JP2000243222A - Electron emitting element, electron source, image forming device and manufacture of the same - Google Patents

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

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JP2000243222A
JP2000243222A JP3895799A JP3895799A JP2000243222A JP 2000243222 A JP2000243222 A JP 2000243222A JP 3895799 A JP3895799 A JP 3895799A JP 3895799 A JP3895799 A JP 3895799A JP 2000243222 A JP2000243222 A JP 2000243222A
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electron
conductive thin
thin film
film
voltage
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Tomoko Maruyama
朋子 丸山
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Canon Inc
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce the forming power and at the same time to improve the heat resisting stability of the electron discharging characteristic by comprising an electron emissive portion on a conductive thin film over a part of elemental electrodes, forming two layers in a conductive thin film, and forming the lower layer by a thin film having aggregation energy lower than that of an upper layer. SOLUTION: A flat surface conductive-type electron discharge element is formed by a base 1, an electron emissive portion 2, a conductive thin-film upper layer 3, a conductive thin-film lower layer 6, and the element electrodes 4, 5. A conductive thin-film 7 is totally formed by two different layers, the film of the conductive thin-film lower layer 6 is composed of a material having the aggregation energy smaller than that of a film of the conductive thin-film upper layer 3. The aggregation energy of metal is obtained mainly of metallic bond, and in the case of transition metal, since the mutual action of d-orbit electrons contributes to the bond, the aggregation energy is variable corresponding to a value of a shell. Particularly, corresponding Cu, Ag, Au have low aggregation energy in a transition metal in a state in which the electron of 3d, 5d orbits are filled.

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
素子を複数備えた電子源、及び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 plurality of such devices, and an image forming apparatus such as a display device or an exposure device using the electron source.

【0002】[0002]

【従来の技術】電子放出素子、例えば表面伝導型電子放
出素子は、絶縁性の基板上に形成された導電性薄膜に、
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。
2. Description of the Related Art An electron-emitting device, for example, a surface conduction electron-emitting device, comprises a conductive thin film formed on an insulating substrate.
This utilizes the phenomenon that electron emission occurs when a current is passed in parallel to the film surface.

【0003】表面伝導型電子放出素子の典型的な構成例
としては、絶縁性の基板上に設けた一対の素子電極間を
連絡する金属酸化物等の導電性薄膜に、予めフォーミン
グと称される通電処理により電子放出部を形成したもの
が挙げられる。フォーミングは、導電性薄膜の両端に、
電圧を印加通電することで通常行なわれ、導電性薄膜を
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を形成する処理
である。電子放出は、上記電子放出部が形成された導電
性薄膜に電圧を印加して電流を流すことにより、電子放
出部に発生した亀裂付近から行なわれる。
As a typical configuration example of a surface conduction electron-emitting device, a conductive thin film such as a metal oxide which connects a pair of device electrodes provided on an insulating substrate is referred to as forming in advance. One in which an electron-emitting portion is formed by an energization process is exemplified. Forming is performed on both ends of the conductive thin film.
This is a process that is usually performed by applying a voltage and energizing, and locally destroying, deforming, or altering the conductive thin film to change the structure, thereby forming an electron emission portion in an electrically high-resistance state. The electron emission is performed from the vicinity of a crack generated in the electron emission portion by applying a voltage to the conductive thin film on which the electron emission portion is formed and causing a current to flow.

【0004】上記表面伝導型電子放出素子は、構造が単
純で製造も容易であることから、大面積にわたり多数配
列形成できる利点がある。そこで、この特徴を生かすた
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 arrays can be formed over a large area because of its simple structure and easy manufacture. Therefore, various applications for making use of this feature are being studied. For example, it can be used for an image forming apparatus such as a charged beam source and a display device.

【0005】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.
A display device has been proposed in which an electron source in which a number of surface conduction electron-emitting devices are arranged and a phosphor that emits visible light by irradiating an electron beam from the electron source are combined (US Pat. No. 5,066,883). ).

【0006】さらに、該素子を複数配置して電子源、及
び画像形成装置とする際のフォーミングに関しては、該
導電性薄膜を金属酸化膜とし通電しながら水素を導入す
ることで同一配線上の複数素子を同時均一にフォーミン
グならしめる、水素アシストフォーミング法が提案され
ている(特開平06−12997)。
Further, with respect to forming when an electron source and an image forming apparatus are provided by arranging a plurality of the elements, the conductive thin film is made of a metal oxide film and hydrogen is introduced while energizing to form a plurality of elements on the same wiring. A hydrogen-assisted forming method has been proposed in which elements can be formed simultaneously and uniformly (JP-A-06-12997).

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】前述のようなフォーミ
ング処理によって導電性薄膜の一部に電子放出部が形成
される表面伝導型電子放出素子の場合、フォーミングに
必要なパワーや、電子放出部の性状等は、導電性薄膜の
膜質に大きく左右される。
In the case of a surface conduction electron-emitting device in which an electron-emitting portion is formed on a part of a conductive thin film by the above-described forming process, the power required for the forming and the power of the electron-emitting portion are reduced. Properties and the like greatly depend on the film quality of the conductive thin film.

【0008】フォーミングパワーに関しては、特に多数
の表面伝導型電子放出素子を配列形成した電子源の場
合、1素子当たりのフォーミングに要する電流が大きい
と、多数の表面伝導型電子放出素子に同時に通電してフ
ォーミングを行なうことが困難であるとともに、多大な
電力を必要とするため高価なフォーミング装置を必要と
し、同時に、配線の電流容量を増加させるために、電気
伝導率の高い高価な配線材料の使用が要求される。
Regarding the forming power, especially in the case of an electron source in which a large number of surface conduction electron-emitting devices are arranged and arranged, if a large current is required for forming per element, a large number of surface conduction electron-emitting devices are simultaneously energized. In addition, it is difficult to carry out forming, and it requires a large amount of electric power, so that an expensive forming apparatus is required. At the same time, in order to increase the current capacity of the wiring, use of expensive wiring material having high electrical conductivity is required. Is required.

【0009】さらに、前述のような多数の表面伝導型電
子放出素子を配列形成した電子源と、画像形成部材等と
を組み合わせて表示装置を作製する場合、特にガラスを
用いた表示装置の場合複数の高温加熱過程を経ることは
必須となる。かかる高温加熱工程を経ることで、導電性
薄膜の電気的性質に変化を生じ電子放出部に所望の電圧
を印加することができなくなる場合があった。
Furthermore, when a display device is manufactured by combining an electron source having a large number of surface conduction electron-emitting devices arranged as described above and an image forming member, etc., in particular, a display device using glass is used. It is indispensable to go through a high temperature heating process. Through such a high-temperature heating step, the electrical properties of the conductive thin film may change, making it impossible to apply a desired voltage to the electron-emitting portion.

【0010】より具体的には、上述の高温加熱工程での
モホロジー変化、及びフォーミングで形成された電子放
出部への電流集中による亀裂形状の変化は、融点の高い
導電性薄膜を用いることで抑制できるが、融点の高い金
属を用いると、先にのべた様に、フォーミング時に大電
力が必要となる。一方、融点を高くするため金属酸化膜
を用いると、先に述べた変化は抑制できるが、金属を用
いる場合に比べて電気抵抗率が数桁大きくなるため電子
放出部に実効的に流れる電流が小さくなるという課題が
あった。
More specifically, the change in morphology in the above-described high-temperature heating step and the change in crack shape due to current concentration on an electron-emitting portion formed by forming are suppressed by using a conductive thin film having a high melting point. However, when a metal having a high melting point is used, as described above, a large amount of power is required at the time of forming. On the other hand, if a metal oxide film is used to increase the melting point, the above-described change can be suppressed, but the electric resistance that is several orders of magnitude higher than in the case of using a metal causes a current that effectively flows to the electron-emitting portion to be increased. There was a problem of becoming smaller.

【0011】本発明は、上記事情に鑑み、フォーミング
パワーを低減せしめると同時に電子放出特性の耐熱安定
性を向上せしめることを主な目的とするものである。同
時に本発明は、上記事情に鑑みフォーミングパワーを低
減せしめると同時に電子放出特性の耐熱安定性向上せし
める導電性薄膜を形成するための水溶性インクを提供す
るとともに、電子放出素子、電子源及び画像表示装置の
簡便容易は製造方法を提供することを主な目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above circumstances, it is a main object of the present invention to reduce the forming power and at the same time improve the heat stability of electron emission characteristics. At the same time, the present invention provides a water-soluble ink for forming a conductive thin film which reduces the forming power and improves the heat stability of the electron emission characteristics in view of the above circumstances, and provides an electron emission element, an electron source and an image display. The main purpose of the apparatus is to provide a manufacturing method.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明の電子放出素子は、一対の素子電極間に跨る導電
性薄膜に電子放出部が設けられた表面伝導型電子放出素
子において、上記導電性薄膜が2層からなり、下層が上
層より凝集エネルギーの小さな膜からなることを特徴と
する。
According to a first aspect of the present invention, there is provided an electron emitting device according to the present invention, wherein the electron emitting portion is provided on a conductive thin film extending between a pair of device electrodes. The conductive thin film is composed of two layers, and the lower layer is composed of a film having lower cohesive energy than the upper layer.

【0013】また、本発明の電子源は、上記の電子放出
素子を、基板上に複数備えることを特徴とする。
Further, an electron source according to the present invention is characterized in that a plurality of the above-mentioned electron-emitting devices are provided on a substrate.

【0014】さらに、本発明の画像形成装置は、上記の
電子源と、該電子源からの電子線の照射により画像を形
成する画像形成部材とを具備することを特徴とする。
Further, an image forming apparatus according to the present invention includes the above-mentioned electron source and an image forming member for forming an image by irradiating an electron beam from the electron source.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】上記のように、本発明は、電子放
出素子、該電子放出素子を用いた電子源、該電子源を用
いた画像形成装置に係るものであり、本発明の構成及び
作用を以下にさらに説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS As described above, the present invention relates to an electron-emitting device, an electron source using the electron-emitting device, and an image forming apparatus using the electron source. The operation will be further described below.

【0016】本発明に係る表面伝導型電子放出素子の基
本的な構成について説明する。表面伝導型電子放出素子
の基本的な構成は、図1に示すようなものであり、図1
中、1は基板、2は電子放出部、3は電子放出部2を含
む導電性薄膜上層、6は導電性薄膜下層、7は導電性薄
膜上層下層を合わせたもの、4と5は素子電極である。
The basic configuration of the surface conduction electron-emitting device according to the present invention will be described. The basic configuration of the surface conduction electron-emitting device is as shown in FIG.
Among them, 1 is a substrate, 2 is an electron emitting portion, 3 is a conductive thin film upper layer including the electron emitting portion 2, 6 is a conductive thin film lower layer, 7 is a combination of the conductive thin film upper and lower layers, and 4 and 5 are device electrodes. It is.

【0017】基板1としては、例えば石英ガラス、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等が好ましく用いられ
る。
As the substrate 1, for example, quartz glass, Na
Glass, blue sheet glass, a laminated body obtained by laminating SiO 2 on a blue sheet glass by a sputtering method or the like, ceramics such as alumina, etc. are preferably used.

【0018】対向する素子電極4、5の材料としては、
一般的な導体材料が用いられ、例えば、Ni、Cr、A
u、Mo、W、Pt、Ti、Al、Cu等の金属あるい
は合金、Pd、Ag、Au、RuO2 、Pd−Ag等の
金属あるいは金属酸化物とガラス等から構成される印刷
導体、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。
Materials for the opposing device electrodes 4 and 5 include:
A general conductor material is used, for example, Ni, Cr, A
u, Mo, W, Pt, Ti, Al, metals or alloys such as Cu, Pd, Ag, Au, printed conductors composed of RuO 2, metal or metal oxide such as Pd-Ag and glass, an In 2 It is appropriately selected from a transparent conductor such as O 3 —SnO 2 and a semiconductor conductor material such as polysilicon.

【0019】素子電極間距離L、素子電極長さW1、導
電性薄膜7の形状等は、応用される形態等によって、適
宜設計される。素子電極間距離Lは、数百Å〜数百μm
であることが好ましく、より好ましくは、素子電極4、
5間に印加する電圧等により数μm〜数百μmである。
The distance L between the device electrodes, the length W1 of the device electrode, the shape of the conductive thin film 7, and the like are appropriately designed depending on the form to be applied. The distance L between the device electrodes is several hundreds to several hundred μm.
And more preferably, the device electrode 4,
It is several μm to several hundred μm depending on the voltage applied between the five.

【0020】素子電極長さW1は、電極の抵抗値や電子
放出特性を考慮すると、好ましくは数μm〜数百μmで
あり、また素子電極厚dは、数百Å〜数μmである。
The element electrode length W1 is preferably several μm to several hundred μm in consideration of the resistance value and electron emission characteristics of the electrode, and the element electrode thickness d is several hundred μm to several μm.

【0021】導電性薄膜7は、異なる2層からなり、下
層の膜は上層の膜より凝集エネルギーの小さい物質から
なる。導電性薄膜7の材料は、第一に、高温加熱工程を
経ても容易に膜のモホロジーが変化せず、駆動電圧印加
による局所的な電流集中によって容易にフォーミング後
の亀裂形状が変化しない高融点金属材料であることが好
ましい。第二に、電子放出部に局所的に印加される電圧
を十分確保するために、上層及び下層いずれの膜も電気
抵抗率の低い膜、すなわち金属膜であることが好まし
い。第三に、少なくとも上層の膜はフォーミングパワー
の低減のために水素アシストフォーミングを行なうのに
適した金属、すなわち大気中で酸化しやすく水素中で還
元しやすい金属であることが好ましい。第四に、後述す
るインクジェット法でフォトリソ工程を必要としない導
電性薄膜形成を行なうためにインク溶液を形成するため
の安定な錯体イオンを形成するものが好ましい。
The conductive thin film 7 is composed of two different layers, and the lower film is made of a substance having a smaller cohesive energy than the upper film. First, the material of the conductive thin film 7 has a high melting point in which the morphology of the film does not easily change even after a high-temperature heating step and the crack shape after forming does not easily change due to local current concentration due to application of a driving voltage. It is preferably a metal material. Second, in order to sufficiently secure a voltage locally applied to the electron-emitting portion, it is preferable that both the upper layer and the lower layer are films having low electric resistivity, that is, metal films. Third, at least the upper layer film is preferably a metal suitable for performing hydrogen-assisted forming to reduce the forming power, that is, a metal that is easily oxidized in the air and easily reduced in hydrogen. Fourth, it is preferable to form a stable complex ion for forming an ink solution in order to form a conductive thin film that does not require a photolithography step by an ink-jet method described later.

【0022】より具体的には、上記第一及び第二の条件
を満たすものとして、上層、下層ともに貴金属、遷移金
属等高融点金属材料を挙げることができる。すなわち貴
金属(白金族(Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt)
及び金Au、銀Ag)、あるいは貴金属以外では、W、
Ta、Mo、Cr等の遷移金属が挙げられる。上記第三
の条件を満たすものとして、水素アシストによる通電フ
ォーミング時のフォーミングパワー低減のため、少なく
とも上層が酸化還元が容易な膜であることが挙げられ
る。酸化還元の容易な金属としては、Mg、Ca、B
a、La、Y、Ti、Zr、W、Ni等が挙げられる。
加えて先の貴金属の中でPdが活性な金属元素として追
加して挙げられる。勿論、上で述べたように、フォーミ
ング時に水素アシストすることでフォーミングパワーを
低減できるものであれば、先に述べたように水素アシス
トフォーミングによりフォーミングパワーの低減効果が
得られるので、ここで言う酸化しやすい金属とはこの限
りではない。一般的に酸化しやすい金属と言われていな
いものでも、薄膜状態でフォーミング通電時の膜の局所
的な温度上昇で酸化する場合は、上述の第三の条件を満
たすものと考えられる。また、同様に、一般的に還元し
やすい金属と言われていないものでも、例えば200℃
程度の加熱を伴って水素あるいは一酸化炭素等の還元性
ガスに暴露して抵抗の下降が見られる場合は、上述の第
三の条件を満たすものと考えられる。
More specifically, as the material satisfying the first and second conditions, a high-melting metal material such as a noble metal or a transition metal can be used for both the upper layer and the lower layer. That is, noble metals (platinum group (Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt)
And gold (Au), silver (Ag), or noble metal, W,
Transition metals such as Ta, Mo, and Cr are exemplified. As a material that satisfies the third condition, at least the upper layer is a film that is easily redox-reduced in order to reduce forming power during energization forming by hydrogen assist. Mg, Ca, B
a, La, Y, Ti, Zr, W, Ni and the like.
In addition, Pd is an additional active metal element among the above-mentioned noble metals. Of course, as described above, if the forming power can be reduced by hydrogen assist during the forming, the effect of reducing the forming power can be obtained by the hydrogen assist forming as described above. This is not the case for metals that are easy to work with. Even if the metal is not generally considered to be easily oxidized, if it is oxidized in a thin film state due to a local temperature rise of the film when forming is conducted, it is considered that the above third condition is satisfied. Similarly, even metals that are not generally said to be easily reduced, for example, at 200 ° C.
When the resistance is decreased by exposure to a reducing gas such as hydrogen or carbon monoxide with a certain degree of heating, it is considered that the above third condition is satisfied.

【0023】一般に金属の凝集エネルギーとは金属結合
がその主体である。特に上に挙げたような遷移金属の場
合はd軌道電子の相互作用が結合に寄与するため、d殻
の価数によって凝集エネルギーは変動する。特に3d、
4d、5d軌道の電子が満たされている状態に各々対応
するCu、Ag、Auは特に上述の遷移金属中で凝集エ
ネルギーが小さいことが知られている。
Generally, the cohesive energy of a metal is mainly composed of a metal bond. In particular, in the case of the above-mentioned transition metals, the interaction of d-orbital electrons contributes to the bonding, and therefore, the aggregation energy varies depending on the valence of the d-shell. Especially 3d,
It is known that Cu, Ag, and Au, which correspond to the state where electrons of the 4d and 5d orbits are filled, respectively, have low cohesive energy especially in the above-mentioned transition metals.

【0024】さらに上記第四の条件を満たすものとし
て、インクジェット法を用いた簡便な素子膜形成プロセ
スのために上述の金属材料を安定な錯体イオンとして溶
液を形成するために、白金族元素が特に好ましく挙げら
れる。すなわち白金族元素は多くの酸化数を持ち、単純
な陽イオンをつくらず、数種のアクアイオンの他、ほと
んど錯体として存在することが有名である。
Further, in order to satisfy the above fourth condition, the above-mentioned metal material is used as a stable complex ion for forming a solution for a simple device film forming process using an ink jet method. Preferred are mentioned. That is, it is well known that the platinum group elements have many oxidation numbers, do not form simple cations, and exist as complexes in addition to several aqua ions.

【0025】導電性薄膜7の膜厚は、素子電極4、5間
の電気抵抗値及び後述するフォーミング条件等によっ
て、適宜設定される。この導電性薄膜7の膜厚は、好ま
しくは10Å〜1000Åで、特に好ましくは100〜
300Åである。
The thickness of the conductive thin film 7 is appropriately set according to the electric resistance between the device electrodes 4 and 5 and the forming conditions described later. The thickness of the conductive thin film 7 is preferably 10 ° to 1000 °, particularly preferably 100 ° to 1000 °.
It is 300Å.

【0026】また、特に導電性薄膜下層6は導電性薄膜
上層3下で下地である基板1を概ね被覆することが望ま
しいが、一方、上述の説明にあるように、特に凝集エネ
ルギーの小さな金属で、膜焼成工程での酸化及び水素ア
シスト時の還元を伴わない場合には、膜厚が厚いことで
導電性薄膜7の電気抵抗率が低くフォーミングパワーの
増大を伴うので、10Å〜100Å程度で適宜設定され
る。
In particular, it is desirable that the conductive thin film lower layer 6 substantially covers the substrate 1 under the conductive thin film upper layer 3. On the other hand, as described above, the conductive thin film lower layer 6 is made of a metal having a small cohesive energy. In the case where the oxidation in the film firing step and the reduction during hydrogen assist are not performed, the electric resistance of the conductive thin film 7 is low due to the large film thickness and the forming power is increased. Is set.

【0027】電子放出部2には亀裂が含まれており、電
子放出はこの亀裂付近から行なわれる。この亀裂を含む
電子放出部2及び亀裂自体は、導電性薄膜7の膜厚、膜
質、材料及び後述するフォーミング条件等の製法に依存
して形成される。従って、電子放出部2の位置及び形状
は図1に示されるような位置及び形状に特定されるもの
ではない。
The electron emitting portion 2 contains a crack, and the electron emission is performed from the vicinity of the crack. The electron-emitting portion 2 including the crack and the crack itself are formed depending on the thickness, the film quality, the material of the conductive thin film 7 and the manufacturing method such as forming conditions described later. Therefore, the position and shape of the electron-emitting portion 2 are not limited to the position and shape as shown in FIG.

【0028】図1に示した構成の表面伝導型電子放出素
子を例に、図2の製造工程図に基づいて本発明に係る表
面伝導型電子放出素子の製造方法の一例を説明する。 1)基板1を洗剤、純水及び有機溶剤により充分に洗浄
し、真空蒸着法、スパッタ法等により素子電極材料を堆
積させた後、フォトリソグラフィー技術により、あるい
は印刷法により基板1の面上に素子電極4、5を形成す
る(図2(a))。
An example of a method of manufacturing a surface conduction electron-emitting device according to the present invention will be described with reference to a manufacturing process diagram of FIG. 2 using the surface conduction electron-emitting device having the structure shown in FIG. 1 as an example. 1) The substrate 1 is sufficiently washed with a detergent, pure water, and an organic solvent, and an element electrode material is deposited by a vacuum deposition method, a sputtering method, or the like. Then, the substrate 1 is coated on the surface of the substrate 1 by a photolithography technique or a printing method. The device electrodes 4 and 5 are formed (FIG. 2A).

【0029】2)素子電極4、5を設けた基板1上に、
スパッタリング法、CVD法、電子ビーム加熱蒸着法、
あるいは有機金属化合物を塗布し加熱焼成する方法等を
用いて導電性薄膜7を成膜する。次に、リフトオフ、エ
ッチング等によりパターニングして所望のパターンを有
する導電性薄膜下層6及び導電性薄膜上層3を順次形成
する(図2(b))。あるいは導電性薄膜下層6を形成
した後焼成工程を設け、その後導電性薄膜上層3を形成
する等適宜好ましい作製工程を用いる。ここでいう有機
金属溶液とは、前述の導電性薄膜7を構成する金属を金
属錯体として含有する有機化合物の溶液であり、所望の
膜厚を得るため溶媒で粘性を調整したものが用いられ
る。さらに、上述の導電性薄膜下層6及び導電性薄膜上
層3のパターニング工程をインクジェット法で行なうこ
とで、フォトリソグラフィー技術による工程を極めて簡
略化できる。インクジェット法で液滴吐出によって素子
電極4、5間にドット膜付与したのち加熱焼成する方法
等を用いてまず導電性薄膜下層6を形成する。さらにこ
の上に導電性薄膜上層3をドット膜付与したのち加熱焼
成して、2層の導電性薄膜を順次形成する。ここでいう
インクとは、前述の金属錯体イオンを含有した有機金属
溶液のこのであり、インクジェットによって所望の膜厚
及びドット径が得られるように溶媒で粘性を調整したも
のが用いられる。
2) On the substrate 1 provided with the device electrodes 4 and 5,
Sputtering method, CVD method, electron beam heating evaporation method,
Alternatively, the conductive thin film 7 is formed by using a method of applying an organic metal compound and heating and baking. Next, the conductive thin film lower layer 6 and the conductive thin film upper layer 3 having a desired pattern are sequentially formed by patterning by lift-off, etching, or the like (FIG. 2B). Alternatively, a baking step is provided after the conductive thin film lower layer 6 is formed, and then a suitable manufacturing step such as forming the conductive thin film upper layer 3 is used. Here, the organic metal solution is a solution of an organic compound containing the metal constituting the conductive thin film 7 as a metal complex, and the viscosity of which is adjusted with a solvent to obtain a desired film thickness is used. Further, by performing the above-described patterning step of the conductive thin film lower layer 6 and the conductive thin film upper layer 3 by an ink jet method, the step of photolithography technology can be extremely simplified. First, the conductive thin film lower layer 6 is formed by a method of applying a dot film between the element electrodes 4 and 5 by droplet ejection by an ink jet method and then heating and baking. Further, a conductive thin film upper layer 3 is provided thereon with a dot film, and then heated and baked, thereby sequentially forming two conductive thin films. The ink referred to here is an organic metal solution containing the above-described metal complex ions, and is used whose viscosity is adjusted with a solvent so as to obtain a desired film thickness and dot diameter by inkjet.

【0030】3)続いて、フォーミングと呼ばれる通電
処理を施す。素子電極4、5間に不図示の電源により通
電すると、導電性薄膜7の部位に構造の変化した電子放
出部2が形成される。この通電処理により導電性薄膜7
を局所的に破壊、変形もしくは変質せしめ、構造の変化
した部位が電子放出部2である(図2(c))。さら
に、電子放出素子を複数配置した電子源、あるいは画像
表示装置の場合、配線上の複数の電子放出素子を同時に
フォーミングする必要があり、そういった場合、フォー
ミングパワーを低減するために、還元性雰囲気(特に水
素雰囲気)中で通電処理することが好ましい。この水素
アシストによるフォーミングパワーの抑制効果は、少な
くとも導電性薄膜上層3が水素アシスト下で通電処理を
する場合と、水素アシストせずに通電処理する場合で、
電圧差が生じる際には原理的に有効である。
3) Subsequently, an energization process called forming is performed. When power is supplied between the device electrodes 4 and 5 by a power supply (not shown), the electron-emitting portion 2 having a changed structure is formed at the conductive thin film 7. By this energization process, the conductive thin film 7
Is locally destroyed, deformed or altered, and the portion where the structure is changed is the electron emission portion 2 (FIG. 2C). Further, in the case of an electron source in which a plurality of electron-emitting devices are arranged or an image display device, it is necessary to form a plurality of electron-emitting devices on a wiring at the same time. In such a case, a reducing atmosphere ( In particular, it is preferable to perform the energization treatment in a hydrogen atmosphere). The effect of suppressing the forming power by the hydrogen assist is at least when the conductive film upper layer 3 is subjected to the energizing process under the hydrogen assist and when the energizing process is performed without the hydrogen assist.
It is effective in principle when a voltage difference occurs.

【0031】導電性薄膜7が、前述の様に2種類の金属
元素からなり、少なくともその一方の金属が通電処理時
の水素アシストによってフォーミングパワーを低減でき
る場合、水素アシストフォーミングが好ましく用いられ
る。水素アシストフォーミングを好ましく用いられる場
合を説明する。2種類の金属元素A、Bの混合組成(導
電性薄膜上層3と導電性薄膜下層6の膜厚比)とフォー
ミング電圧の関係を図3に示す。金属元素A、Bの混合
組成を変えて導電性薄膜7を各々形成した素子を用意
し、後述するような真空装置中に素子を設置し、真空排
気したのち素子電極4、5間に電圧Vfを印加し、徐々
にVfを大きくし、導電性薄膜を流れる素子電流Ifが
降下する際のVf1を求める。同じ構成の別の素子を用
意し、後述するような真空装置中に設置し、真空排気し
た後、還元ガス(例えば2%水素98%窒素)を導入
し、充分時間を置いて還元したのち再び還元ガスを排気
し、素子電極4、5間に電圧Vfを印加し、徐々にVf
を大きくし、導電性薄膜を流れる素子電流Ifが降下す
る際のVf2を求める(図3(a))。金属元素A、B
の混合組成においてVf1とVf2に差が生じる場合
は、水素アシストによるフォーミングが原理的に有効で
ある(図3(b))。
When the conductive thin film 7 is made of two kinds of metal elements as described above, and at least one of the metals can reduce the forming power by hydrogen assist during the energization treatment, hydrogen assist forming is preferably used. A case where hydrogen assist forming is preferably used will be described. FIG. 3 shows the relationship between the mixed composition of the two types of metal elements A and B (the thickness ratio between the upper conductive layer 3 and the lower conductive layer 6) and the forming voltage. An element in which the conductive thin film 7 is formed by changing the mixed composition of the metal elements A and B is prepared. The element is placed in a vacuum device as described later, evacuated, and then the voltage Vf is applied between the element electrodes 4 and 5. Is applied, Vf is gradually increased, and Vf1 at the time when the device current If flowing through the conductive thin film falls is obtained. Another element having the same configuration is prepared, placed in a vacuum device as described below, evacuated, then introduced with a reducing gas (eg, 2% hydrogen 98% nitrogen), reduced for a sufficient time, and then reduced again. The reducing gas is exhausted, and a voltage Vf is applied between the device electrodes 4 and 5 to gradually reduce the Vf.
Is increased, and Vf2 at the time when the element current If flowing through the conductive thin film falls is obtained (FIG. 3A). Metal elements A and B
When there is a difference between Vf1 and Vf2 in the mixed composition of the above, forming by hydrogen assist is effective in principle (FIG. 3B).

【0032】上記フォーミングの電圧波形の例を図4に
示す。電圧波形は、特にパルス波形が好ましく、パルス
波高値を定電圧とした電圧パルスを連続的に印加する場
合(図4(a))と、パルス波高値を増加させながら電
圧パルスを印加する場合(図4(b))がある。
FIG. 4 shows an example of the voltage waveform of the above-mentioned forming. The voltage waveform is particularly preferably a pulse waveform. When a voltage pulse with a constant pulse peak value is applied continuously (FIG. 4A), or when a voltage pulse is applied while increasing the pulse peak value ( FIG. 4B).

【0033】まず、パルス波高値を定電圧とした場合に
ついて説明する。図4(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り、例えば、T1を
1μs〜10ms、T2を10μs〜100m秒とし、
波高値(フォーミング時のピーク電圧)を前述した表面
伝導型電子放出素子の形態に応じて適宜選択して、適当
な真空度の真空雰囲気下で、数秒から数十分印加する。
なお、印加する電圧波形は、図示される三角波以外に
も、矩形波を用いることもできる。次に、パルス波高値
を増加させながら電圧パルスを印加する場合について説
明する。図4(b)におけるT1及びT2は図4(a)
と同様であり、波高値(フォーミング時のピーク電圧)
を、例えば0.1Vステップ程度ずつ増加させ、図4
(a)の説明と同様の適当な真空雰囲気下で印加する。
First, the case where the pulse peak value is a constant voltage will be described. T1 and T2 in FIG. 4A are the pulse width and pulse interval of the voltage waveform. For example, T1 is 1 μs to 10 ms, T2 is 10 μs to 100 ms,
The peak value (peak voltage at the time of forming) is appropriately selected according to the form of the surface conduction electron-emitting device described above, and is applied for several seconds to several tens of minutes in a vacuum atmosphere having an appropriate degree of vacuum.
The applied voltage waveform may be a rectangular wave other than the illustrated triangular wave. Next, a case where a voltage pulse is applied while increasing the pulse peak value will be described. T1 and T2 in FIG. 4B correspond to FIG.
Same as above, peak value (peak voltage during forming)
Is increased by, for example, about 0.1 V step, and FIG.
The application is performed under an appropriate vacuum atmosphere as described in (a).

【0034】さらにフォーミング終了後に水素雰囲気に
暴露、あるいは基板加熱による熱還元を行なうなどして
フォーミング後の導電性薄膜7の抵抗値を充分均一低下
させておくことが、より好ましく行なわれる。
It is more preferable that the resistance of the conductive thin film 7 after the forming is sufficiently reduced uniformly by exposing it to a hydrogen atmosphere after completion of the forming or by performing thermal reduction by heating the substrate.

【0035】4)本発明に係る表面伝導型電子放出素子
は、さらに活性化工程を施すことが好ましい。活性化工
程とは、例えば10-4〜10-7Torr程度の真空度
で、フォーミング工程での説明と同様に、パルス波高値
を定電圧としたパルスの印加を繰り返す処理のことをい
い、真空雰囲気中に存在する有機物質から炭素及び炭素
化合物を電子放出部2(図1参照)に堆積させること
で、素子電流、放出電流の状態を著しく向上させること
ができる工程である。この活性化工程は、例えば素子電
流や放出電流を測定しながら行なって、例えば放出電流
が飽和した時点で終了するようにすれば効果的であるの
で好ましい。また、活性化工程でのパルス波高値は、好
ましくは素子を駆動する際に印加する駆動電圧の波高値
である。
4) The surface conduction electron-emitting device according to the present invention is preferably further subjected to an activation step. The activation step refers to a process of repeating application of a pulse with a pulse peak value of a constant voltage at a degree of vacuum of, for example, about 10 −4 to 10 −7 Torr, as described in the forming step. By depositing carbon and a carbon compound from the organic substance existing in the atmosphere on the electron-emitting portion 2 (see FIG. 1), the state of the device current and the emission current can be significantly improved. This activation step is preferably performed while measuring, for example, the device current and the emission current, and is completed when the emission current is saturated. In addition, the pulse peak value in the activation step is preferably a peak value of a driving voltage applied when driving the element.

【0036】なお、上記炭素及び炭素化合物とは、グラ
ファイト(単結晶及び多結晶の双方を指す)非晶質カー
ボン(非晶質カーボン及びこれと多結晶グラファイトと
の混合物を指す)である。また、その堆積膜厚は、好ま
しくは500Å以下、より好ましくは300Å以下であ
る。
The above-mentioned carbon and carbon compound are graphite (indicating both single crystal and polycrystal) and amorphous carbon (indicating amorphous carbon and a mixture thereof with polycrystalline graphite). Further, the deposited film thickness is preferably 500 ° or less, more preferably 300 ° or less.

【0037】このようにして得られる本発明に係る表面
伝導型電子放出素子の基本特性を以下に説明する。図5
は、表面伝導型電子放出素子の電子放出特性を測定する
ための測定評価系の一例を示す概略構成図で、まずこの
測定評価系を説明する。図5において、図1と同じ符号
は同じ部材を示す。また、51は素子に素子電圧Vfを
印加するための電源、50は素子電極4、5間の導電性
薄膜7流れる素子電流Ifを測定するための電流計、5
4は電子放出部2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2より放
出される放出電流Ieを測定するための電流計、55は
真空装置、56は排気ポンプである。
The basic characteristics of the surface conduction electron-emitting device according to the present invention thus obtained will be described below. FIG.
Is a schematic configuration diagram showing an example of a measurement evaluation system for measuring the electron emission characteristics of a surface conduction electron-emitting device. First, this measurement evaluation system will be described. 5, the same reference numerals as those in FIG. 1 indicate the same members. Reference numeral 51 denotes a power supply for applying an element voltage Vf to the element, 50 denotes an ammeter for measuring an element current If flowing through the conductive thin film 7 between the element electrodes 4 and 5, 5
Reference numeral 4 denotes an anode electrode for capturing an emission current Ie emitted from the electron emission unit 2, 53 denotes a high-voltage power supply for applying a voltage to the anode electrode 54, and 52 denotes an emission current Ie emitted from the electron emission unit 2. An ammeter for measurement, 55 is a vacuum device, and 56 is an exhaust pump.

【0038】表面伝導型電子放出素子及びアノード電極
54等は真空装置55内に設置され、この真空装置55
には不図示の真空計等の必要な機器が具備されており、
所望の真空下で表面伝導型電子放出素子の測定評価がで
きるようになっている。
The surface conduction electron-emitting device, the anode electrode 54 and the like are installed in a vacuum device 55.
Is equipped with necessary equipment such as a vacuum gauge (not shown),
Measurement and evaluation of the surface conduction electron-emitting device can be performed under a desired vacuum.

【0039】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から構成されている。
また、真空装置55全体及び表面伝導型電子放出素子の
基板1は、ヒーターにより300℃程度まで加熱できる
ようになっている。なお、この測定評価系は、後述する
ような表示パネル(図8における201参照)の組み立
て段階において、表示パネル及びその内部を真空装置5
5及びその内部として構成することで、前述のフォーミ
ング工程及び活性化工程における測定評価及び処理に応
用することができるものである。
The exhaust pump 56 is composed of a normal high vacuum system such as a turbo pump and a rotary pump, and an ultrahigh vacuum system such as an ion pump.
Further, the entire vacuum device 55 and the substrate 1 of the surface conduction electron-emitting device can be heated to about 300 ° C. by a heater. In this measurement evaluation system, the display panel and the inside thereof are connected to a vacuum device 5 at the stage of assembling the display panel (see 201 in FIG.
5 and the inside thereof can be applied to measurement evaluation and processing in the above-described forming step and activation step.

【0040】以下に述べる表面伝導型電子放出素子の基
本特性は、上記測定評価系のアノード電極54の電圧を
1kV〜10kVとし、アノード電極54と表面伝導型
電子放出素子の距離Hを2mm〜8mmとして、通常測
定を行なう。
The basic characteristics of the surface conduction electron-emitting device described below are as follows: the voltage of the anode electrode 54 in the above-mentioned measurement and evaluation system is 1 kV to 10 kV, and the distance H between the anode electrode 54 and the surface conduction electron-emitting device is 2 mm to 8 mm. The measurement is usually performed as follows.

【0041】まず、放出電流Ie及び素子電流Ifと、
素子電圧Vfの関係の典型的な例を図6(図中の実線)
に示す。なお、図6において、放出電流Ieは素子電流
Ifに比べて著しく小さいので、任意単位で示されてい
る。
First, the emission current Ie and the device current If,
FIG. 6 (a solid line in the figure) shows a typical example of the relationship between the element voltages Vf.
Shown in In FIG. 6, since the emission current Ie is significantly smaller than the element current If, it is shown in arbitrary units.

【0042】図6から明らかなように、表面伝導型電子
放出素子は、放出電流Ieに対する次の3つの特徴的特
性を有する。まず第1に、表面伝導型電子放出素子はあ
る電圧(図6中のVth、以下「しきい値電圧」と呼
ぶ)以上の素子電圧Vfを印加すると急激に放出電流I
eが増加し、一方、しきい値電圧Vth以下では放出電
流Ieがほとんど検出されない。すなわち、放出電流I
eに対する明確なしきい値電圧Vthを持った非線型素
子である。第2に、放出電流Ieが素子電圧Vfに対し
て単調増加する特性(MI特性と呼ぶ)を有するため、
放出電流Ieは素子電圧Vfで制御できる。
As apparent from FIG. 6, the surface conduction electron-emitting device has the following three characteristic characteristics with respect to the emission current Ie. First, when the surface conduction electron-emitting device is applied with a device voltage Vf higher than a certain voltage (Vth in FIG. 6, hereinafter referred to as "threshold voltage"), the emission current I sharply increases.
e increases, while the emission current Ie is hardly detected below the threshold voltage Vth. That is, the emission current I
It is a non-linear element having a clear threshold voltage Vth for e. Secondly, since the emission current Ie has a characteristic that monotonically increases with respect to the element voltage Vf (referred to as MI characteristic),
The emission current Ie can be controlled by the device voltage Vf.

【0043】第3に、アノード電極54(図5参照)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。すなわち、アノード電極54に捕捉される電
荷量は、素子電極Vfを印加する時間により制御でき
る。
Thirdly, the amount of charge discharged to the anode electrode 54 (see FIG. 5) depends on the time during which the device voltage Vf is applied. That is, the amount of charge captured by the anode electrode 54 can be controlled by the time for applying the device electrode Vf.

【0044】図6に実線で示した特性は、放出電流Ie
が素子電圧Vfに対してMI特性を有すると同時に、素
子電流Ifも素子電圧Vfに対してMI特性を有してい
るが、図6に破線で示すように、素子電流Ifは素子電
圧Vfに対して電圧制御型負性抵抗特性(VCNR特性
と呼ぶ)を示す場合もある。いずれの特性を示すかは、
素子の製法及び測定時の測定条件等に依存する。但し、
素子電流Ifが素子電圧Vfに対してVCNR特性を有
する素子でも、放出電流Ieは素子電圧Vfに対してM
I特性を有する。
The characteristic shown by the solid line in FIG.
Has the MI characteristic with respect to the element voltage Vf, and the element current If also has the MI characteristic with respect to the element voltage Vf. However, as shown by a broken line in FIG. On the other hand, a voltage control type negative resistance characteristic (referred to as VCNR characteristic) may be exhibited. Which property is shown
It depends on the manufacturing method of the element and the measurement conditions at the time of measurement. However,
Even if the device current If has a VCNR characteristic with respect to the device voltage Vf, the emission current Ie is M with respect to the device voltage Vf.
It has an I characteristic.

【0045】以上のような本発明に係る表面伝導型電子
放出素子の特徴的特性のため、複数の素子を配置した電
子源や画像形成装置等でも、入力信号に応じて、容易に
放出電子量を制御することが可能となり、多方面への応
用ができる。
Due to the characteristic characteristics of the surface conduction electron-emitting device according to the present invention as described above, even in an electron source or an image forming apparatus in which a plurality of devices are arranged, the amount of emitted electrons can be easily changed according to an input signal. Can be controlled, and can be applied to various fields.

【0046】次に、本発明の電子源における表面伝導型
電子放出素子の配列について説明する。本発明の電子源
における表面伝導型電子放出素子の配列方式としては、
梯型配置の他、m本のX方向配線の上にn本のY方向配
線を層間絶縁層を介して設置し、表面伝導型電子放出素
子の一対の素子電極に各々X方向配線、Y方向配線を接
続した配列方式が挙げられる。これを以後単純マトリク
ス配置と呼ぶ。
Next, the arrangement of the surface conduction electron-emitting devices in the electron source of the present invention will be described. As the arrangement system of the surface conduction electron-emitting devices in the electron source of the present invention,
In addition to the trapezoidal arrangement, n Y-directional wirings are placed on m X-directional wirings via an interlayer insulating layer, and the X-directional wiring and the Y-direction An arrangement method in which wiring is connected may be used. This is hereinafter referred to as a simple matrix arrangement.

【0047】前述した表面伝導型電子放出素子の基本的
特性によれば、印加される素子電圧Vfがしきい値電圧
Vthを越える場合には、印加するパルス状電圧の波高
値とパルス幅で電子放出量を制御できる。一方、しきい
値電圧Vth以下では、殆ど電子の放出はされない。従
って、多数の表面伝導型電子放出素子を配置した場合に
おいても、単純なマトリクス配線だけで入力信号に応じ
て制御したパルス状電圧を印加し、個々の素子を選択し
て独立に駆動可能となる。
According to the above-mentioned basic characteristics of the surface conduction electron-emitting device, when the applied device voltage Vf exceeds the threshold voltage Vth, the electron is expressed by the peak value and pulse width of the applied pulse voltage. The amount of release can be controlled. On the other hand, below the threshold voltage Vth, almost no electrons are emitted. Therefore, even when a large number of surface conduction electron-emitting devices are arranged, it becomes possible to apply a pulse-like voltage controlled in accordance with an input signal with only a simple matrix wiring and to select individual devices to be driven independently. .

【0048】単純マトリクス配置は上記原理に基づくも
のであり、本発明の電子源の一例である単純マトリクス
配置の電子源の構成について、図7に基づいてさらに説
明する。図7において、基板1はすでに説明したような
ガラス板等であり、この基板1上に配列された表面伝導
型電子放出素子104の個数及び形状は用途に応じて適
宜設定されるものである。
The simple matrix arrangement is based on the above principle, and the configuration of an electron source having a simple matrix arrangement, which is an example of the electron source of the present invention, will be further described with reference to FIG. In FIG. 7, the substrate 1 is a glass plate or the like as described above, and the number and shape of the surface conduction electron-emitting devices 104 arranged on the substrate 1 are appropriately set according to the application.

【0049】m本のX方向配線102は、各々外部端子
Dx1、Dx2、…Dxmを有するもので、基板1上
に、真空蒸着法、印刷法、スパッタ法等で形成した導電
性金属膜である。また、多数の表面伝導型電子放出素子
104にほぼ均等に電圧が供給されるように、材料、膜
厚、配線幅が設定されている。n本のY方向配線103
は、各々外部端子Dy1、Dy2、…Dynを有するも
ので、X方向配線102と同様に作成される。これらm
本のX方向配線102とn本のY方向配線103間に
は、不図示の層間絶縁層が設置され、電気的に分離され
て、マトリクス配線を構成している。なお、このm、n
は共に正の整数である。
Each of the m X-directional wirings 102 has external terminals Dx1, Dx2,... Dxm, and is a conductive metal film formed on the substrate 1 by a vacuum deposition method, a printing method, a sputtering method, or the like. . Further, the material, the film thickness, and the wiring width are set so that a voltage is supplied to a large number of the surface conduction electron-emitting devices 104 almost uniformly. n Y-direction wirings 103
Have external terminals Dy1, Dy2,... Dyn, and are formed in the same manner as the X-direction wiring 102. These m
An interlayer insulating layer (not shown) is provided between the X-directional wirings 102 and the n Y-directional wirings 103, and is electrically separated to form a matrix wiring. Note that m and n
Are both positive integers.

【0050】不図示の層間絶縁層は、真空蒸着法、印刷
法、スパッタ法等で形成されたSiO2 等であり、X方
向配線102を形成した基板1の全面或いは一部に所望
の形状で形成され、特に、X方向配線102とY方向配
線103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。
The interlayer insulating layer (not shown) is, for example, SiO 2 formed by a vacuum deposition method, a printing method, a sputtering method, or the like, and has a desired shape on the entire surface or a part of the substrate 1 on which the X-direction wiring 102 is formed. The thickness, material, and manufacturing method are appropriately set so as to be able to withstand the potential difference at the intersection of the X-direction wiring 102 and the Y-direction wiring 103, in particular.

【0051】さらに、表面伝導型電子放出素子104の
対向する素子電極(不図示)が、m本のX方向配線10
2と、n本のY方向配線103と、真空蒸着法、印刷
法、スパッタ法等で形成された導電性金属等からなる結
線105によって電気的に接続されているものである。
Further, device electrodes (not shown) opposed to the surface conduction electron-emitting device 104 are provided with m X-directional wirings 10.
2, and the n number of Y-direction wirings 103 are electrically connected by a connection 105 made of a conductive metal or the like formed by a vacuum deposition method, a printing method, a sputtering method, or the like.

【0052】ここで、m本のX方向配線102と、n本
のY方向配線103と、結線105と、対向する素子電
極とは、その構成元素の一部あるいは全部が同一であっ
ても、またそれぞれ異なっていてもよく、前述の素子電
極の材料等より適宜選択される。これら素子電極への配
線は、素子電極と材料が同一である場合には、素子電極
と総称する場合もある。また、表面伝導型電子放出素子
104は、基板1あるいは不図示の層間絶縁層上どちら
に形成してもよい。
Here, the m X-directional wires 102, the n Y-directional wires 103, the connection 105, and the opposing element electrodes may have the same or a part of the constituent elements, Further, they may be different from each other, and are appropriately selected from the above-described materials of the device electrodes and the like. The wires to these device electrodes may be collectively referred to as device electrodes when the material is the same as the device electrodes. The surface conduction electron-emitting device 104 may be formed on either the substrate 1 or an interlayer insulating layer (not shown).

【0053】また、詳しくは後述するが、前記X方向配
線102には、X方向に配列された表面伝導型電子放出
素子104の行を入力信号に応じて走査するために、走
査信号を印加する不図示の走査信号印加手段が電気的に
接続されている。一方、Y方向配線103には、Y方向
に配列された表面伝導型電子放出素子104の列の各列
を入力信号に応じて変調するために、変調信号を印加す
る不図示の変調信号印加手段が電気的に接続されてい
る。各表面伝導型電子放出素子104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ものである。
As will be described in detail later, a scanning signal is applied to the X-direction wiring 102 in order to scan a row of the surface conduction electron-emitting devices 104 arranged in the X-direction in accordance with an input signal. A scanning signal applying unit (not shown) is electrically connected. On the other hand, a modulation signal applying means (not shown) for applying a modulation signal in order to modulate each of the rows of the surface conduction electron-emitting devices 104 arranged in the Y direction according to an input signal. Are electrically connected. The driving voltage applied to each surface conduction electron-emitting device 104 is supplied as a difference voltage between a scanning signal and a modulation signal applied to the device.

【0054】次に、以上のような単純マトリクス配置の
本発明の電子源を用いた本発明の画像形成装置の一例
を、図8〜図10を用いて説明する。なお、図8は表示
パネル201の基本構成であり、図9は螢光膜114を
示す図であり、図10は図8の表示パネル201でNT
SC方式のテレビ信号に応じてテレビジョン表示を行な
うための駆動回路の一例を示すブロック図である。
Next, an example of the image forming apparatus of the present invention using the electron source of the present invention having the above-described simple matrix arrangement will be described with reference to FIGS. 8 shows the basic configuration of the display panel 201, FIG. 9 shows the fluorescent film 114, and FIG. 10 shows the display panel 201 of FIG.
It is a block diagram which shows an example of the drive circuit for performing television display according to the television signal of SC system.

【0055】図8において、1は上述のようにして表面
伝導型電子放出素子104を配置した電子源の基板、1
11は基板1を固定したリアプレート、116はガラス
基板113の内面に画像形成部材であるところの螢光膜
114とメタルバック115等が形成されたフェースプ
レート、112は支持枠である。リアプレート111、
支持枠112及びフェースプレート116は、これらの
接合部分にフリットガラス等を塗布し、大気中あるいは
窒素、アルゴン雰囲気中で400℃〜500℃で10分
間以上焼成することで封着して、外囲器118を構成し
ている。
In FIG. 8, reference numeral 1 denotes an electron source substrate on which the surface conduction electron-emitting devices 104 are arranged as described above.
Reference numeral 11 denotes a rear plate to which the substrate 1 is fixed, 116 denotes a face plate in which a fluorescent film 114 serving as an image forming member and a metal back 115 are formed on the inner surface of a glass substrate 113, and 112 denotes a support frame. Rear plate 111,
The support frame 112 and the face plate 116 are sealed by applying frit glass or the like to these joints and baking them at 400 ° C. to 500 ° C. for 10 minutes or more in the air or in a nitrogen or argon atmosphere. The container 118 is constituted.

【0056】図8において、2は図1における電子放出
部に相当する。102、103は表面伝導型電子放出素
子104の一対の素子電極4、5(図1参照)に接続さ
れたX方向配線及びY方向配線で、各々外部端子Dx1
ないしDxm、Dy1ないしDynを有している。
In FIG. 8, reference numeral 2 corresponds to the electron-emitting portion in FIG. Reference numerals 102 and 103 denote X-direction wiring and Y-direction wiring connected to a pair of device electrodes 4 and 5 (see FIG. 1) of the surface conduction electron-emitting device 104.
To Dxm and Dy1 to Dyn.

【0057】外囲器118は、上述の如く、フェースプ
レート116、支持枠112、リアプレート111で構
成されている。しかし、リアプレート111は主に基板
1の強度を補強する目的で設けられたものであり、基板
1自体で十分な強度を持つ場合は別体のリアプレート1
11は不要であり、基板1に直接支持枠112を封着
し、フェースプレート116、支持枠112、基板1に
て外囲器118を構成しても良い。また、フェースプレ
ート111間に、スペーサーと呼ばれる不図示の支持体
をさらに設置することで、大気圧に対して十分な強度を
有する外囲器118とすることもできる。
The envelope 118 includes the face plate 116, the support frame 112, and the rear plate 111 as described above. However, the rear plate 111 is provided mainly for the purpose of reinforcing the strength of the substrate 1. If the substrate 1 itself has sufficient strength, the rear plate 1
11 is unnecessary, and the support frame 112 may be directly sealed to the substrate 1, and the envelope 118 may be configured by the face plate 116, the support frame 112, and the substrate 1. Further, by further installing a support (not shown) called a spacer between the face plates 111, the envelope 118 having sufficient strength against atmospheric pressure can be obtained.

【0058】螢光膜114は、モノクロームの場合は螢
光体112のみから成るが、カラーの場合は、螢光体1
22の配列により、ブラックストライプ(図9(a))
あるいはブラックマトリクス(図9(b))等と呼ばれ
る黒色導電材121と、螢光体122とで構成される。
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各螢光体122
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、螢光膜114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である。黒色導電材121
の材料としては、通常良く用いられている黒鉛を主成分
とする材料だけでなく、導電性があり、光の透過及び反
射が少ない材料であれば他の材料を用いることもでき
る。ガラス基板113に螢光体122を塗布する方法と
しては、モノクローム、カラーによらず沈殿法や印刷法
が用いられる。
The fluorescent film 114 is composed of only the phosphor 112 in the case of monochrome, but is composed of the phosphor 1 in the case of color.
Black stripes (FIG. 9A)
Alternatively, it is composed of a black conductive material 121 called a black matrix (FIG. 9B) and the like and a phosphor 122.
The purpose of providing the black stripes and the black matrix is to make the phosphors 122 of the three primary colors necessary for color display.
The purpose of this is to make the color mixture and the like inconspicuous by making the painted portions black, and to suppress a decrease in contrast due to reflection of external light on the fluorescent film 114. Black conductive material 121
In addition to the commonly used material mainly composed of graphite, any other material can be used as long as it is conductive and has little light transmission and reflection. As a method of applying the phosphor 122 to the glass substrate 113, a precipitation method or a printing method is used regardless of monochrome or color.

【0059】また、図8に示されるように、螢光膜11
4の内面側には通常、メタルバック115が設けられ
る。メタルバック115の目的は、螢光体122(図9
参照)の発光のうち内面側への光をフェースプレート1
16へ鏡面反射することにより輝度を向上すること、高
圧端子Hvから電子ビーム加速電圧を印加するための電
極として作用すること、外囲器118内で発生した負イ
オンの衝突によるダメージからの螢光体122の保護等
である。メタルバック115は、螢光膜114の作製
後、螢光膜114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)を行ない、その後Alを真空蒸
着等で堆積することで作製できる。フェースプレート1
16には、さらに螢光膜114の外面側に透明電極(不
図示)を、設けてもよい。
Further, as shown in FIG.
4 is usually provided with a metal back 115. The purpose of the metal back 115 is to use the phosphor 122 (FIG. 9).
Of the light emitted toward the inner side of the face plate 1
16 to improve the brightness by specular reflection, function as an electrode for applying an electron beam acceleration voltage from the high voltage terminal Hv, and emit fluorescence from damage caused by the collision of negative ions generated in the envelope 118. Protection of the body 122 and the like. The metal back 115 can be manufactured by performing a smoothing process (usually called filming) on the inner surface of the fluorescent film 114 after the fluorescent film 114 is manufactured, and then depositing Al by vacuum evaporation or the like. Face plate 1
16 may be further provided with a transparent electrode (not shown) on the outer surface side of the fluorescent film 114.

【0060】前述の封着を行なう際、カラーの場合は各
色螢光体122と表面伝導型電子放出素子とを対応させ
なくてはいけないため、十分な位置合わせを行なう必要
がある。外囲器118内は、不図示の排気管を通じ、1
-7Torr程度の真空度にされ、封止される。また、
外囲器118の封止を行なう直前あるいは封止後に、ゲ
ッター処理を行なう場合もある。これは、抵抗加熱ある
いは高周波加熱等の加熱法により、外囲器118内の所
定の位置に配置したゲッター(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10-5
10-9Torr程度の真空度を維持するためのものであ
る。
When the above-mentioned sealing is performed, in the case of a color, each color phosphor 122 must correspond to the surface conduction electron-emitting device, so that it is necessary to perform sufficient alignment. The inside of the envelope 118 passes through an exhaust pipe (not shown),
The degree of vacuum is set to about 0 -7 Torr, and sealing is performed. Also,
A getter process may be performed immediately before or after sealing the envelope 118. This is a process of heating a getter (not shown) disposed at a predetermined position in the envelope 118 by a heating method such as resistance heating or high-frequency heating to form a deposition film. A getter typically contains Ba as a principal component, the adsorption effect of the vapor deposition film, for example, 10 -5
This is for maintaining a degree of vacuum of about 10 −9 Torr.

【0061】前述のフォーミング及び活性化等これ以降
の表面伝導型電子放出素子の製造工程は、外囲器118
の封止直前または封止後に行なわれるものである。外囲
器118へのガス導入及び排気(フォーミング時の水素
導入及び排気、活性化時の有機化合物ガスの導入及び排
気)を均一に行なうため、また配線の外囲器外部への取
り出し等に由来する仕損費抑制のためには、上述のフォ
ーミング及び活性化等これ以降の製造工程を封止前に行
なうことが望ましい。本発明における導電性薄膜7は、
例えば封着工程に必要と思われる350℃〜450℃数
分〜数十分といった高温加熱工程を経ても膜の抵抗率が
顕著な変化を生じないため、フォーミング及び活性化工
程を行なってから外囲器118の封着を行なうことで仕
損費抑制が図られ好ましく行われる。
The subsequent steps of manufacturing the surface conduction electron-emitting device, such as the above-described forming and activation, are performed by the envelope 118.
Is carried out immediately before or after sealing. In order to uniformly introduce and exhaust gas into and out of the envelope 118 (introducing and exhausting hydrogen during forming, and introduce and exhaust organic compound gas during activation), and to derive wiring from outside the envelope. In order to suppress the defective cost, it is desirable that the subsequent manufacturing steps such as the above-described forming and activation be performed before sealing. The conductive thin film 7 in the present invention comprises:
For example, the resistivity of the film does not change remarkably even through a high-temperature heating step such as 350 ° C. to 450 ° C., which is considered to be necessary for the sealing step, for several minutes to several tens of minutes. By sealing the enclosure 118, it is possible to reduce the cost of the lost item, which is preferable.

【0062】上述の表示パネル201は、例えば図10
に示されるような駆動回路で駆動することができる。な
お、図10において、201は前記表示パネルであり、
202は走査回路、203は制御回路、204はシフト
レジスタ、205はラインメモリ、206は同期信号分
離回路、207は変調信号発生器、Vx及びVaは直流
電圧源である。
The display panel 201 described above is, for example, shown in FIG.
Can be driven by a driving circuit as shown in FIG. In FIG. 10, reference numeral 201 denotes the display panel.
202 is a scanning circuit, 203 is a control circuit, 204 is a shift register, 205 is a line memory, 206 is a synchronization signal separation circuit, 207 is a modulation signal generator, and Vx and Va are DC voltage sources.

【0063】図10に示されるように、表示パネル20
1は、外部端子Dx1ないしDxm、外部端子Dy1な
いしDyn、及び高圧端子Hvを介して外部の電気回路
と接続されている。このうち、外部端子Dx1ないしD
xmには、前記表示パネル201内に設けられている表
面伝導型電子放出素子、すなわちm行n列の行列状にマ
トリクス配置された素子群を1行(n素子)ずつ順次駆
動して行くための走査信号が印加される。
As shown in FIG. 10, the display panel 20
1 is connected to an external electric circuit via external terminals Dx1 to Dxm, external terminals Dy1 to Dyn, and a high voltage terminal Hv. Of these, the external terminals Dx1 to Dx1
In xm, a surface conduction electron-emitting device provided in the display panel 201, that is, an element group arranged in a matrix of m rows and n columns is sequentially driven one row (n element) at a time. Are applied.

【0064】一方、外部端子Dy1ないしDynには、
前記走査信号により選択された1行の各素子の出力電子
ビームを制御するための変調信号が印加される。また、
高圧端子Hvには、直流電圧源Vaにより、例えば10
kVの直流電圧が供給される。これは表面伝導型電子放
出素子より出力される電子ビームに、螢光体を励起する
のに十分なエネルギーを付与するための加速電圧であ
る。
On the other hand, the external terminals Dy1 to Dyn
A modulation signal for controlling an output electron beam of each element in one row selected by the scanning signal is applied. Also,
The high-voltage terminal Hv is connected to a DC voltage source Va by, for example, 10
A DC voltage of kV is supplied. This is an accelerating voltage for applying sufficient energy to the electron beam output from the surface conduction electron-emitting device to excite the phosphor.

【0065】走査回路202は、内部にm個のスイッチ
ング素子(図10中、S1ないしSmで模式的に示す)
を備えるもので、各スイッチング素子S1〜Smは、直
流電圧源Vxの出力電圧もしくは0V(グランドレベ
ル)のいずれか一方を選択して、表示パネル201の外
部端子Dx1ないしDxmと電気的に接続するものであ
る。各スイッチング素子S1〜Smは、制御回路203
が出力する制御信号Tscanに基づいて動作するもの
で、実際には、例えばFETのようなスイッチング機能
を有する素子を組み合わせることにより容易に構成する
ことが可能である。
The scanning circuit 202 has m switching elements therein (schematically indicated by S1 to Sm in FIG. 10).
Each of the switching elements S1 to Sm selects either the output voltage of the DC voltage source Vx or 0 V (ground level) and is electrically connected to the external terminals Dx1 to Dxm of the display panel 201. Things. Each of the switching elements S1 to Sm includes a control circuit 203
Operates on the basis of the control signal Tscan output by the device, and in fact, it can be easily configured by combining elements having a switching function such as an FET, for example.

【0066】本発明における前記直流電圧源Vxは、前
記表面伝導型電子放出素子の特性(しきい値電圧)に基
づき、走査されていない表面伝導型電子放出素子に印加
される駆動電圧がしきい値電圧以下となるような一定電
圧を出力するよう設定されている。
In the DC voltage source Vx according to the present invention, a driving voltage applied to a surface-conduction electron-emitting device that is not scanned is a threshold based on the characteristics (threshold voltage) of the surface-conduction electron-emitting device. It is set to output a constant voltage that is equal to or lower than the value voltage.

【0067】制御回路203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なわれるように、各部
の動作を整合させる働きをもつものである。次に説明す
る同期信号分離回路206により送られる同期信号Ts
ync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 203 has a function of coordinating the operation of each unit so that an appropriate display is performed based on an image signal input from the outside. The synchronization signal Ts sent by the synchronization signal separation circuit 206 described next
Tscan, Tsft for each part based on the sync
And Tmry control signals.

【0068】同期信号分離回路206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、良く知られて
いるように、周波数分離(フィルター)回路を用いれ
ば、容易に構成できるものである。同期信号分離回路2
06により分離された同期信号は、これも良く知られる
ように、垂直同期信号と水平同期信号より成る。ここで
は説明の便宜上、Tsyncとして図示する。一方、前
記テレビ信号から分離された画像の輝度信号成分を便宜
上DATA信号と図示する。このDATA信号はシフト
レジスタ204に入力される。
The synchronizing signal separating circuit 206 is a circuit for separating a synchronizing signal component and a luminance signal component from an NTSC television signal input from the outside. ) If a circuit is used, it can be easily configured. Synchronous signal separation circuit 2
The sync signal separated by 06 comprises a vertical sync signal and a horizontal sync signal, as is also well known. Here, it is illustrated as Tsync for convenience of explanation. On the other hand, a luminance signal component of an image separated from the television signal is illustrated as a DATA signal for convenience. This DATA signal is input to the shift register 204.

【0069】シフトレジスタ204は、時系列的にシリ
アル入力される前記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203より送られる制御信号Tsftに基づいて動
作する。この制御信号Tsftは、シフトレジスタ20
4のシフトクロックであると言い換えても良い。また、
シリアル/パラレル変換された画像1ライン分(表面伝
導型電子放出素子のn素子分の駆動データに相当する)
のデータは、Id1ないしIdnのn個の並列信号とし
て前記シフトレジスタ204より出力される。ラインメ
モリ205は、画像1ライン分のデータを必要時間だけ
記憶するための記憶装置であり、制御回路203より送
られる制御信号Tmryに従って適宜Id1ないしId
nの内容を記憶する。記憶された内容は、Id’1ない
しId’nとして出力され、変調信号発生器207に入
力される。
The shift register 204 is for serially / parallel converting the DATA signal input serially in time series for each line of an image, and is based on a control signal Tsft sent from the control circuit 203. Operate. This control signal Tsft is supplied to the shift register 20
4 may be rephrased as the shift clock. Also,
One line of serial / parallel converted image (equivalent to drive data for n elements of surface conduction electron-emitting device)
Are output from the shift register 204 as n parallel signals of Id1 to Idn. The line memory 205 is a storage device for storing data for one line of an image for a required time, and appropriately stores Id1 to Id according to a control signal Tmry sent from the control circuit 203.
Store the contents of n. The stored contents are output as Id′1 to Id′n and input to the modulation signal generator 207.

【0070】変調信号発生器207は、前記画像データ
Id’1ないしId’nの各々に応じて、表面伝導型電
子放出素子の各々を適切に駆動変調するための信号線
で、その出力信号は、外部端子Dy1ないしDynを通
じて表示パネル201内の表面伝導型電子放出素子に印
加される。
The modulation signal generator 207 is a signal line for appropriately driving and modulating each of the surface conduction electron-emitting devices in accordance with each of the image data Id'1 to Id'n. Are applied to the surface conduction electron-emitting devices in the display panel 201 through the external terminals Dy1 to Dyn.

【0071】前述したように、表面伝導型電子放出素子
は電子放出に明確なしきい値電圧を有しており、しきい
値電圧を越える電圧が印加された場合にのみ電子放出が
生じる。また、しきい値電圧を越える電圧に対しては、
表面伝導型電子放出素子への印加電圧の変化に応じて放
出電流も変化していく。表面伝導型電子放出素子の材料
や構成、製造方法を変えることにより、しきい値電圧の
値や、印加電圧に対する放出電流の変化の度合いが変わ
る場合もあるが、いずれにしても以下のようなことが言
える。
As described above, the surface conduction electron-emitting device has a distinct threshold voltage for electron emission, and electron emission occurs only when a voltage exceeding the threshold voltage is applied. For voltages exceeding the threshold voltage,
The emission current also changes according to the change in the voltage applied to the surface conduction electron-emitting device. By changing the material, configuration, and manufacturing method of the surface conduction electron-emitting device, the value of the threshold voltage and the degree of change of the emission current with respect to the applied voltage may be changed. I can say that.

【0072】すなわち、表面伝導型電子放出素子にパル
ス状の電圧を印加する場合、例えばしきい値電圧以下の
電圧を印加しても電子放出は生じないが、しきい値電圧
を越える電圧を印加する場合には電子放出を生じる。そ
の際、第1には電圧パルスの波高値を変化させることに
より、出力される電子ビームの強度を制御することが可
能である。第2には、電圧パルスの幅を変化させること
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。
That is, when a pulse-like voltage is applied to the surface conduction electron-emitting device, electron emission does not occur even if a voltage lower than the threshold voltage is applied, but a voltage exceeding the threshold voltage is applied. In this case, electron emission occurs. At that time, first, it is possible to control the intensity of the output electron beam by changing the peak value of the voltage pulse. Second, by changing the width of the voltage pulse, it is possible to control the total amount of charges of the output electron beam.

【0073】従って、入力信号に応じて表面伝導型電子
放出素子を変調する方式としては、電圧変調方式とパル
ス変調方式とが挙げられる。電圧変調方式を行なう場
合、変調信号発生器207としては、一定の長さの電圧
パルスを発生するが、入力されるデータに応じて適宜パ
ルスの波高値を変調できる電圧変調方式の回路を用い
る。また、パルス幅変調方式を行なう場合、変調信号発
生器207としては、一定の波高値の電圧パルスを発生
するが、入力されるデータに応じて適宜パルス幅を変調
できるパルス幅変調方式の回路を用いる。
Accordingly, as a method of modulating the surface conduction electron-emitting device in accordance with an input signal, there are a voltage modulation method and a pulse modulation method. In the case of performing the voltage modulation method, the modulation signal generator 207 generates a voltage pulse of a fixed length, and uses a voltage modulation method circuit that can appropriately modulate the peak value of the pulse according to input data. When the pulse width modulation method is performed, the modulation signal generator 207 generates a voltage pulse having a constant peak value, but a pulse width modulation method circuit capable of appropriately modulating the pulse width according to input data. Used.

【0074】シフトレジスタ204やラインメモリ20
5は、デジタル信号式のものでもアナログ信号式のもの
でもよく、画像信号のシリアル/パラレル変換や記憶が
所定の速度で行なえるものであればよい。
The shift register 204 and the line memory 20
Reference numeral 5 may be a digital signal type or an analog signal type, as long as it can perform serial / parallel conversion and storage of an image signal at a predetermined speed.

【0075】デジタル信号式を用いる場合には、同期信
号分離回路206の出力信号DATAをデジタル信号化
する必要がある。これは同期信号分離回路206の出力
部にA/D変換器を設けることで行なえる。
When the digital signal type is used, it is necessary to convert the output signal DATA of the synchronization signal separating circuit 206 into a digital signal. This can be achieved by providing an A / D converter at the output of the synchronization signal separation circuit 206.

【0076】また、これと関連して、ラインメモリ20
5の出力信号がデジタル信号かアナログ信号かにより、
変調信号発生器207に設けられる回路が若干異なるも
のとなる。
In connection with this, the line memory 20
Depending on whether the output signal of 5 is a digital signal or an analog signal,
The circuit provided in modulation signal generator 207 is slightly different.

【0077】すなわち、デジタル信号で電圧変調方式の
場合、変調信号発生器207には、例えば良く知られて
いるD/A変換回路を用い、必要に応じて増幅回路等を
付け加えればよい。また、デジタル信号でパルス幅変調
方式の場合、変調信号発生器207は、例えば高速の発
振器、発振器の出力する波数を計算する計数器(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
ことで容易に構成することができる。さらに、必要に応
じて、比較器の出力するパルス幅変調された変調信号を
表面伝導型電子放出素子の駆動電圧にまで電圧増幅する
ための増幅器を付け加えてもよい。
That is, in the case of a voltage modulation method using a digital signal, for example, a well-known D / A conversion circuit may be used as the modulation signal generator 207, and an amplification circuit or the like may be added as necessary. In the case of a pulse width modulation method using a digital signal, the modulation signal generator 207 includes, for example, a high-speed oscillator, a counter (counter) that calculates the number of waves output from the oscillator, an output value of the counter, and an output value of the memory. It can be easily configured by using a circuit in which comparators for comparison are combined. Further, if necessary, an amplifier for amplifying the pulse width modulated signal output from the comparator to a drive voltage of the surface conduction electron-emitting device may be added.

【0078】一方、アナログ信号で電圧変調方式の場
合、変調信号発生器207には、例えば良く知られてい
るオペアンプ等を用いた増幅回路を用いればよく、必要
に応じてレベルシフト回路等を付け加えてもよい。ま
た、アナログ信号でパルス幅変調方式の場合、例えば良
く知られている電圧制御型発振回路(VCO)を用いれ
ばよく、必要に応じて表面伝導型電子放出素子の駆動電
圧にまで電圧増幅するための増幅器を付け加えてもよ
い。
On the other hand, in the case of a voltage modulation method using an analog signal, for example, an amplification circuit using a well-known operational amplifier or the like may be used as the modulation signal generator 207, and a level shift circuit or the like may be added as necessary. You may. In the case of a pulse width modulation method using an analog signal, for example, a well-known voltage-controlled oscillation circuit (VCO) may be used, and a voltage is amplified to a drive voltage of a surface conduction electron-emitting device as necessary. May be added.

【0079】以上のような表示パネル201及び駆動回
路を有する本発明の画像形成装置は、外部端子Dx1〜
Dxm及びDy1〜Dynから電圧を印加することによ
り、任意の表面伝導型電子放出素子104から電子を放
出させることができ、高圧端子Hvを通じてメタルバッ
ク115あるいは透明電極(不図示)に高電圧を印加し
て電子ビームを加速し、加速した電子ビームを螢光膜1
14に衝突させることで生じる励起・発光によって、N
TSC方式のテレビ信号に応じてテレビジョン表示を行
なうことができるものである。
The image forming apparatus of the present invention having the display panel 201 and the driving circuit as described above has the external terminals Dx1 to Dx1.
By applying a voltage from Dxm and Dy1 to Dyn, electrons can be emitted from any surface conduction electron-emitting device 104, and a high voltage is applied to the metal back 115 or the transparent electrode (not shown) through the high voltage terminal Hv. To accelerate the electron beam and apply the accelerated electron beam to the fluorescent film 1
14 by the excitation and emission generated by the collision with
A television display can be performed according to a TSC television signal.

【0080】なお、以上説明した構成は、表示等に用い
られる本発明の画像形成装置を得る上で必要な概略構成
であり、例えば各部材の材料等、詳細な部分は上述の内
容に限られるものではなく、画像形成装置の用途に適す
るよう、適宜選択されるものである。また、入力信号と
してNTSC方式を挙げたが、本発明の画像形成装置は
これに限られるものではなく、PAL、SECAM方式
等他の方式でもよく、さらには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方式でもよい。また、上述においては、最
も好ましい簡易な駆動方式及び駆動配線を用いた画像表
示装置として単純マトリクス方式を挙げて説明したが、
梯型配置を用いても同様にテレビジョン表示を行なえ、
上述のテレビジョン放送の表示装置のみならず、テレビ
会議システム、コンピューター等の表示装置として好適
な画像形成装置が得られる。さらには、感光ドラム等と
で構成した光プリンターの露光装置としても用いること
ができるものである。
The configuration described above is a schematic configuration necessary for obtaining the image forming apparatus of the present invention used for display and the like. For example, detailed portions such as materials of each member are limited to the above-described contents. Instead, it is appropriately selected so as to be suitable for the use of the image forming apparatus. Although the NTSC system has been described as an input signal, the image forming apparatus of the present invention is not limited to this, and may employ another system such as a PAL or SECAM system, or a TV having a larger number of scanning lines. A signal, for example, a high-definition TV system such as the MUSE system may be used. Also, in the above description, a simple matrix method has been described as an image display device using the most preferable simple driving method and driving wiring.
Even if a ladder arrangement is used, television display can be performed in the same manner,
An image forming apparatus suitable as a display device for a television conference system, a computer, or the like as well as the above-described display device for a television broadcast can be obtained. Further, the present invention can be used as an exposure device of an optical printer including a photosensitive drum and the like.

【0081】[0081]

【実施例】以下に実施例及び比較例を挙げ、本発明をさ
らに説明する。 [実施例1]本実施例では、図1に示した構成の表面伝
導型電子放出素子を作製する例を説明する。図1(a)
は表面伝導型電子放出素子の平面図を、図1(b)は断
面図を示している。なお、図中のLは素子電極4、5間
の間隔、W1は素子電極の幅、W2は導電性薄膜3の幅
を表わしている。
The present invention will be further described below with reference to examples and comparative examples. [Embodiment 1] In this embodiment, an example of manufacturing a surface conduction electron-emitting device having the structure shown in FIG. 1 will be described. FIG. 1 (a)
1 is a plan view of a surface conduction electron-emitting device, and FIG. 1B is a cross-sectional view. In the drawing, L represents the interval between the device electrodes 4 and 5, W1 represents the width of the device electrode, and W2 represents the width of the conductive thin film 3.

【0082】次に図2を用いて、本実施例の表面伝導型
電子放出素子の製造方法を説明する。 1)基板1として石英基板を用い、これを有機溶剤によ
り充分に洗浄後、該基板1上に、一般的な真空形成技
術、フォトリソグラフィー技術により、Ptからなる素
子電極4、5を形成する。素子電極の間隔Lは10μ
m、長さW1は600μm、厚さdは1000Åとす
る。
Next, a method for manufacturing the surface conduction electron-emitting device of this embodiment will be described with reference to FIG. 1) A quartz substrate is used as the substrate 1, and after sufficiently washing the substrate with an organic solvent, device electrodes 4 and 5 made of Pt are formed on the substrate 1 by a general vacuum forming technique and a photolithography technique. The distance L between device electrodes is 10μ
m, length W1 is 600 μm, and thickness d is 1000 °.

【0083】2)次に、ジシアノ金(I)酸アンモニウ
ムを10m mol/l、IPA15wt%となるよう
水溶液を調整し、液滴付与装置としてバブルジェット方
式のインクジェット噴射装置を用いて、液滴の状態にし
て1〜2回、素子電極間に付与し、膜厚を概ね40Åと
した。300℃20分オーブンで焼成した。次に、充分
基板が冷えてから、酢酸パラジウム(II)モノエタノー
ルアミン錯体を14mmol/l、IPAを15wt%
となるよう水溶液を調整し、液滴付与装置としてバブル
ジェット方式のインクジェット噴射装置を用いて、液滴
の状態にして複数回素子電極4、5間に先に形成したド
ット膜に重なるように、図1に示すように付与した。膜
厚は、積層で120Å程度だった。
2) Next, an aqueous solution was prepared so that ammonium dicyanoaurate (I) was 10 mmol / l and IPA was 15 wt%, and a droplet jetting device of a bubble jet type was used as a droplet applying device. It was applied once or twice between the device electrodes in the state, and the film thickness was approximately 40 °. It was baked in an oven at 300 ° C. for 20 minutes. Next, after the substrate was sufficiently cooled, 14 mmol / l of palladium (II) acetate monoethanolamine complex and 15 wt% of IPA were used.
The aqueous solution is adjusted so as to be, using a bubble jet type ink jet ejecting device as a droplet applying device, in a state of a liquid droplet so as to overlap the dot film formed earlier between the element electrodes 4 and 5 a plurality of times, It was applied as shown in FIG. The film thickness was about 120 ° for the laminate.

【0084】3)350℃30分間の加熱処理を行な
い、上層が酸化パラジウム(PdO)と下層が金(A
u)からなる積層膜を形成し、導電性薄膜7とした。こ
のとき、酸化パラジウムと金の微粒子は各々特に分離し
て形成されてはおらず、ほぼ一様な微粒子膜として形成
されていた。
3) A heat treatment was performed at 350 ° C. for 30 minutes, and the upper layer was palladium oxide (PdO) and the lower layer was gold (A
u) to form a conductive thin film 7. At this time, the fine particles of palladium oxide and gold were not particularly formed separately, but were formed as a substantially uniform fine particle film.

【0085】4)次に、素子電極4、5及び導電性薄膜
7等を形成した上記基板1を図5の測定評価系の真空装
置55内に設置し、排気ポンプ56にて排気して、真空
装置55内を約10-5Torrとした。この後、素子電
圧Vfを印加するための電源51により素子電極4、5
間に電圧を印加し、電圧印加直後に水素2%窒素98%
ガスを徐々に導入しながらフォーミングを行なう。フォ
ーミング時の電圧波形は1ms/10msの矩形波とし
た。なお、本実施例の素子はフォーミング時の電圧10
Vで10分程度でフォーミングが完了した。
4) Next, the substrate 1 on which the device electrodes 4 and 5 and the conductive thin film 7 are formed is set in a vacuum apparatus 55 of the measurement and evaluation system shown in FIG. The inside of the vacuum device 55 was set at about 10 -5 Torr. Thereafter, the power supply 51 for applying the device voltage Vf causes the device electrodes 4, 5 to be applied.
Immediately after the voltage is applied, hydrogen 2%, nitrogen 98%
Forming is performed while gradually introducing gas. The voltage waveform at the time of forming was a rectangular wave of 1 ms / 10 ms. Note that the device of this embodiment has a voltage of 10 when forming.
Forming was completed in about 10 minutes with V.

【0086】5)次に、フォーミング処理を施した素子
に活性化処理を行なう。フォーミング終了後、真空装置
55内を再び真空排気し、真空装置55内を10-7To
rrの真空度とした。活性化を行なう有機化合物として
ベンゾニトリルを用い、不図示のバリアブルリークバル
ブを徐々に空けて、該ベンゾニトリルを導入し、真空装
置55内を10-6Torrの真空度とした。ベンゾニト
リル導入後の真空度が充分一定になった後、素子電極
4、5間に電圧を印加した。活性化処理には、1ms/
10ms、15Vの両極矩形波を用いた。また活性化処
理を施す時間は1時間とし、活性化処理による素子電流
Ifの上昇が見られなくなり、Ifがほぼ一定値を示す
ようになるまで処理することとした。
5) Next, an activation process is performed on the element subjected to the forming process. After the forming is completed, the inside of the vacuum device 55 is evacuated again, and the inside of the vacuum device 55 is 10 −7 To.
The degree of vacuum was rr. Benzonitrile was used as the organic compound to be activated, and the benzonitrile was introduced by gradually opening a variable leak valve (not shown), and the inside of the vacuum device 55 was evacuated to 10 -6 Torr. After the degree of vacuum after the introduction of benzonitrile became sufficiently constant, a voltage was applied between the device electrodes 4 and 5. 1 ms /
A bipolar rectangular wave of 10 ms and 15 V was used. The activation process was performed for one hour, and the process was performed until the activation current did not increase and the device current If became substantially constant.

【0087】本実施例の表面伝導型電子放出素子の電子
放出特性の測定を、上述の測定評価系を用いて行なっ
た。測定条件は、アノード電極54と表面伝導型電子放
出素子の距離Hを4mm、アノード電極54の電位を1
kV、電子放出特性測定時の真空装置55内の真空度を
約1×10-8Torrとした。
The measurement of the electron emission characteristics of the surface conduction electron-emitting device of this example was performed using the above-described measurement and evaluation system. The measurement conditions were as follows: the distance H between the anode electrode 54 and the surface conduction electron-emitting device was 4 mm, and the potential of the anode electrode 54 was 1
kV, the degree of vacuum in the vacuum device 55 at the time of measuring the electron emission characteristics was set to about 1 × 10 −8 Torr.

【0088】その結果、本発明における素子は、数回の
作製に対して、図6中の実線で示したような電流−電圧
特性が得られた。代表的な素子の特性は、素子電圧Vf
=15Vにおいて、素子電流If=1.0mA、放出電
流Ie=1μAであり複数個の素子のばらつきも極めて
少なかった。
As a result, the device according to the present invention obtained current-voltage characteristics as shown by the solid line in FIG. A typical element characteristic is an element voltage Vf
= 15 V, the device current If = 1.0 mA, the emission current Ie = 1 μA, and the variation among a plurality of devices was extremely small.

【0089】[比較例1]また、導電性薄膜7を酢酸P
d(II)モノエタノールアミン錯体14m mol/l
とし、Pdのみの単層膜から構成されるようにした以外
は実施例1と全く同様にして作成した素子でも、数回の
作製に対して図6の実線で示したような電流−電圧特性
が得られたが、必ずしも実施例1と同様の素子の特性が
得られるものばかりでなく、素子電流Ifが小さくなる
場合があった。特に素子電流Ifが充分得られなかった
素子を電子顕微鏡等で詳細に観察したところ、実施例1
と異なり、導電性薄膜7の膜のモホロジーが特に電子放
出部2に比較的近い領域で疎になっている状態が観察さ
れた。これによって電子放出部2において、局所的に電
子放出に要する電圧がかかりにくいことは容易に推察で
きる。
Comparative Example 1 Further, the conductive thin film 7 was
d (II) monoethanolamine complex 14 mmol / l
A device made in the same manner as in Example 1 except that the device was made of a single-layer film of only Pd was subjected to current-voltage characteristics as shown by a solid line in FIG. Was obtained, but not only the same element characteristics as in Example 1 were obtained, but also the element current If sometimes decreased. In particular, when an element in which the element current If was not sufficiently obtained was observed in detail using an electron microscope or the like, it was found that Example 1
Unlike this, a state was observed in which the morphology of the conductive thin film 7 was sparse especially in a region relatively close to the electron-emitting portion 2. Thus, it can be easily inferred that a voltage required for electron emission is less likely to be locally applied to the electron emission unit 2.

【0090】[実施例2]本実施例では、図1に示した
ような表面伝導型電子放出素子の多数個を単純マトリク
ス配置した図7に示したような電子源を用いて、図8に
示したような画像形成装置を作製した例を説明する。
[Embodiment 2] In this embodiment, an electron source as shown in FIG. 7 in which many surface conduction electron-emitting devices as shown in FIG. 1 are arranged in a simple matrix is used. An example in which the above-described image forming apparatus is manufactured will be described.

【0091】電子源の作製は、実施例1で説明した素子
電極4、5及び導電性薄膜3の各パターンを拡張し、同
時に多数の表面伝導型電子放出素子を形成するととも
に、同時にX方向配線(下配線とも呼ぶ)102及びY
方向配線(上配線とも呼ぶ)103を形成して行なっ
た。
The electron source is manufactured by expanding each pattern of the device electrodes 4 and 5 and the conductive thin film 3 described in the first embodiment, simultaneously forming a large number of surface conduction electron-emitting devices, and simultaneously performing X-direction wiring. (Also called lower wiring) 102 and Y
This was performed by forming a direction wiring (also referred to as an upper wiring) 103.

【0092】以上のようにして作製した未フォーミング
の電子源基板を用いて画像形成装置を構成した例を、図
8及び図9を用いて説明する。まず、未フォーミングの
電子源の基板1を真空装置55内に設置し、真空ポンプ
56にて排気し、真空装置内を10-5Torrとした。
次に外部端子Dx1〜Dxm及びDy1〜Dynを通
じ、各表面伝導型電子放出素子104の素子電極4、5
間に電圧を印加し、実施例1と同様にこの後、素子電圧
Vfを印加するための電源51により素子電極4、5間
に電圧を印加し、電圧印加直後に水素2%窒素98%ガ
スを徐々に導入しながらフォーミングを行ない、電子放
出部2を作製した。
An example in which an image forming apparatus is formed using the unformed electron source substrate manufactured as described above will be described with reference to FIGS. First, the substrate 1 of the unformed electron source was placed in a vacuum device 55 and evacuated by a vacuum pump 56, and the inside of the vacuum device was set to 10 -5 Torr.
Next, through the external terminals Dx1 to Dxm and Dy1 to Dyn, the device electrodes 4 and 5 of each surface conduction electron-emitting device 104 are connected.
A voltage is applied between the device electrodes 4 and 5 by the power supply 51 for applying the device voltage Vf, as in the first embodiment. Immediately after the voltage is applied, hydrogen 2% nitrogen 98% gas is applied. Was formed while gradually introducing, and an electron emission portion 2 was produced.

【0093】この後、フォーミングした電子源の基板1
をリアプレート111に固定した後、基板1の4mm上
方に、フェースプレート116(ガラス基板113の内
面に画像形成部材であるところの螢光膜114とメタル
バック115が形成されて構成される)を支持枠112
を介し配置し、フェースプレート116、支持枠11
2、リアプレート111の接合部にフリットガラスを塗
布し、アルゴン中で420℃で10分以上焼成すること
で封着した(図8参照)。また、リアプレート111へ
の基板1の固定もフリットガラスで行なった。
Thereafter, the substrate 1 of the formed electron source
Is fixed to the rear plate 111, and a face plate 116 (formed by forming a fluorescent film 114 which is an image forming member and a metal back 115 on the inner surface of the glass substrate 113) is formed 4 mm above the substrate 1. Support frame 112
, The face plate 116, the support frame 11
2. A frit glass was applied to the joint of the rear plate 111 and sealed by baking in argon at 420 ° C. for 10 minutes or more (see FIG. 8). The fixing of the substrate 1 to the rear plate 111 was also performed using frit glass.

【0094】画像形成部材であるところの螢光膜114
は、モノクロームの場合は螢光体のみから成るが、本実
施例では螢光体はストライプ形状(図9(a)参照)を
採用し、先に黒色導電材121でブラックストライプを
形成し、その間隔部にスラリー法により各色螢光体12
2を塗布して螢光膜114を作製した。黒色導電材12
1としては、通常よく用いられている黒鉛を主成分とす
る材料を用いた。
The fluorescent film 114 serving as an image forming member
Is made of only a phosphor in the case of monochrome, but in the present embodiment, the phosphor has a stripe shape (see FIG. 9A), and a black stripe is first formed with the black conductive material 121. The phosphors 12 of each color are formed in the spaces by the slurry method.
2 was applied to form a fluorescent film 114. Black conductive material 12
As 1, a commonly used material mainly composed of graphite was used.

【0095】また、螢光膜114の内面側にはメタルバ
ック115を設けた。メタルバック115は、螢光体1
14の作製後、螢光膜114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)を行ない、その後、
Alを真空蒸着することで作製した。フェースプレート
116には、さらに螢光膜114の外面側に透明電極が
設けられる場合もあるが、本実施例では、メタルバック
115のみで十分な導電性が得られたので省略した。
Further, a metal back 115 was provided on the inner side of the fluorescent film 114. The metal back 115 is a phosphor 1
After the fabrication of 14, the inner surface of the fluorescent film 114 is subjected to a smoothing treatment (generally called filming).
It was produced by vacuum deposition of Al. The face plate 116 may be provided with a transparent electrode on the outer surface side of the fluorescent film 114 in some cases. However, in the present embodiment, the metal back 115 alone has been omitted because sufficient conductivity was obtained.

【0096】前述の封着を行なう際、カラーの場合は各
色螢光体122と表面伝導型電子放出素子104とを対
応させなくてはいけないため、十分な位置合わせを行な
った。
At the time of performing the above-described sealing, in the case of color, the phosphors 122 of each color must correspond to the surface conduction electron-emitting device 104, so that sufficient alignment was performed.

【0097】以上のようにして完成した外囲器118内
の雰囲気を排気管(不図示)を通じて真空ポンプにて排
気し、十分な真空度に達した後、活性化処理を行なうた
めの有機化合物ベンゾニトリルを導入し、外部端子Dx
1〜Dxm及びDy1〜Dynを通じ、各表面伝導型電
子放出素子104の素子電極4、5間に電圧を印加し、
実施例1と同様にしてフォーミングを行ない、電子放出
部2に活性化処理を施した。活性化工程は実施例1同様
行われ素子電流Ifの上昇がほぼ留まったところで終了
とした。
The atmosphere in the envelope 118 completed as described above is exhausted by a vacuum pump through an exhaust pipe (not shown), and after reaching a sufficient degree of vacuum, an organic compound for performing an activation process is obtained. Introduce benzonitrile and use external terminal Dx
1 to Dxm and Dy1 to Dyn, a voltage is applied between the device electrodes 4 and 5 of each surface conduction electron-emitting device 104,
Forming was performed in the same manner as in Example 1, and the electron emission section 2 was activated. The activation step was performed in the same manner as in Example 1, and was terminated when the rise of the device current If substantially stopped.

【0098】この後、不図示の排気管を通じ、外囲器1
18内を10-7Torr程度の真空度とし、該排気管を
バーナーで熱することで溶着し、外囲器118の封止を
行なった。最後に、封止後の真空度を維持するために、
高周波加熱法でゲッター処理を行なった。ゲッターはB
aを主成分とした。
Thereafter, the envelope 1 is passed through an exhaust pipe (not shown).
The inside of the envelope 18 was sealed by evacuating the exhaust pipe to a degree of vacuum of about 10 -7 Torr by heating the exhaust pipe with a burner. Finally, to maintain the vacuum after sealing,
Getter treatment was performed by a high-frequency heating method. Getter is B
a was the main component.

【0099】以上のようにして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201(図8参照)に
おいて、外部端子Dx1ないしDxm、Dy1ないしD
ynを通じ、走査信号及び変調信号を不図示の信号発生
手段により、各表面伝導型電子放出素子104にそれぞ
れ印加することに電子放出させるとともに、高圧端子H
vを通じてメタルバック115に数kV以上の高圧を印
加して、電子ビームを加速し、螢光体114に衝突さ
せ、励起・発光させることで画像表示を行なった。その
結果、本実施例で用いた表面伝導型電子放出素子は、実
施例1での真空装置内の素子とほぼ同様の電子放出特性
が得られた。また、素子のばらつきも少なく、長時間に
渡り、輝度低下もなく、高輝度・高精細な画像を安定し
て表示することができた。
In the display panel 201 (see FIG. 8) configured using the electron sources in the simple matrix arrangement as described above, the external terminals Dx1 to Dxm and Dy1 to Dy1
yn, the scanning signal and the modulation signal are applied to each of the surface conduction electron-emitting devices 104 by a signal generating means (not shown) to emit electrons.
By applying a high voltage of several kV or more to the metal back 115 through v, the electron beam was accelerated, collided with the phosphor 114, and excited and emitted to display an image. As a result, the surface-conduction electron-emitting device used in this example had electron emission characteristics substantially similar to those of the device in the vacuum apparatus in Example 1. In addition, there was little variation in elements, and a high-brightness, high-definition image could be stably displayed over a long period of time without luminance reduction.

【0100】[比較例2]これに対し、導電性薄膜3
を、本実施例における導電性薄膜3を酢酸Pd(II)モ
ノエタノールアミン錯体14m mol/lを用いPd
のみから構成されるようにした以外は実施例2と全く同
様にして作成した電子源基板を用いて、実施例2と同様
のフォーミング処理を行なった後、同様に封着を行な
い、その後、実施例2と同様に活性化工程を行なったと
ころ活性化不良の素子が複数生じ、また活性化によって
素子電流Ifの増加がなされる素子でも、必ずしも実施
例2の素子の電子放出特性と同等のものが得られるとは
限らなかった。特に、封着工程後の導電性薄膜3の膜の
モホロジーを電子顕微鏡等を用いて詳細に観察したとこ
ろ、膜の凝集が激しく、微粒子膜が疎な状態である領域
が数多く見られた他に、膜の連続性が殆ど消失(すなわ
ち激しく凝集しており金属の粒が各々独立している)し
ている領域が見られた。実施例2では、封着工程後に導
電性薄膜7においてこのような激しい凝集領域が観察さ
れず、そのため、その後の活性化工程、さらに駆動時に
十分な電圧が電子放出部2に印加されたと推察される。
Comparative Example 2 On the other hand, the conductive thin film 3
The conductive thin film 3 in this example was prepared by using Pd (II) acetate monoethanolamine complex 14 mmol / l as Pd.
The same forming process as in Example 2 was performed using an electron source substrate prepared in exactly the same manner as in Example 2 except that the electron source substrate was formed only from Example 2, and then sealing was performed in the same manner. When the activation step was performed in the same manner as in Example 2, a plurality of devices with poor activation were generated, and even if the device current If was increased by the activation, the device was not necessarily equivalent to the electron emission characteristic of the device of Example 2. Was not always obtained. In particular, when the morphology of the film of the conductive thin film 3 after the sealing step was observed in detail using an electron microscope or the like, a large number of regions were observed in which the film was highly agglomerated and the fine particle film was in a sparse state. There were areas where the continuity of the film was almost lost (that is, the particles were strongly agglomerated and the metal grains were independent of each other). In Example 2, such a violent aggregation region was not observed in the conductive thin film 7 after the sealing step, and it is presumed that a sufficient voltage was applied to the electron-emitting portion 2 during the subsequent activation step and further during driving. You.

【0101】[実施例3]実施例2示した作成方法で作
製した画像形成装置に、先に述べたようにNTSC信号
を入力たところ、良好なテレビ画像を得ることができ
た。
Example 3 When an NTSC signal was input to the image forming apparatus manufactured by the manufacturing method shown in Example 2 as described above, a good television image could be obtained.

【0102】[0102]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の電子放出
素子は、非常に小さい電力で容易にフォーミングが行な
えると同時に、これにより形成される電子放出部形成の
ためのフォーミング処理及び/または活性化処理のあと
で封着工程を行なってもその後の電子放出部への電圧印
加が実効的に充分行なえるようになり、それによって仕
損費の大幅な削減が可能となる。また、導電性薄膜7の
凝集を抑制したことで、封着工程を経て導電性薄膜7の
電気的変化が少ないことによって、複数素子の封着後の
通電工程、実際の駆動時の素子毎のばらつきも少なくな
り、電子源基板、画像表示装置の均一性も向上する。
As described above, the electron-emitting device of the present invention can easily perform forming with very low power, and at the same time, perform a forming process and / or a forming process for forming an electron-emitting portion. Even if a sealing step is performed after the activation process, voltage application to the electron-emitting portion can be effectively performed sufficiently thereafter, thereby greatly reducing the cost of defective products. In addition, by suppressing the aggregation of the conductive thin film 7, the electrical change of the conductive thin film 7 through the sealing step is small, so that the energizing step after sealing a plurality of elements, Variations are reduced, and the uniformity of the electron source substrate and the image display device is improved.

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

【図1】 本発明の一実施例に係る平面型表面伝導型電
子放出素子の構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram of a planar surface conduction electron-emitting device according to one embodiment of the present invention.

【図2】 図1の表面伝導型電子放出素子の製造方法の
一例を説明するための図である。
FIG. 2 is a diagram for explaining an example of a method of manufacturing the surface conduction electron-emitting device of FIG.

【図3】 本発明に係る表面伝導型電子放出素子のフォ
ーミング電圧の導電性薄膜組成依存性を示す模式図であ
る。
FIG. 3 is a schematic diagram showing the dependency of the forming voltage on the composition of the conductive thin film of the surface conduction electron-emitting device according to the present invention.

【図4】 フォーミング処理に用いる電圧波形の一例を
示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing an example of a voltage waveform used for forming processing.

【図5】 表面伝導型電子放出素子の電子放出特性を測
定するための測定評価系の該略図である。
FIG. 5 is a schematic view of a measurement evaluation system for measuring the electron emission characteristics of the surface conduction electron-emitting device.

【図6】 本発明に係る表面伝導型電子放出素子の、放
出電流Ie及び素子電流Ifと、素子電圧Vfの関係の
典型的な例を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a typical example of the relationship between the emission current Ie and the device current If and the device voltage Vf of the surface conduction electron-emitting device according to the present invention.

【図7】 単純マトリクス配置の電子源の略図である。FIG. 7 is a schematic diagram of an electron source in a simple matrix arrangement.

【図8】 単純マトリクス配置の電子源を備えた表示パ
ネルの概略構成を示す部分切り欠き斜視図である。
FIG. 8 is a partially cutaway perspective view showing a schematic configuration of a display panel including an electron source in a simple matrix arrangement.

【図9】 表示パネルに用いる螢光膜の構成例を示す図
である。
FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration example of a fluorescent film used for a display panel.

【図10】 NTSC方式のテレビ信号に応じて画像表
示を行なう画像形成装置の駆動回路の一例を示すブロッ
ク図である。
FIG. 10 is a block diagram illustrating an example of a drive circuit of an image forming apparatus that performs image display according to an NTSC television signal.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:基板、2:電子放出部、3:導電性薄膜上層、4,
5:素子電極、6:導電性薄膜下層、7:導電性薄膜全
体、50:導電性薄膜3を流れる素子電流Ifを測定す
るための電流計、51:表面伝導型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2よ
り放出される放出電流Ieを測定するための電流計、5
3: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2より放出される電子を捕捉する
ためのアノード電極、55:真空装置、56:排気ポン
プ、102:X方向配線、103:Y方向配線、10
4:表面伝導型電子放出素子、105:結線、111:
リアプレート、112:支持枠、113:ガラス基板、
114:螢光膜、115:メタルバック、116:フェ
ースプレート、Hv:高圧端子、118:外囲器、12
1:黒色導電材、122:螢光体、201:表示パネ
ル、202:走査回路、203:制御回路、204:シ
フトレジスタ、205:ラインメモリ、206:同期信
号分離回路、207:変調信号発生器、Va:直流電圧
源、Vx:直流電圧源、301:表示パネル、302:
グリッド電極、303:電子が通過するための開口、3
04:表面伝導型電子放出素子、104を配線する共通
配線。
1: substrate, 2: electron emission portion, 3: upper layer of conductive thin film, 4,
5: device electrode, 6: conductive thin film lower layer, 7: whole conductive thin film, 50: ammeter for measuring device current If flowing through conductive thin film 3, 51: device voltage Vf to surface conduction type electron-emitting device , 52: an ammeter for measuring the emission current Ie emitted from the electron emission section 2, 5
3: a high-voltage power supply for applying a voltage to the anode electrode 54, 54: an anode electrode for capturing electrons emitted from the electron emission unit 2, 55: a vacuum device, 56: an exhaust pump, 102: X-direction wiring, 103: Y direction wiring, 10
4: surface conduction electron-emitting device, 105: connection, 111:
Rear plate, 112: support frame, 113: glass substrate,
114: fluorescent film, 115: metal back, 116: face plate, Hv: high voltage terminal, 118: envelope, 12
1: black conductive material, 122: phosphor, 201: display panel, 202: scanning circuit, 203: control circuit, 204: shift register, 205: line memory, 206: synchronization signal separation circuit, 207: modulation signal generator , Va: DC voltage source, Vx: DC voltage source, 301: display panel, 302:
Grid electrode 303: opening for passing electrons, 3
04: Common wiring for wiring the surface conduction electron-emitting device 104.

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 一対の素子電極間に跨る導電性薄膜に電
子放出部が設けられた電子放出素子において、上記導電
性薄膜が2層からなり下層の凝集エネルギーが上層の凝
集エネルギーよりも小さいことを特徴とする電子放出素
子。
1. An electron-emitting device in which an electron-emitting portion is provided on a conductive thin film extending between a pair of device electrodes, wherein the conductive thin film is composed of two layers and the lower layer has a smaller cohesive energy than the upper layer. An electron-emitting device comprising:
【請求項2】 前記導電性薄膜の2層はいずれも遷移金
属からなり、下層の金属は上層の金属より最外殻電子が
少ないことを特徴とする請求項1記載の電子放出素子。
2. The electron-emitting device according to claim 1, wherein each of the two layers of the conductive thin film is made of a transition metal, and a lower metal has less outermost electrons than an upper metal.
【請求項3】 前記導電性薄膜の2層はいずれも遷移金
属からなり、下層の金属は金、銀、銅のいずれかである
ことを特徴とする請求項2記載の電子放出素子。
3. The electron-emitting device according to claim 2, wherein each of the two layers of the conductive thin film is made of a transition metal, and the metal of the lower layer is one of gold, silver, and copper.
【請求項4】 前記導電性薄膜の2層はいずれも遷移金
属からなり、上層の金属はパラジウム、下層の金属は金
であることを特徴とする請求項2記載の電子放出素子。
4. The electron-emitting device according to claim 2, wherein each of the two layers of the conductive thin film is made of a transition metal, the upper metal is palladium, and the lower metal is gold.
【請求項5】 請求項1〜4のいずれかに記載の電子放
出素子の製造方法であって、前記導電性薄膜の2層はい
ずれも導電性薄膜を構成する元素を含む溶液を塗布し、
焼成することによって形成することを特徴とする電子放
出素子の製造方法。
5. The method for manufacturing an electron-emitting device according to claim 1, wherein the two layers of the conductive thin film are each coated with a solution containing an element constituting the conductive thin film,
A method for manufacturing an electron-emitting device, characterized by being formed by firing.
【請求項6】 前記導電性薄膜の2層はいずれも前記溶
液をインクジェット法で膜形成することを特徴とする請
求項5記載の電子放出素子の製造方法。
6. The method for manufacturing an electron-emitting device according to claim 5, wherein both of the two layers of the conductive thin film are formed by applying the solution by an ink-jet method.
【請求項7】 還元性雰囲気中で前記導電性薄膜に通電
することにより前記導電性薄膜に電子放出部を形成する
ことを特徴とする請求項5または6記載の電子放出素子
の製造方法。
7. The method for manufacturing an electron-emitting device according to claim 5, wherein an electron-emitting portion is formed in the conductive thin film by applying a current to the conductive thin film in a reducing atmosphere.
【請求項8】 請求項1〜4のいずれかに記載の電子放
出素子を、基板上に複数備えることを特徴とする電子
源。
8. An electron source comprising a plurality of the electron-emitting devices according to claim 1 on a substrate.
【請求項9】 前記電子源は、複数の電子放出素子を配
列した素子列を少なくとも1列以上有し、各電子放出素
子を駆動するための配線がマトリクス配置されているこ
とを特徴とする請求項8記載の電子源。
9. The electron source has at least one element row in which a plurality of electron-emitting devices are arranged, and wirings for driving each electron-emitting element are arranged in a matrix. Item 10. The electron source according to Item 8.
【請求項10】 請求項8または9記載の電子源と、該
電子源からの電子線の照射により画像を形成する画像形
成部材とを具備することを特徴とする画像形成装置。
10. An image forming apparatus comprising: the electron source according to claim 8; and an image forming member that forms an image by irradiating an electron beam from the electron source.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100849567B1 (en) * 2005-12-13 2008-07-31 캐논 가부시끼가이샤 Method of fabricating electron-emitting device and method of fabricating image display apparatus as well as electron source therewith

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