JP2001312958A - Electron source and image-forming device - Google Patents

Electron source and image-forming device

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JP2001312958A
JP2001312958A JP2000129225A JP2000129225A JP2001312958A JP 2001312958 A JP2001312958 A JP 2001312958A JP 2000129225 A JP2000129225 A JP 2000129225A JP 2000129225 A JP2000129225 A JP 2000129225A JP 2001312958 A JP2001312958 A JP 2001312958A
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Japan
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electron
image forming
electron source
emitting device
potential electrode
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JP2000129225A
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Michiyo Nishimura
三千代 西村
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Canon Inc
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Canon Inc
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Publication date
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  • Electrodes For Cathode-Ray Tubes (AREA)
  • Cathode-Ray Tubes And Fluorescent Screens For Display (AREA)
  • Cold Cathode And The Manufacture (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electron source of high precision and an image-forming device, capable of realizing both improvement of the electron emission efficiency and convergence of the electron orbit, at the same time. SOLUTION: The electron source is constituted with a plural number of the electron emission elements 13 being laid in parallel in the columnar direction, the neighbors in the row direction being laid shifted in its location by a half pitch with the mutual adjacent ones and each of the electron emission elements be arranged and shifted by a half pitch to the row direction by every other column, that is, it is the so-called a delta arrangement system. This contributes both to the improvement of the electron emission efficiency and converging the electron orbit and also realizes that the electron source can maintain a high precision and high efficiency of the electron emission characteristics over a long time. The image forming device combining the electron source of this delta arrangement system with the image forming mechanism can furnish stable and satisfactory images over a long time.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、電子放出素子を用
いた電子源及び画像表示装置等の画像形成装置に関する
ものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electron source using an electron-emitting device and an image forming apparatus such as an image display.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、電子放出素子としては、大別して
熱電子放出素子と冷陰極電子放出素子の2種類のものが
知られている。冷陰極電子放出素子には電界放出型(以
下、「FE型」という)、金属/絶縁層/金属型(以
下、「MIM型」という)や表面伝導型電子放出素子等
がある。
2. Description of the Related Art Conventionally, two types of electron-emitting devices, a thermionic electron-emitting device and a cold cathode electron-emitting device, are known. The cold cathode electron-emitting devices include a field emission type (hereinafter, referred to as “FE type”), a metal / insulating layer / metal type (hereinafter, referred to as “MIM type”), a surface conduction type electron-emitting device, and the like.

【0003】FE型の例としてはW.P.Dyke &W.W.Do
lan, "Field Emission",Advance in Electron
Physics, 8, 89 (1966)あるいはC.A.Spindt, "PHYS
ICALProperties of thin-film field emission cathode
s with molybdenium cones" J.Appl,Phys,.47,5248
(1976)等に開示されたものが知られている。
As an example of the FE type, WPDyke & WWDo
lan, " Field Emission ", Advance in Electron
Physics, 8, 89 (1966) or CASpindt, " PHYS
ICALProperties of thin-film field emission cathode
s with molybdenium cones " J. Appl, Phys, .47,5248
(1976) are known.

【0004】MIM型の例としてはC.A.Mead."Oper
ation of Tunnel-Emission Devices",J.Apply.Phy
s.,32,646(1961)等に開示されたものが知られている。
[0004] An example of the MIM type is CAMead. " Oper.
ation of Tunnel-Emission Devices ", J.Apply.Phy
s., 32, 646 (1961).

【0005】また、最近の例では、Toshiaki.Kusunoki,
"Fluctuation-free electron emission from non-f
ormed metal-insulator-metal(MIM)cathodes Fabricate
d bylow current Anodic oxidation",Jpn.J.Appl.P
hys,vol.32(1993)pp.L1695,Mutsumi suzuki etal "
An MIM-Cathode Array for Cahtode luminescent Displ
ays",IDW'96,(1996)pp.529等が研究されている。
In a recent example, Toshiaki. Kusunoki,
" Fluctuation-free electron emission from non-f
ormed metal-insulator-metal (MIM) cathodes Fabricate
d bylow current Anodic oxidation ", Jpn.J.Appl.P
hys, vol.32 (1993) pp.L1695, Mutsumi suzuki etal "
An MIM-Cathode Array for Cahtode luminescent Displ
ays ",IDW'96, (1996) pp. 529 and the like have been studied.

【0006】表面伝導型の例としては、エリンソンの報
告(M.I.Elinson Radio Eng.Electron Phys.,10(1965))
に記載のもの等があり、この表面伝導型電子放出素子
は、基板上に形成された小面積の薄膜に、膜面に平行に
電流を流すことにより、電子放出が生ずる現象を利用す
るものである。
As an example of the surface conduction type, a report by Elinson (M.I. Elinson Radio Eng. Electron Phys., 10 (1965))
The surface conduction electron-emitting device utilizes a phenomenon in which electron emission occurs when a current flows in a small-area thin film formed on a substrate in parallel with the film surface. is there.

【0007】表面伝導型素子では、前記のエリソンの報
告に記載のSnO2薄膜を用いたもの、Au薄膜を用い
たもの(G.Dittmer.Thin Solid Films.9,317(1972))、I
23/SnO2薄膜によるもの(M.Hartwell and C.G.F
onstad,IEEE Trans.ED Conf.,519(1983))等が報告され
ている。
Among the surface conduction type devices, those using the SnO 2 thin film described in the above-mentioned Ellison report, those using the Au thin film (G. Dittmer. Thin Solid Films. 9, 317 (1972)),
n 2 O 3 / SnO 2 by thin film (M.Hartwell and CGF
onstad, IEEE Trans. ED Conf., 519 (1983)).

【0008】従来、特に画像表示装置等の画像形成装置
においては、近年、液晶を用いた平板型表示装置がCR
Tに替わって普及してきたが、自発光型でないため、バ
ックライトを持たなければならない等の問題点があり、
自発光型表示装置が望まれてきた。
Conventionally, especially in an image forming apparatus such as an image display apparatus, a flat panel display apparatus using liquid crystal has recently
Although it has become widespread in place of T, it has problems such as having to have a backlight because it is not a self-luminous type.
A self-luminous display device has been desired.

【0009】自発光型表示装置としては、表面伝導型電
子放出素子を多数配列した電子源と、電子源より放出さ
れる電子によって可視光を発光させる蛍光体と、を組み
合わせた画像表示装置である画像形成装置が挙げられる
(例えば、USP 5066883)。
The self-luminous display device is an image display device 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 electrons emitted from the electron source are combined. And an image forming apparatus (for example, US Pat. No. 5,066,883).

【0010】多数の表面伝導型電子放出素子を配列形成
した例としては、並列に表面伝導型電子放出素子を配列
し、個々の表面伝導型電子放出素子の両端(両素子電
極)を配線(共通配線)にて各々結線した行を多数行配
列(梯子状配列)した電子源が挙げられる(例えば、特
開昭64−31332号公報、特開平1−283749
号公報、特開平1−257552号公報等)。
As an example in which a large number of surface conduction electron-emitting devices are arranged and arranged, surface conduction electron-emitting devices are arranged in parallel, and both ends (both device electrodes) of each surface conduction electron-emitting device are wired (common). An electron source in which a number of rows (wires) connected to each other are arranged in a row (ladder-like arrangement) (for example, JP-A-64-31332, JP-A-1-283737).
And Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-257552.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】上記の従来例の表面伝
導型電子放出素子を用いた平板型表示装置においては、
電子ビームの陽極上でのビーム径はVaとVfの大き
さ、素子と陽極までの距離Hでほぼ決定されることが知
られている(SID 98 Digest,Okuda, et, al)。従来例で
与えた電子源においてもその径はサブミリメートル程度
であり、画像形成装置としては十分の解像度を持ってい
る。
In a flat panel display device using the above-mentioned conventional surface conduction electron-emitting device,
It is known that the beam diameter of the electron beam on the anode is substantially determined by the magnitudes of Va and Vf and the distance H between the element and the anode (SID 98 Digest, Okuda, et. Al). Even the electron source given in the conventional example has a diameter of about sub-millimeter, and has a sufficient resolution as an image forming apparatus.

【0012】しかしながら画像形成装置においては、近
年、より高精細な解像度が要求されている。
However, in recent years, higher resolution has been required for image forming apparatuses.

【0013】したがって、本発明の解決しようとする課
題は、電子の軌道を制御してより高精細な電子ビーム
(電子軌道)を得ることであり、一方軌道制御に関わる
効率の低下を防ぐために効率の向上を実現することにあ
る。
Accordingly, the problem to be solved by the present invention is to obtain a higher-definition electron beam (electron trajectory) by controlling the trajectory of electrons. It is to realize the improvement of.

【0014】高精細なビーム径を得るための従来例とし
ては、例えばFE型電子放出素子では、特開平7−67
14号公報に開示されているように、電子放出電極、ア
ノード電極の他に、電子を収束させるための電極を放出
部上部に配置し、電子軌道を収束する手法や、特開平9
−63461号公報に開示されているように、収束電極
を電子放出部と同一平面上に配置した構造等が提案され
ているが、作製方法の複雑さや、素子面積の増加、後に
述べる電子放出効率の低下等が問題であった。
As a conventional example for obtaining a high-definition beam diameter, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No.
As disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 14-214, an electrode for converging electrons is disposed above the emission part in addition to the electron emission electrode and the anode electrode, and a method for converging the electron orbit is disclosed in
As disclosed in JP-A-63461, a structure in which a converging electrode is arranged on the same plane as an electron-emitting portion has been proposed. However, the complexity of the manufacturing method, an increase in the element area, and the electron-emitting efficiency described later have been proposed. Was a problem.

【0015】また、表面伝導型素子においては、特開平
3−20941号公報で電子放出素子のサイズの小型化
や、特開平9−82214号公報では高効率化の提案が
なされているが、いずれも、高精細画像形成装置の実現
には不十分であった。また本件に類似の構成として特開
平7−235256号公報等があるが簡便な電子放出素
子の配置を目的としたものであり、何ら収束作用を持っ
ていない。
As for the surface conduction type device, Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-20941 proposes a reduction in the size of an electron-emitting device, and Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-82214 proposes a higher efficiency. However, it is not enough to realize a high-definition image forming apparatus. Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 7-235256 discloses a similar structure to the present invention, which aims at a simple arrangement of electron-emitting devices and has no convergence function.

【0016】一方、画線形成装置を高精細表示する手法
として、画像形成部材の行方向の素子の並びを列方向に
半ピッチ分ずらして1行おきに形成する、いわゆるデル
タ配列に画像形成部材を構成することがある。本構成で
は、画素数が少なくても高精細化が図れる構成として有
効であるが、その配置上、電子源配置が複雑となる、あ
るいは、単位画素の面積が大きくなる、という問題点が
ある。
On the other hand, as a technique for displaying an image forming apparatus with high definition, a so-called delta arrangement is used in which the arrangement of elements in the row direction of the image forming member is formed every other row by shifting by half a pitch in the column direction. May be configured. Although this configuration is effective as a configuration that can achieve high definition even with a small number of pixels, there is a problem in that the arrangement of the electron sources is complicated or the area of the unit pixel is large.

【0017】表面伝導型素子においては、電子の軌道の
位置ずれを利用して、比較約単純な構成で画像形成部材
のデルタ配列を構成する従来例として、特開平9−21
3146号公報や、特開平9−237598号公報があ
る。本構成の中には、使用可能な電子放出素子として、
図20に示すような平面型の電子放出素子や、図21に
示すような垂直型の電子放出素子が開示されている。
In the surface conduction type device, a conventional delta arrangement of image forming members is constructed by using a relatively simple structure by utilizing the positional shift of the electron trajectory.
There are 3146 and JP-A-9-237598. In this configuration, as a usable electron-emitting device,
A planar electron-emitting device as shown in FIG. 20 and a vertical electron-emitting device as shown in FIG. 21 are disclosed.

【0018】しかしながら、高精細化のためには、1画
素あたりの画素面積を低減させることによる、1画素あ
たりの電子放出量の低下という別の一面があり、高精細
な電子放出素子としてかつ、高効率化をも同時に達成す
る必要がある。
However, in order to achieve high definition, there is another aspect in that the amount of electron emission per pixel is reduced by reducing the pixel area per pixel, and as a high-definition electron emission element, It is necessary to achieve high efficiency at the same time.

【0019】本発明は上記の従来技術の課題を解決する
ためになされたもので、その目的とするところは、電子
放出効率の向上と電子軌道の収束を同時に実現し得る高
精細な電子源及び画像形成装置を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art. It is an object of the present invention to provide a high-definition electron source and a high-definition electron source capable of simultaneously improving the electron emission efficiency and converging the electron orbit. An object of the present invention is to provide an image forming apparatus.

【0020】[0020]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の電子源にあっては、基体上に複数の電子放出
素子が、行方向に並列に、且つ、列方向で隣り合うもの
同士が半分ずれて配置された電子源であって、前記電子
放出素子は、低電位電極層上に絶縁層を介して高電位電
極層が積層され、前記絶縁層及び前記高電位電極層の層
厚による側壁が形成され、該側壁を導電性膜で覆い、該
導電性膜の前記絶縁層の層厚領域を覆った部分に間隙を
形成したことを特徴とする。
According to the present invention, there is provided an electron source comprising a plurality of electron-emitting devices arranged on a substrate in parallel in a row direction and adjacent in a column direction. An electron source in which the electron sources are arranged so as to be shifted from each other by half, wherein the electron-emitting device has a high-potential electrode layer laminated on a low-potential electrode layer via an insulating layer, and a layer of the insulating layer and the high-potential electrode layer. A side wall having a thickness is formed, the side wall is covered with a conductive film, and a gap is formed in a portion of the conductive film which covers a layer thickness region of the insulating layer.

【0021】前記側壁は、一旦全体に積層された前記絶
縁層及び前記高電位電極層を取り除いて開口させた開口
縁であることが好ましい。
It is preferable that the side wall is an opening edge formed by removing the insulating layer and the high-potential electrode layer which are once laminated on the whole.

【0022】前記電子放出素子は、前記高電位電極及び
前記低電位電極間に印加される駆動電圧がVfであり、
前記電子放出素子の上部に距離Hだけ離れてアノード電
極が配置され、該アノード電極にアノード電圧Vaを与
えた場合に、前記高電位電極の前記側壁から垂直方向の
幅をw1とした時、w1が特徴距離Xs=(H×Vf)
/(π×Va)で定義される特徴距離Xsの15倍より
大きい幅で構成されることが好ましい。
In the electron-emitting device, a driving voltage applied between the high-potential electrode and the low-potential electrode is Vf;
When an anode electrode is arranged at a distance H above the electron-emitting device and an anode voltage Va is applied to the anode electrode, when a width in a vertical direction from the side wall of the high-potential electrode is w1, w1 Is the characteristic distance Xs = (H × Vf)
It is preferable that the width be larger than 15 times the characteristic distance Xs defined by / (π × Va).

【0023】前記電子放出素子の前記絶縁層及び前記高
電位電極層が積層された側に、隣り合う前記電子放出素
子間を絶縁する層間絶縁層を備え、前記高電位電極層は
前記層間絶縁層上にわたって積層されることが好まし
い。
[0023] On the side of the electron-emitting device on which the insulating layer and the high-potential electrode layer are laminated, an interlayer insulating layer for insulating the adjacent electron-emitting devices from each other is provided. It is preferable to be laminated over.

【0024】前記間隙から前記高電位電極に接続された
層厚方向の領域長をT1、前記間隙から前記低電位電極
に接続された層厚方向の領域長をT3とした時、前記高
電位電極及び前記低電位電極間に印加される駆動電圧が
Vfであり、前記高電位電極の仕事関数をφwkである
と、 T1<A×exp[B×(Vf−φwk)/(Vf)] A=−0.50+0.56×log(T3),B=8.
7 の条件を満たすことが好ましい。
When the length of the region from the gap to the high potential electrode in the layer thickness direction is T1 and the length of the region from the gap to the low potential electrode in the thickness direction is T3, the high potential electrode is And if the drive voltage applied between the low potential electrodes is Vf and the work function of the high potential electrode is φwk, then T1 <A × exp [B × (Vf−φwk) / (Vf)] A = −0.50 + 0.56 × log (T3), B = 8.
It is preferable to satisfy the condition (7).

【0025】前記電子放出素子は、前記高電位電極及び
前記低電位電極間に印加される駆動電圧がVfであり、
前記電子放出素子の上部に距離Hだけ離れてアノード電
極が配置され、該アノード電極にアノード電圧Vaを与
えた場合に、前記低電位電極の前記側壁から垂直方向の
幅をw2とした時、w2が特徴距離Xs=(H×Vf)
/(π×Va)で定義される特徴距離Xsの15倍より
大きい幅で構成されることが好ましい。
In the electron-emitting device, a driving voltage applied between the high-potential electrode and the low-potential electrode is Vf;
When an anode electrode is arranged at a distance H above the electron-emitting device and an anode voltage Va is applied to the anode electrode, when the width in the vertical direction from the side wall of the low-potential electrode is w2, w2 Is the characteristic distance Xs = (H × Vf)
It is preferable that the width be larger than 15 times the characteristic distance Xs defined by / (π × Va).

【0026】本発明の画像形成装置にあっては、上記の
電子源と、該電子源に配置された前記電子放出素子から
放出された電子によって画像が形成される画像形成部材
と、前記電子放出素子から放出される電子を情報信号に
応じて駆動制御する駆動手段と、を備えたことを特徴と
する。
In the image forming apparatus according to the present invention, the above-mentioned electron source, an image forming member on which an image is formed by electrons emitted from the electron emitting element arranged in the electron source, and the electron emitting device And driving means for driving and controlling electrons emitted from the element according to the information signal.

【0027】前記画像形成部材は、前記電子源に配置さ
れた前記電子放出素子の1つに1画素が対応して配置さ
れたことが好ましい。
In the image forming member, it is preferable that one pixel is arranged corresponding to one of the electron-emitting devices arranged in the electron source.

【0028】前記画像形成部材は、デルタ配置されたこ
とが好ましい。
It is preferable that the image forming members are arranged in a delta arrangement.

【0029】前記画像形成部材は、三原色蛍光体である
ことが好ましい。
Preferably, the image forming member is a three primary color phosphor.

【0030】前記画像形成部材の1画素を形成する蛍光
膜が楕円形状であることが好ましい。
It is preferable that the fluorescent film forming one pixel of the image forming member has an elliptical shape.

【0031】前記画像形成部材は、x方向とy方向のピ
ッチが等しいことが好ましい。
It is preferable that the image forming members have the same pitch in the x direction and the y direction.

【0032】前記画像形成部材は、x方向とy方向のピ
ッチが異なることが好ましい。
Preferably, the image forming members have different pitches in the x and y directions.

【0033】前記画像形成部材は、ストライプ構造であ
ることが好ましい。
Preferably, the image forming member has a stripe structure.

【0034】したがって、本発明の電子源によると、高
精細且つ高効率な電子放出特性を長時間にわたって保持
し得る電子源を実現することができる。
Therefore, according to the electron source of the present invention, it is possible to realize an electron source capable of maintaining high definition and highly efficient electron emission characteristics for a long time.

【0035】また、本発明の画像形成装置によると、長
時間にわたり安定で良好な画像を形成することができ
る。
According to the image forming apparatus of the present invention, a stable and good image can be formed for a long time.

【0036】[0036]

【発明の実施の形態】以下に図面を参照して、この発明
の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただ
し、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、
材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載が
ない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣
旨のものではない。
Preferred embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. However, the dimensions of the components described in this embodiment,
The materials, shapes, relative arrangements, and the like are not intended to limit the scope of the present invention only to them unless otherwise specified.

【0037】本発明における好ましい実施形態を説明す
る。図1、図2は本発明における電子源の一例を示す図
である。
A preferred embodiment of the present invention will be described. 1 and 2 are views showing an example of an electron source according to the present invention.

【0038】図1は平面図であり、図2は配線図であ
る。図1、図2において、11は下配線、12は上配
線、13は電子放出素子、14は画像形成部材、15は
行方向配線、16は列方向配線である。
FIG. 1 is a plan view, and FIG. 2 is a wiring diagram. 1 and 2, reference numeral 11 denotes a lower wiring, 12 denotes an upper wiring, 13 denotes an electron-emitting device, 14 denotes an image forming member, 15 denotes a row wiring, and 16 denotes a column wiring.

【0039】本発明による電子源は、図1、図2に示し
たように、複数の電子放出素子が、行方向に並列に、且
つ、列方向で隣り合うもの同士が半分ずれて配置され
た、即ち、電子源の配列が1行おきに列方向に半ピッチ
すれて配列されるいわゆるデルタ配列をとっているのが
特徴である。
In the electron source according to the present invention, as shown in FIGS. 1 and 2, a plurality of electron-emitting devices are arranged in parallel in the row direction and half-adjacent in the column direction. In other words, the feature is that a so-called delta arrangement is adopted, in which the arrangement of the electron sources is arranged at half pitch in the column direction every other row.

【0040】また、その電子源に1:1で対応したいわ
ゆるドットマトリクス配列と、ストライプ状に配される
ストライプ配列のいずれかの画像形成部材と組み合わせ
て画像形成装置を構成するのが特報である。
It is a special report that an image forming apparatus is constituted by combining a so-called dot matrix arrangement corresponding to the electron source on a one-to-one basis and one of image forming members in a stripe arrangement arranged in a stripe pattern. .

【0041】本発明による電子源は、電子到達位置が電
子放出部直上にならず、位置ずれして到達するものであ
る。したがって、画像形成部材も、電子到達位置に応じ
て位置ずれして配置される。
In the electron source according to the present invention, the electron arrival position is not right above the electron emission portion, but arrives at a position shift. Therefore, the image forming member is also displaced according to the electron arrival position.

【0042】図3は、本発明の電子源における1単位の
電子放出素子の構成を説明する図であり、図4は、電子
源の作製方法の一例を示す図である。
FIG. 3 is a diagram for explaining the configuration of one unit of electron-emitting device in the electron source of the present invention, and FIG. 4 is a diagram showing an example of a method for manufacturing the electron source.

【0043】図3において、1は基板、2は第1電極、
3は絶縁層、4は第2電極、5は導電性膜、6は間隙、
21は層間絶縁層、31は隣接素子の列方向配線であ
る。
In FIG. 3, 1 is a substrate, 2 is a first electrode,
3 is an insulating layer, 4 is a second electrode, 5 is a conductive film, 6 is a gap,
21 is an interlayer insulating layer, and 31 is a column direction wiring of an adjacent element.

【0044】本発明に適用可能な電子放出素子は、一対
の電極である第1電極2と第2電極4間に印加した電圧
により、間隙6から電子が放出される表面伝導型の電子
放出素子であり、とくに電極2,4間で第1電極2上に
絶縁層3が積層されて、この絶縁層3の側壁を覆う導電
性膜5の部分に間隙6が存在する、いわゆる垂直型の電
子放出部を有している。
The electron emission device applicable to the present invention is a surface conduction type electron emission device in which electrons are emitted from the gap 6 by a voltage applied between the first electrode 2 and the second electrode 4 which are a pair of electrodes. In particular, an insulating layer 3 is laminated on the first electrode 2 between the electrodes 2 and 4, and a gap 6 exists in a portion of the conductive film 5 covering the side wall of the insulating layer 3, that is, a so-called vertical type electron. It has a discharge section.

【0045】また、第1電極2が低電位電極に接続さ
れ、第2電極4が高電位電極に接続されているのが特徴
である。さらに、低電位電極が下配線に接続され、高電
位電極が上配線に接続され、高電位電極と絶縁層の一部
が取り除かれた開口部によって低電位電極が露出するこ
とで、電子放出部を有する側壁及び低電位領域と高電位
領域が形成されることが特徴である。
Further, the first electrode 2 is connected to a low potential electrode, and the second electrode 4 is connected to a high potential electrode. Further, the low-potential electrode is connected to the lower wiring, the high-potential electrode is connected to the upper wiring, and the low-potential electrode is exposed by the opening in which the high-potential electrode and a part of the insulating layer are removed, so that the electron-emitting portion is exposed. It is characterized in that a side wall having a low potential region and a high potential region are formed.

【0046】以下、図4の製造方法に沿って説明する。Hereinafter, description will be given along the manufacturing method of FIG.

【0047】予め、その表面を充分に洗浄した、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、青板ガラス及びSi基体等にスパッ
タ法等によリSiO2を積層した積層体、アルミナ等、
のセラミックスの絶縁性の基板1の上に、第1電極2を
形成する(図4(a))。
The surface is sufficiently cleaned beforehand, for example, laminated with SiO 2 by sputtering or the like on quartz glass, glass with reduced impurities such as Na, blue plate glass, blue plate glass, Si substrate, etc. Laminate, alumina, etc.
The first electrode 2 is formed on the ceramic insulating substrate 1 (FIG. 4A).

【0048】第1電極2は蒸着法、スパッタ法等の一般
的な真空成膜技術で積層される。第1電極2の材料とし
ては、一般的な導体材料が用いられ、例えば、Ni、C
r、Au、Mo、W、Pt、Ti、Al、Cu、Pd等
の金属あるいは合金、及びPd、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材料等から適宜選択される。
The first electrode 2 is laminated by a general vacuum film forming technique such as a vapor deposition method and a sputtering method. As a material of the first electrode 2, a general conductor material is used, for example, Ni, C
metals or alloys such as r, Au, Mo, W, Pt, Ti, Al, Cu, Pd, and Pd, Au, RuO 2 , Pd
Metal or metal oxide and printed conductor composed of glass or the like, such as -ag, is appropriately selected from semiconductor materials such as transparent conductor and polysilicon or the like In 2 O 3 -SnO 2.

【0049】第1電極2の膜厚は、数nmから数mmの
範囲で設定される。第1電極2は、図1に示す下配線1
1であり、行方向配線15を兼ねている。
The thickness of the first electrode 2 is set in a range from several nm to several mm. The first electrode 2 is a lower wiring 1 shown in FIG.
1, which also serves as the row direction wiring 15.

【0050】さらに、層間絶縁層21を部分的に形成す
る(図4(b))。
Further, an interlayer insulating layer 21 is partially formed (FIG. 4B).

【0051】層間絶縁層21は、主として、隣接ライン
のバスライン上に配置される。また、素子の高電位電極
に接続されるように配される場合がある。
The interlayer insulating layer 21 is mainly arranged on the adjacent bus line. In some cases, it is arranged so as to be connected to the high potential electrode of the element.

【0052】層間絶縁層21は、蒸着法、スパッタ法等
の一般的な真空成膜法、熱酸化法、陽極酸化法等で形成
される。層間絶縁層21の材料は、好ましくはSiO2
であり、また他の酸化物、及び窒化物等で、高電界に耐
えられる耐圧の高い材料が選択される。
The interlayer insulating layer 21 is formed by a general vacuum film forming method such as an evaporation method or a sputtering method, a thermal oxidation method, an anodic oxidation method, or the like. The material of the interlayer insulating layer 21 is preferably SiO 2
In addition, a material having a high withstand voltage that can withstand a high electric field, such as other oxides and nitrides, is selected.

【0053】層間絶縁層21の膜厚は、数十nmから数
十μmの範囲で設定されるが、マトリクス配線における
電子源の容量低減のために構成するものであって、必ず
しも必要ではない。
The thickness of the interlayer insulating layer 21 is set in the range of several tens nm to several tens μm, but is not necessarily required because it is configured to reduce the capacity of the electron source in the matrix wiring.

【0054】さらに、絶縁層3、及び絶縁層3上に第2
電極4を積層する(図4(c))。
Further, the insulating layer 3 and the second
The electrodes 4 are stacked (FIG. 4C).

【0055】絶縁層3は、蒸着法、スパッタ法等の一般
的な真空成膜法、熱酸化法、陽極酸化法等で形成され
る。絶縁層3の材料は、好ましくはSiO2であり、ま
た他の酸化物、及び窒化物等で、高電界に耐えられる耐
圧の高い材料が選択される。
The insulating layer 3 is formed by a general vacuum film forming method such as a vapor deposition method and a sputtering method, a thermal oxidation method, an anodic oxidation method and the like. The material of the insulating layer 3 is preferably SiO 2 , and a material having a high withstand voltage that can withstand a high electric field, such as other oxides and nitrides, is selected.

【0056】絶縁層3の膜厚は、数nmから数十μmの
範囲で設定され、好ましくは、数十nmから、数μmで
ある。
The film thickness of the insulating layer 3 is set in a range from several nm to several tens μm, and preferably from several tens nm to several μm.

【0057】第2電極4は蒸手法、スパッタ法等の一般
的な真空成膜技術で積層される。第2電極4は、前述の
ように第1電極2と同一材料でも、異種材料でも良い。
The second electrode 4 is laminated by a general vacuum film forming technique such as a vapor deposition technique and a sputtering method. As described above, the second electrode 4 may be made of the same material as the first electrode 2 or a different material.

【0058】第2電極4の膜厚は、数nmから数μmの
範囲で設定されるが、電子放出効率の向上のために好ま
しくは薄い方が良く、〜数十nm程度がよい。また、膜
厚が薄い場合は、特に耐熱材料が望ましい。第2電極4
は、図1に示す上配線12であり、列方向配線16を兼
ねている。
The thickness of the second electrode 4 is set in the range of several nm to several μm, but is preferably thinner, preferably about several tens nm, for improving the electron emission efficiency. When the film thickness is small, a heat-resistant material is particularly desirable. Second electrode 4
Is an upper wiring 12 shown in FIG.

【0059】次に、所望の部分に絶縁層3と第2電極4
のパターンが形成される(図4(d))。
Next, the insulating layer 3 and the second electrode 4
Is formed (FIG. 4D).

【0060】本工程は、フォトリソグラフィ技術でマス
クパターンニングし、それぞれの電極4及び絶縁層3の
材料に応じたエッチング方法を選択して行う。
In this step, mask patterning is performed by photolithography, and an etching method is selected according to the material of each of the electrodes 4 and the insulating layer 3.

【0061】次に、第1電極2と第2電極4の間に間隙
6を形成し、電子放出部とする工程が行われる。そのた
めに、さらに導電性膜5が形成される(図4(e))。
Next, a step of forming a gap 6 between the first electrode 2 and the second electrode 4 to form an electron emitting portion is performed. For this purpose, a conductive film 5 is further formed (FIG. 4E).

【0062】導電性膜5の材料は、Pd、Pt、Ru、
Ag、Au、Ti、In、Cu、Cr、Fe、Zn、S
n、Ta、W、Pb等の金属、Pt−Pd、Pd−Ag
等の合金、PdO、SnO2、In23、PbO、Sb2
3等の酸化、HfB2、ZrB2、LaB6等の硼化物、
TiC、ZrC、SiC、WC等の炭化物、TiN、Z
rN、HfN等の窒化物、Si、Ge等の半導体、有機
高分子材料、アモルファスカーボン、グラファイト、ダ
イヤモンドライクカーボン等の炭素及び炭素化合物、か
ら適宜選択される。
The material of the conductive film 5 is Pd, Pt, Ru,
Ag, Au, Ti, In, Cu, Cr, Fe, Zn, S
metals such as n, Ta, W, Pb, Pt-Pd, Pd-Ag
Alloys such as PdO, SnO 2 , In 2 O 3 , PbO, Sb 2
Oxidation such as O 3 , borides such as HfB 2 , ZrB 2 , LaB 6 ,
Carbides such as TiC, ZrC, SiC, WC, TiN, Z
It is appropriately selected from nitrides such as rN and HfN, semiconductors such as Si and Ge, organic polymer materials, carbon and carbon compounds such as amorphous carbon, graphite, and diamond-like carbon.

【0063】導電性膜5の膜厚は、数Åから数百nmの
範囲で設定されるが、抵抗値とステップカバレージとと
もに設計される。
The thickness of the conductive film 5 is set in the range of several Å to several hundreds of nm, and is designed together with the resistance value and the step coverage.

【0064】さらに、第1、第2電極2,4間に電圧を
印可して、通電フォーミング工程と呼ばれる工程を行
い、間隙6を形成する(図4(f))。
Further, a voltage is applied between the first and second electrodes 2 and 4, and a step called an energization forming step is performed to form a gap 6 (FIG. 4 (f)).

【0065】通電フォーミングにおいては、電圧波形
は、パルス波形が好ましい。通電フォーミングは、後の
活性化工程と同様に真空雰囲気において行われてもよ
い。通電フォーミング処理の終了は、パルス間隙中に導
電性膜5が破壊しない程度に電圧を印可して電流を測定
し、その抵抗を検知して、抵抗値が1MΩ以上の抵抗と
なった時に終了される。
In the energization forming, the voltage waveform is preferably a pulse waveform. The energization forming may be performed in a vacuum atmosphere as in the subsequent activation step. The end of the energization forming process is terminated when a voltage is applied to the extent that the conductive film 5 is not broken in the pulse gap, the current is measured, the resistance is detected, and the resistance value becomes 1 MΩ or more. You.

【0066】フォーミング工程は、通電フォーミングに
限らす、導電性膜5に局所的な高抵抗状態を形成する処
理を包含するものである。
The forming step is not limited to the energization forming and includes a process of forming a local high resistance state on the conductive film 5.

【0067】さらに、このようにして作製した電子放出
素子を、真空容器に配置し、排気して真空雰囲気にした
後、活性化、安定化工程を行う場合がある。
Further, there is a case where the electron-emitting device manufactured as described above is placed in a vacuum vessel, and after evacuating to a vacuum atmosphere, an activation and stabilization step is performed.

【0068】活性化工程とは、素子電流If、放出電流
Ieを著しく変化させ、低電圧で電子放出が可能な形状
を形成する工程であり、炭素及び炭素化合物をフォーミ
ング工程で形成した間隙6に堆積することである。
The activation step is a step of remarkably changing the device current If and the emission current Ie to form a shape capable of emitting electrons at a low voltage. Is to deposit.

【0069】活性化工程は、例えば、有機ガスの供給源
より有機ガスを真空容器に導入し、有機物質のガスを含
有する雰囲気下で、第1電極2及び第2電極4に電圧波
形がパルス波形の電圧を繰り返し印加する。これには、
パルス波高値を定電圧としたパルスを連続的に印加する
方法や、パルス波高値を増加させながら電圧パルスを印
加する方法がある。
In the activation step, for example, an organic gas is introduced into the vacuum vessel from an organic gas supply source, and the voltage waveform is applied to the first electrode 2 and the second electrode 4 in an atmosphere containing an organic substance gas. The waveform voltage is applied repeatedly. This includes
There are a method of continuously applying a pulse with a pulse peak value being a constant voltage, and a method of applying a voltage pulse while increasing the pulse peak value.

【0070】炭素を生成する際の好ましい有機物質のガ
ス分圧は、炭素の形態、真空容器の形状や有機物質の種
類等により異なるため、場合に応じて適宜設定される。
適当な有機物質としては、アルカン、アルケンの脂肪族
炭化水素類、芳香族炭化水素類、アルコール類、アルデ
ヒド類、ケトン類、アミン類、フェノール、カルボン、
スルホン酸等の有機酸類等で、具体的には、メタン、エ
タン、プロパン等のC n2n+2で表される飽和炭化水
素、エチレン、プロピレン等のCn2n等の組成式で表
される不飽和炭化水素、ベンゼン、トルエン、メタノー
ル、エタノール、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒ
ド、アセトン、メチルエチルケトン、メチルアミン、エ
チルアミン、フェノール、蟻酸、酢酸、プロピオン酸等
が使用できる。
The preferred organic materials for producing carbon
The partial pressure depends on the form of carbon, the shape of the vacuum
Since it differs depending on the type or the like, it is set as appropriate according to the case.
Suitable organic substances include alkanes, alkene aliphatics
Hydrocarbons, aromatic hydrocarbons, alcohols, alde
Hides, ketones, amines, phenols, carvone,
Organic acids such as sulfonic acid, specifically, methane,
C such as tan and propane nH2n + 2Saturated hydrocarbon represented by
C, such as ethylene, ethylene, and propylenenH2nTable with composition formula such as
Unsaturated hydrocarbons, benzene, toluene, methanol
, Ethanol, formaldehyde, acetoaldehyde
, Acetone, methyl ethyl ketone, methylamine, d
Tylamine, phenol, formic acid, acetic acid, propionic acid, etc.
Can be used.

【0071】さらに、活性化工程の後には、安定化工程
と呼ばれる処理が行われる。本工程は、真空容器内の有
機物質を排気する工程で、その真空容器内の圧力は、1
×10-5Pa以下が好ましく、さらに1×10-6Pa以
下が特に好ましい。真空容器内を排気する場合は、装置
から発生するオイル等が混入し、素子特性に影響を与え
ないように、ソープションポンプ、イオンポンプ等のオ
イルを用いない真空排気系が好ましい。さらに、真空容
器内を排気する場合は、真空容器全体を加熱して、真空
容器内壁や、電子放出素子に吸着した有機物質分子を排
気しやすくするのが好ましい。この時の加熱温度は、8
0℃から200℃で5時間以上が望ましいが、特にこの
条件に限るものではなく、真空容器の大きさ、形状、電
子放出素子の構成等により適宜選択される。
Further, after the activation step, a process called a stabilization step is performed. In this step, the organic substance in the vacuum vessel is exhausted.
It is preferably at most 10 × 10 −5 Pa, particularly preferably at most 1 × 10 −6 Pa. When the inside of the vacuum vessel is evacuated, a vacuum evacuation system using no oil, such as a sorption pump or an ion pump, is preferable so that oil or the like generated from the apparatus is mixed and does not affect the element characteristics. Further, when the inside of the vacuum vessel is evacuated, it is preferable that the entire vacuum vessel is heated so that the organic substance molecules adsorbed on the inner wall of the vacuum vessel and the electron-emitting device are easily evacuated. The heating temperature at this time is 8
The temperature is preferably 5 hours or more at 0 ° C. to 200 ° C., but is not particularly limited to this condition, and is appropriately selected depending on the size and shape of the vacuum vessel, the configuration of the electron-emitting device, and the like.

【0072】本発明に適用可能する電子放出素子の作用
について、図5から図11を用いて説明する。
The operation of the electron-emitting device applicable to the present invention will be described with reference to FIGS.

【0073】図5、図6において、図1から図4と同様
の部材には同じ番号を付記した。図5において、8は第
1電極2と第2電極4の電圧をかけるための電源、9は
アノード電極7に電圧をかけるための電源である。
In FIGS. 5 and 6, the same members as those in FIGS. 1 to 4 are denoted by the same reference numerals. In FIG. 5, reference numeral 8 denotes a power supply for applying a voltage to the first electrode 2 and the second electrode 4, and reference numeral 9 denotes a power supply for applying a voltage to the anode electrode 7.

【0074】本発明において、第1電極2と第2電極4
間に電圧をかけるための電源8により、第1電極2には
低電位が、第2電極4には高電位が、即ち駆動電圧Vf
が与えられ、素子電流Ifが流れる。また、アノード電
極7に電圧をかけるための電源9により、アノード電圧
Vaが与えられる。本発明に適用可能な電子放出素子は
表面伝導型の電子放出素子であり、間隙6より放出した
電子は、高電位電極(第2電極4)上を散乱した後、距
離Hだけ離れて配置されたアノード電極7に捕捉され
て、放出電流Ieが流れる。
In the present invention, the first electrode 2 and the second electrode 4
A low potential is applied to the first electrode 2 and a high potential is applied to the second electrode 4, that is, the driving voltage Vf
And the element current If flows. Further, an anode voltage Va is given by a power supply 9 for applying a voltage to the anode electrode 7. The electron-emitting device applicable to the present invention is a surface-conduction type electron-emitting device. The electrons emitted from the gap 6 are scattered on the high potential electrode (second electrode 4) and then arranged at a distance H. The emission current Ie flows by being captured by the anode electrode 7 which has been discharged.

【0075】本発明に適用可能な電子放出素子において
は、駆動電圧Vfは、数Vから数十Vに設定される。駆
動電圧Vfは、間隙6の間隙幅Dに大きく依存し、間隙
幅Dが大きい程、駆動電圧Vfは大きくなる。
In the electron-emitting device applicable to the present invention, the driving voltage Vf is set to several volts to several tens volts. The drive voltage Vf largely depends on the gap width D of the gap 6, and the larger the gap width D, the larger the drive voltage Vf.

【0076】また、本発明における電子放出素子を使用
した電子源、及び画像形成装置では、アノード電圧V
a、及び電子放出素子とアノード電極7間距離Hは適宜
設計されるものである。電子源、画像形成装置とした場
合には、距離Hが小さく、アノード電圧Vaが大きい
程、ビーム径は小さくなり有利となる。しかし、一方、
放電や装置作製の難しさが問題となる。したがって、距
離Hに合わせて、実用的なアノード電圧Vaが存在する
ことになる.
In the electron source and the image forming apparatus using the electron-emitting device according to the present invention, the anode voltage V
a and the distance H between the electron-emitting device and the anode electrode 7 are appropriately designed. In the case of an electron source or an image forming apparatus, the smaller the distance H and the larger the anode voltage Va, the smaller the beam diameter, which is advantageous. However, on the other hand,
Discharge and difficulty in manufacturing the device are problematic. Therefore, a practical anode voltage Va exists in accordance with the distance H.

【0077】本発明における電子放出素子の距離Hは、
数十μmから数十mmであり、好ましくは、数百μmか
ら数mmである。また、それに対するアノード電圧Va
は、数十Vから数十kVであり、好ましくは、数百Vか
ら十数kVである。
In the present invention, the distance H between the electron-emitting devices is
It is several tens μm to several tens mm, preferably several hundred μm to several mm. Also, the anode voltage Va corresponding thereto
Is several tens of volts to several tens of kV, preferably several hundred volts to several tens of kV.

【0078】なお、間隙6を挟み、導電性膜5は、第1
電極2及び第2電極4と接続されている。
Note that, with the gap 6 interposed, the conductive film 5
It is connected to the electrode 2 and the second electrode 4.

【0079】さらに、第1電極2は低電位に接続されて
低電位領域を形成し、第2電極4は高電位に接続されて
高電位領域を形成するものである。
Further, the first electrode 2 is connected to a low potential to form a low potential region, and the second electrode 4 is connected to a high potential to form a high potential region.

【0080】ここで、まず、従来の平面型の電子放出素
子での効率とビームサイズについて説明し、その後、本
発明に適用可能素子について説明する。
Here, the efficiency and beam size of the conventional flat type electron-emitting device will be described first, and then the device applicable to the present invention will be described.

【0081】図20は従来の表面伝導型電子放出素子の
図である。図20において、2001は基板、200
2、2003は電極、2004は導電性膜、2005は
間隙、2006はアノード電極である。
FIG. 20 is a diagram of a conventional surface conduction electron-emitting device. 20, reference numeral 2001 denotes a substrate;
2, 2003 are electrodes, 2004 is a conductive film, 2005 is a gap, and 2006 is an anode electrode.

【0082】その他、図21に示した従来の垂直型の表
面伝導型電子放出素子がある。図21において、210
1は基板、2102、2103は電極、2104は段差
形成材、2105は導電性膜、2106は間隙である。
In addition, there is a conventional vertical surface conduction electron-emitting device shown in FIG. In FIG. 21, 210
1 is a substrate, 2102 and 2103 are electrodes, 2104 is a step forming material, 2105 is a conductive film, and 2106 is a gap.

【0083】従来の平面型の表面伝導型電子放出素子で
は、SID’98Digest,Okuda.et alによると、対向する電極
の間にはnmオーダーの間隙があり、この素子に駆動電
圧Vfを印加すると、低電位電極の先端から対向する高
電位電極に電子が放出(あるいは基板を通して注入)さ
れ、電子が高電位電極の先端で再び電子が等方的に散乱
することが分かっている(正確には高電位電極の先端部
から電子が等方的に放出されると仮定すると実験と数値
計算予測とが矛盾なく一致することが分かってい
る。)。
In the conventional planar surface conduction electron-emitting device, according to SID'98 Digest, Okuda. Et al, there is a gap on the order of nm between opposing electrodes, and when a driving voltage Vf is applied to this device, It is known that electrons are emitted (or injected through the substrate) from the tip of the low potential electrode to the opposite high potential electrode, and the electrons are isotropically scattered again at the tip of the high potential electrode (exactly Assuming that electrons are emitted isotropically from the tip of the high-potential electrode, it is known that the experiment and the numerical calculation prediction are consistent with each other.)

【0084】低電位電極から放出された電子の多くは高
電位電極上で数回の弾性散乱(多重散乱)が繰り返さ
れ、特徴距離Xsを越えた電子がアノード電極に到達す
る。
Most of the electrons emitted from the low potential electrode are repeatedly elastically scattered (multiple scattering) several times on the high potential electrode, and electrons exceeding the characteristic distance Xs reach the anode electrode.

【0085】特徴距離Xsは、 Xs=D/2√(1+(2H・Vf/πVa・D)2) ≒(H・Vf)/(π・Va) …(1) で表され、Hは電子放出素子とアノード電極間の距離、
πは円周率、Dは電子放出部に形成された間隙幅、Vf
は駆動電圧、Vaはアノード電極7の電圧である。
The characteristic distance Xs is expressed as follows: Xs = D / 2√ (1+ (2H ・ Vf / πVa ・ D) 2) ≒ (H ・ Vf) / (π ・ Va) (1) The distance between the emitting element and the anode electrode,
π is the pi, D is the gap width formed in the electron-emitting portion, Vf
Is a drive voltage, and Va is a voltage of the anode electrode 7.

【0086】上記(1)式の二番目の近似は、Vf/D
≫Va/Hの場合(通常の表面伝導型電子放出素子の場
合では十分に成立する。)に成立する。
The second approximation of the above equation (1) is Vf / D
It is satisfied in the case of で は Va / H (it is sufficiently satisfied in the case of a normal surface conduction electron-emitting device).

【0087】特徴距離Xsは、図20に示すように、間
隙2005を基点として、真空中に現れる等電位面にお
いて、高電位電極と同電位の面が、高電位電極上に交わ
る点までの距離として表わされる。
As shown in FIG. 20, the characteristic distance Xs is, as shown in FIG. 20, the distance from the gap 2005 to the point where the surface at the same potential as the high-potential electrode intersects the high-potential electrode on the equipotential surface appearing in vacuum. Is represented as

【0088】電子放出効率は、間隙から放出された電子
が特徴距離Xsを越えるまでの間に、多重散乱によって
高電位電極に一部吸収されることによる電子数の減少に
支配されている。数十eV程度の電子の衝突に伴い散乱
される割合(散乱係数)βについては明らかでないが、
一回の散乱につき、0.1から0.5程度と見積もられ
ている。このような散乱機構で、βが1以下であること
から、真空中に取り出される電子の量は、散乱回数の増
加に従い、べき乗で減少していくことがわかる。
The electron emission efficiency is governed by a decrease in the number of electrons due to the fact that electrons emitted from the gap are partially absorbed by the high potential electrode due to multiple scattering until the electrons exceed the characteristic distance Xs. Although it is not clear about the ratio (scattering coefficient) β that is scattered by the collision of electrons of about several tens eV,
It is estimated that about one scattering is about 0.1 to 0.5. Since β is equal to or less than 1 in such a scattering mechanism, it is understood that the amount of electrons taken out in a vacuum decreases with a power as the number of scattering increases.

【0089】したがって、図20のような従来の表面伝
導型電子放出素子では、間隙2005から放出した電子
が、特徴距離Xs内で対向する高電位電極上を少なくと
も1回、多くの電子は複数回散乱するため、高電位電極
中に取り込まれて消滅する電子の数が増大し電子放出効
率が低下する。
Therefore, in the conventional surface conduction electron-emitting device as shown in FIG. 20, electrons emitted from the gap 2005 are emitted at least once on the high potential electrode facing within the characteristic distance Xs, and many electrons are emitted plural times. Due to scattering, the number of electrons that are taken into the high potential electrode and disappear is increased, and the electron emission efficiency is reduced.

【0090】さらに、従来の平面型の表面伝導型電子放
出素子の効率は、散乱電子の到達分布と、特徴距離Xs
又はXs~=γ×Xs(γは係数で=0.67)と、で
決定されていることが分かっている。また、散乱電子の
到達分布は、電子の最大飛翔距離に関係し、間隙幅D
(本発明ではT2と定義している)と、駆動電圧Vf
と、仕事関数Wf(本発明では高電位領域での仕事関数
φwkと定義している)と、で決定される係数Cで正規
化されることが明らかとなっている。
Further, the efficiency of the conventional planar type surface conduction electron-emitting device depends on the arrival distribution of scattered electrons and the characteristic distance Xs
Alternatively, it is known that Xss = γ × Xs (γ is a coefficient = 0.67). The distribution of the scattered electrons is related to the maximum flight distance of the electrons, and the gap width D
(Defined as T2 in the present invention) and the driving voltage Vf
And the work function Wf (defined as the work function φwk in the high-potential region in the present invention).

【0091】図6に示す本発明に適用可能な垂直型の素
子でも、効率には電子の最大飛翔距離が関係している。
ただし、アノード電極と素子間の駆動電圧で構成される
空間電位分布が異なっているため平面型の場合とは異な
り複雑となる。
In the vertical element applicable to the present invention shown in FIG. 6, the maximum flight distance of electrons is related to the efficiency.
However, since the space potential distribution formed by the drive voltage between the anode electrode and the element is different, the structure is different from the case of the planar type and becomes complicated.

【0092】ただし、その立体的な構成により、平面型
より高効率となる条件が存在することが分かっている。
その一つとしては、高電位電極の位置を低電位電極より
上部に配置させることである。また、さらに間隙の位置
を側壁部に設け、かつ、間隙から高電位電極までの側壁
の距離をできるだけ小さくすることも重要であることが
分かっている。
However, it is known that there are conditions under which the efficiency is higher than that of the planar type due to the three-dimensional configuration.
One of them is to arrange the position of the high potential electrode above the low potential electrode. It has also been found that it is important to further provide the position of the gap on the side wall portion and to minimize the distance of the side wall from the gap to the high potential electrode.

【0093】さらに、従来の平面型の素子で定義された
特徴距離Xsを参考とし、間隙から高電位電極の端まで
の高さT1が、特徴距離Xs以下であると、特徴距離X
sに依存せず、主としてT1の距離で効率が決定され
る。そして、T1が1回目の散乱までの最大飛翔距離未
満となることで、散乱なしの電子が存在することも分か
った。
Further, if the height T1 from the gap to the end of the high-potential electrode is equal to or less than the characteristic distance Xs with reference to the characteristic distance Xs defined in the conventional planar element, the characteristic distance Xs
The efficiency is determined mainly by the distance of T1 without depending on s. Then, it was also found that when T1 was less than the maximum flight distance until the first scattering, electrons without scattering existed.

【0094】以上の考察により、垂直型での電子の挙
動、特に散乱の挙動の詳細な検討を行った結果、高電位
領域に用いた材料の仕事関数φwkと駆動電圧Vfの関
数として、さらに、T1、T3の距離の関数、すなわ
ち、電子放出部近傍の形状の効果により、効率向上が可
能となる領域が存在することが明らかになった。
Based on the above considerations, a detailed study of the behavior of electrons in the vertical type, particularly the behavior of scattering, showed that as a function of the work function φwk and the drive voltage Vf of the material used in the high potential region, It has been clarified that there is a region where the efficiency can be improved due to the function of the distance between T1 and T3, that is, the effect of the shape near the electron-emitting portion.

【0095】本発明に適用可能な電子放出素子におい
て、高電位領域の仕事関数φwkとは、散乱表面材料の
材料に依存するものであり、導電性膜5であったり、第
2電極4であったり、活性化により堆積された堆積材料
であったりする。その計算式に導入される仕事関数φw
kは、散乱面全体の仕事関数の平均的な値でよく、一般
的には、3〜5eVが適用できる。
In the electron-emitting device applicable to the present invention, the work function φwk in the high-potential region depends on the material of the scattering surface material, and may be the conductive film 5 or the second electrode 4. Or a deposited material deposited by activation. Work function φw introduced into the formula
k may be an average value of the work function of the entire scattering surface, and generally, 3 to 5 eV can be applied.

【0096】図7(a)は、T1と電子放出効率を示す
グラフの一例であり、図7(b)は、効率の変化を説明
するためのグラフである。図7において横軸は、T1
(nm)であり対数表示となっている。縦軸は、効率η
及びアノードヘの到達効率であり、線形表示となってい
る。
FIG. 7A is an example of a graph showing T1 and the electron emission efficiency, and FIG. 7B is a graph for explaining a change in efficiency. In FIG. 7, the horizontal axis is T1
(Nm) and is logarithmic. The vertical axis shows the efficiency η
And the efficiency of reaching the anode, and is expressed linearly.

【0097】図7(a)で効率は、T1が大きくなるに
つれて急激に低下するが、そのカーブは、2段に分かれ
ている。これは、到達する電子の散乱回数と相関があ
る。図7(b)は散乱回数別にアノードに到達する効率
を示した。図7(a)での1段目のカーブは、主として
散乱なしの電子が到達する領域となり、2段目のカーブ
は、散乱なしの電子が到達せずに主として多重散乱の電
子の到達する領域となっていると考えられる。1段目と
2段目のカーブの交点は、T1maxで示され、この点
は、主たる散乱回数が変わる変曲点であると考えられ
る。
In FIG. 7A, the efficiency sharply decreases as T1 increases, but the curve is divided into two stages. This is correlated with the number of scattering of the arriving electrons. FIG. 7B shows the efficiency of reaching the anode depending on the number of scatterings. The first-stage curve in FIG. 7A is a region where electrons without scattering mainly reach, and the second-stage curve is a region where electrons without scattering and mainly electrons with multiple scattering reach. It is considered that The intersection of the first-stage and second-stage curves is indicated by T1max, and this point is considered to be an inflection point at which the main scattering frequency changes.

【0098】図8(a)に、Vf及びφwkとT1ma
xとの関係をグラフで示した。横軸は線形表示、縦軸は
対数表示である。駆動条件が決定されると、効率向上に
効果の期待できる、すなわち、散乱なしの電子がアノー
ド電極に到達可能な形状が決定できることが分かる。
FIG. 8A shows Vf, φwk and T1ma.
The relationship with x was shown in a graph. The horizontal axis is a linear display, and the vertical axis is a logarithmic display. When the driving conditions are determined, it can be seen that an effect can be expected to improve the efficiency, that is, a shape in which electrons without scattering can reach the anode electrode can be determined.

【0099】横軸で表わした(Vf−φwk)/Vfの
説明を図8(b)に示した。
FIG. 8B shows the explanation of (Vf-φwk) / Vf represented by the horizontal axis.

【0100】駆動条件をVfとすると、電子放出部近傍
には、空間を等分するような電場が形成される。(Vf
−φwk)の等電位面は図8(b)太線で示した位置と
なり、この面が、放出された電子がそれ以上、低電位側
には到達できない壁となっているといえる。
Assuming that the driving condition is Vf, an electric field is formed near the electron emitting portion so as to equally divide the space. (Vf
The equipotential surface (−φwk) is at the position shown by the thick line in FIG. 8B, and it can be said that this surface is a wall where the emitted electrons can no longer reach the low potential side.

【0101】T1の変化は、この等電位面の位置を変化
させるとともに、電場の方向と強さを変化させ、電子の
軌道を変化させることになる。この電場が電子に大きな
作用を与えるのは、Xsもしくは、間隙幅T2の200
倍程度と概算されている。
The change in T1 changes the position of the equipotential surface, changes the direction and strength of the electric field, and changes the electron trajectory. This electric field exerts a great effect on the electrons because of Xs or 200 of the gap width T2.
It is estimated to be about twice.

【0102】本発明においては、間隙幅T2は、数nm
から数十nmであり、T1を、数十nmから数百nmに
設定することで、ちょうど、散乱電子の飛翔に大きく影
響を与える領域になり、形状の効果が期待できる。
In the present invention, the gap width T2 is several nm.
By setting T1 from several tens of nm to several hundreds of nm, it becomes a region that greatly affects the flight of scattered electrons, and the effect of the shape can be expected.

【0103】また、図8(a)グラフ中には、T3の依
存性を示した。T1と同様に、T3の形状も間隙周辺の
電場を変化させる要因であることがわかる。ただし、T
1は小さい程、効率の向上に効果があるが、T3は、大
きい程効率の向上に効果があり、T3=∞でほぼ一定と
なるという違いがある.
The graph of FIG. 8A shows the dependence of T3. It can be seen that, like T1, the shape of T3 is also a factor that changes the electric field around the gap. Where T
The smaller the value of 1 is, the more effective the efficiency is. The larger the value of T3 is, the better the efficiency is. The difference is that T3 = ∞ becomes almost constant.

【0104】図8(a)のグラフより、T1maxに関
して、 T1max=A×exp(B×(Vf−φwk)/(Vf))…(2) A=−0.50+0.56×log(T3) B=8.7 以上の式が導かれる。ここで、T1、T3は距離(単位
はmm)、φwkは高電位領域の仕事関数の値(単位は
eV)、Vfは駆動電圧(単位はV)、AはT3の関
数、Bは定数である。
From the graph of FIG. 8A, regarding T1max, T1max = A × exp (B × (Vf−φwk) / (Vf)) (2) A = −0.50 + 0.56 × log (T3) B = 8.7 The above equation is derived. Here, T1 and T3 are distances (unit is mm), φwk is a work function value (unit is eV) in a high potential region, Vf is a drive voltage (unit is V), A is a function of T3, and B is a constant. is there.

【0105】これまで説明したように電子放出効率に
は、散乱に関わるパラメータとしてT1が重要であり、
T1を(2)式の範囲に設定すれば、著しく効率向上の
効果が得られることがわかった。
As described above, T1 is important as a parameter related to scattering for the electron emission efficiency.
It was found that when T1 was set in the range of the expression (2), an effect of remarkably improving efficiency was obtained.

【0106】したがって、本発明に適用可能な素子は、
垂直型でも、特に高効率を狙うようにT1乃至T3が適
用される。このような構成では、電子の散乱回数が低減
される。
Therefore, the element applicable to the present invention is:
Even in the vertical type, T1 to T3 are applied so as to particularly aim at high efficiency. In such a configuration, the number of electron scattering times is reduced.

【0107】また本条件下では、効率の向上と同時に、
電子ビーム形状の変化も期待できる。電子ビーム形状に
ついて説明する。
Under these conditions, the efficiency is improved and
A change in the shape of the electron beam can also be expected. The electron beam shape will be described.

【0108】その前に、従来の表面伝導型電子放出素子
の電子ビームの形状及びそのビームサイズについて説明
する。
First, the shape and beam size of an electron beam of a conventional surface conduction electron-emitting device will be described.

【0109】図20に従来の電子放出素子の電子の到達
位置を示した。電子ビームは素子上部の特徴距離Xsに
到達した時点で放出位置から大きくずれ、上部の歪んだ
電場により大きくずれてしまう。
FIG. 20 shows the arrival position of electrons in the conventional electron-emitting device. The electron beam largely shifts from the emission position when it reaches the characteristic distance Xs at the top of the element, and shifts significantly due to the distorted electric field at the top.

【0110】また、電子ビーム径は、電子放出部の直上
から、電子ビームの主たる到達位定までのずれ量にほば
等しく、したがって、電子ビーム径はSID’98 Digest,
Okuda, et alより、 Lh≒4KhH√(Vf/Va)+L1…(3a) Lw≒2KwH√(Vf/Va) …(3b) で記述できることが知られている。ここで、Lhは電子
ビームの縦方向(y方向)、L1はy方向の素子長、L
wは電子ビームの横方向(x方向)のサイズを示してい
る。また、Kh、Kwは素子構造によって若干異なる場
合があるが0.8〜1.0の範囲であり、ほとんどの場
合1で近似できる。また、Va=10kV、H=3mm
においては、Lh〜0.5mm、Lw〜0.25mmな
るサイズが得られている。
The electron beam diameter is almost equal to the amount of shift from immediately above the electron emitting portion to the main arrival position of the electron beam. Therefore, the electron beam diameter is SID'98 Digest,
It is known from Okuda, et al that it can be described as Lh {4KhH} (Vf / Va) + L1 ... (3a) Lw {2KwH} (Vf / Va) ... (3b). Here, Lh is the vertical direction (y direction) of the electron beam, L1 is the element length in the y direction, L
w indicates the size of the electron beam in the horizontal direction (x direction). Kh and Kw may vary slightly depending on the element structure, but are in the range of 0.8 to 1.0, and can be approximated by 1 in most cases. Va = 10 kV, H = 3 mm
Has a size of Lh to 0.5 mm and Lw to 0.25 mm.

【0111】本発明に適用可能な電子放出素子において
は、T1を特徴距離Xsより小さくする構成を提案する
ものであるから、アノード電極側から眺めた場合には、
その距離は十分小さく、従来の平面型の素子と同様に、
一般的に(3a)、(3b)式がほぼ適用できる。ただ
し、Kh、Kwの係数に違いが見られ、特にx方向の電
子ビーム径の係数であるKwの値が著しく小さくなり、
高精細化が実現される。
In the electron-emitting device applicable to the present invention, a configuration in which T1 is smaller than the characteristic distance Xs is proposed. Therefore, when viewed from the anode electrode side,
The distance is small enough, similar to a conventional planar device,
Generally, the equations (3a) and (3b) can be almost applied. However, there is a difference between the coefficients of Kh and Kw, and especially, the value of Kw, which is the coefficient of the electron beam diameter in the x direction, becomes extremely small.
High definition is realized.

【0112】図5に本発明に適用可能な電子放出素子を
示した。図中、x方向の電子ビーム径をLx、y方向の
電子ビーム径をLyとしている。
FIG. 5 shows an electron-emitting device applicable to the present invention. In the figure, the electron beam diameter in the x direction is Lx, and the electron beam diameter in the y direction is Ly.

【0113】さらに、図9に本発明による素子の散乱回
数と電子の最大到達位置の説明図を示した。
FIG. 9 is an explanatory view showing the number of times of scattering of the device according to the present invention and the maximum position where electrons reach.

【0114】電子は、高電位電極上に形成される空間電
位の影響によりx方向に曲げられるが、高電位電極上で
散乱が起こるとその方向が変わるために、電子ビームの
到達位置は変化し、その広がりは扇状の内側に広がる。
ただし、その強度分布は一様でなく、散乱回数が少ない
程、扇状の外縁部に、また、その中でもy方向の原点付
近に偏っている傾向がある。
Electrons are bent in the x direction due to the effect of the space potential formed on the high-potential electrode. However, when scattering occurs on the high-potential electrode, the direction of the electron beam changes. , Its spread spreads inside the fan.
However, the intensity distribution is not uniform, and as the number of times of scattering is smaller, the intensity tends to be closer to the fan-shaped outer edge portion, and especially to the vicinity of the origin in the y direction.

【0115】一方、散乱のない電子は、電子放出時の方
向性を保持したまま、駆動電圧とアノード電圧とで決定
される空間電位によりその軌道が曲がるだけであるの
で、特定の軌跡をもった線状に到達する。
On the other hand, an electron without scattering has a specific trajectory because its trajectory only bends due to the space potential determined by the drive voltage and the anode voltage while maintaining the directionality at the time of electron emission. Reach linearly.

【0116】したがって、低次の散乱による電子ビーム
の到達位置と高次の散乱による電子ビームの到達位置は
図9に示したようになる。
Therefore, the arrival position of the electron beam due to the lower-order scattering and the arrival position of the electron beam due to the higher-order scattering are as shown in FIG.

【0117】本発明に適用可能な電子放出素子の構成で
は、T1の距離を減少させることにより、アノード電極
に到達する電子の平均的な散乱回数を減少させることが
でき、それにより、電子ビームの強度分布を扇状の外縁
部に集中させることが可能となる。その結果、図5に示
すようにx方向及びy方向、しかもx方向に顕著に、そ
の相対的な電子ビームの強度分布を変化させることがで
きる。
In the configuration of the electron-emitting device applicable to the present invention, the average number of scattering of the electrons reaching the anode electrode can be reduced by reducing the distance of T1, whereby the electron beam can be reduced. It is possible to concentrate the intensity distribution on the fan-shaped outer edge. As a result, as shown in FIG. 5, the relative electron beam intensity distribution can be remarkably changed in the x direction, the y direction, and further in the x direction.

【0118】電子ビーム形状は、通常、ピーク強度に対
する強度比が十分減衰した領域で定義されるものである
から、強度分布が変わることで、電子ビーム形状も縮小
させることができる。
Since the electron beam shape is usually defined in a region where the intensity ratio to the peak intensity is sufficiently attenuated, the electron beam shape can be reduced by changing the intensity distribution.

【0119】また、本発明による(2)式で定義したよ
うな、アノード電極に到達する電子の主成分を散乱なし
の成分とする形状を選択すれば、線状にのみ電子ビーム
を到達させることができ、さらに、Kw、Khを減少さ
せることができる。
Further, by selecting a shape in which the main component of electrons reaching the anode electrode is a component without scattering as defined by the formula (2) according to the present invention, the electron beam can reach only linearly. And Kw and Kh can be reduced.

【0120】以上のように、本発明で、散乱回数を低減
し、さらに、散乱のない電子を主成分として利用するこ
とで、高効率と高精細の両立が可能であることが分か
る。
As described above, it is understood that high efficiency and high definition can both be achieved by reducing the number of scatterings and using electrons without scattering as a main component in the present invention.

【0121】次に、前述の高精細電子ビームが形成され
る別の条件について述べる。
Next, another condition for forming the above-described high-definition electron beam will be described.

【0122】図10に図5のw1を一定とした場合の間
隙6(側壁)から垂直方向への低電位電極の幅w2の依
存性を示した。
FIG. 10 shows the dependence of the width w2 of the low potential electrode from the gap 6 (side wall) in the vertical direction when w1 in FIG. 5 is fixed.

【0123】前述の(2)式を成立させ、高効率とする
ための条件として、両者の幅を検討した結果、特徴距離
Xsより十分大きいことが必要であることが分かった。
また、詳細に検討した結果、図10に示したように特徴
距離Xsに対して15倍が目安の距離となることが分か
った。
As a result of examining the width of the two as a condition for achieving the above-mentioned expression (2) and achieving high efficiency, it was found that the width must be sufficiently larger than the characteristic distance Xs.
Further, as a result of a detailed study, it was found that, as shown in FIG. 10, the standard distance is 15 times the characteristic distance Xs.

【0124】また、この15倍の目安はw1の距離にも
適応可能であり、一定の距離をとることで前述の(2)
乃至(3)式が一様に成立する条件となることが示唆さ
れる。
Also, this 15-fold guideline can be applied to the distance of w1, and by taking a constant distance, the aforementioned (2)
It is suggested that conditions satisfying the equations (3) to (3) are satisfied.

【0125】したがって、本発明に適用可能な電子放出
素子では、w1、w2を特徴距離Xsの15倍より大き
くするとよい。
Therefore, in the electron-emitting device applicable to the present invention, it is preferable that w1 and w2 be larger than 15 times the characteristic distance Xs.

【0126】また、前述の条件は、高さが一定の場合で
あり、高さが違う場合にはさらに違った条件となる。た
だし、w1を特徴距離Xsの15倍より大きくすれば、
その外側の電位の影響は小さくなるため、高さを変える
ことも可能である。本発明においては、容量低減のため
に層間絶縁層を厚くすることが、マトリクス駆動におい
て必要となるために、高電位電極が一定の高さである距
離をw1、また、それ以外をw3として区別すること
で、厚さに関する電位の影響を考え易くした。
The above-mentioned condition is a case where the height is constant, and a different condition is obtained when the height is different. However, if w1 is larger than 15 times the characteristic distance Xs,
Since the influence of the potential on the outside is reduced, the height can be changed. In the present invention, it is necessary for the matrix drive to increase the thickness of the interlayer insulating layer to reduce the capacitance. This makes it easier to think about the effect of the potential on the thickness.

【0127】以上、示したように、本発明に適用可能な
電子放出素子を使用して、素子の駆動される条件に合わ
せてw1、w2、w3、T1、T3等の条件を考慮した
上で電子源の効率、電子ビーム径が設計され、それによ
り電子源配置を設計することができる。
As described above, using the electron-emitting device applicable to the present invention, the conditions such as w1, w2, w3, T1, and T3 are considered in accordance with the driving condition of the device. The efficiency of the electron source and the electron beam diameter are designed, so that the arrangement of the electron source can be designed.

【0128】それにより、電子源自体をデルタ配列と
し、さらに、高精細な電子源とすることが可能となる。
As a result, the electron source itself can be arranged in a delta arrangement, and furthermore, a high-definition electron source can be realized.

【0129】その配置例としては、y方向配線を均等
に、かつ、平行に並べるものがある。また、画素領域と
バスライン部で、y方向配線の面積が変化したy方向配
線を有した構成もある。
As an example of the arrangement, there is a case in which the y-direction wirings are arranged evenly and in parallel. Further, there is a configuration in which the y-direction wiring in which the area of the y-direction wiring is changed between the pixel region and the bus line portion is provided.

【0130】いずれの方法によっても、デルタ配列をと
る電子源が構成でき、デルタ配列をとる電子源を駆動す
る駆動回路により、高精細かつ高効率な画像形成装置を
構成することが可能となる。
In any method, an electron source having a delta arrangement can be formed, and a high-definition and high-efficiency image forming apparatus can be constituted by a driving circuit for driving the electron source having a delta arrangement.

【0131】また、本発明に適用可能な電子放出素子の
ビーム形状は、x方向のビーム径がy方向に対して小さ
くなることから、そのビーム形状を反映した電子源配置
として、さらに、高精細化を図ることもできる。そのた
めに、画像形成部材の形を楕円形状にする場合もある。
The beam shape of the electron-emitting device applicable to the present invention is such that the beam diameter in the x direction becomes smaller than that in the y direction. Can also be planned. Therefore, the shape of the image forming member may be elliptical.

【0132】また、電子源のビーム形状にあわせて、電
子源のピッチをx方向とy方向で異ならせる配置もでき
る。また、画像形成部材をストライプ構成にすることも
できる。
In addition, it is possible to arrange the electron sources so that the pitches of the electron sources are different in the x direction and the y direction according to the beam shape of the electron source. Further, the image forming member may have a stripe configuration.

【0133】次に、図11から図13に本発明に係る電
子源及びそれを用いた画像形成装置について説明する。
Next, an electron source according to the present invention and an image forming apparatus using the same will be described with reference to FIGS.

【0134】図11は、図3で示した電子放出素子を図
1で示したm×nのマトリックス状に配置し、形成した
電子源を用いて形成した画像形成装置の図である。
FIG. 11 is a diagram of an image forming apparatus in which the electron-emitting devices shown in FIG. 3 are arranged in the mxn matrix shown in FIG. 1 and formed using the formed electron source.

【0135】本発明の画像形成装置では、いわゆるデル
タ配置として配列した電子放出素子を単純マトリクス配
線する。即ち、x方向及びy方向に行列状に複数個配
し、同じ行に配された複数の電子放出素子の電極の一方
をx方向の配線に共通に接続し、同じ列に配された複数
の電子放出素子の電極の他方をy方向の配線に共通に接
続する。
In the image forming apparatus of the present invention, electron emission elements arranged in a so-called delta arrangement are arranged in a simple matrix. That is, a plurality of electrodes arranged in a matrix in the x direction and the y direction, one of the electrodes of a plurality of electron-emitting devices arranged in the same row are commonly connected to a wiring in the x direction, and a plurality of electrodes arranged in the same column. The other electrode of the electron-emitting device is commonly connected to a wiring in the y-direction.

【0136】x方向には、m本の行方向(X方向)配線
(Dox1、Dox2、…、Doxm)72が配正さ
れ、y方向には、n本の列方向(Y方向)配線(Doy
1、Doy2、Doy3、…、Doyn)73から形成
される。
In the x-direction, m row-direction (X-direction) wirings (Dox1, Dox2,..., Doxm) 72 are arranged, and in the y-direction, n column-direction (Y-direction) wirings (Doy).
1, Doy2, Doy3,..., Doyn) 73.

【0137】電子放出素子を構成する第1電極2は、下
配線11を兼ねており、行方向配線72と電気的に接続
されている。また、第2電極4は、上配線12を兼ねて
おり、列方向配線73と電気的に接続されている。
The first electrode 2 constituting the electron-emitting device also serves as the lower wiring 11 and is electrically connected to the row wiring 72. The second electrode 4 also serves as the upper wiring 12, and is electrically connected to the column wiring 73.

【0138】上記単純マトリクス配線の構成以外の配線
も採用できる。例えば、並列に配置した複数の電子放出
素子の個々の両端で接続し、電子放出素子の行を多数個
配し(行方向)、この配線と直交する方向(列方向)
で、電子放出素子の上方に配した制御電極(グリッド電
極)により、電子放出素子からの電子を制御駆動する梯
子状配線のものもある。
Wiring other than the simple matrix wiring configuration described above can also be employed. For example, connection is made at both ends of a plurality of electron-emitting devices arranged in parallel, a large number of rows of electron-emitting devices are arranged (row direction), and a direction perpendicular to the wiring (column direction).
There is also a ladder-like wiring in which electrons from the electron-emitting device are controlled and driven by a control electrode (grid electrode) disposed above the electron-emitting device.

【0139】x方向配線、Y方向配線は、真空蒸着法、
印刷法、スパッタ法等を用いて形成された導電性金属等
で構成することができる。配線の材料、膜厚は適宜設計
される。また、その幅、Px1、Py1、Py2は、本
発明の示す指針により設計される(図3参照)。
The x-direction wiring and the Y-direction wiring are formed by vacuum evaporation,
It can be made of a conductive metal or the like formed by using a printing method, a sputtering method, or the like. The material and thickness of the wiring are appropriately designed. The widths, Px1, Py1, and Py2, are designed according to the guidelines shown in the present invention (see FIG. 3).

【0140】本発明における電子放出素子からの放出電
子は、しきい値電圧以下では電極間に印加するパルス状
電圧の波高値と幅で制御できる。一方、しきい値電圧以
下では、ほとんど放出されない。この特性によれば、多
数の電子放出素子を配置した場合においても、個々の素
子にパルス状電圧を適宜印可すれば、入力信号に応じ
て、電子放出素子を選択して電子放出量を制御できる。
The electrons emitted from the electron-emitting device in the present invention can be controlled by the peak value and the width of the pulse-like voltage applied between the electrodes when the electrons are below the threshold voltage. On the other hand, when the voltage is equal to or lower than the threshold voltage, almost no light is emitted. According to this characteristic, even when a large number of electron-emitting devices are arranged, by appropriately applying a pulse-like voltage to each of the devices, the electron-emitting device can be selected and the amount of electron emission can be controlled in accordance with an input signal. .

【0141】したがって、上記構成において、単純マト
リックス配線を用いて、個別の素子を選択し、独立に駆
動することができる。
Therefore, in the above configuration, individual elements can be selected and driven independently using simple matrix wiring.

【0142】さらに、図11において、71は電子放出
素子、81は電子放出素子を複数配した電子源基板、9
1は電子源基板81を固定したリアプレート、96はガ
ラス基体93の内面に蛍光膜94とメタルバック95等
が形成されたフェースプレートである。92は支持枠で
あり、支持枠92には、リアプレート91、フェースプ
レート96がフリットガラスなどを用いて接続される。
Further, in FIG. 11, reference numeral 71 denotes an electron-emitting device; 81, an electron source substrate on which a plurality of electron-emitting devices are arranged;
Reference numeral 1 denotes a rear plate to which an electron source substrate 81 is fixed, and 96 denotes a face plate in which a fluorescent film 94 and a metal back 95 are formed on the inner surface of a glass substrate 93. Reference numeral 92 denotes a support frame, and a rear plate 91 and a face plate 96 are connected to the support frame 92 using frit glass or the like.

【0143】外囲器(パネル)98は、上述の如く、フ
ェースプレート96、支持枠92、リアプレート91で
構成される。リアプレート91は主に基板81の強度を
補強する目的で設けられるため、基板81自体で十分な
強度を持つ場合は別体のリアプレート91は不要とする
ことができ、基板81とリアプレート91が一体構成の
部材であっても構わない。
The envelope (panel) 98 is composed of the face plate 96, the support frame 92, and the rear plate 91 as described above. Since the rear plate 91 is provided mainly for the purpose of reinforcing the strength of the substrate 81, if the substrate 81 itself has sufficient strength, the separate rear plate 91 can be omitted. May be an integral member.

【0144】支持枠92の蛍光膜94とメタルバック9
5とをその内側表面に配置したフェースプレート96と
リアプレート91と支持枠92とが接合する接着面にフ
リットガラスを塗布し、フェースプレート96と支持枠
92とリアプレート91とを、所定の位置で合わせ、固
定し、加熱して焼成し封着する。
The phosphor film 94 of the support frame 92 and the metal back 9
5 is disposed on the inner surface thereof, frit glass is applied to an adhesive surface where the face plate 96, the rear plate 91, and the support frame 92 are joined, and the face plate 96, the support frame 92, and the rear plate 91 are moved to a predetermined position. , Fix, heat, bake and seal.

【0145】また、焼成し封着する加熱手段は、赤外線
ランプ等を用いたランプ加熱、ホットプレート等、種々
のものが採用でき、これらに限定されるものではない。
The heating means for firing and sealing can employ various means such as lamp heating using an infrared lamp or the like and a hot plate, but is not limited to these.

【0146】また、外囲器98を構成する複数の部材を
加熱接着する接着材料は、フリットガラスに限るもので
はなく、封着工程後、充分な真空雰囲気を形成できる材
料であれば、種々の接着材料を採用することができる。
Further, the adhesive material for heating and bonding the plurality of members constituting the envelope 98 is not limited to frit glass, but may be any material that can form a sufficient vacuum atmosphere after the sealing step. An adhesive material can be employed.

【0147】上述した外囲器98は、本発明の一実施態
様であり、これに限定されるものではなく、種々のもの
が採用できる。
The above-described envelope 98 is an embodiment of the present invention, and is not limited to this, and various types can be adopted.

【0148】他の例として、基板81に直接支持枠92
を封着し、フェースプレート96、支持枠92及び基板
81で外囲器98を構成しても良い。また、フェースプ
レート96とリアプレート91の間に、スペーサとよば
れる不図示の支持体を設定することにより、大気圧に対
して十分な強度をもつ外囲器98を構成することもでき
る。
As another example, the support frame 92 is directly mounted on the substrate 81.
And the envelope 98 may be constituted by the face plate 96, the support frame 92, and the substrate 81. By setting a support (not shown) called a spacer between the face plate 96 and the rear plate 91, the envelope 98 having sufficient strength against atmospheric pressure can be configured.

【0149】また、図12にフェースプレート96に形
成された蛍光膜94を模式図で示す。蛍光膜94は、モ
ノクロームの場合は蛍光体85のみから構成することが
できる。カラーの蛍光膜の場合は、ブラックストライ
プ、ブラックマトリクスなどと呼ばれる黒色導電材86
と蛍光体85とから構成することができる。
FIG. 12 is a schematic diagram showing the fluorescent film 94 formed on the face plate 96. The fluorescent film 94 can be composed of only the phosphor 85 in the case of monochrome. In the case of a color fluorescent film, a black conductive material 86 called a black stripe, a black matrix, or the like is used.
And the phosphor 85.

【0150】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
(R,G,B)蛍光体の各蛍光体85間の塗り分け部を
黒くすることで混色等を目立たなくすることと、蛍光膜
94における外光反射によるコントラストの低下を抑制
することにある。ブラックストライプの材料としては、
通常用いられている黒鉛を主成分とする材料の他、導電
性があり、光の透過及び反射が少ない材料を用いること
ができる。
The purpose of providing the black stripes and the black matrix is to make the mixed colors, etc., stand out by making the painted portions between the phosphors 85 of the necessary three primary color (R, G, B) phosphors black in color display. The purpose is to prevent the reduction in contrast due to reflection of external light on the fluorescent film 94. As a material of black stripe,
In addition to a commonly used material containing graphite as a main component, a material having conductivity and low light transmission and reflection can be used.

【0151】蛍光膜85の形状は、図12(a)で示す
ような円状である。また、電子ビームの形状に合わせた
他の形、例えば図12(b)で示すような楕円形状であ
ってもよい。
The shape of the fluorescent film 85 is a circle as shown in FIG. Further, the shape may be another shape corresponding to the shape of the electron beam, for example, an elliptical shape as shown in FIG.

【0152】本発明に適用可能な電子放出素子では、x
方向にビーム径が小さい構造をとるから、図12(b)
で示すような楕円形状が適している。
In the electron-emitting device applicable to the present invention, x
Since the beam diameter is small in the direction, the structure shown in FIG.
An elliptical shape as shown by is suitable.

【0153】そのような楕円形状の電子ビームは、蛍光
体のピッチがx方向とy方向で異なっていても都合がよ
く、x方向のピッチをy方向に比べて小さくすることが
できる。
Such an elliptical electron beam is convenient even if the pitch of the phosphor is different between the x direction and the y direction, and the pitch in the x direction can be made smaller than that in the y direction.

【0154】ガラス基板93に蛍光体を塗布する方法
は、モノクローム、カラーによらず、沈澱法、印刷法等
が採用できる。蛍光膜94の内面側には、通常メタルバ
ック95が設けられる。メタルバック95を設ける目的
は、蛍光体の発光のうち内面側への光をフェースプレー
ト96側へ鏡面反射させることにより輝度を向上させる
こと、電子ビーム加速電圧を印加するための電極として
作用させること、外囲器98内で発生した負イオンの衝
突によるダメージから蛍光体94を保護すること等であ
る。メタルバック95は、蛍光膜作製後、蛍光膜の内面
側表面の平滑化処理(通常、「フィルミング」と呼ばれ
る)を行い、その後Alを真空蒸着等を用いて堆積させ
ることで作製できる。
As a method of applying the phosphor on the glass substrate 93, a precipitation method, a printing method, or the like can be adopted regardless of monochrome or color. Usually, a metal back 95 is provided on the inner surface side of the fluorescent film 94. The purpose of providing the metal back 95 is to improve the brightness by mirror-reflecting the light emitted from the phosphor toward the inner surface side to the face plate 96 side, and to function as an electrode for applying an electron beam acceleration voltage. And protecting the phosphor 94 from damage caused by the collision of negative ions generated in the envelope 98. The metal back 95 can be manufactured by performing a smoothing process (usually called “filming”) on the inner surface of the fluorescent film after the fluorescent film is manufactured, and then depositing Al using vacuum evaporation or the like.

【0155】フェースプレート96には、要に蛍光膜9
4の導電性を高めるため、蛍光膜94の外面側に透明電
極(不図示)を設けてもよい。
The face plate 96 is essentially provided with the fluorescent film 9.
A transparent electrode (not shown) may be provided on the outer surface side of the fluorescent film 94 in order to increase the conductivity of No. 4.

【0156】本発明においては、電子放出素子71の直
上に電子ビームが到達するため、電子放出素子71の直
上に蛍光膜94が配置されるように、位置合わせされて
構成される。
In the present invention, since the electron beam reaches directly above the electron-emitting device 71, the electron beam is positioned and positioned so that the fluorescent film 94 is disposed immediately above the electron-emitting device 71.

【0157】次に、封着工程を施した外囲器(パネル)
98を封止する真空封止工程について説明する。
Next, the envelope (panel) subjected to the sealing step
A vacuum sealing step for sealing 98 will be described.

【0158】真空封止工程は、外囲器(パネル)98を
加熱して、80〜250℃に保持しながら、イオンポン
プ、ソープションポンプなどの排気装置によりの排気管
(不図示)を通じて排気し、有機物質の十分少ない雰囲
気にした後、排気管をバーナーで熱して溶解させて封じ
きる。外囲器98の封止後の圧力を維持するために、ゲ
ッター処理を行なうこともできる。これは、外囲器98
の封止を行う直前あるいは封止後に、抵抗加熱あるいは
高周波加熱等を用いた加熱により、外囲器98内の所定
の位置(不図示)に配置されたゲッターを加熱し、蒸着
膜を形成する処理である。ゲッターは通常Ba等が主成
分であり、蒸着膜の吸着作用により、外囲器98内の雰
囲気を維持するものである。
In the vacuum sealing step, the envelope (panel) 98 is heated and maintained at 80 to 250 ° C., and exhausted through an exhaust pipe (not shown) of an exhaust device such as an ion pump and a sorption pump. Then, after the atmosphere is made sufficiently low in organic substances, the exhaust pipe is heated with a burner to be dissolved and sealed. To maintain the pressure after the envelope 98 is sealed, a getter process may be performed. This is the envelope 98
Immediately before or after the sealing is performed, the getter disposed at a predetermined position (not shown) in the envelope 98 is heated by heating using resistance heating, high-frequency heating, or the like to form a deposition film. Processing. The getter is usually made of Ba or the like as a main component, and maintains the atmosphere in the envelope 98 by the adsorption action of the deposited film.

【0159】以上の工程によって製造されたデルタ配置
の電子源を用いて構成した画像形成装置は、Dox1〜
Doxm、Doy1〜Doynを介して電圧を印加する
ことにより、電子放出が生じる。
The image forming apparatus constructed by using the electron sources of the delta arrangement manufactured by the above-described processes has Dox1 to Dox1.
When a voltage is applied via Doxm and Doy1 to Doyn, electron emission occurs.

【0160】高圧端子97を介してメタルバック95、
あるいは透明電極(不図示)に高圧を印加し、電子ビー
ムを加速する。加速された電子は、蛍光膜94に衝突
し、発光が生じて画像が形成される。
The metal back 95 via the high voltage terminal 97,
Alternatively, a high voltage is applied to a transparent electrode (not shown) to accelerate the electron beam. The accelerated electrons collide with the fluorescent film 94 and emit light to form an image.

【0161】図13はNTSC方式のテレビ信号に応じ
て表示を行うための駆動回路の一例を示すブロック図を
示した。
FIG. 13 is a block diagram showing an example of a drive circuit for performing display in accordance with an NTSC television signal.

【0162】走査回路を図13を用いて説明する。走査
回路1302は、内部にm個のスイッチング素子を備え
たもので(図中、S1乃至Smで模式的に示している)
ある。
The scanning circuit will be described with reference to FIG. The scanning circuit 1302 includes m switching elements inside (in the drawing, S1 to Sm are schematically shown).
is there.

【0163】各スイッチング素子は、直流電圧源Vx2
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、表示パネル1301の端子Dox1乃至
Doxmと電気的に接続される。S1乃至Smの各スイ
ッチング素子は、制御回路1303が出力する制御信号
TSCANに基づいて動作するものであり、例えばFE
Tのようなスイッチング素子を組み合わせることにより
構成することができる。
Each switching element has a DC voltage source Vx2
Output voltage or 0 V (ground level), and is electrically connected to terminals Dox1 to Doxm of the display panel 1301. Each of the switching elements S1 to Sm operates based on the control signal TSCAN output from the control circuit 1303, and for example, FE
It can be configured by combining switching elements such as T.

【0164】直流電圧源Vx2は、本例の場合には本発
明の電子放出素子の特性(電子放出しきい値電圧)に基
づき走査されていない素子に印加される駆動電圧が電子
放出しきい値電圧以下となるような一定電圧を出力する
よう設定されている。
In the case of the present embodiment, the DC voltage source Vx2 uses a driving voltage applied to an unscanned element based on the characteristics (electron emission threshold voltage) of the electron emission element of the present invention. It is set to output a constant voltage that is equal to or lower than the voltage.

【0165】制御回路1303は、外部より入力する画
像信号に基づいて適切な表示が行なわれるように各部の
動作を整合させる機能を有する。制御回路1303は、
同期信号分離回路1306より送られる同期借号TSY
NCに基づいて、各部に対してTSCAN及びTSFT
及びTMRYの各制御信号を発生する。
The control circuit 1303 has a function of matching the operation of each unit so that appropriate display is performed based on an image signal input from the outside. The control circuit 1303
Synchronization debt TSY sent from synchronization signal separation circuit 1306
TSCAN and TSFT for each part based on NC
And TMRY control signals.

【0166】同期信号分離回路1306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回路で、一般的な周波数分離
(フィルタ)回路等を用いて構成できる。同期信号分離
回路1306により分離された同期信号は、垂直同期信
号と水平同期信号より成るが、ここでは説明の便宜上T
SYNC信号として図示した。テレビ信号から分離され
た画像の輝度信号成分は便宜上DATA信号と表した。
DATA信号はシフトレジスタ1304に入力される。
The synchronizing signal separating circuit 1306 is a circuit for separating a synchronizing signal component and a luminance signal component from an NTSC television signal input from the outside, and can be configured using a general frequency separating (filter) circuit or the like. . The synchronization signal separated by the synchronization signal separation circuit 1306 is composed of a vertical synchronization signal and a horizontal synchronization signal.
This is shown as a SYNC signal. The luminance signal component of the image separated from the television signal is represented as a DATA signal for convenience.
The DATA signal is input to the shift register 1304.

【0167】シフトレジスタ1304は、時系列的にシ
リアルに入力されるDATA信号を、画像の1ライン毎
にシリアル/パラレル変換するもので、制御回路130
3より送られる制御信号TSFTに基づいて動作する
(即ち、制御信号TSFTは、シフトレジスタ1304
のシフトクロックである)。シリアル/パラレル変換さ
れた画像1ライン分(電子放出素子のN素子分の駆動デ
ータに相当)のデータは、Id1乃至IdnのN個の並
列信号としてシフトレジスタ1304より出力される。
The shift register 1304 converts a serially input DATA signal into serial / parallel data for each line of an image.
3 operates based on the control signal TSFT sent from the shift register 1304.
Shift clock). The data of one line of the image subjected to the serial / parallel conversion (corresponding to the drive data of the N elements of the electron emission elements) is output from the shift register 1304 as N parallel signals Id1 to Idn.

【0168】ラインメモリ1305は、画像1ライン分
のデータを必要時間の間だけ記憶する記憶装置であり、
制御回路1303より送られる制御信号TMRYに従っ
て適宜Id1乃至Idnの内容を記憶する。記憶された
内容は、Id’1乃至Id’nとして出力され、変調信
号発生器1307に入力される。
A line memory 1305 is a storage device for storing data of one line of an image for a required time only.
The contents of Id1 to Idn are stored as appropriate according to the control signal TMRY sent from the control circuit 1303. The stored contents are output as Id′1 to Id′n and input to the modulation signal generator 1307.

【0169】変調信号発生器1307は、画像データI
d’1乃至Id’nの各々に応じて本発明に適用された
電子放出素子の各々を適切に駆動変調する信号源であ
り、その出力信号は、端子Doy1乃至Doynを通じ
て表示パネル1301内の本発明に適用される電子放出
素子に印加される。
Modulated signal generator 1307 outputs image data I
A signal source for appropriately driving and modulating each of the electron-emitting devices applied to the present invention according to each of d′ 1 to Id′n, and an output signal of the signal source is provided on the display panel 1301 through terminals Doy1 to Doyn. It is applied to the electron-emitting device applied to the invention.

【0170】前述したように、本発明に適用される電子
放出素子は放出電流Ieに対して以下の基本特性を有し
ている。即ち、電子放出には明確なしきい値電圧Vth
があり、Vth以上の電圧を印加された時のみ電子放出
が生じる。電子放出しきい値以上の電圧に対しては、素
子への印加電圧の変化に応じて放出電流も変化する。
As described above, the electron-emitting device applied to the present invention has the following basic characteristics with respect to the emission current Ie. That is, a clear threshold voltage Vth is required for electron emission.
And electron emission occurs only when a voltage higher than Vth is applied. For a voltage equal to or higher than the electron emission threshold, the emission current also changes according to the change in the voltage applied to the device.

【0171】このことから、本素子にパルス状の電圧を
印加する場合、例えば電子放出しきい値以下の電圧を印
加しても電子放出は生じないが、電子放出しきい値以上
の電圧を印加する場合には電子ビームが出力される。そ
の際、パルスの波高値Vmを変化させることにより出力
電子ビームの強度を制御することが可能である。また、
パルスの幅Pwを変化させることにより、出力される電
子ビームの電荷の総量を制御することが可能である。
From this, when a pulse-like voltage is applied to the device, for example, when a voltage lower than the electron emission threshold is applied, no electron emission occurs, but a voltage higher than the electron emission threshold is applied. In this case, an electron beam is output. At this time, the intensity of the output electron beam can be controlled by changing the pulse peak value Vm. Also,
By changing the pulse width Pw, it is possible to control the total amount of charges of the output electron beam.

【0172】したがって、入力信号に応じて、電子放出
素子を変調する方式としては、電圧変調方式、パルス幅
変調方式等が採用できる。電圧変調方式を実施するに際
しては、変調信号発生器1307として、一定長さの電
圧パルスを発生し、入力されるデータに応じて適宜パル
スの波高値を変調するような電圧変調方式の回路を用い
ることができる。
Therefore, a voltage modulation method, a pulse width modulation method, or the like can be adopted as a method of modulating the electron-emitting device in accordance with an input signal. When performing the voltage modulation method, a circuit of the voltage modulation method that generates a voltage pulse of a fixed length and modulates the peak value of the pulse appropriately according to input data is used as the modulation signal generator 1307. be able to.

【0173】パルス幅変調方式を実施するに際しては、
変調信号発生器1307として、一定の波高値の電圧パ
ルスを発生し、入力されるデータに応じて適宜電圧パル
スの幅を変調するようなパルス幅変調方式の回路を用い
ることができる。
When implementing the pulse width modulation method,
As the modulation signal generator 1307, a pulse width modulation type circuit that generates a voltage pulse having a constant peak value and appropriately modulates the width of the voltage pulse according to input data can be used.

【0174】シフトレジスタ1304やラインメモリ1
305は、デジタル信号式あるいはアナログ信号式のも
のを採用できる。画像信号のシリアル/パラレル変換や
記憶が所定の速度で行なわれれば良いからである。
The shift register 1304 and the line memory 1
305 can be a digital signal type or an analog signal type. This is because the serial / parallel conversion and storage of the image signal may be performed at a predetermined speed.

【0175】デジタル信号式を用いる場合には、同期信
号分離回路1306の出力信号DATAをデジタル信号
化する必要があるが、これには同期信号分離回路130
6の出力部にA/D変換器を設ければ良い。これに関連
してラインメモリ1305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1307に用い
られる回路が若干異なったものとなる。即ち、デジタル
信号を用いた電圧変調方式の場合、変調信号発生器13
07には、例えばD/A変換回路を用い、必要に応じて
増幅回路などを付加する。パルス幅変調方式の場合、変
調信号発生器1307には、例えば高速の発振器及び発
信器の出力する波数を計数する計数器(カウンタ)及び
計数器の出力値と前記メモリの出力値を比較する比較器
(コンパレータ)を組み合せた回路を用いる。必要に応
じて、比較器の出力するパルス幅変調された変調信号を
本発明に適用される電子放出素子の駆動電圧にまで電圧
増幅する増幅器を付加することもできる。
When the digital signal type is used, the output signal DATA of the synchronization signal separation circuit 1306 needs to be converted into a digital signal.
An A / D converter may be provided at the output unit 6. In this connection, the circuit used for the modulation signal generator 1307 is slightly different depending on whether the output signal of the line memory 1305 is a digital signal or an analog signal. That is, in the case of the voltage modulation method using a digital signal, the modulation signal generator 13
For 07, for example, a D / A conversion circuit is used, and an amplification circuit and the like are added as necessary. In the case of the pulse width modulation system, the modulation signal generator 1307 includes, for example, a counter for counting the number of waves output from the high-speed oscillator and the oscillator, and a comparison for comparing the output value of the counter with the output value of the memory. The circuit which combined the device (comparator) is used. If necessary, an amplifier for voltage-amplifying the pulse-width-modulated signal output from the comparator to the drive voltage of the electron-emitting device applied to the present invention can be added.

【0176】アナログ信号を用いた電圧変調方式の場
合、変調信号発生器1307には、例えばオペアンプな
どを用いた増幅回路を採用でき、必要に応じてレベルシ
フト回路などを付加することもできる。
In the case of the voltage modulation method using an analog signal, an amplification circuit using, for example, an operational amplifier can be used as the modulation signal generator 1307, and a level shift circuit and the like can be added as necessary.

【0177】パルス幅変調方式の場合には、例えば、電
圧制御型発振回路(VCO)を採用でき、必要に応じて
本発明に適用される電子放出素子の駆動電圧まで電圧増
幅する増幅器を付加することもできる。
In the case of the pulse width modulation system, for example, a voltage controlled oscillator (VCO) can be adopted, and an amplifier for amplifying the voltage up to the driving voltage of the electron-emitting device applied to the present invention is added as necessary. You can also.

【0178】ここで述べた画像形成装置の構成は、本発
明を適用可能な画像形成装置の一例であり、本発明の技
術思想に基づいて種々の変形が可能である。入力信号に
ついては、NTSC方式を挙げたが入力信号はこれに限
られるものではなく、PAL,SECAM方式などの
他、これよりも、多数の走査線からなるTV信号(例え
ば、MUSE方式をはじめとする高品位TV)方式をも
採用できる。また、画像表示装置の他、感光性ドラム等
を用いて構成された光プリンタとしての画像形成装置等
としても用いることができる。
The configuration of the image forming apparatus described here is an example of an image forming apparatus to which the present invention can be applied, and various modifications can be made based on the technical idea of the present invention. Although the NTSC system is used as the input signal, the input signal is not limited to the NTSC system, but may be a PAL or SECAM system or a TV signal including a larger number of scanning lines (for example, the MUSE system or the like). High-definition TV). Further, in addition to the image display device, the present invention can be used as an image forming device or the like as an optical printer including a photosensitive drum or the like.

【0179】[0179]

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

【0180】(第1実施例)図1に第1実施例によって
作製された電子源の図を、図3にその電子源を構成する
電子放出素子の詳細を示した図を示している。第1実施
例は250μm角の正方画素のデルタ配列の電子源と、
それを利用した画像形成装置の例である。
(First Embodiment) FIG. 1 is a diagram showing an electron source manufactured according to the first embodiment, and FIG. 3 is a diagram showing details of an electron-emitting device constituting the electron source. The first embodiment has a 250 μm square electron source in a delta array of square pixels,
This is an example of an image forming apparatus using the same.

【0181】以下に、本実施例の電子放出素子の製造工
程を詳細に説明する。
Hereinafter, the manufacturing process of the electron-emitting device of this embodiment will be described in detail.

【0182】(工程1)基板1に青板を用い、十分洗浄
を行った後、スパッタ法により第1電極2として厚さ1
μmのAlをPy1=200μmパターンで堆稚する。
第1電極2は、行方向配線15を兼ねている。
(Step 1) A blue plate was used as the substrate 1, and after sufficient cleaning, the first electrode 2 having a thickness of 1 was formed by sputtering.
Pum Al is deposited in a pattern of Py1 = 200 μm.
The first electrode 2 also serves as the row wiring 15.

【0183】(工程2)その後、層間絶縁層21として
SiO2を2μm積層し、フォトリソグラフィ工程及
び、エッチングにより所定の形状にする。
(Step 2) Thereafter, 2 μm of SiO 2 is laminated as the interlayer insulating layer 21 and is formed into a predetermined shape by a photolithography step and etching.

【0184】(工程3)引き続き絶縁層3として厚さ8
0nmのSiO2を堆稚し、第2電極4として厚さ50
nmのTaを堆積した。
(Step 3) The insulating layer 3 having a thickness of 8
0 nm of SiO 2 was deposited, and the second electrode 4 was formed to a thickness of 50 nm.
nm of Ta was deposited.

【0185】(工程4)フォトリソグラフィ工程で、ポ
ジ型フォトレジスト(AZ1500/クラリアント社
製)のスピンコーティング、フォトマスクパターンを露
光、現像し、マスクパターンを転写した。その後、パタ
ーニングした前記フォトレジストをマスクとした。
(Step 4) In a photolithography step, spin coating of a positive type photoresist (AZ1500 / manufactured by Clariant), exposure and development of a photomask pattern were performed, and the mask pattern was transferred. Thereafter, the patterned photoresist was used as a mask.

【0186】(工程5)さらに、CF4ガスを用いて絶
縁層3と第2電極4をドライエッチングした。レジスト
マスクは、その後剥離した。こうして、第2電極4が分
離される。この第2電極4は列方向配線16を兼ねてい
る。
(Step 5) Further, the insulating layer 3 and the second electrode 4 were dry-etched using CF 4 gas. The resist mask was then peeled off. Thus, the second electrode 4 is separated. This second electrode 4 also serves as the column direction wiring 16.

【0187】こうしてできた構成では、h1=0.13
μm、h2=2.13μm、L2=200μmである。
また、w1=40μm、w2=40μm、w3=40μ
mであり、高電位電極幅は計80μmである。
In the structure thus formed, h1 = 0.13
μm, h2 = 2.13 μm, and L2 = 200 μm.
Also, w1 = 40 μm, w2 = 40 μm, w3 = 40 μm
m, and the high-potential electrode width is 80 μm in total.

【0188】また、y方向配線間の分離はすべて5μm
幅とした。したがって、Px1=120μm、Px2=
60μmとすることで、Px=Py=250μmとな
る。
The separation between the wirings in the y direction is 5 μm.
Width. Therefore, Px1 = 120 μm, Px2 =
By setting it to 60 μm, Px = Py = 250 μm.

【0189】(工程6)次に、厚さ5nmのPt−Pd
導電性膜5を前記構造に、L1=50μmで堆積した。
前記Pt−Pd導電性膜5は、フォトリソグラフィ技術
を用いてマスクし、イオンスパッタ法で選択的に堆積し
た。
(Step 6) Next, a 5 nm-thick Pt-Pd
A conductive film 5 was deposited on the above structure at L1 = 50 μm.
The Pt-Pd conductive film 5 was masked by using a photolithography technique and was selectively deposited by an ion sputtering method.

【0190】このようにして作製した電子源基板(間隙
は作製されていない)を使用して、図10に示す画像形
成装置を構成した。
An image forming apparatus shown in FIG. 10 was constructed by using the electron source substrate thus manufactured (no gap was formed).

【0191】(工程7)電子源基板をリアプレートと
し、また、図12(a)に示すような円形状に蛍光膜を
配したドットマトリクスの画像形成部材を配した基板を
フェースプレートとして、支持枠を使用して、接続にフ
リットガラスを用いて、外囲器(パネル)を作製した。
電子源基板と画像形成部材との距離HをH=2mmとな
るように、支持枠の高さは調整した。
(Step 7) The electron source substrate is used as a rear plate, and the substrate provided with a dot matrix image forming member provided with a fluorescent film in a circular shape as shown in FIG. An envelope (panel) was produced using a frame and frit glass for connection.
The height of the support frame was adjusted so that the distance H between the electron source substrate and the image forming member was H = 2 mm.

【0192】(工程8)次に、外囲器(パネル)を排気
管(不図示)を介して、真空排気し、行方向配線を介し
て第1電極2に、また、列方向配線を介して第2電極4
に10Vから15Vのパルス電圧(ON時間:1mse
c/OFF時間:9msec片極)を印加し、前記Pt
−Pd導電性膜5に通電し、前記フォーミング工程によ
り間隙6を形成した。フォーミングは、上下電極間の抵
抗が10MΩとなった時点で終了した。
(Step 8) Next, the envelope (panel) is evacuated through an exhaust pipe (not shown) to the first electrode 2 via the row wiring, and via the column wiring. And the second electrode 4
10V to 15V pulse voltage (ON time: 1msec
c / OFF time: 9 msec unipolar) and the Pt
A current was applied to the -Pd conductive film 5, and the gap 6 was formed by the forming step. The forming was terminated when the resistance between the upper and lower electrodes became 10 MΩ.

【0193】(工程9)次に、BN(ベンゾニトリ
ル),2×10-5Pa雰囲気中で工程8と同様に、第1
電極2,第2電極4に12Vから15Vのパルス電圧
(ON時間:1msec/OFF時間:9msec両
極)を印加し、間隙に炭素を生成した。活性化工程は、
活性化工程中に流れる電流が飽和した時点で終了した。
この結果、Pt−Pd導電性膜上の間隙付近に炭素を主
成分とする堆積膜が数nmの厚みで堆積した。
(Step 9) Next, in the same manner as in step 8, the first step was performed in an atmosphere of BN (benzonitrile) and 2 × 10 −5 Pa.
A pulse voltage of 12 V to 15 V (ON time: 1 msec / OFF time: 9 msec, both electrodes) was applied to the electrode 2 and the second electrode 4 to generate carbon in the gap. The activation step is
It ended when the current flowing during the activation process was saturated.
As a result, a deposited film mainly composed of carbon was deposited with a thickness of several nm near the gap on the Pt-Pd conductive film.

【0194】駆動後に、間隙6は絶縁層の側壁のほぼ中
央にできていることが電子顕微鏡により確認された。し
たがって、本素子においてT1≒95nm、T3≒35
nmである。
After driving, it was confirmed by an electron microscope that the gap 6 was formed substantially at the center of the side wall of the insulating layer. Therefore, in this element, T1 ≒ 95 nm, T3 ≒ 35
nm.

【0195】(工程10)以上のようにして作製した外
囲器を、再び5×10-5Pa以上に再排気し、素子近傍
150℃となるように保ち、5時間以上加熱した後に、
室温に戻した。その時、真空度は、1×10-6Paであ
った。
(Step 10) The envelope produced as described above was evacuated again to 5 × 10 −5 Pa or more, kept at 150 ° C. in the vicinity of the element, and heated for 5 hours or more.
Return to room temperature. At that time, the degree of vacuum was 1 × 10 −6 Pa.

【0196】本素子をVf=15V、Va=10kVで
駆動したところ、効率Ie/If=0.7%(1素子)
である素子特性が得られた。また、この条件では、1素
子のビーム径はLx=150μm、Ly=250μmで
あった。
When this device was driven at Vf = 15 V and Va = 10 kV, the efficiency Ie / If = 0.7% (one device)
The following device characteristics were obtained. Under these conditions, the beam diameter of one element was Lx = 150 μm and Ly = 250 μm.

【0197】本素子は、駆動条件からすると、特徴距離
Xs=0.95μm≒1μmと換算される。したがっ
て、T1は特徴距離Xsに比べて十分小さく、高効率が
得られている。また、高電位電極の仕事関数を炭素の仕
事関数φwk=5eVとして、式(2)に代入すると、
好ましいT1の範囲(T1<120nm)にはいってい
る。本実施例のw1=40μm、w2=40μmであ
り、両者とも特徴距離Xsの15倍を超えて設定されて
いる。
This element is converted into a characteristic distance Xs = 0.95 μm ≒ 1 μm in terms of driving conditions. Therefore, T1 is sufficiently smaller than the feature distance Xs, and high efficiency is obtained. Further, when the work function of the high-potential electrode is set to the work function of carbon φwk = 5 eV and substituted into equation (2),
It falls within the preferable range of T1 (T1 <120 nm). In this embodiment, w1 = 40 μm and w2 = 40 μm, and both are set to exceed 15 times the characteristic distance Xs.

【0198】したがって、本素子を使用して、ピッチP
x=Py=250μmの正方画素のデルタ配列の画像形
成装置が、y方向配線を均一にかつ平行に配列した電子
源配置で実現できた。
Therefore, using this element, the pitch P
An image forming apparatus having a delta arrangement of square pixels of x = Py = 250 μm was realized with an electron source arrangement in which the y-direction wirings were arranged uniformly and in parallel.

【0199】また、本画像形成装置と、駆動回路を利用
して、良好な画像表示ができた。
In addition, good image display was achieved using the image forming apparatus and the driving circuit.

【0200】(第2実施例)次に本発明の適用可能な電
子放出素子としてT3を変えた場合を第2実施例に示
す。断面図を図14に示した。T3を大きくするため
に、第1実施例の(工程5)のドライエッチング時間を
長くし、第1電極2を500nm掘り込んだ以外は、他
の構成サイズ、作動方法は第1実施例と同様である。
(Second Embodiment) Next, a case where T3 is changed as an electron-emitting device to which the present invention can be applied will be described in a second embodiment. A cross-sectional view is shown in FIG. Except for extending the dry etching time in (Step 5) of the first embodiment to increase T3 and excavating the first electrode 2 by 500 nm, other configuration sizes and operation methods are the same as those of the first embodiment. It is.

【0201】本素子はT1≒95nmと実施例1と同様
であるが、T3は大きく、T3≒540nmである。し
たがって、(2)式に代入して得られるT1の好ましい
範囲T1max<340nmとなり、それに比較したT
1が小さくなっている。
This device is similar to the first embodiment with T1T95 nm, but T3 is large, and T3 ≒ 540 nm. Therefore, the preferable range of T1 obtained by substituting into the equation (2) is T1max <340 nm, and T1
1 is smaller.

【0202】本素子を第1実施例と同様に、Vf=15
V、Va=10kVで駆動したところ、効率Ie/If
=1.2%(1素子)である素子特性が得られた。ま
た、この条件では、1素子のビーム径はLx=130μ
m、Ly=250μmであり、x方向のビーム径が第1
実施例に比べて小さくなった。これは、T3を大きくし
た結果、散乱を抑制した構造となり、高効率、高精細と
なったと考えられる。
This device was made to have Vf = 15, as in the first embodiment.
V and Va = 10 kV, the efficiency Ie / If
= 1.2% (one device) was obtained. Under this condition, the beam diameter of one element is Lx = 130 μm
m, Ly = 250 μm, and the beam diameter in the x direction is the first
It was smaller than in the example. This is considered to result in a structure in which scattering was suppressed as a result of increasing T3, resulting in high efficiency and high definition.

【0203】以上、第1,第2実施例の構成で、ピッチ
Px=Py=250μmの正方画素のデルタ配列の画像
形成装置が、y方向配線を均一にかつ平行に配列した電
子源配置で実現できた。
As described above, with the configuration of the first and second embodiments, the image forming apparatus of the delta arrangement of the square pixels with the pitch Px = Py = 250 μm is realized by the electron source arrangement in which the y-direction wirings are arranged uniformly and in parallel. did it.

【0204】(第3実施例)図15に本発明の電子源の
第3実施例を示す。本実施例では、電子放出部と低電位
電極が第1実施例と90度異なり、高電位領域が行方向
配線と平行となっている。
(Third Embodiment) FIG. 15 shows a third embodiment of the electron source of the present invention. In this embodiment, the electron-emitting portion and the low-potential electrode differ from the first embodiment by 90 degrees, and the high-potential region is parallel to the row wiring.

【0205】デルタ配列では、列方向を均等にするため
には、列方向に微細な配線幅となる。一方、本発明に適
用可能な電子放出素子では、w1、w2などが、ある程
度の大きな領域長が必要であるから、その方向を考慮し
てその配置を考えた方が有利となる場合もある。
In the delta arrangement, a fine wiring width is required in the column direction to make the column direction uniform. On the other hand, in the electron-emitting device applicable to the present invention, w1, w2, and the like require a certain large area length, and it may be more advantageous to consider the arrangement in consideration of the direction.

【0206】第3実施例においては、w1とw2を考慮
し、90度方向を変えた。それにより、w1=80μ
m、w2=80μm、w3=80μmとすることができ
た。また、本実施例では、Py1はできるだけ幅広くと
るために、Py1=240μmとし、Px1、Px2は
第1,第2実施例と同様にした。
In the third embodiment, the direction is changed by 90 degrees in consideration of w1 and w2. Thereby, w1 = 80 μ
m, w2 = 80 μm and w3 = 80 μm. In this embodiment, Py1 is set to 240 μm in order to make Py1 as wide as possible, and Px1 and Px2 are the same as in the first and second embodiments.

【0207】ただし、L2をPx1に対して、小さくし
ないと列方向配線の配線抵抗が増大してしまうので、L
2=60μmとし、L1=30μmとした。
However, if L2 is not smaller than Px1, the wiring resistance of the column wiring increases, so that L2
2 = 60 μm and L1 = 30 μm.

【0208】本実施例でも、第1実施例と同様の駆動条
件とすると、素子からの電子ビームは第1実施例とでは
x方向とy方向が逆になり、また、放出長L1が短くな
った分で、Lxが減少し、Lx=220μm、Ly=1
50μmとなり、効率は第1実施例と同様であった。
Also in this embodiment, under the same driving conditions as those of the first embodiment, the electron beam from the element becomes opposite in the x and y directions and the emission length L1 becomes shorter in the first embodiment. Lx decreases, Lx = 220 μm, Ly = 1
It was 50 μm, and the efficiency was the same as in the first example.

【0209】即ち、本構成で、第1実施例と同様にPx
=Py=250μmの画像形成装置が形成可能であっ
た。
That is, in the present configuration, Px
= Py = 250 μm.

【0210】(第4実施例)さらに、図16、図17に
第4実施例を示す。図16は電子源の平面図、図17は
1画素の電子放出素子の断面図である。間隙周辺は、第
1実施例と同様の構成であり、T1、T3は第1実施例
と同様である。
(Fourth Embodiment) FIGS. 16 and 17 show a fourth embodiment. FIG. 16 is a plan view of an electron source, and FIG. 17 is a sectional view of an electron-emitting device of one pixel. The configuration around the gap is the same as in the first embodiment, and T1 and T3 are the same as in the first embodiment.

【0211】これまでは、列方向配線は、均等でかつ直
線上に配置してきたが、本実施例では、列方向配線を変
形することで、さらなる高精細化ができる。本実施例で
は、たとえば、第1実施例と同様の構成でPx=Py=
250μmの構成がもちろん可能である。
Up to now, the column-directional wiring has been arranged uniformly and on a straight line. However, in this embodiment, higher definition can be achieved by modifying the column-directional wiring. In the present embodiment, for example, Px = Py =
A 250 μm configuration is of course possible.

【0212】さらに、高精細化の構成を示す。即ち、y
方向は、第1実施例と同じにして、x方向には、Px1
=100μm、Px2=20μmとする。w1=40μ
m、w2=30μm、w3=30μmとする。
Further, a configuration for high definition will be described. That is, y
The direction is the same as in the first embodiment, and Px1
= 100 μm and Px2 = 20 μm. w1 = 40μ
m, w2 = 30 μm, and w3 = 30 μm.

【0213】本実施例では、隣接ラインのバスラインが
局所的に細くなり、寄生抵抗が増大するのを防ぐため
に、列方向配線に配線電極41を付加している。
In the present embodiment, the wiring electrode 41 is added to the column direction wiring in order to prevent the adjacent bus line from being locally thinned and increasing the parasitic resistance.

【0214】本実施例では、Px=Py=150μmの
配置であり、高精細な電子源が可能となっている。
In this embodiment, the arrangement is such that Px = Py = 150 μm, and a high-definition electron source is possible.

【0215】本実施例の電子放出素子を駆動すると、第
1実施例と同様の効率とビーム径の素子となった。ただ
し、本実施例では、x方向のビーム径はLx=150μ
mとなりピッチの範囲に収まるが、y方向はLy=25
0μmとなり、ピッチより大きくなる。そこで、図12
(b)に示したような、楕円状の蛍光膜を使用した。即
ち、蛍光膜のピッチは150μmとし、蛍光膜はy軸が
長軸となる楕円とし、楕円の形状を短軸は150μm、
長軸を250μmとすることで、本発明の素子のビーム
径とほぼ一致させることができる。
When the electron-emitting device of this embodiment is driven, the device has the same efficiency and beam diameter as the first embodiment. However, in this embodiment, the beam diameter in the x direction is Lx = 150 μm
m, which falls within the pitch range, but in the y direction, Ly = 25.
0 μm, which is larger than the pitch. Therefore, FIG.
An elliptical fluorescent film as shown in (b) was used. That is, the pitch of the fluorescent film is 150 μm, the fluorescent film is an ellipse whose major axis is the y-axis, and the shape of the ellipse is 150 μm in the minor axis,
By setting the major axis to 250 μm, the beam diameter can be made substantially equal to the beam diameter of the element of the present invention.

【0216】本構成にすることで、Px=Py=150
μmの電子源による画像形成装置で、良好な表示が達成
できた。
With this configuration, Px = Py = 150
Good display was achieved with an image forming apparatus using a μm electron source.

【0217】(第5実施例)第5実施例として、x方向
とy方向のピッチが異なる場合の電子源構成を図18に
示す。また、本電子源に適用される画像形成部材の配列
を図19に示した。
(Fifth Embodiment) As a fifth embodiment, FIG. 18 shows an electron source configuration in the case where the pitches in the x direction and the y direction are different. FIG. 19 shows an arrangement of image forming members applied to the electron source.

【0218】このような構成は、本発明に適用可能な電
子源をさらに高精細にする手法として有効である。
Such a configuration is effective as a method for further increasing the definition of an electron source applicable to the present invention.

【0219】x方向には、Px1=70μm、Px2=
10μmとした。w1=30μm、w2=30μm、w
3=10μmとした。また、L1=50μm、L2=2
00μmである。
In the x direction, Px1 = 70 μm, Px2 =
It was 10 μm. w1 = 30 μm, w2 = 30 μm, w
3 = 10 μm. L1 = 50 μm, L2 = 2
00 μm.

【0220】本構成では、Px=100μm、Py=3
00μmの配置が可能である。
In this configuration, Px = 100 μm, Py = 3
An arrangement of 00 μm is possible.

【0221】本実施例に適応する蛍光膜94の例を、図
19に示した。図19(a)は、図18と同様の楕円の
形状である。また、他の構成として図19(b)ストラ
イプ構造も可能である。本構造では、ストライプ幅は、
蛍光膜が80μm、ブラックストライプ20μmとすれ
ばよい。
FIG. 19 shows an example of the fluorescent film 94 applicable to this embodiment. FIG. 19A shows an elliptical shape similar to FIG. As another configuration, a stripe structure shown in FIG. 19B is also possible. In this structure, the stripe width is
The fluorescent film may be 80 μm and the black stripe may be 20 μm.

【0222】このような構成にすることで、列方向に微
細なデルタ配列ができる。本実施例の電子源を使用した
画像形成装置で、良好な表示ができた。
With such a configuration, a fine delta arrangement can be formed in the column direction. In the image forming apparatus using the electron source of the present embodiment, good display was achieved.

【0223】[0223]

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、比較的
に簡単な構成及び作製方法でデルタ配列の電子源を設け
ることで、電子放出効率の向上と電子軌道の収束を同時
に実現し得、高精細且つ高効率な電子放出特性を長時間
にわたって保持し得る電子源を実現することができる。
As described above, according to the present invention, by providing an electron source in a delta arrangement with a relatively simple configuration and manufacturing method, it is possible to simultaneously improve the electron emission efficiency and converge the electron orbit. In addition, it is possible to realize an electron source capable of maintaining high-definition and highly efficient electron emission characteristics for a long time.

【0224】また、デルタ配列の電子源を画像形成部材
と組み合わせて画像形成装置を形成すると、長時間にわ
たり安定で良好な画像を形成することができる。
When an image forming apparatus is formed by combining a delta array electron source with an image forming member, a stable and good image can be formed for a long time.

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

【図1】本発明に係る電子源を示す平面図である。FIG. 1 is a plan view showing an electron source according to the present invention.

【図2】本発明に係る電子源を示す配線図である。FIG. 2 is a wiring diagram showing an electron source according to the present invention.

【図3】本発明に係る電子源に適用可能な電子放出素子
を示す構成図である。
FIG. 3 is a configuration diagram showing an electron-emitting device applicable to the electron source according to the present invention.

【図4】本発明に係る電子源に適用可能な電子放出素子
の製造方法の一例を示す工程図である。
FIG. 4 is a process chart showing an example of a method for manufacturing an electron-emitting device applicable to the electron source according to the present invention.

【図5】本発明に適用可能な電子放出素子を説明するた
めの図である。
FIG. 5 is a diagram for explaining an electron-emitting device applicable to the present invention.

【図6】本発明に適用可能な電子放出素子の電子ビーム
を説明するための図である。
FIG. 6 is a diagram for explaining an electron beam of an electron-emitting device applicable to the present invention.

【図7】本発明に適用可能な電子放出素子の効率を説明
するためのグラフである。
FIG. 7 is a graph illustrating the efficiency of an electron-emitting device applicable to the present invention.

【図8】本発明に適用可能な電子放出素子の効率を説明
するためのグラフ及び説明図である。
FIG. 8 is a graph and an explanatory diagram for explaining the efficiency of the electron-emitting device applicable to the present invention.

【図9】本発明に適用可能な電子放出素子の電子ビーム
の到達範囲を説明するための説明図である。
FIG. 9 is an explanatory diagram for explaining the reach of an electron beam of an electron-emitting device applicable to the present invention.

【図10】本発明に適用可能な電子放出素子の形状を説
明するためのグラフである。
FIG. 10 is a graph for explaining the shape of an electron-emitting device applicable to the present invention.

【図11】本発明の電子源を単純マトリックス配線した
画像形成装置の一例であり、一部を切り欠いた概略斜視
図である。
FIG. 11 is an example of an image forming apparatus in which the electron sources of the present invention are wired in a simple matrix, and is a schematic perspective view with a part cut away.

【図12】本発明の画像形成装置に用いる蛍光膜を示す
図である。
FIG. 12 is a diagram illustrating a fluorescent film used in the image forming apparatus of the present invention.

【図13】本発明の画像形成装置にNTSC方式のテレ
ビ信号に応じて表示を行うための駆動回路の1例を示す
ブロック図である。
FIG. 13 is a block diagram showing an example of a drive circuit for performing display in the image forming apparatus of the present invention in accordance with an NTSC television signal.

【図14】本発明に適用可能な電子放出素子の第2実施
例を示す断面図である。
FIG. 14 is a sectional view showing a second embodiment of the electron-emitting device applicable to the present invention.

【図15】本発明に係る電子源の第3実施例を示す平面
図である。
FIG. 15 is a plan view showing a third embodiment of the electron source according to the present invention.

【図16】本発明に係る電子源の第4実施例を示す平面
図である。
FIG. 16 is a plan view showing a fourth embodiment of the electron source according to the present invention.

【図17】本発明の第4実施例の電子源に適用可能な電
子放出素子を示す図である。
FIG. 17 is a view showing an electron-emitting device applicable to an electron source according to a fourth embodiment of the present invention.

【図18】本発明の第5実施例の電子源に適用可能な電
子放出素子を示す図である。
FIG. 18 is a view showing an electron-emitting device applicable to an electron source according to a fifth embodiment of the present invention.

【図19】本発明の第5実施例の電子源に用いられる蛍
光膜を示す図である。
FIG. 19 is a diagram showing a fluorescent film used for an electron source according to a fifth embodiment of the present invention.

【図20】従来の平面型の電子放出素子を示す模式図で
ある。
FIG. 20 is a schematic view showing a conventional planar electron-emitting device.

【図21】従来の垂直型の電子放出素子を示す模式図で
ある。
FIG. 21 is a schematic view showing a conventional vertical electron-emitting device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 基板 2 第1電極 3 絶縁層 4 第2電極 5 導電性膜 6 間隙 7 アノード電極 8,9 電源 11 下配線 12 上配線 13,71 電子放出素子 14 画像形成部材 15 行方向配線 16 列方向配線 21 層間絶縁層 31 隣接ラインの配線 41 配線電極 72 x方向配線 73 y方向配線 81 電子源基板 85 蛍光体 86 黒色導電材 91 リアプレート 92 支持枠 93 ガラス基板 94 蛍光膜 95 メタルバック 96 フェースプレート 97 高圧端子 98 外囲器 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate 2 1st electrode 3 Insulating layer 4 2nd electrode 5 Conductive film 6 Gap 7 Anode electrode 8, 9 Power supply 11 Lower wiring 12 Upper wiring 13, 71 Electron emission element 14 Image forming member 15 Row direction wiring 16 Column direction wiring DESCRIPTION OF SYMBOLS 21 Interlayer insulating layer 31 Wiring of adjacent line 41 Wiring electrode 72 X direction wiring 73 Y direction wiring 81 Electron source substrate 85 Phosphor 86 Black conductive material 91 Rear plate 92 Support frame 93 Glass substrate 94 Fluorescent film 95 Metal back 96 Face plate 97 High voltage terminal 98 envelope

Claims (14)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】基体上に複数の電子放出素子が、行方向に
並列に、且つ、列方向で隣り合うもの同士が半分ずれて
配置された電子源であって、 前記電子放出素子は、 低電位電極層上に絶縁層を介して高電位電極層が積層さ
れ、 前記絶縁層及び前記高電位電極層の層厚による側壁が形
成され、 該側壁を導電性膜で覆い、 該導電性膜の前記絶縁層の層厚領域を覆った部分に間隙
を形成したことを特徴とする電子源。
1. An electron source in which a plurality of electron-emitting devices are arranged on a substrate in parallel in a row direction and adjacent to each other in a column direction with a half displacement. A high-potential electrode layer is stacked on the potential electrode layer via an insulating layer, a side wall is formed by the thickness of the insulating layer and the high-potential electrode layer, and the side wall is covered with a conductive film. An electron source, wherein a gap is formed in a portion covering the thickness region of the insulating layer.
【請求項2】前記側壁は、一旦全体に積層された前記絶
縁層及び前記高電位電極層を取り除いて開口させた開口
縁であることを特徴とする請求項1に記載の電子源。
2. The electron source according to claim 1, wherein the side wall is an opening edge formed by removing the insulating layer and the high-potential electrode layer which are once laminated on the whole.
【請求項3】前記電子放出素子は、前記高電位電極及び
前記低電位電極間に印加される駆動電圧がVfであり、 前記電子放出素子の上部に距離Hだけ離れてアノード電
極が配置され、該アノード電極にアノード電圧Vaを与
えた場合に、 前記高電位電極の前記側壁から垂直方向の幅をw1とし
た時、 w1が特徴距離Xs=(H×Vf)/(π×Va)で定
義される特徴距離Xsの15倍より大きい幅で構成され
ることを特徴とする請求項1又は2に記載の電子源。
3. A driving voltage applied between the high-potential electrode and the low-potential electrode is Vf, and an anode electrode is disposed above the electron-emitting device at a distance H from the electron-emitting device. When an anode voltage Va is applied to the anode electrode, when a width in a vertical direction from the side wall of the high-potential electrode is w1, w1 is defined by a characteristic distance Xs = (H × Vf) / (π × Va). The electron source according to claim 1, wherein the electron source is configured to have a width larger than 15 times the characteristic distance Xs.
【請求項4】前記電子放出素子の前記絶縁層及び前記高
電位電極層が積層された側に、隣り合う前記電子放出素
子間を絶縁する層間絶縁層を備え、 前記高電位電極層は前記層間絶縁層上にわたって積層さ
れることを特徴とする請求項3に記載の電子源。
4. An electron-emitting device comprising: an interlayer insulating layer that insulates between adjacent electron-emitting devices on a side on which the insulating layer and the high-potential electrode layer of the electron-emitting device are stacked; 4. The electron source according to claim 3, wherein the electron source is laminated on the insulating layer.
【請求項5】前記間隙から前記高電位電極に接続された
層厚方向の領域長をT1、前記間隙から前記低電位電極
に接続された層厚方向の領域長をT3とした時、 前記高電位電極及び前記低電位電極間に印加される駆動
電圧がVfであり、前記高電位電極の仕事関数をφwk
であると、 T1<A×exp[B×(Vf−φwk)/(Vf)] A=−0.50+0.56×log(T3),B=8.
7 の条件を満たすことを特徴とする請求項1乃至4のいず
れか一つに記載の電子源。
5. The high-potential electrode connected to the high-potential electrode from the gap in a thickness direction T1, and the high-potential region connected to the low-potential electrode from the gap in a thickness direction T3. The drive voltage applied between the potential electrode and the low potential electrode is Vf, and the work function of the high potential electrode is φwk
T1 <A × exp [B × (Vf−φwk) / (Vf)] A = −0.50 + 0.56 × log (T3), B = 8.
The electron source according to any one of claims 1 to 4, wherein the electron source satisfies the following condition:
【請求項6】前記電子放出素子は、前記高電位電極及び
前記低電位電極間に印加される駆動電圧がVfであり、 前記電子放出素子の上部に距離Hだけ離れてアノード電
極が配置され、該アノード電極にアノード電圧Vaを与
えた場合に、 前記低電位電極の前記側壁から垂直方向の幅をw2とし
た時、 w2が特徴距離Xs=(H×Vf)/(π×Va)で定
義される特徴距離Xsの15倍より大きい幅で構成され
ることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一つに記
載の電子源。
6. The electron-emitting device, wherein a driving voltage applied between the high-potential electrode and the low-potential electrode is Vf, and an anode electrode is disposed above the electron-emitting device at a distance H, When an anode voltage Va is applied to the anode electrode, when a width in a vertical direction from the side wall of the low potential electrode is w2, w2 is defined by a characteristic distance Xs = (H × Vf) / (π × Va). The electron source according to claim 1, wherein the electron source is configured to have a width larger than 15 times the characteristic distance Xs.
【請求項7】請求項1乃至6のいずれか一つに記載の電
子源と、 該電子源に配置された前記電子放出素子から放出された
電子によって画像が形成される画像形成部材と、 前記電子放出素子から放出される電子を情報信号に応じ
て駆動制御する駆動手段と、を備えたことを特徴とする
画像形成装置。
7. An electron source according to claim 1, wherein: an image forming member on which an image is formed by electrons emitted from the electron-emitting device disposed in the electron source; A driving unit for driving and controlling electrons emitted from the electron-emitting device in accordance with the information signal.
【請求項8】前記画像形成部材は、前記電子源に配置さ
れた前記電子放出素子の1つに1画素が対応して配置さ
れたことを特徴とする請求項7に記載の画像形成装置。
8. The image forming apparatus according to claim 7, wherein one pixel of the image forming member is arranged corresponding to one of the electron-emitting devices arranged in the electron source.
【請求項9】前記画像形成部材は、デルタ配置されたこ
とを特徴とする請求項7又は8に記載の画像形成装置。
9. An image forming apparatus according to claim 7, wherein said image forming members are arranged in a delta arrangement.
【請求項10】前記画像形成部材は、三原色蛍光体であ
ることを特徴とする請求項7、8、又は9に記載の画像
形成装置。
10. An image forming apparatus according to claim 7, wherein said image forming member is a phosphor of three primary colors.
【請求項11】前記画像形成部材の1画素を形成する蛍
光膜が楕円形状であることを特徴とする請求項7乃至1
0のいずれか一つに記載の画像形成装置。
11. A fluorescent film forming one pixel of the image forming member has an elliptical shape.
0. The image forming apparatus according to claim 1,
【請求項12】前記画像形成部材は、x方向とy方向の
ピッチが等しいことを特徴とする請求項11に記載の画
像形成装置。
12. An image forming apparatus according to claim 11, wherein said image forming members have equal pitches in an x direction and a y direction.
【請求項13】前記画像形成部材は、x方向とy方向の
ピッチが異なることを特徴とする請求項11に記載の画
像形成装置。
13. An image forming apparatus according to claim 11, wherein said image forming members have different pitches in an x direction and a y direction.
【請求項14】前記画像形成部材は、ストライプ構造で
あることを特徴とする請求項7又は8に記載の画像形成
装置。
14. An image forming apparatus according to claim 7, wherein said image forming member has a stripe structure.
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WO2006025175A1 (en) * 2004-08-30 2006-03-09 Kabushiki Kaisha Toshiba Display unit
US7545091B2 (en) 2004-11-30 2009-06-09 Samsung Sdi Co., Ltd. Electron emission device

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