、本発明の第二は、上記本発明の第一
の方法で製造されたことを特徴とする電子放出素子。
According to a second aspect of the present invention, there is provided an electron-emitting device manufactured by the first method of the present invention.

【0020】さらに、本発明の第三は、入力信号に応じ
て電子を放出する電子源であって、基体上に、上記本発
明の第一の電子放出素子を複数配置したことを特徴とす
る電子源にある。
A third aspect of the present invention is an electron source which emits electrons in response to an input signal, wherein a plurality of the first electron-emitting devices of the present invention are arranged on a substrate. In the electron source.

【0021】そして、本発明の第四は、上記本発明の第
三の電子源を製造する方法であって、複数個の電子放出
素子を上記本発明の第二の方法により製造することを特
徴とする電子源の製造方法にある。
A fourth aspect of the present invention is a method of manufacturing the third electron source of the present invention, wherein a plurality of electron-emitting devices are manufactured by the second method of the present invention. In a method of manufacturing an electron source.

【0022】また、本発明の第五は、入力信号に基づい
て画像を形成する装置であって、少なくとも、上記本発
明の第三の電子源と、該電子源から放出される電子線の
照射により画像を形成する画像形成部材とを有すること
を特徴とする画像形成装置にある。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided an apparatus for forming an image based on an input signal, comprising at least the third electron source of the present invention and irradiation of an electron beam emitted from the electron source. And an image forming member for forming an image by using the image forming apparatus.

【0023】さらに、本発明の第六は、上記本発明の第
五の画像形成装置を製造する方法であって、電子源を上
記本発明の第四の方法により製造することを特徴とする
画像形成装置の製造方法にある。
A sixth aspect of the present invention is a method for manufacturing the fifth image forming apparatus of the present invention, wherein the electron source is manufactured by the fourth method of the present invention. A method for manufacturing a forming apparatus.

【0024】本発明によれば、表面処理を施された後に
導電性膜形成工程で付与された溶液は、基板の親水性表
面上では拡がり、疎水性表面上でははじかれるために、
不要な位置に溶液が拡がったり、付着したりすることが
なく、所定の位置に精度良く導電性膜を形成することが
できる。また、基板の表面処理面の面積と、付与する溶
液の量によって導電性膜の形状及び厚みを容易に制御す
ることが可能であり、導電性膜の形状、厚みの再現性や
均一性が向上する。その結果、大面積にわたって多数の
電子放出素子を形成する場合でも、均一な電子放出特性
が得られる。
According to the present invention, the solution applied in the conductive film forming step after being subjected to the surface treatment spreads on the hydrophilic surface of the substrate and repels on the hydrophobic surface.
The conductive film can be accurately formed at a predetermined position without spreading or adhering the solution to an unnecessary position. In addition, the shape and thickness of the conductive film can be easily controlled by the area of the surface-treated surface of the substrate and the amount of the applied solution, and the reproducibility and uniformity of the shape and thickness of the conductive film are improved. I do. As a result, even when a large number of electron-emitting devices are formed over a large area, uniform electron-emitting characteristics can be obtained.

【0025】また、本発明の製造方法によれば、大規模
な成膜装置や、フォトリソ技術を用いた導電性膜のパタ
ーニングが不要であるために、低コストでかつ容易に電
子放出素子を製造することができる。
Further, according to the manufacturing method of the present invention, since a large-scale film forming apparatus and the patterning of the conductive film using the photolithography technique are not required, the electron-emitting device can be manufactured easily at low cost. can do.

【0026】また、本発明の方法によって製造された電
子放出素子を応用することにより、均一性及び生産性に
優れた電子源及び画像形成装置を提供することができ
る。
Further, by applying the electron-emitting device manufactured by the method of the present invention, it is possible to provide an electron source and an image forming apparatus excellent in uniformity and productivity.

【0027】また本発明によれば、導電性膜を形成する
部分の親水化処理をインクジェット方式を用いて行うた
め、位置のピッチは縦横自由に調整可能であり、導電性
膜形成前に、基板上に形成されている素子電極のピッチ
を測定することで、基板個別のピッチの差や、同一基板
上でも場所によるピッチ変化に対応可能である。
Further, according to the present invention, since the hydrophilizing treatment of the portion where the conductive film is to be formed is performed by using the ink jet method, the pitch of the position can be freely adjusted in the vertical and horizontal directions. By measuring the pitch of the element electrodes formed thereon, it is possible to cope with a difference in pitch between individual substrates and a change in pitch depending on a location on the same substrate.

【0028】[0028]

【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.

【0029】図1は、本発明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。
FIG. 1 is a schematic view showing an example of the configuration of an electron-emitting device according to the present invention. FIG. 1 (a) is a plan view and FIG. 1 (b).
Is a sectional view. In FIG. 1, 1 is a substrate, 2 and 3 are electrodes (element 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、青板ガラ
スにスパッタ法等によりSiO2 を積層した積層体、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。
Examples of the substrate 1 include quartz glass, glass with a reduced impurity content such as Na, blue plate glass, a laminate of blue plate glass with SiO 2 laminated by sputtering, ceramics such as alumina, and a Si substrate. Can be used.

【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の範囲とすることができ、より好ましくは、素子
電極間に印加する電圧等を考慮して数μmから数十μm
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μm
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 can be preferably in the range of several hundred nm to several hundred μm, and more preferably several μm to several tens μm in consideration of the voltage applied between the element electrodes.
In the range. The element electrode length W is set to several μm to several hundred μm in consideration of the resistance value of the electrode and the electron emission characteristics.
In the range. 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に示した構成とは別に、基板1上
に、導電性膜4、素子電極2,3の順に形成した構成と
することもできる。また、製法によっては、対向する素
子電極2,3間の全てが電子放出部として機能する場合
もある。
In addition to the structure shown in FIG. 1, a structure in which a conductive film 4 and device electrodes 2 and 3 are formed on a substrate 1 in this order may be adopted. Further, depending on the manufacturing method, the entire space between the opposing element electrodes 2 and 3 may function as an electron emitting portion.

【0034】導電性膜4を構成する材料としては、例え
ばPd,Pt,Ru,Ag,Au,Ti,In,Cu,
Cr,Fe,Zn,Sn,Ta,W,Pb等の金属、P
dO,SnO2 ,In23 ,PbO,Sb23 等の
酸化物導電体、HfB2 ,ZrB2 ,LaB6 ,CeB
6 ,YB4 ,GdB4等の硼化物、TiC,ZrC,H
fC,TaC,SiC,WC等の炭化物、TiN,Zr
N,HfN等の窒化物、Si,Ge等の半導体、カーボ
ン等が挙げられる。
As a material constituting the conductive film 4, for example, Pd, Pt, Ru, Ag, Au, Ti, In, Cu,
Metals such as Cr, Fe, Zn, Sn, Ta, W, and Pb;
dO, SnO 2, In 2 O 3, PbO, oxide conductor, such as Sb 2 O 3, HfB 2, ZrB 2, LaB 6, CeB
6, YB 4, borides such GdB4, TiC, ZrC, H
carbides such as fC, TaC, SiC, WC, TiN, Zr
Examples include nitrides such as N and HfN, semiconductors such as Si and Ge, and carbon.

【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間の抵抗値等を考慮して適宜設
定されるが、通常は、数Å〜数百nmの範囲とするのが
好ましく、より好ましくは1nm〜50nmの範囲とす
るのが良い。その抵抗値は、Rsが102 Ω/□から1
7 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)と置いたときに現れる値である。
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 of the device electrodes 2 and 3, the resistance value between the device electrodes 2 and 3, and the like, but is usually in the range of several to several hundred nm. Preferably, it is more preferably in the range of 1 nm to 50 nm. The resistance value of Rs is 10 2 Ω / □ to 1
It is preferably a value of 0 7 Ω / □. Rs is a resistance R measured in the length direction of the thin film having a width w and a length 1;
This is a value that appears when R = Rs (l / w).

【0036】本明細書において、フォーミング処理につ
いては、通電処理を例に挙げて説明するが、フォーミン
グ処理はこれに限られるものではなく、膜に亀裂を生じ
させて高抵抗状態を形成する処理を含有するものであ
る。
In the present specification, the forming process will be described by taking an energizing process as an example. However, the forming process is not limited to this, and a process for forming a high resistance state by generating a crack in a film is described. It contains.

【0037】ここで述べる微粒子膜とは、複数の微粒子
が集合した膜であり、その微細構造は、微粒子が個々に
分散配置した状態あるいは微粒子が互いに隣接、あるい
は重なり合った状態(いくつかの微粒子が集合し、全体
として島状構造を形成している場合も含む)をとってい
る。微粒子の粒径は、数Åから数千Åの範囲、好ましく
は、10Åから200Åの範囲である。
The fine particle film described here is a film in which a plurality of fine particles are aggregated, and has a fine structure in a state in which the fine particles are individually dispersed and arranged or in a state in which the fine particles are adjacent to each other or overlap each other (when some fine particles are formed). To form an island-like structure as a whole). The particle size of the fine particles is in the range of a few to a few thousand, preferably in the range of 10 to 200.

【0038】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。
In the present specification, the term “fine particles” is frequently used, and the meaning will be described.

【0039】小さな粒子を「微粒子」と呼び、これより
も小さなものを「超微粒子」と呼ぶ。「超微粒子」より
もさらに小さく原子の数が数百個程度以下のものを「ク
ラスター」と呼ぶことは広く行われている。しかしなが
ら、それぞれの境は厳密なものではなく、どの様な性質
に注目して分類するかにより変化する。また「微粒子」
と「超微粒子」を一括して「微粒子」と呼ぶ場合もあ
り、本明細書中での記述はこれに沿ったものである。
Small particles are called "fine particles", and smaller ones are called "ultra fine particles". It is widely practiced to call a “cluster” smaller than “ultrafine particles” and having a few hundred atoms or less. However, each boundary is not strict and changes depending on what kind of property is focused on. Also "fine particles"
And "ultrafine particles" may be collectively referred to as "fine particles", and the description in this specification is in line with this.

【0040】「実験物理学講座14 表面・微粒子」
(木下是雄 編、共立出版 1986年9月1日発行)
では次のように記述されている。
"Experimental Physics Course 14 Surface / Particles"
(Edited by Kinoshita Yoshio, Kyoritsu Shuppan published September 1, 1986)
Then, it is described as follows.

【0041】「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2〜3
nm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)
"In the present description, the fine particles have a diameter of about 2 to 3 μm to about 10 nm. In particular, the ultrafine particles have a diameter of about 10 nm to 2 to 3 nm.
It means up to about nm. 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. (Pages 195, lines 22-26)

【0042】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 has the following lower limit of the particle size, and is as follows.

【0043】「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” (1981 to 1986) of the “Creative Science and Technology Promotion System”, particles having a size (diameter) in the range of about 1 to 100 nm are referred to as “ultra fine particles” (ultra fine particles). I made it. Then one ultra fine 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 that is even smaller than an ultrafine particle, that is, a single particle composed of several to several hundred atoms, is usually called a cluster." (Page 2, lines 12 to 13 of the same book)

【0044】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。
[0044] 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
It refers to the degree.

【0045】この電子放出部5は、導電性膜4の一部に
形成された高抵抗の亀裂により構成され、その内部に
は、数Åから数十nm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、電子放出部5及びその近傍の導
電性膜4には、後述の活性化工程によって形成される炭
素あるいは炭素化合物を有することもできる。
The electron-emitting portion 5 is constituted by a high-resistance crack formed in a part of the conductive film 4, in which conductive fine particles having a particle size in the range of several Å to several tens nm are contained. May be present. The conductive fine particles contain some or all of the elements of the material constituting the conductive film 4. Further, the electron-emitting portion 5 and the conductive film 4 in the vicinity thereof may have carbon or a carbon compound formed by an activation step described later.

【0046】本発明の電子放出素子の製造方法としては
様々な方法があるが、その一例を図2に基づいて説明す
る。尚、図2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。
There are various methods for manufacturing the electron-emitting device of the present invention. One example will be described with reference to FIG. In FIG. 2, the same parts as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals as those shown in FIG.

【0047】1)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、リフトオフ、エッチング等によ
りパターニングする方法、または素子電極材料を含むペ
ーストを印刷し焼成する方法等により、基板1上に素子
電極2及び3を形成する(図2(a))。ここでは、少
なくとも素子電極2,3が形成され、導電性膜4が形成
されていない基板を電極基板11と呼ぶこととする。
1) 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 deposition method, a sputtering method, or the like, and then patterned by lift-off, etching, or the like. The device electrodes 2 and 3 are formed on the substrate 1 by a method of printing and firing a paste containing an electrode material (FIG. 2A). Here, a substrate on which at least the device electrodes 2 and 3 are formed and on which the conductive film 4 is not formed is referred to as an electrode substrate 11.

【0048】2)素子電極2,3を設けた電極基板11
の表面全面に疎水性処理を施し、疎水性表面7を形成す
る(図2(b))。
2) Electrode substrate 11 provided with device electrodes 2 and 3
Is subjected to a hydrophobic treatment to form a hydrophobic surface 7 (FIG. 2B).

【0049】以下、図3を用いて電極基板11の表面処
理方法の一例を示す。
Hereinafter, an example of a method for treating the surface of the electrode substrate 11 will be described with reference to FIG.

【0050】一般に、清浄なガラス、金属、金属酸化物
の表面は水などの溶液にぬれやすく、プラスチックス等
の有機物表面はぬれにくい。基板表面のぬれやすさは表
面構造に由来するため、基板表面に疎水性の高いハイド
ロカーボン基、フルオロカーボン基などを導入して基板
表面を疎水化処理することにより、これらの溶液に対し
てぬれにくくすることができる。
Generally, the surface of clean glass, metal, or metal oxide is easily wetted by a solution such as water, and the surface of an organic material such as plastics is hardly wetted. Since the wettability of the substrate surface is derived from the surface structure, it is difficult to get wet with these solutions by introducing a highly hydrophobic hydrocarbon group or fluorocarbon group into the substrate surface and subjecting the substrate surface to hydrophobic treatment. can do.

【0051】本発明において、疎水化処理にはハイドロ
カーボン、フルオロカーボン等の疎水基を有する有機ケ
イ素化合物が好適に用いられ、スピンコート、スプレー
コート等の塗布法や気相堆積法によって処理を行うこと
ができる。
In the present invention, an organosilicon compound having a hydrophobic group such as hydrocarbon or fluorocarbon is preferably used for the hydrophobizing treatment. The treatment may be performed by a coating method such as spin coating or spray coating or a vapor deposition method. Can be.

【0052】有機ケイ素化合物としては、例えば、トリ
メチルメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、メ
チルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、
トリメチルエトキシシラン、メチルトリエトキシシラ
ン、ジメチルジエトキシシラン、トリフェニルメトキシ
シラン、ジフェニルジメトキシシラン、フェニルトリメ
トキシシラン、トリフェニルエトキシシラン、ジフェニ
ルジエトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン等の
アルコキシシラン類、ビニルトリクロロシラン、ビニル
トリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニ
ルトリス(β−メトキシエトキシ)シラン等のビニルシ
ラン類、γ−クロロプロピルトリクロロシラン、γ−ク
ロロプロピルトリメトキシシラン、γ−クロロプロピル
トリエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシ
シラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−
アミノプロピルメチルジエトキシシラン、N−β(アミ
ノエチル)−γアミノプロピルトリメトキシシラン、N
−β(アミノエチル)−γアミノプロピルメチルジメト
キシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシ
ラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラ
ン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン等の有
機官能性シラン類、フルオロエチルトリメトキシシラ
ン、γ−フルオロプロピルトリメトキシシラン、フルオ
ロエチルジメトキシエトキシシラン、フルオロエチルメ
チルジエトキシシラン、パーフルオロエチルトリメトキ
シシラン、パーフルオロエチルトリエトキシシラン、パ
ーフルオロプロピルトリメトキシシラン、パーフルオロ
プロピルトリエトキシシラン等のフルオロアルキルシラ
ン類(C4以上のものも含む)、ヘキサメチルジシラン
等のジシラン類、ヘキサメチルジシラザン、ヘキサメチ
ルシクロトリシラザン等のシラザン類、ジフェニルシラ
ンジオール等のシラノール類、N−トリメチルシリルア
セトアミド、ビス(トリメチルシリル)アセトアミド、
N,N’−ビス(トリメチルシリル)尿素等のシリルア
ミド類等が挙げられる。また、その他、一般に溌水材と
して使用されているシリコーン樹脂や、フッ素樹脂を用
いてもよい。
Examples of the organosilicon compound include trimethylmethoxysilane, dimethyldimethoxysilane, methyltrimethoxysilane, dimethyldimethoxysilane,
Alkoxysilanes such as trimethylethoxysilane, methyltriethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, triphenylmethoxysilane, diphenyldimethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, triphenylethoxysilane, diphenyldiethoxysilane, phenyltriethoxysilane, and vinyltriethoxysilane Vinylsilanes such as chlorosilane, vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, vinyltris (β-methoxyethoxy) silane, γ-chloropropyltrichlorosilane, γ-chloropropyltrimethoxysilane, γ-chloropropyltriethoxysilane, γ- Aminopropyltrimethoxysilane, γ-aminopropyltriethoxysilane, γ-
Aminopropylmethyldiethoxysilane, N-β (aminoethyl) -γ aminopropyltrimethoxysilane, N
Organic functional silanes such as -β (aminoethyl) -γ aminopropylmethyldimethoxysilane, γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane, γ-mercaptopropyltrimethoxysilane, fluoroethyl Trimethoxysilane, γ-fluoropropyltrimethoxysilane, fluoroethyldimethoxyethoxysilane, fluoroethylmethyldiethoxysilane, perfluoroethyltrimethoxysilane, perfluoroethyltriethoxysilane, perfluoropropyltrimethoxysilane, perfluoropropyltri Fluoroalkylsilanes (including C4 or more) such as ethoxysilane, disilanes such as hexamethyldisilane, hexamethyldisilazane, hexamethylcyclotrisilazane, etc. Razan acids, silanols such as diphenylsilane diol, N- trimethylsilylacetamide, bis (trimethylsilyl) acetamide,
And silylamides such as N, N'-bis (trimethylsilyl) urea. In addition, a silicone resin or a fluorine resin generally used as a water repellent material may be used.

【0053】3)次に、導電性膜を形成する部分を親水
化処理する。親水化処理は、例えば塩酸、硫酸等の酸性
溶液、水酸化ナトリウム等のアルカリ性溶液、有機溶剤
や、これら複数の混合物を使用することができる。重ク
ロム酸カリウムと硫酸の混合溶液に代表される酸化剤を
使用しても良い。
3) Next, the portion for forming the conductive film is subjected to a hydrophilic treatment. For the hydrophilization treatment, for example, an acidic solution such as hydrochloric acid or sulfuric acid, an alkaline solution such as sodium hydroxide, an organic solvent, or a mixture of these can be used. An oxidizing agent represented by a mixed solution of potassium dichromate and sulfuric acid may be used.

【0054】これら溶液9を、バブルジェット、ピエゾ
ジェットといったインクジェット装置8で基板上の所望
の位置に塗布することで、親水化処理を行い、導電性膜
を形成する部分に親水性表面6を形成する(図2
(c))。
The solution 9 is applied to a desired position on the substrate by an ink jet device 8 such as a bubble jet or a piezo jet to perform a hydrophilic treatment, thereby forming a hydrophilic surface 6 on a portion where a conductive film is to be formed. (Figure 2
(C)).

【0055】これら溶液9によって、基板表面に施され
た疎水性の有機官能基が、除去または切断される効果、
基板表面に−OH基が付与される効果、のいずれか、も
しくはこれら複数の効果により、基板表面の親水化が行
われる。また、溶液、溶剤の種類の選定は、基板の材質
および基板に施された疎水性の処理の種類によって、適
したものが選定される。
The solution 9 removes or cuts the hydrophobic organic functional groups applied to the substrate surface,
The surface of the substrate is hydrophilized by one of the effects of -OH groups being imparted to the substrate surface, or by a plurality of these effects. Further, the selection of the type of the solution or the solvent is appropriately selected depending on the material of the substrate and the type of the hydrophobic treatment performed on the substrate.

【0056】また溶液9を塗布する位置は、直前に基板
上の素子電極の形成状態を測定して、決定することが望
ましい。これは、基板が熱プロセスを経るうちに収縮や
変形を受け、素子電極のピッチが設計値よりも変化する
ことに対応するものである。
It is desirable that the position where the solution 9 is applied is determined by measuring the state of formation of the device electrodes on the substrate immediately before. This corresponds to the fact that the substrate undergoes contraction and deformation during the thermal process, and the pitch of the device electrodes changes from the design value.

【0057】図3によって説明するが、21は設計上の
素子電極ピッチである。本来、この位置に素子電極が形
成されるものであるが、熱プロセスによって基板が変形
を起こし、22の位置に素子電極が形成されていたもの
とする。素子電極の位置検出は顕微鏡、XYステージ、
CCDカメラ、画像処理システム等を組み合わせた装置
によって行うことができるが、例えば図3の23,2
4,25,26の4隅の素子の位置を検出し、その他の
素子はこれら4素子間に等間隔に補間することで、位置
決定し、その位置に溶液塗布を行うものとする。
As will be described with reference to FIG. 3, reference numeral 21 denotes a designed element electrode pitch. Originally, the device electrode is formed at this position. However, it is assumed that the substrate is deformed by the thermal process and the device electrode is formed at the position 22. Microscope, XY stage,
This can be performed by an apparatus combining a CCD camera, an image processing system, and the like.
The positions of the four corner elements 4, 25 and 26 are detected, and the other elements are interpolated at equal intervals between these four elements to determine the position, and the solution is applied to those positions.

【0058】さらに、図4のように位置検出する素子の
位置を、4隅の他に中央を含む9個の素子に増やし、そ
の他の素子の位置をこれら9個の素子の間で補間を行う
と、さらに大型サイズの基板に対しても、一層精度良く
素子の位置決定が行える。位置検出の数は、4個、9個
に限定するものではなく、作業時間の許すかぎり、その
数を増やすほど、精度を向上させることができる。
Further, as shown in FIG. 4, the positions of the elements to be detected are increased to nine elements including the center in addition to the four corners, and the positions of the other elements are interpolated between these nine elements. Thus, the position of the element can be determined with higher accuracy even for a larger-sized substrate. The number of position detections is not limited to four or nine, and the accuracy can be improved as the number of position detections increases, as long as the working time allows.

【0059】以上のようにして、導電性膜4を形成する
基板表面が親水化処理され、導電性膜4を形成しない基
板表面が疎水化処理された電極基板11が得られる。
As described above, the electrode substrate 11 on which the surface of the substrate on which the conductive film 4 is to be formed is subjected to the hydrophilic treatment and the substrate surface on which the conductive film 4 is not formed is subjected to the hydrophobic treatment.

【0060】4)表面処理した電極基板11上に、導電
性膜4を形成する材料を含む溶液を付与する(図示せ
ず)。溶液付与の一例として、液滴付与装置を用いて導
電性膜4を形成する材料を含む液滴を付与する例を示
す。
4) A solution containing a material for forming the conductive film 4 is applied to the surface-treated electrode substrate 11 (not shown). As an example of applying the solution, an example in which a droplet including a material for forming the conductive film 4 is applied using a droplet applying apparatus will be described.

【0061】ここで用いられる液滴付与装置の具体例と
しては、任意の液滴を形成できる装置であればどのよう
な装置を用いてもかまわないが、特に数十ng程度から
数十μg程度の範囲において制御が可能であり、かつ数
十ng程度以上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望ましい。インクジェット方式
の装置として、例えばバブルジェット方式の装置を好適
に用いることができる。
As a specific example of the droplet applying device used here, any device can be used as long as it can form an arbitrary droplet, but in particular, about several tens ng to several tens μg. It is desirable to use an inkjet type apparatus which can be controlled in the range described above and can easily form a small amount of droplets of about several tens ng or more. As the inkjet system, for example, a bubble jet system can be suitably used.

【0062】付与する液滴の数は、1つの導電性膜の形
成に対して単数であっても複数であってもよい。単数の
場合は複数の場合に比べて製造時間が短縮できる。一
方、複数の場合は、1つの液滴の量に加えて液滴の数に
よって導電性膜の膜厚を制御することができ、形成する
導電性膜の形状およびパターン精度をより高めることが
できる。また、1つの導電性膜の形成に対して付与する
液滴数が単数、複数にかかわらず1対の素子電極2,3
に対して2カ所以上に液滴を付与して導電性膜を形成し
てもよい。
The number of droplets to be applied may be singular or plural for the formation of one conductive film. In the case of a single unit, the manufacturing time can be reduced as compared with the case of a plurality. On the other hand, in the case of a plurality, the thickness of the conductive film can be controlled by the number of droplets in addition to the amount of one droplet, and the shape and pattern accuracy of the conductive film to be formed can be further improved. . Also, regardless of whether the number of droplets applied to the formation of one conductive film is singular or plural, a pair of element electrodes 2 and 3
The conductive film may be formed by applying droplets to two or more locations.

【0063】液滴として付与される溶液は、導電性膜4
を形成する材料を水もしくは水と有機溶剤との混合溶媒
に分散または溶解した溶液等が望ましい。ここで用いら
れる導電性膜4を形成する材料としては、前述の導電性
膜4を構成する材料や、導電性膜4を構成する材料を含
む有機金属化合物などが挙げられる。また、基板の表面
処理方法によっても異なるが、室温における表面張力が
20〜90dyne/cm、好ましくは50〜80dy
ne/cmの溶液が望ましい。
The solution to be applied as droplets contains the conductive film 4
It is desirable to use a solution or the like obtained by dispersing or dissolving a material for forming in water or a mixed solvent of water and an organic solvent. Examples of the material for forming the conductive film 4 used here include the above-described material for forming the conductive film 4 and the organometallic compound containing the material for forming the conductive film 4. The surface tension at room temperature is 20 to 90 dyne / cm, preferably 50 to 80 dy, though it depends on the surface treatment method of the substrate.
A ne / cm solution is desirable.

【0064】この場合、付与された溶液は、電極基板1
1の親水化処理面6では拡がり、疎水化処理面7ではは
じかれるために、液滴が基板上で不規則に拡がることが
ない。そのため、基板の親水化処理面6の面積と付与す
る液滴の量によって導電性膜4の形状および厚みを容易
に制御することが可能となり、導電性膜4の形状、厚み
の再現性や均一性が向上する。また、導電性膜4の形成
位置は基板の処理面によって決まるために、液滴の着弾
位置が多少ずれても影響はなく、所定の位置に精度良く
導電性膜4を形成することができる。
In this case, the applied solution is applied to the electrode substrate 1
Since the droplet spreads on the hydrophilic treatment surface 6 and is repelled on the hydrophobic treatment surface 7, the droplet does not spread irregularly on the substrate. Therefore, the shape and thickness of the conductive film 4 can be easily controlled by the area of the hydrophilized surface 6 of the substrate and the amount of liquid droplets to be applied. The performance is improved. Further, since the formation position of the conductive film 4 is determined by the processing surface of the substrate, there is no effect even if the landing position of the droplet is slightly shifted, and the conductive film 4 can be formed at a predetermined position with high accuracy.

【0065】付与する溶液9として、導電性膜4を形成
する材料を有機溶剤に分散または溶解した溶液も同様に
用いることができるが、一般に有機溶剤は表面張力が1
5〜40dyne/cmと低く、種々の基板に対してぬ
れやすい。この場合、基板表面の疎水化処理には、より
表面エネルギーの小さい(ぬれにくい)基板表面を形成
することが可能な、上記フルオロアルキルシラン等のフ
ッ素含有化合物を用いて表面処理を行うのが好ましい。
As the solution 9 to be applied, a solution in which the material for forming the conductive film 4 is dispersed or dissolved in an organic solvent can be used in the same manner. In general, the organic solvent has a surface tension of 1%.
It is as low as 5 to 40 dyne / cm and easily wets various substrates. In this case, in the hydrophobization treatment of the substrate surface, it is preferable to perform the surface treatment using a fluorine-containing compound such as the above fluoroalkylsilane, which can form a substrate surface with lower surface energy (less wettable). .

【0066】本発明において、電極基板11上に導電性
膜4を形成する材料を含む溶液を付与する方法は、上記
液滴付与装置を用いる方法に限定されるものではなく、
例えば、表面処理した基板を導電性膜4を形成する材料
を含む溶液中に浸漬した後、所定の速度で引き上げるデ
ィッピング法を用いることもできる。この場合も、上述
の方法と同様に、基板の処理面に応じて選択的に導電性
膜4を形成することができる。
In the present invention, the method of applying the solution containing the material for forming the conductive film 4 on the electrode substrate 11 is not limited to the method using the above-described droplet applying apparatus.
For example, a dipping method in which the surface-treated substrate is immersed in a solution containing a material for forming the conductive film 4 and then pulled up at a predetermined speed can be used. Also in this case, similarly to the above-described method, the conductive film 4 can be selectively formed according to the processing surface of the substrate.

【0067】以上のようにして、導電性膜4を形成する
材料を含む溶液を付与した後、必要に応じて乾燥後、加
熱処理を行い導電性膜4を形成する(図2(d))。
As described above, after the solution containing the material for forming the conductive film 4 is applied, and dried if necessary, a heat treatment is performed to form the conductive film 4 (FIG. 2D). .

【0068】5)次に、フォーミングと呼ばれる通電処
理を施す。素子電極2,3間に通電を行うと、導電性膜
4の部位に電子放出部5が形成される(図2(e))。
5) Next, an energization process called forming is performed. When an electric current is applied between the device electrodes 2 and 3, an electron-emitting portion 5 is formed at the portion of the conductive film 4 (FIG. 2E).

【0069】フォーミング工程においては、瞬間的に導
電性膜4の一部に局所的に熱エネルギーが集中し、その
部位に構造の変化した電子放出部5が形成される。この
通電処理において導電性膜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部位が形成され、該部位が
電子放出部5を構成する。
In the forming step, heat energy is locally concentrated on a part of the conductive film 4 instantaneously, and an electron emitting portion 5 having a changed structure is formed at that portion. In this energization process, a portion of the conductive film 4 where the structure such as destruction, deformation or alteration is locally changed is formed, and the portion constitutes the electron emission portion 5.

【0070】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.

【0071】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 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.

【0072】まず、パルス波高値を定電圧とした場合に
ついて図5(a)で説明する。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。三
角波の波高値(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、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 with reference to FIG. T 1 in FIG.
And T 2 are the pulse width and the pulse interval of the voltage waveform. The peak value (peak voltage) of the triangular wave 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
The waveform is not limited to the triangular wave, and a desired waveform such as a rectangular wave can be adopted.

【0073】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図5(b)で説明する。
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(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 with reference to FIG.
T 1 and T 2 in FIG. 5B can be the same as those shown in FIG. 5A. The peak value (peak voltage) of the triangular wave can be increased, for example, in steps of about 0.1 V.

【0074】通電フォーミング処理の終了は、パルス間
隔T2 中に、導電性膜4を局所的に破壊、変形しない程
度の電圧を印加し、電流を測定して検知することができ
る。例えば0.1V程度の電圧印加により流れる電流を
測定し、抵抗値を求めて、1MΩ以上の抵抗を示した
時、通電フォーミングを終了させる。
The end of the energization forming process can be detected by applying a voltage that does not locally destroy or deform the conductive film 4 during the pulse interval T 2 and measuring the current. For example, a current flowing when a voltage of about 0.1 V is applied is measured, and a resistance value is obtained. When a resistance of 1 MΩ or more is indicated, the energization forming is terminated.

【0075】フォーミング処理以降の電気的処理は、例
えば図6に示すような真空処理装置内で行うことができ
る。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6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 electrical processing after the forming processing can be performed in a vacuum processing apparatus as shown in FIG. 6, for example. This vacuum processing device also has a function as a measurement evaluation device. In FIG. 6 as well, the same parts as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals as in FIG.

【0076】図6において、55は真空容器であり、5
6は排気ポンプである。真空容器55内には電子放出素
子が配されている。また、51は電子放出素子に素子電
圧Vf を印加するための電源、50は素子電極2,3間
を流れる素子電流If を測定するための電流計、54は
素子の電子放出部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、53はアノード電極54に電
圧を印加するための高圧電源、52は電子放出部5より
放出される放出電流Ie を測定するための電流計であ
る。一例として、アノード電極54の電圧を1kV〜1
0kV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。
In FIG. 6, reference numeral 55 denotes a vacuum vessel,
Reference numeral 6 denotes an exhaust pump. An electron-emitting device is provided in the vacuum vessel 55. Reference numeral 51 denotes a power supply for applying a device voltage Vf to the electron-emitting device, 50 denotes an ammeter for measuring a device current If flowing between the device electrodes 2 and 3, and 54 denotes an electron-emitting portion 5 of the device. An anode electrode for capturing the emission current Ie emitted, 53 is a high-voltage power supply for applying a voltage to the anode electrode 54, and 52 is a current for measuring the emission current Ie emitted from the electron emission unit 5. It is total. As an example, the voltage of the anode electrode 54 is 1 kV to 1 kV.
The measurement can be performed with the range of 0 kV and the distance H between the anode electrode 54 and the electron-emitting device in the range of 2 mm to 8 mm.

【0077】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。
The vacuum vessel 55 is provided with equipment necessary for measurement in a vacuum atmosphere, such as a vacuum gauge (not shown).
The measurement and evaluation can be performed in a desired vacuum atmosphere.

【0078】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。ここに示した電子放出素子基板を配した真空処理装
置の全体は、不図示のヒーターにより加熱できる。
The exhaust pump 56 is composed of a normal high vacuum system such as a turbo pump and a rotary pump, and an ultra-high vacuum system such as an ion pump. The entire vacuum processing apparatus provided with the electron-emitting device substrate shown here can be heated by a heater (not shown).

【0079】6)フォーミングを終えた素子には活性化
工程と呼ばれる処理を施すのが好ましい。活性化工程
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、この処理によ
り、素子電流If ,放出電流Ie が、著しく変化するよ
うになる。
6) It is preferable to perform a process called an activation step on the device after the forming. 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 in the same manner as in energization forming. f and the emission current Ie change remarkably.

【0080】活性化工程における有機物質のガスを含有
する雰囲気は、例えば油拡散ポンプやロータリーポンプ
などを用いて真空容器内を排気した場合に雰囲気内に残
留する有機ガスを利用して形成することができる他、オ
イルを使用しないイオンポンプなどにより一旦十分に排
気した真空中に適当な有機物質のガスを導入することに
よっても得られる。このときの好ましい有機物質のガス
圧は、前述の素子の形態、真空容器の形状や、有機物質
の種類などにより異なるため、場合に応じ適宜設定され
る。適当な有機物質としては、アルカン、アルケン、ア
ルキンの脂肪族炭化水素類、芳香族炭化水素類、アルコ
ール類、アルデヒド類、ケトン類、アミン類、フェノー
ル、カルボン、スルホン酸等の有機酸類等を挙げること
が出来、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。
The atmosphere containing the organic substance gas in the activation step is formed by utilizing the organic gas remaining in the atmosphere when the inside of the vacuum vessel is evacuated using, for example, an oil diffusion pump or a rotary pump. Alternatively, it can be obtained by introducing a gas of an appropriate organic substance into a vacuum once sufficiently evacuated by an ion pump or the like that does not use oil. The preferable gas pressure of the organic substance at this time varies depending on the form of the above-described element, the shape of the vacuum vessel, the type of the organic substance, and the like, and is appropriately set according to the case. Suitable organic 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.

【0081】この処理により、雰囲気中に存在する有機
物質から、炭素あるいは炭素化合物が素子上に堆積し、
素子電流If 、放出電流Ie が、著しく変化するように
なる。
By this treatment, carbon or a carbon compound is deposited on the device from organic substances existing in the atmosphere,
The element current If and the emission current Ie change remarkably.

【0082】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20nm程度で結晶構造がやや乱れたも
の、GCは結晶粒が2nm程度になり結晶構造の乱れが
さらに大きくなったものを指す。)、非晶質カーボン
(アモルファスカーボン及び、アモルファスカーボンと
前記グラファイトの微結晶の混合物を指す。)であり、
その膜厚は、50nm以下の範囲とするのが好ましく、
30nm以下の範囲とすることがより好ましい。
The carbon or carbon compound is, for example, graphite (including so-called HOPG, PG, GC), and HOPG has a substantially complete graphite crystal structure,
G indicates that the crystal grain is about 20 nm and the crystal structure is slightly disordered, and GC indicates that the crystal grain is about 2 nm 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 in the range of 50 nm or less,
More preferably, the thickness is 30 nm or less.

【0083】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。
The termination of the activation step can be appropriately determined while measuring the device current If and the emission current Ie .

【0084】7)このような工程を経て得られた電子放
出素子は、安定化工程を行うことが好ましい。この工程
は、真空容器内の有機物質を排気する工程である。真空
容器を排気する真空排気装置は、装置から発生するオイ
ルが素子の特性に影響を与えないように、オイルを使用
しないものを用いるのが好ましい。具体的には、ソープ
ションポンプ、イオンポンプ等の真空排気装置を挙げる
ことが出来る。
7) The electron-emitting device obtained through such a step is preferably subjected to a stabilization step. This step is a step of exhausting the organic substance in the vacuum container. It is preferable to use a vacuum exhaust device that does not use oil so that the oil generated from the device does not affect the characteristics of the element. Specifically, a vacuum exhaust device such as a sorption pump or an ion pump can be used.

【0085】真空容器内の有機成分の分圧は、上記炭素
あるい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以下か特に好ましい。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、80〜2
50℃好ましくは150℃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。真空容器
内の圧力は極力低くすることが必要で、1.3×10-5
Pa以下が好ましく、さらには1.3×10-6Pa以下
が特に好ましい。
The partial pressure of the organic component in the vacuum vessel is set to a partial pressure at which the carbon or carbon compound is not newly deposited.
It is preferably 3 × 10 −6 Pa or less, more preferably 1.3 × 10 −6 Pa.
-8 Pa or less or 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 2
It is desirable that the treatment be performed at 50 ° C., preferably 150 ° C. or higher, for as long as possible. However, the treatment is not particularly limited to this condition. Do. The pressure inside the vacuum vessel needs to be as low as possible, and is 1.3 × 10 −5.
Pa or lower is preferable, and 1.3 × 10 −6 Pa or lower is particularly preferable.

【0086】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 process is performed is the same as the atmosphere at the end of the stabilization process, 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.

【0087】上述した工程を経て得られた本発明の電子
放出素子の基本特性について、図7を参照しながら説明
する。
The basic characteristics of the electron-emitting device of the present invention obtained through the above steps will be described with reference to FIG.

【0088】図7は、図6に示した真空処理装置を用い
て測定された放出電流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7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。
FIG. 7 is a diagram schematically showing the relationship between the emission current Ie and the device current If measured using the vacuum processing apparatus shown in FIG. 6, and the device voltage Vf . In FIG. 7, 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.

【0089】図7からも明らかなように、本発明の電子
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. 7, the electron-emitting device of the present invention has the following three characteristic characteristics with respect to the emission current Ie .

【0090】(i)本素子はある電圧(閾値電圧と呼
ぶ;図7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Ie
対する明確な閾値電圧Vthを持った非線形素子である。
(I) The emission current Ie of the present device rapidly increases when a device voltage higher than a certain voltage (referred to as a threshold voltage; Vth in FIG. 7) is applied. On the other hand, when the device voltage is lower than the threshold voltage Vth , the emission current Ie increases. 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 .

【0091】(ii)放出電流Ie が素子電圧Vf に単
調増加依存するため、放出電流Ieは素子電圧Vf で制
御できる。
(Ii) Since the emission current Ie depends monotonically on the device voltage Vf , the emission current Ie can be controlled by the device voltage Vf .

【0092】(iii)アノード電極54(図6参照)
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。
(Iii) Anode electrode 54 (see FIG. 6)
Is dependent on the time for applying the device voltage Vf . 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.

【0093】以上の説明より理解されるように、本発明
の電子放出素子は、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 of the present invention can easily control the electron-emitting characteristics according to the input signal. By utilizing this property, it is possible to apply to various fields such as an electron source and an image forming apparatus having a plurality of electron-emitting devices.

【0094】図7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。
[0094] In Figure 7, 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.

【0095】次に、本発明を適用可能な電子放出素子の
応用例について以下に述べる。本発明を適用可能な電子
放出素子を複数個基板上に配列し、例えば電子源や画像
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 below. By arranging a plurality of electron-emitting devices to which the present invention can be applied on a substrate, for example, an electron source or an image forming apparatus can be configured.

【0096】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.

【0097】本発明を適用可能な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、表面伝導型
電子放出素子からの放出電子は、閾値電圧以上では、対
向する素子電極間に印加するパルス状電圧の波高値と幅
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、表面伝導型電子放出素子
を選択して電子放出量を制御できる。
The electron-emitting device to which the present invention can be applied has three characteristics as described above. That is, the emission electrons from the surface conduction electron-emitting device can be controlled by the peak value and the width of the pulse-like voltage applied between the opposing device electrodes when the electrons are equal to or higher than the threshold voltage. 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, a surface conduction electron-emitting device is selected according to an input signal, and the amount of electron emission is determined. Can be controlled.

【0098】以下この原理に基づき、本発明の電子放出
素子を複数配して得られる電子源基板について、図8を
用いて説明する。図8において、71は電子源基板、7
2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。
Hereinafter, based on this principle, an electron source substrate obtained by arranging a plurality of electron-emitting devices of the present invention will be described with reference to FIG. 8, reference numeral 71 denotes an electron source substrate;
Reference numeral 2 denotes an X-direction wiring, and 73 denotes a Y-direction wiring. 74 is an electron-emitting device, and 75 is a connection.

【0099】m本のX方向配線72は、Dx1,Dx
2,……,Dxmからなり、真空蒸着法、印刷法、スパ
ッタ法等を用いて形成された導電性金属等で構成するこ
とができる。配線の材料、膜厚、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)。
The m X-direction wirings 72 are Dx1, Dx
2,..., Dxm, and can be formed of a conductive metal or the like formed using 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-directional wiring 73 includes n wirings Dy1, Dy2,..., Dyn, and is formed in the same manner as the X-directional 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).

【0100】不図示の層間絶縁層は、真空蒸着法、印刷
法、スパッタ法等を用いて形成されたSiO2 等で構成
される。例えば、X方向配線72を形成した基板71の
全面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 using a vacuum deposition method, a printing method, a sputtering method, or the like. For example, it is formed in a desired shape on the entire surface or a part of the substrate 71 on which the X-directional wiring 72 is formed. The material and the production method are appropriately set. The X-direction wiring 72 and the Y-direction wiring 73 are respectively drawn out as external terminals.

【0101】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.

【0102】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い。これらの材料は、例えば
前述の素子電極の材料より適宜選択される。素子電極を
構成する材料と配線材料が同一である場合には、素子電
極に接続した配線は素子電極ということもできる。
The material forming the wiring 72 and the wiring 73, the material forming the connection 75, and the material forming the pair of element electrodes may have the same or some of the constituent elements that are the same or different from each other. Good. These materials are appropriately selected, for example, from the above-described materials for the device electrodes. When the material forming the element electrode is the same as the wiring material, the wiring connected to the element electrode can also be called an element electrode.

【0103】X方向配線72には、X方向に配列した電
子放出素子74の行を選択するための走査信号を印加す
る不図示の走査信号印加手段が接続される。一方、Y方
向配線73には、Y方向に配列した電子放出素子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。
The X-direction wiring 72 is connected to a scanning signal applying means (not shown) for applying a scanning signal for selecting a row of the electron-emitting devices 74 arranged in the X-direction. 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.

【0104】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.

【0105】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9と図10及
び図11を用いて説明する。図9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10は、図9の
画像形成装置に使用される蛍光膜の模式図である。図1
1は、NTSC方式のテレビ信号に応じて表示を行うた
めの駆動回路の一例を示すブロック図である。
An image forming apparatus constructed using such an electron source having a simple matrix arrangement will be described with reference to FIGS. 9, 10 and 11. FIG. FIG. 9 is a schematic diagram illustrating an example of a display panel of the image forming apparatus, and FIG. 10 is a schematic diagram of a fluorescent film used in the image forming apparatus of FIG. FIG.
FIG. 1 is a block diagram showing an example of a drive circuit for performing display according to an NTSC television signal.

【0106】図9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で
ある。82は支持枠であり、該支持枠82には、リアプ
レート81、フェースプレート86がフリットガラス等
を用いて接続されている。88は外囲器であり、例えば
大気中あるいは窒素中で、400〜500℃の温度範囲
で10分間以上焼成することで、封着して構成される。
In FIG. 9, 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. Reference numeral 82 denotes a support frame, and a rear plate 81 and a face plate 86 are connected to the support frame 82 using frit glass or the like. Reference numeral 88 denotes an envelope, which is sealed by firing at a temperature range of 400 to 500 ° C. for 10 minutes or more in the atmosphere or nitrogen, for example.

【0107】74は、図1に示したような電子放出素子
である。72,73は、表面伝導型電子放出素子の一対
の素子電極と接続されたX方向配線及びY方向配線あ
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 of the surface conduction electron-emitting device.

【0108】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は不要とすることがで
きる。即ち、基板71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8
8を構成してもよい。一方、フェースプレート86とリ
アプレート81の間に、スペーサーと呼ばれる不図示の
支持体を設置することにより、大気圧に対して十分な強
度をもつ外囲器88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 can be unnecessary. That is, the support frame 82 is directly sealed to the substrate 71, and the envelope 8 is formed by the face plate 86, the support frame 82 and the substrate 71.
8 may be configured. On the other hand, by providing a support (not shown) called a spacer between the face plate 86 and the rear plate 81, the envelope 88 having sufficient strength against atmospheric pressure can be configured.

【0109】図10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10(a))あるい
はブラックマトリクス(図10(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. 10 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, it may be composed of a black conductive material 91 called a black stripe (FIG. 10A) or a black matrix (FIG. 10B) and a fluorescent material 92 depending on the arrangement of the fluorescent materials. it can. The purpose of providing the black stripes and the black matrix is to make the mixed portions inconspicuous by making the painted portions between the phosphors 92 of the necessary three primary color phosphors black in the case of color display, An object of the present invention is to suppress a decrease in contrast due to light reflection. As the material of the black conductive material 91, 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.

【0110】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.

【0111】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 is further provided with a 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.

【0112】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 performing the above-described sealing, in the case of color, it is necessary to make each color phosphor correspond to the electron-emitting device, and sufficient alignment is indispensable.

【0113】図9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. 9 is manufactured, for example, as follows.

【0114】外囲器88内は、適宜加熱しなから、イオ
ンポンプ、ソープションポンプ等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に少ない雰
囲気にした後、封止が成される。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。
While the inside of the envelope 88 is appropriately heated, the inside of the envelope 88 is exhausted through an exhaust pipe (not shown) by an exhaust device that does not use oil, such as an ion pump or a sorption pump.
After setting the atmosphere with a vacuum degree of about 10-5 Pa and a sufficiently small amount of the organic substance, sealing is performed. In order to maintain a vacuum degree after the envelope 88 is sealed, a getter process may be performed.

【0115】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1.3×10-5Pa以上の真空
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。
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 heated to form a deposited film. The getter usually contains Ba or the like as a main component, and maintains a degree of vacuum of, for example, 1.3 × 10 −5 Pa or more by the adsorption action of the deposited film. Here, steps after the forming process of the electron-emitting device can be set as appropriate.

【0116】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11を用いて説明する。図11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 a configuration of a driving 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. . In FIG.
101 is an image display panel, 102 is a scanning circuit, 103 is a control circuit, 104 is a shift register, 105 is a line memory, 106 is a synchronization signal separation circuit, 107 is a modulation signal generator, and Vx and Va are DC voltage sources.

【0117】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 Dox1 through Dx
oxm, terminals Doy1 to Doyn, and a high voltage terminal 87 are connected to an external electric circuit. Terminals Dox1 to Doxm are used to sequentially drive electron sources provided in the display panel 101, that is, electron emission element groups arranged in a matrix of m rows and n columns, one row (n elements) at a time. A scanning signal is applied. To the terminals Doy1 to Doyn, a modulation signal for controlling an output electron beam of each of the electron-emitting devices in one row selected by the scanning signal is applied. The high-voltage terminal 87 is supplied with a DC voltage of, for example, 10 kV from a DC voltage source Va. This is for applying sufficient energy to the electron beam emitted from the electron-emitting device to excite the phosphor. Is the accelerating voltage.

【0118】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 (S1 to S
m is schematically shown). Each switching element selects either the output voltage of the DC voltage power supply Vx or 0 [V] (ground level),
It is electrically connected to terminals Dox1 to Doxm of the display panel 101. Each of the switching elements S1 to Sm operates based on a control signal Tscan output from the control circuit 103, and can be configured by combining switching elements such as FETs, for example.

【0119】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。
In the case of this example, the DC voltage source Vx is such that the drive voltage applied to the non-scanned element is equal to or lower than the electron emission threshold voltage based on the characteristics (electron emission threshold voltage) of the electron emission element. It is set to output a constant voltage.

【0120】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 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.

【0121】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.

【0122】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。)。
The shift register 104 is for serially / parallel-converting the DATA signal input serially in time series for each line of an image, and 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. ).

【0123】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固の並列信号として前記シフ
トレジスタ104より出力される。
The data for one line of the image subjected to the serial / parallel conversion (corresponding to the drive data for n electron-emitting devices) is output from the shift register 104 as n-numbered parallel signals I d1 to I dn. .

【0124】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。
[0124] 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.

【0125】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10
1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 display panel 10 through the terminals Doy1 to Doyn
1 is applied to the electron-emitting devices.

【0126】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 pulse width Pw, it is possible to control the total amount of charges of the output electron beam.

【0127】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 implementing 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.

【0128】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.

【0129】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.

【0130】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, an amplification circuit using, for example, 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.

【0131】このような構成をとり得る本発明を適用可
能な画像形成装置においては、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 to which the present invention can be applied, which has such a configuration, by applying a voltage to each of the electron-emitting devices 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 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.

【0132】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.

【0133】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12及び図13を用いて説明す
る。
Next, the above-mentioned ladder-type electron source and image forming apparatus will be described with reference to FIGS.

【0134】図12は、梯子型配置の電子源の一例を示
す模式図である。図12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、Dx6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. 12 is a schematic view showing an example of the ladder-type electron source. In FIG. 12, reference numeral 110 denotes an electron source substrate, and 111 denotes an electron-emitting device. 112 denotes common wirings Dx1 to Dx10 for connecting the electron-emitting devices 111.
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 Dx2 to Dx9 located between the element rows are, for example, Dx2 and Dx3,
Dx4 and Dx5, Dx6 and Dx7, and Dx8 and Dx9 may be formed as one and the same wiring.

【0135】図13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Gn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13においては、図9、図12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9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. 13 is a schematic diagram showing an example of a panel structure in an image forming apparatus having a ladder-type electron source. Reference numeral 120 denotes a grid electrode, 121 denotes an opening through which electrons pass, Dox1 to Doxm denote external terminals, and G1 to Gn denote external terminals 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. 13, the same parts as those shown in FIGS. 9 and 12 are denoted by the same reference numerals as those shown in these figures. An image forming apparatus shown here;
The major difference from the image forming apparatus having the simple matrix arrangement shown in FIG.
Between the grid electrodes 120.

【0136】図13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13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. 13, 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.

【0137】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 external terminals Dox1 to Doxm and the external terminals G1 to Gn are electrically connected to a control circuit (not shown).

【0138】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.

【0139】以上説明した本発明の画像形成装置は、テ
レビジョン放送の表示装置、テレビ会議システムやコン
ピューター等の表示装置の他、感光性ドラム等を用いて
構成された光プリンターとしての画像形成装置等として
も用いることができる。
The image forming apparatus of the present invention described above can be used as an image forming apparatus as an optical printer constituted by using a photosensitive drum or the like, in addition to a display device for a television broadcast, a display device such as a video conference system or a computer. Etc. can also be used.

【0140】[0140]

【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、本発明はこれらの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. However, the present invention is not limited to these examples, and the present invention is not limited to these examples. This includes the case where the element is replaced or the design is changed.

【0141】[実施例1]本実施例に係る電子放出素子
の基本的な構成は、図1と同様である。
[Embodiment 1] The basic structure of an electron-emitting device according to this embodiment is the same as that of FIG.

【0142】本実施例における電子放出素子の製造法
は、基本的には図2と同様である。以下、図1及び図2
を用いて、本実施例における電子放出素子の製造方法を
順をおって説明する。
The manufacturing method of the electron-emitting device in this embodiment is basically the same as that of FIG. Hereinafter, FIGS. 1 and 2
The method of manufacturing the electron-emitting device according to the present embodiment will be described step by step with reference to FIG.

【0143】工程−a 青板ガラス基板1上にリフトオフ法およびスパッタリン
グ法を用いて、厚さ500ÅのPtからなる一対の素子
電極2,3を形成した(図2(a))。素子電極の間隔
Lは10μmである。
Step-a A pair of device electrodes 2 and 3 made of Pt having a thickness of 500 ° were formed on a blue glass substrate 1 by a lift-off method and a sputtering method (FIG. 2A). The distance L between the device electrodes is 10 μm.

【0144】工程−b 素子電極2,3の形成された電極基板を十分に洗浄した
後、オクタデシルトリエトキシシランの0.5%エタノ
ール溶液をスピンコートし、80℃で20分間乾燥させ
ることにより、電極基板全面に疎水化処理を施した(図
2(b))。
Step-b After sufficiently washing the electrode substrate on which the device electrodes 2 and 3 are formed, a 0.5% ethanol solution of octadecyltriethoxysilane is spin-coated and dried at 80 ° C. for 20 minutes. The entire surface of the electrode substrate was subjected to a hydrophobic treatment (FIG. 2B).

【0145】工程−c 次に、導電性膜4を形成する部分に、インクジェット方
式の噴射装置(キヤノン社製 PJ−300S)を用
い、6規定の水酸化ナトリウム溶液を1滴(1ドット)
付与することで、導電性膜4を形成する部分の表面を親
水化処理した(図2(c))。その後、基板を純水洗浄
し、乾燥させた。
Step-c Next, one drop (1 dot) of a 6N sodium hydroxide solution was applied to the portion where the conductive film 4 was to be formed using an ink jet type jetting device (PJ-300S manufactured by Canon Inc.).
By applying, the surface of the portion where the conductive film 4 is formed was subjected to a hydrophilic treatment (FIG. 2C). Thereafter, the substrate was washed with pure water and dried.

【0146】以上のようにして、導電性膜4を形成する
基板表面が親水化処理され、導電性膜4を形成しない基
板表面が疎水化処理された電極基板が得られる。
As described above, an electrode substrate is obtained in which the surface of the substrate on which the conductive film 4 is formed is subjected to a hydrophilic treatment, and the surface of the substrate on which the conductive film 4 is not formed is subjected to a hydrophobic treatment.

【0147】工程−d 表面処理した電極基板の素子電極間に、バブルジェット
方式の噴射装置(キヤノン社製 BJ−10V)を用
い、酢酸パラジウム−エタノールアミン錯体水溶液を1
滴(1ドット)付与した。このとき付与された液滴は電
極基板の親水化処理表面上で拡がり、疎水化処理表面に
達したところでその形状は安定化し、親水化処理表面上
のみに液滴が形成された。液滴の付与後、300℃で2
時間加熱処理をして酸化パラジウムの微粒子からなる導
電性膜4を形成した(図2(d))。
Step-d A palladium acetate-ethanolamine complex aqueous solution was added between the device electrodes of the surface-treated electrode substrate using a bubble jet type jetting device (BJ-10V manufactured by Canon Inc.).
Drops (1 dot) were applied. The droplet applied at this time spread on the hydrophilized surface of the electrode substrate, and when it reached the hydrophobized surface, its shape was stabilized, and a droplet was formed only on the hydrophilized surface. After applying the droplets, 2 at 300 ° C
Heat treatment was performed for a time to form a conductive film 4 made of fine particles of palladium oxide (FIG. 2D).

【0148】工程−e 上記素子を図6に示す真空処理装置に設置し、真空容器
55内を排気ポンプ56にて排気し、1.3×10-4
aの真空度に達した後、素子に素子電圧Vf を印加する
ための電源51より、素子電極2,3間に電圧を印加
し、通電処理(フォーミング処理)した。通電フォーミ
ングの電圧波形は図5(b)に示す波形とし、パルス幅
はT1 を0.1msec.、T2 を25msec.と
し、ピーク電圧を0〜18Vとした。
Step-e The above-mentioned element was set in the vacuum processing apparatus shown in FIG. 6, and the inside of the vacuum vessel 55 was evacuated by the evacuation pump 56 to obtain 1.3 × 10 -4 P
After reaching the degree of vacuum of a, a voltage was applied between the device electrodes 2 and 3 from a power supply 51 for applying a device voltage Vf to the device, and an energization process (forming process) was performed. Voltage waveform of the energization forming was a waveform shown in FIG. 5 (b), the pulse width 0.1msec a T 1. , 25msec the T 2. And the peak voltage was 0 to 18V.

【0149】工程−f 続いて真空容器55内を排気して圧力を1.3×10-2
Paのアセトン雰囲気とした後、素子電極間に10〜1
6Vのパルス電圧を印加し、活性化処理を行った。活性
化の印加電圧パルスは、フォーミング時の印加電圧パル
スと同様にした。
Step-f Subsequently, the inside of the vacuum vessel 55 is evacuated to a pressure of 1.3 × 10 -2.
After an acetone atmosphere of Pa, 10-1
An activation process was performed by applying a pulse voltage of 6 V. The applied voltage pulse for activation was the same as the applied voltage pulse during forming.

【0150】以上のようにして作製した電子放出素子を
図6に示した測定系を用い、1.3×10-5Pa以下の
真空度まで排気した後、駆動電圧14V、アノード電圧
3kVを印加して素子の電子放出特性を測定したとこ
ろ、素子電流If =1mA、放出電流Ie =0.8μA
が得られ、良好な電子放出特性を得ることができた。
After the electron-emitting device manufactured as described above was evacuated to a degree of vacuum of 1.3 × 10 −5 Pa or less using the measurement system shown in FIG. 6, a drive voltage of 14 V and an anode voltage of 3 kV were applied. When the electron emission characteristics of the device were measured, the device current I f = 1 mA and the emission current I e = 0.8 μA
Was obtained, and good electron emission characteristics were obtained.

【0151】[実施例2]実施例1の電子放出素子を用
いて、図8および図9に示すようなマトリクス形状の電
子源基板および画像形成装置を作製した。
Example 2 Using the electron-emitting device of Example 1, a matrix-shaped electron source substrate and an image forming apparatus as shown in FIGS. 8 and 9 were manufactured.

【0152】青板ガラス基板71上にリフトオフ法およ
びスパッタリング法を用いて、厚さ500ÅのPtから
なる素子電極2,3を形成した。素子電極の間隔Lは1
0μmとした。
Element electrodes 2 and 3 made of Pt having a thickness of 500 ° were formed on a blue glass substrate 71 by a lift-off method and a sputtering method. The interval L between device electrodes is 1
It was 0 μm.

【0153】スクリーン印刷法によりAgペーストを印
刷し、加熱焼成することにより、X方向配線72および
Y方向配線73を形成した。また、X方向配線72とY
方向配線73の交差部にはスクリーン印刷法により絶縁
性ペーストを印刷し、加熱焼成して絶縁層(不図示)を
形成した。
An Ag paste was printed by a screen printing method and baked under heating to form an X-directional wiring 72 and a Y-directional wiring 73. Further, the X-direction wiring 72 and Y
An insulating paste (not shown) was formed by printing an insulating paste on the intersection of the directional wirings 73 by a screen printing method and heating and firing the paste.

【0154】素子電極及び配線を形成した基板71を実
施例1と同様にして表面処理を行った。この時、親水化
処理を行う位置は、基板の4隅の素子電極位置を予め測
定し、その他の素子電極の位置をこれら4つの素子電極
位置の間で補間することで決定し、親水化処理を行っ
た。
The substrate 71 on which the device electrodes and wirings were formed was subjected to surface treatment in the same manner as in Example 1. At this time, the position for performing the hydrophilic treatment is determined by measuring the positions of the device electrodes at the four corners of the substrate in advance, and interpolating the positions of the other device electrodes between these four device electrode positions. Was done.

【0155】表面処理を行った基板71の素子電極間
に、実施例1と同様にして、酢酸パラジウム−エタノー
ルアミン錯体水溶液を1滴(1ドット)づつ付与した。
このとき付与された液滴は基板71の親水処理表面上で
拡がり、疎水化処理表面に達したところでその形状は安
定化し、親水化処理表面上のみに液滴が形成された。ま
た、素子間の形状の均一性も良好であった。
In the same manner as in Example 1, one drop (1 dot) of an aqueous solution of palladium acetate-ethanolamine complex was applied between the device electrodes of the substrate 71 subjected to the surface treatment.
The droplets applied at this time spread on the hydrophilically-treated surface of the substrate 71, and when reaching the hydrophobically-treated surface, their shapes were stabilized, and droplets were formed only on the hydrophilically-treated surface. Further, the uniformity of the shape between the elements was also good.

【0156】液滴の付与後、300℃で2時間加熱処理
をして酸化パラジウムの微粒子からなる導電性膜4を形
成した。
After the application of the droplets, a heat treatment was performed at 300 ° C. for 2 hours to form a conductive film 4 made of fine particles of palladium oxide.

【0157】このようにして作製した電子源基板71を
リアプレート81上に固定した後、基板71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、フリットガラスを用
いて400℃にて封着を行った。なお、蛍光膜にはRG
B3色がストライプ形状に配置されたものを用いた。
After fixing the electron source substrate 71 thus manufactured on the rear plate 81, a face plate 86 (a fluorescent film 84 and a metal back 85 are formed on the inner surface of the glass substrate 83) 5 mm above the substrate 71. ) Was disposed via a support frame 82, and sealing was performed at 400 ° C. using frit glass. The fluorescent film has RG
B3 colors arranged in a stripe shape were used.

【0158】作製したガラス容器内を排気管を通じ真空
ポンプにて排気した後、容器外端子Dox1乃至Dox
mとDoy1乃至Doynを通じて、実施例11と同様
に電子放出素子の素子電極間に0〜18Vのパルス電圧
を印加してフォーミングを行い、電子放出部を形成し
た。
After the inside of the produced glass container was evacuated by a vacuum pump through an exhaust pipe, the external terminals Dox1 to Dox were used.
Through m and Doy1 to Doyn, a pulse voltage of 0 to 18 V was applied between the device electrodes of the electron-emitting device in the same manner as in Example 11, and forming was performed to form an electron-emitting portion.

【0159】続いて、1.3×10-2Pa程度のアセト
ン雰囲気中にて素子電極間に10〜16Vの電圧を印加
し、活性化処理を行った。
Subsequently, a voltage of 10 to 16 V was applied between the device electrodes in an acetone atmosphere of about 1.3 × 10 −2 Pa to perform an activation process.

【0160】容器内を十分に排気し、さらに真空度を維
持するためにゲッター処理を行った後、排気管をガスバ
ーナーで溶着して容器を封止し、画像形成装置を作製し
た。
After the inside of the container was sufficiently evacuated and a getter treatment was performed to further maintain the degree of vacuum, the container was sealed by welding an exhaust pipe with a gas burner to produce an image forming apparatus.

【0161】以上のようにして完成した画像形成装置に
おいて、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15Vの電圧を
印加し、フェースプレート上で均一性の良好な発光スポ
ットを得ることができた。また、図11に示すような駆
動回路を用いて、NTSC方式のテレビ信号に基づいて
テレビジョン表示を行ったところ、全面において輝度ム
ラや表示ムラのない、良好な画像を表示させることがで
きた。
In the image forming apparatus completed as described above, the external terminals Dox1 to Dox1
By applying a voltage of 15 V through oxm and Doy1 to Doyn, it was possible to obtain a light emitting spot with good uniformity on the face plate. Further, when a television display was performed based on an NTSC television signal using a driving circuit as shown in FIG. 11, a good image without luminance unevenness or display unevenness could be displayed on the entire surface. .

【0162】[実施例3]実施例1の電子放出素子を用
いて図12および図13に示すような梯子形状の電子源
基板および画像形成装置を作製した。
[Embodiment 3] Using the electron-emitting device of Embodiment 1, a ladder-shaped electron source substrate and an image forming apparatus as shown in FIGS.

【0163】実施例2と同様にして青板ガラス基板上に
素子電極2,3を形成し、スクリーン印刷法により共通
配線112を形成した。実施例2と同様にして電極基板
の表面処理を行い、導電性膜4を形成した。
The device electrodes 2 and 3 were formed on a blue glass substrate in the same manner as in Example 2, and the common wiring 112 was formed by screen printing. The surface treatment of the electrode substrate was performed in the same manner as in Example 2, and the conductive film 4 was formed.

【0164】作製した電子源基板110を用い、電子源
基板110とフェースプレート86間にグリッド電極1
20を配置したこと以外は実施例2と同様にして、図1
3に示すような画像形成装置を作製した。
Using the prepared electron source substrate 110, the grid electrode 1 was placed between the electron source substrate 110 and the face plate 86.
20 in the same manner as in Example 2 except that
An image forming apparatus as shown in FIG.

【0165】以上のようにして完成した画像形成装置に
おいて、素子行を1列ずつ順次駆動(走査)していくの
と同期してグリッド電極列に画像1ライン分の変調信号
を同時に印加することにより、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
きた。各電子放出素子に容器外端子を通じて15Vの電
圧を印加し、高圧端子を通じてメタルバックに4kVの
電圧を印加したところ、フェースプレート上で均一性の
良好な発光スポットを得ることができた。
In the image forming apparatus completed as described above, modulation signals for one line of an image are simultaneously applied to grid electrode columns in synchronization with sequentially driving (scanning) the element rows one by one. As a result, the irradiation of each electron beam to the phosphor was controlled, and an image could be displayed line by line. When a voltage of 15 V was applied to each electron-emitting device through the external terminal of the container and a voltage of 4 kV was applied to the metal back through the high-voltage terminal, a light emission spot with good uniformity was obtained on the face plate.

【0166】[実施例4]実施例1と同様にして青板ガ
ラス基板上に素子電極を形成した。
Example 4 An element electrode was formed on a blue glass substrate in the same manner as in Example 1.

【0167】作製した電極基板表面にオクタデシルトリ
エトキシシランの0.5%エタノール溶液をスピンコー
トし、80℃で20分間乾燥させることにより電極基板
全面に疎水化処理を行った。
The surface of the prepared electrode substrate was spin-coated with a 0.5% ethanol solution of octadecyltriethoxysilane, and dried at 80 ° C. for 20 minutes to perform a hydrophobic treatment on the entire surface of the electrode substrate.

【0168】次に導電性膜4を形成する部分に、インク
ジェット方式の噴射装置(キヤノン社製 PJ−300
S)を用い、6規定の水酸化ナトリウム溶液を1滴(1
ドット)付与することで、導電性膜4を形成する部分の
表面を親水化処理した。その後、基板を純水洗浄し、乾
燥させた。
Next, an ink jet type jetting device (PJ-300 manufactured by Canon Inc.) is applied to the portion where the conductive film 4 is to be formed.
S), 1 drop of 6N sodium hydroxide solution (1
By applying dots, the surface of the portion where the conductive film 4 was formed was subjected to a hydrophilic treatment. Thereafter, the substrate was washed with pure water and dried.

【0169】表面処理を行った電極基板を酢酸パラジウ
ム−エタノールアミン錯体水溶液中に浸漬した後、基板
を一定の速度で引き上げた。このとき、疎水処理表面上
には溶液は付着せず、親水処理表面上のみに液滴が形成
された。
After immersing the surface-treated electrode substrate in a palladium acetate-ethanolamine complex aqueous solution, the substrate was pulled up at a constant speed. At this time, the solution did not adhere to the hydrophobically treated surface, and droplets were formed only on the hydrophilically treated surface.

【0170】次に、300℃で2時間加熱処理をして酸
化パラジウムの微粒子からなる導電性膜を形成した。
Next, a heat treatment was performed at 300 ° C. for 2 hours to form a conductive film made of fine particles of palladium oxide.

【0171】次に、1.3×10-4Paの真空中にて素
子電極間に電圧を印加して通電フォーミングを行い、電
子放出部を形成した。通電フォーミングの電圧波形は図
5(b)に示す波形とし、パルス幅T1 を0.1mse
c.、パルス間隔T2 を25msec.とし、ピーク電
圧を0〜18Vとした。
Next, a voltage was applied between the device electrodes in a vacuum of 1.3 × 10 −4 Pa to carry out energization forming to form an electron-emitting portion. Voltage waveform of the energization forming was a waveform shown in FIG. 5 (b), 0.1mse pulse width T 1
c. , 25msec pulse interval T 2. And the peak voltage was 0 to 18V.

【0172】続いて、1.3×10-2Paのアセトン雰
囲気中にて素子電極間に10〜16Vの電圧を印加し、
活性化処理を行った。活性化の印加電圧パルスはフォー
ミング時の印加電圧パルスと同様にした。
Subsequently, a voltage of 10 to 16 V was applied between the device electrodes in an acetone atmosphere of 1.3 × 10 −2 Pa,
An activation process was performed. The applied voltage pulse for activation was the same as the applied voltage pulse during forming.

【0173】以上のようにして作製した電子放出素子を
図6に示した測定系を用い、1.3×10-5Pa以下の
真空度まで排気した後、駆動電圧15V、アノード電圧
3kVを印加して素子の電子放出特性を測定したとこ
ろ、素子電流If =1.1mA、放出電流Ie =0.8
μAが得られ、良好な電子放出特性を示した。
After the electron-emitting device manufactured as described above was evacuated to a degree of vacuum of 1.3 × 10 −5 Pa or less using the measurement system shown in FIG. 6, a driving voltage of 15 V and an anode voltage of 3 kV were applied. When the electron emission characteristics of the device were measured, the device current If = 1.1 mA and the emission current Ie = 0.8.
μA was obtained, showing good electron emission characteristics.

【0174】[実施例5]実施例2と同様にして青板ガ
ラス基板上に素子電極および配線を形成することによ
り、電極基板を作製した。
Example 5 An electrode substrate was manufactured by forming device electrodes and wirings on a blue glass substrate in the same manner as in Example 2.

【0175】基板表面にオクタデシルトリエトキシシラ
ンの0.5%エタノール溶液をスピンコートし、80℃
で20分間乾燥させることにより電極基板全面に疎水化
処理を行った。
A 0.5% ethanol solution of octadecyltriethoxysilane was spin-coated on the substrate surface,
For 20 minutes, a hydrophobic treatment was performed on the entire surface of the electrode substrate.

【0176】次に導電性膜を形成する部分に、インクジ
ェット方式の噴射装置(キヤノン社製 PJ−300
S)を用い、6規定の水酸化ナトリウム溶液を1滴(1
ドット)付与することで、導電性膜を形成する部分の表
面を親水化処理した。親水化処理を行う位置は、実施例
2と同様に、基板の4隅の素子電極位置を予め測定し、
その他の素子電極の位置をこれら4つの素子電極位置の
間で補間することで決定し、親水化処理を行った。その
後、基板を純水洗浄し、乾燥させた。
Next, an ink jet type jetting device (PJ-300 manufactured by Canon Inc.) is applied to the portion where the conductive film is to be formed.
S), 1 drop of 6N sodium hydroxide solution (1
The surface of the portion where the conductive film is to be formed was subjected to a hydrophilic treatment by applying dots. The position for performing the hydrophilization treatment was measured in advance at four corners of the substrate, as in Example 2.
The positions of the other device electrodes were determined by interpolating between these four device electrode positions, and a hydrophilic treatment was performed. Thereafter, the substrate was washed with pure water and dried.

【0177】表面処理を行った電極基板を酢酸パラジウ
ム−トリエタノールアミンの水/イソプロピルアルコー
ル(3/1)混合溶液中に浸漬した後、基板を一定の速
度で引き上げた。このとき、疎水処理表面上には溶液は
付着せず、親水処理表面上に液滴が形成された。
After the electrode substrate subjected to the surface treatment was immersed in a mixed solution of palladium acetate-triethanolamine in water / isopropyl alcohol (3/1), the substrate was pulled up at a constant speed. At this time, the solution did not adhere to the hydrophobically treated surface, and a droplet was formed on the hydrophilically treated surface.

【0178】次に、300℃で2時間加熱処理をして酸
化パラジウムの微粒子からなる導電性膜を形成した。
Next, heat treatment was performed at 300 ° C. for 2 hours to form a conductive film composed of fine particles of palladium oxide.

【0179】このようにして作製した電子源基板を用い
て、実施例2と同様にして画像形成装置を作製した。作
製した画像形成装置において、各電子放出素子には容器
外端子を通じて15Vの電圧を印加し、高圧端子を通じ
てメタルバックに4kVの電圧を印加したところ、フェ
ースプレート上で均一な発光スポットを得ることがで
き、全面において均一で良好な画像を表示させることが
できた。
Using the electron source substrate thus manufactured, an image forming apparatus was manufactured in the same manner as in Example 2. In the manufactured image forming apparatus, when a voltage of 15 V was applied to each electron-emitting device through a terminal outside the container and a voltage of 4 kV was applied to the metal back through a high-voltage terminal, a uniform luminescent spot could be obtained on the face plate. As a result, a uniform and good image could be displayed on the entire surface.

【0180】また、図11に示すような駆動回路を用い
て、NTSC方式のテレビ信号に基づいてテレビジョン
表示を行ったところ、全面において良好な画像を表示さ
せることができた。
When a television circuit was displayed on the basis of an NTSC television signal using a drive circuit as shown in FIG. 11, a good image could be displayed on the entire surface.

【0181】[0181]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
素子電極間に導電性膜を形成する材料を含む溶液を付与
することによって導電性膜を形成する際に、付与された
溶液は、基板の親水性表面上では拡がり、疎水性表面上
でははじかれるために、不要な位置に溶液が拡がった
り、付着したりすることがなく、所定の位置に精度良く
導電性膜を形成することができる。そして、基板の表面
処理面の面積と、付与する溶液の量によって導電性膜の
形状および厚みを容易に制御することが可能であり、導
電性膜の形状、厚みの再現性や均一性が向上する。その
結果、大面積にわたって多数の電子放出素子を形成する
場合でも、均一な電子放出特性が得られる。
As described above, according to the present invention,
When forming a conductive film by applying a solution containing a material for forming a conductive film between device electrodes, the applied solution spreads on the hydrophilic surface of the substrate and repels on the hydrophobic surface. Therefore, the conductive film can be accurately formed at a predetermined position without spreading or adhering the solution to an unnecessary position. The shape and thickness of the conductive film can be easily controlled by the area of the surface-treated surface of the substrate and the amount of the applied solution, and the reproducibility and uniformity of the shape and thickness of the conductive film are improved. I do. As a result, even when a large number of electron-emitting devices are formed over a large area, uniform electron-emitting characteristics can be obtained.

【0182】また、大規模な成膜装置や、フォトリソ技
術を用いた導電性膜のパターニング工程が不要であるた
めに、低コストかつ容易に電子放出素子を製造すること
ができる。
Further, since a large-scale film forming apparatus and a patterning step of a conductive film using a photolithography technique are not required, an electron-emitting device can be manufactured easily at low cost.

【0183】さらに、熱プロセスを経ることによって生
じる基板変形によって、素子ピッチが設計値よりも変化
した場合でも対応可能であり、常に安定した電子放出素
子を製造することができる。
Furthermore, it is possible to cope with a case where the element pitch is changed from a design value due to a substrate deformation caused by a thermal process, and a stable electron emission element can be always manufactured.

【0184】また、本発明の方法によって製造された電
子放出素子を応用することにより、均一性および生産性
に優れた電子源を得ることができ、かかる電子源を用い
た画像形成装置においては、輝度むらのない高品位な画
像形成装置、例えばカラーフラットテレビが実現され
る。
By applying the electron-emitting device manufactured by the method of the present invention, an electron source excellent in uniformity and productivity can be obtained. In an image forming apparatus using such an electron source, A high-quality image forming apparatus without uneven brightness, for example, a color flat television is realized.

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

【図1】本発明に係る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 an electron-emitting device according to the present invention.

【図2】本発明の電子放出素子の製造方法を説明するた
めの図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating a method for manufacturing an electron-emitting device according to the present invention.

【図3】本発明の電子放出素子の製造方法において、親
水化処理を行う位置の決定方法の一例を示す模式図であ
る。
FIG. 3 is a schematic view showing an example of a method for determining a position for performing a hydrophilic treatment in the method for manufacturing an electron-emitting device of the present invention.

【図4】本発明の電子放出素子の製造方法において、親
水化処理を行う位置の決定方法の一例を示す模式図であ
る。
FIG. 4 is a schematic view showing an example of a method for determining a position for performing a hydrophilic treatment in the method for manufacturing an electron-emitting device according to the present invention.

【図5】本発明の電子放出素子の製造に際して採用でき
る通電処理における電圧波形の一例を示す模式図であ
る。
FIG. 5 is a schematic view showing an example of a voltage waveform in an energization process that can be employed in manufacturing the electron-emitting device of the present invention.

【図6】本発明の電子放出素子の製造に用いることので
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. 6 is a schematic configuration diagram showing an example of a vacuum processing apparatus (measurement evaluation apparatus) that can be used for manufacturing the electron-emitting device of the present invention.

【図7】本発明の電子放出素子の電子放出特性を示す図
である。
FIG. 7 is a view showing the electron emission characteristics of the electron-emitting device of the present invention.

【図8】本発明の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. 8 is a schematic diagram showing an example of an electron source having a simple matrix arrangement according to the present invention.

【図9】本発明の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. 9 is a schematic diagram illustrating an example of a display panel of the image forming apparatus of the present invention.

【図10】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. 10 is a schematic diagram illustrating an example of a fluorescent film in a display panel.

【図11】本発明の画像形成装置に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. 11 is a block diagram showing an example of a drive circuit for performing display in the image forming apparatus of the present invention in accordance with an NTSC television signal.

【図12】本発明の梯子型配置の電子源の一例を示す模
式図である。
FIG. 12 is a schematic view showing an example of an electron source having a ladder-type arrangement according to the present invention.

【図13】本発明の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. 13 is a schematic diagram illustrating an example of a display panel of the image forming apparatus of the present invention.

【図14】従来例の表面伝導型電子放出素子の模式図で
ある。
FIG. 14 is a schematic view 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 導電性膜 5 電子放出部 6 親水性表面 7 疎水性表面 8 インクジェット装置 9 溶液 11 電極基板 21 設計上の素子ピッチ 22 実際の素子ピッチ 23,24,25,26 4隅に位置する素子電極 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 排気ポンプ 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
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate 2, 3 Element electrode 4 Conductive film 5 Electron emission part 6 Hydrophilic surface 7 Hydrophobic surface 8 Ink-jet apparatus 9 Solution 11 Electrode substrate 21 Design element pitch 22 Actual element pitch 23,24,25,264 Device electrode located at a corner 50 Ammeter for measuring device current If 51 Power supply for applying device voltage Vf to electron-emitting device 52 To measure emission current Ie emitted from electron-emitting portion 5 53 A high-voltage power supply 54 for applying a voltage to the anode electrode 54 An anode electrode for capturing electrons emitted from the electron emission section 5 55 A vacuum container 56 An exhaust pump 71 An electron source substrate 72 An X-direction wiring 73 A Y-direction Wiring 74 Electron-emitting device 75 Connection 81 Rear plate 82 Support frame 83 Glass substrate 84 Fluorescent film 85 Metal back 86 Face plate G 87 High voltage terminal 88 Envelope 91 Black conductive material 92 Phosphor 101 Display panel 102 Scan circuit 103 Control circuit 104 Shift register 105 Line memory 106 Synchronous signal separation circuit 107 Modulation signal generator Vx, Va DC voltage source 110 Electron source substrate Reference Signs List 111 electron-emitting device 112 common wiring for wiring electron-emitting device 120 grid electrode 121 opening through which electrons pass

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基体上に一対の素子電極を形成する工程
と、 素子電極を含む基板全面を疎水化処理する工程と、 導電性膜を形成する部分の表面を、インクジェット方式
を用いて、酸、アルカリまたは溶剤のいずれかを塗布す
ることによって親水化処理する工程と、 素子電極間に導電性膜形成用材料を含む溶液の液滴を付
与する工程と、 付与した液滴を加熱焼成して導電性膜を形成する工程
と、 導電性膜に電子放出部を形成するフォーミング工程とを
有することを特徴とする電子放出素子の製造方法。
A step of forming a pair of element electrodes on a substrate; a step of hydrophobizing the entire surface of the substrate including the element electrodes; Applying a hydrophilizing treatment by applying either an alkali or a solvent, applying a droplet of a solution containing a material for forming a conductive film between the device electrodes, and heating and firing the applied droplet. A method for manufacturing an electron-emitting device, comprising: a step of forming a conductive film; and a forming step of forming an electron-emitting portion in the conductive film.
【請求項2】 液滴付与工程が、インクジェット方式に
より行われ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 droplet applying step is performed by an inkjet method.
【請求項3】 インクジェット方式が、バブルジェット
方式であることを特徴とする請求項2に記載の電子放出
素子の製造方法。
3. The method according to claim 2, wherein the ink jet method is a bubble jet method.
【請求項4】 液滴付与工程が、ディッピングにより行
われ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。
4. The method according to claim 1, wherein the droplet applying step is performed by dipping.
【請求項5】 請求項1〜4のいずれかの方法で製造さ
れたことを特徴とする電子放出素子。
5. An electron-emitting device manufactured by the method according to claim 1.
【請求項6】 電子放出素子が、表面伝導型電子放出素
子であることを特徴とする請求項5に記載の電子放出素
子。
6. The electron-emitting device according to claim 5, wherein the electron-emitting device is a surface conduction electron-emitting device.
【請求項7】 入力信号に応じて電子を放出する電子源
であって、基体上に、請求項5又は6に記載の電子放出
素子を複数配置したことを特徴とする電子源。
7. An electron source for emitting electrons in response to an input signal, wherein a plurality of the electron-emitting devices according to claim 5 are arranged on a substrate.
【請求項8】 前記複数の電子放出素子が、マトリクス
状に配線されていることを特徴とする請求項7に記載の
電子源。
8. The electron source according to claim 7, wherein the plurality of electron-emitting devices are wired in a matrix.
【請求項9】 前記複数の電子放出素子が、梯子状に配
線されていることを特徴とする請求項7に記載の電子
源。
9. The electron source according to claim 7, wherein the plurality of electron-emitting devices are wired in a ladder shape.
【請求項10】 請求項7〜9のいずれかに記載の電子
源を製造する方法であって、複数個の電子放出素子を請
求項1〜4のいずれかに記載の方法により製造すること
を特徴とする電子源の製造方法。
10. A method for manufacturing an electron source according to claim 7, wherein a plurality of electron-emitting devices are manufactured by the method according to claim 1. Description: Characteristic method of manufacturing an electron source.
【請求項11】 入力信号に基づいて画像を形成する装
置であって、少なくとも、請求項7〜9のいずれかに記
載の電子源と、該電子源から放出される電子線の照射に
より画像を形成する画像形成部材とを有することを特徴
とする画像形成装置。
11. An apparatus for forming an image based on an input signal, wherein at least the electron source according to claim 7 and an electron beam emitted from the electron source are irradiated with the image. An image forming apparatus, comprising: an image forming member to be formed.
【請求項12】 請求項11に記載の画像形成装置を製
造する方法であって、電子源を請求項10に記載の方法
により製造することを特徴とする画像形成装置の製造方
法。
12. A method for manufacturing the image forming apparatus according to claim 11, wherein the electron source is manufactured by the method according to claim 10.
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