JP2002313221A - Manufacturing method of electron emitting element, electron source, display element, imaging device, and etchant for platinum material - Google Patents

Manufacturing method of electron emitting element, electron source, display element, imaging device, and etchant for platinum material

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JP2002313221A
JP2002313221A JP2002049648A JP2002049648A JP2002313221A JP 2002313221 A JP2002313221 A JP 2002313221A JP 2002049648 A JP2002049648 A JP 2002049648A JP 2002049648 A JP2002049648 A JP 2002049648A JP 2002313221 A JP2002313221 A JP 2002313221A
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manufacturing
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voltage
emitting
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Yasuo Takahashi
靖男 高橋
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To shorten and stabilize the time for etching a platinum material, when manufacturing an electron emitting element, and to stabilize the quality of the electron emitting element. SOLUTION: For the manufacturing method of the electron emitting element composed of a process of partially applying liquid drop of a metal compound solution containing electron emitting material between electrodes facing each other, a process of burning, a process of etching, and a process of forming an electron-emitting part after going through a process of electricity conduction treatment, aqua regia in which, at least one kind of metal ion chosen from sodium, potassium, lithium, cesium, or rubidium is dissolved, is used as an etchant in the etching process.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、電子線発生装置や
画像形成装置等の電子源として用いられる電子放出素子
の製造方法及びそれを用いた電子源、表示素子及び画像
形成装置の製造方法に関するものである。更に詳しく
は、インクジェット方式を利用して製造した電子放出素
子の製造方法及びそれを用いた電子源、表示素子及び画
像形成装置の製造方法に関するものである。更に、前記
電子放出素子、電子源、表示素子及び画像形成装置の製
造工程においてに使用される白金製電子放出膜や白金製
電極などの白金材料用のエッチング液に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing an electron-emitting device used as an electron source in an electron beam generator, an image forming apparatus, and the like, and an electron source, a display device, and a method of manufacturing an image forming apparatus using the same. Things. More specifically, the present invention relates to a method for manufacturing an electron-emitting device manufactured by using an inkjet method, and a method for manufacturing an electron source, a display device, and an image forming apparatus using the same. Further, the present invention relates to an etching solution for a platinum material such as a platinum electron-emitting film and a platinum electrode used in the manufacturing process of the electron-emitting device, the electron source, the display device, and the image forming apparatus.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、電子放出素子としては大別し
て熱電子源と冷陰極電子源を用いた2種類のものが知ら
れている。冷陰極電子源には表面伝導型電子放出素子
(以下、SCEと略す)等がある。
2. Description of the Related Art Conventionally, two types of electron-emitting devices using a thermionic electron source and a cold cathode electron source have been known. Examples of the cold cathode electron source include a surface conduction electron-emitting device (hereinafter abbreviated as SCE).

【0003】SCE型は、基板上に形成された小面積の
薄膜に、膜面に平行に電流を流すことにより、電子放出
が生ずる現象を利用するものである。この表面伝導型電
子放出素子としては、In23/SnO2薄膜によるも
の[M.Hartwelland C.G.Fonst
ad:”IEEE Trans.ED Conf.”、
519(1975)]等が報告されている。これらの表
面伝導型電子放出素子の典型的な例として前述のM.ハ
ートウェルの素子構成を図14に模式的に示す。同図に
おいて5は絶縁性基板である。6は電子放出部形成用薄
膜で、H型形状のパターンに、スパッタで形成された金
属酸化物薄膜等からなり、後述の通電フォーミングと呼
ばれる通電処理により電子放出部7が形成される。8は
電子放出部を含む薄膜と呼ぶことにする。尚、図中の素
子電極間隔L1は、0.5mm〜1mm、電極幅Wは、
0.1mmで設定されている。
[0003] The SCE type utilizes a phenomenon in which an electron is emitted when a current flows through a small-area thin film formed on a substrate in parallel with the film surface. This surface conduction electron-emitting device is a device using an In 2 O 3 / SnO 2 thin film [M. Hartwellland C.I. G. FIG. Fonst
ad: "IEEE Trans. ED Conf."
519 (1975)]. As a typical example of these surface conduction electron-emitting devices, the aforementioned M.I. FIG. 14 schematically shows an element configuration of the Hartwell. In the figure, reference numeral 5 denotes an insulating substrate. Reference numeral 6 denotes a thin film for forming an electron emitting portion, which is formed of a metal oxide thin film or the like formed by sputtering in an H-shaped pattern, and the electron emitting portion 7 is formed by an energization process called energization forming described later. Reference numeral 8 denotes a thin film including an electron-emitting portion. In the drawing, the element electrode interval L1 is 0.5 mm to 1 mm, and the electrode width W is
It is set at 0.1 mm.

【0004】従来、これらの表面伝導型電子放出素子に
おいては、電子放出を行なう前に電子放出部形成用薄膜
6に予めフォーミングと呼ばれる通電処理を施すことに
よって電子放出部7を形成するのが一般的であった。即
ち、フォーミングとは前記電子放出部形成用薄膜6の両
端に電圧を印加通電し、電子放出部形成用薄膜を局所的
に破壊、変形もしくは変質せしめ、電気的に高抵抗な状
態にした電子放出部7を形成することである。尚、電子
放出部7は電子放出部形成用薄膜6の一部に亀裂が発生
し、その亀裂付近から電子放出が行なわれる。以下、フ
ォーミングにより形成した電子放出部を含む電子放出部
形成用薄膜6を電子放出部を含む薄膜8と呼ぶ。前記フ
ォーミング処理をした表面伝導型電子放出素子は、上述
の電子放出部を含む薄膜8に電圧を印加し、素子に電流
を流すことにより、上述の電子放出部7より電子を放出
せしめるものである。
Conventionally, in these surface conduction electron-emitting devices, the electron-emitting portion 7 is generally formed by subjecting the thin film 6 for forming an electron-emitting portion to an energization process called forming before performing electron emission. It was a target. That is, forming refers to an electron emission in which a voltage is applied to both ends of the thin film 6 for forming an electron emission portion, the thin film for forming an electron emission portion is locally broken, deformed or deteriorated, and a high resistance state is obtained. That is, the part 7 is formed. In the electron emitting portion 7, a crack is generated in a part of the thin film 6 for forming the electron emitting portion, and the electron is emitted from the vicinity of the crack. Hereinafter, the thin film 6 for forming an electron emitting portion including an electron emitting portion formed by forming is referred to as a thin film 8 including an electron emitting portion. The surface-conduction electron-emitting device that has been subjected to the forming process is configured to apply a voltage to the thin film 8 including the above-described electron-emitting portion and to cause a current to flow through the device, thereby causing the electron-emitting portion 7 to emit electrons. .

【0005】しかしながら、これら従来の表面伝導型電
子放出素子は、実用化に当たって様々な問題があった
が、本発明者は後述するような様々な改善を鋭意検討
し、実用上の様々な問題点を解決してきた。これらの従
来技術の内、しばしば採用される方法としては、例えば
特開平1−200532号公報などに開示されているよ
うに、電子放出素子を作製する方法において、フォーミ
ング処理するための金属や金属酸化物の微粒子の電子放
出部形成用薄膜を得るために、素子電極間に有機金属化
合物の薄膜を形成し、これに焼成と呼ぶ熱処理を施すこ
とが知られている。
[0005] However, these conventional surface conduction electron-emitting devices have various problems in practical use, but the present inventors have intensively studied various improvements as described later, and have found various problems in practical use. Has been solved. Of these conventional techniques, a method often employed is, for example, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-200532, in a method of manufacturing an electron-emitting device, for forming a metal or metal oxide for forming treatment. It is known that a thin film of an organometallic compound is formed between element electrodes and subjected to a heat treatment called baking in order to obtain a thin film for forming an electron emission portion of fine particles of a substance.

【0006】この熱処理は、空気中で有機金属化合物の
熱分解を行なうことにより金属や金属酸化物の微粒子の
薄膜を生成するものである。
In this heat treatment, a thin film of fine particles of a metal or a metal oxide is generated by thermally decomposing an organometallic compound in the air.

【0007】また、電子放出膜や電子放出部の両側の金
属電極を白金で作る場合、フォトリソグラフィーの際に
はエッチング溶液として従来から王水が用いられてき
た。
In the case where the electron emission film and the metal electrodes on both sides of the electron emission portion are made of platinum, aqua regia has been conventionally used as an etching solution in photolithography.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来の電子放出部形成用薄膜及び表面伝導型電子
放出素子の製造方法には、次のような問題点があった。
However, the conventional methods for manufacturing the above-described thin film for forming an electron-emitting portion and the surface-conduction type electron-emitting device have the following problems.

【0009】この薄膜をバブルジェット方式で製造する
方法においては、製造雰囲気の気圧は常圧であり、温度
は常温であった。インクジェット方式としてバブルジェ
ット方式を使った場合、ヒーター温度は瞬間的にせよ、
数百度にもなる。このため、電子放出膜形成用の原料の
種類によっては、ヒーター上で、熱分解してしまい、吐
出悪化、膜厚バラツキ増加、電子放出量のバラツキ増
加、等の問題を内在していた。
In the method of manufacturing this thin film by the bubble jet method, the pressure of the manufacturing atmosphere is normal pressure and the temperature is normal temperature. When using the bubble jet method as the inkjet method, the heater temperature may be instantaneous,
It can be hundreds of degrees. For this reason, depending on the type of the material for forming the electron emission film, the material is thermally decomposed on the heater, and there are inherent problems such as deterioration in ejection, an increase in thickness variation, and an increase in electron emission amount.

【0010】また、電子放出膜や電子放出部の両側の金
属電極を白金で作る場合、フォトリソグラフィーの際に
エッチング用に従来から用いられている王水では、エッ
チングに時間がかかったり、エッチング速度が不安定で
あるという、製造工程上の問題があった。
In the case where the electron-emitting film and the metal electrodes on both sides of the electron-emitting portion are made of platinum, aqua regia, which has been conventionally used for etching in photolithography, takes a long time to etch, There is a problem in the manufacturing process that is unstable.

【0011】本発明の目的は、この様な従来技術の欠点
を改善するものであり、特に、電子放出素子用の白金電
極のエッチング溶液として用いられる王水を改善して、
エッチング工程を改善し、信頼性の高い電子放出素子の
製造方法を提供することにある。また、バブルジェット
方式で電子放出膜を作製する電子放出素子の製造方法に
おいて、常温、常圧下での作製条件から生ずる上記問題
点を解決した電子放出膜の作製方法を提供することにあ
る。更に、この作製方法を用いて製造する電子放出素
子、電子源、表示素子及び画像形成装置のバラツキの少
ない製造方法を提供することにある。
An object of the present invention is to improve such disadvantages of the prior art, and in particular, to improve aqua regia used as an etching solution for a platinum electrode for an electron-emitting device,
An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a highly reliable electron-emitting device by improving an etching process. Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing an electron-emitting device for manufacturing an electron-emitting film by a bubble jet method, which solves the above-mentioned problems caused by manufacturing conditions at normal temperature and normal pressure. It is still another object of the present invention to provide a method of manufacturing the electron-emitting device, the electron source, the display device, and the image forming apparatus, which is manufactured using the manufacturing method, with less variation.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記課題を
達成するために鋭意検討した結果、電子放出素子の素子
電極や電子放出膜として用いられる白金を、王水にアル
カリ金属イオンを添加することにより、エッチング速度
を向上させ、あるいはエッチング液の濃度を薄くするこ
とができることを見出し、本発明を完成するに至った。
また、バブルジェット方式で電子放出膜を作製する方法
において、(1)製造雰囲気の気圧が常圧よりも低い条
件であるか、または、(2)製造雰囲気の温度が常温よ
りも低い条件であるかの内、いずれかまたは両者を用い
ることによって、上記したノズルからの吐出悪化、形成
された電子放出膜の膜厚のバラツキ増加や電子放出素子
の電子放出量のバラツキ増加、等の問題を解決すること
ができることを見出した。
Means for Solving the Problems As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventor has found that platinum used as an element electrode or an electron emitting film of an electron emitting element is added to an aqua regia by adding alkali metal ions. By doing so, the inventors have found that the etching rate can be improved or the concentration of the etching solution can be reduced, and the present invention has been completed.
Further, in the method of manufacturing an electron emission film by a bubble jet method, (1) a condition in which the pressure of the manufacturing atmosphere is lower than normal pressure, or (2) a condition in which the temperature of the manufacturing atmosphere is lower than normal temperature. By using one or both of them, the above-mentioned problems such as the deterioration of the ejection from the nozzle, the variation in the thickness of the formed electron-emitting film, and the variation in the electron emission amount of the electron-emitting device are solved. I found that I can do it.

【0013】即ち、本発明の電子放出素子の製造方法
は、対向する電極間に電子放出材料を含む金属化合物溶
液の液滴を部分的に付与する工程と、加熱焼成工程と、
エッチング工程と、通電処理する過程を経て電子放出部
を形成する工程とを有する電子放出素子の製造方法にお
いて、エッチング工程で用いるエッチング液が王水にナ
トリウム、カリウム、リチウム、セシウム及びルビジウ
ムから選ばれる少なくとも一種の金属イオンを含むこと
を特徴とするものである。
That is, in the method of manufacturing an electron-emitting device according to the present invention, a step of partially applying a droplet of a metal compound solution containing an electron-emitting material between opposing electrodes;
In a method of manufacturing an electron-emitting device having an etching step and a step of forming an electron-emitting portion through a step of conducting electricity, an etchant used in the etching step is selected from sodium, potassium, lithium, cesium, and rubidium in aqua regia. It is characterized by containing at least one kind of metal ion.

【0014】白金電極や白金製電子放出部などの白金製
材料のエッチング液として、王水にアルカリ金属イオン
を含む溶液を用いることによって、エッチング所要時間
を短くでき、エッチング所要時間を安定化でき、白金材
料を用いた部材の品質を安定化することができる。
By using a solution containing alkali metal ions in aqua regia as an etching solution for a platinum material such as a platinum electrode or a platinum electron-emitting portion, the required etching time can be reduced, and the required etching time can be stabilized. The quality of the member using the platinum material can be stabilized.

【0015】本発明においては、製造雰囲気を減圧下及
び/または冷却下とすることが好ましい。対向する電極
間に電子放出部を有するSCEにおいて、該電子放出部
の電子放出膜製造方法として、バブルジェット方式を用
いる場合、製造雰囲気を減圧する方法、または、製造雰
囲気を冷却する方法の内、いずれかまたは両者を用いる
ことによって、バブルジェットのヒーター上での電子放
出膜原料の熱分解を減らして良好な電子放出膜を製造す
ることができる。
In the present invention, the production atmosphere is preferably under reduced pressure and / or cooling. In an SCE having an electron-emitting portion between opposing electrodes, when a bubble jet method is used as a method for manufacturing an electron-emitting film of the electron-emitting portion, a method for reducing the manufacturing atmosphere or a method for cooling the manufacturing atmosphere includes: By using one or both of them, it is possible to reduce the thermal decomposition of the material for the electron emission film on the heater of the bubble jet and produce a good electron emission film.

【0016】本発明は、電子源、表示素子及び画像形成
装置の製造方法、さらに、電子放出素子の製造工程で用
いられる白金電極のエッチング溶液をも包含する。
The present invention also includes a method for manufacturing an electron source, a display element and an image forming apparatus, and further includes an etching solution for a platinum electrode used in a process for manufacturing an electron-emitting device.

【0017】本発明の電子源の製造方法は、電子放出素
子と該素子への電圧印加手段を具備する電子源の製造方
法であって、該電子放出素子を本発明の前記電子放出素
子の製造方法で製造したことを特徴とするものである。
The method for manufacturing an electron source according to the present invention is a method for manufacturing an electron source comprising an electron-emitting device and a means for applying a voltage to the device. It is characterized by being manufactured by a method.

【0018】本発明の表示素子の製造方法は、電子放出
素子と該素子への電圧印加手段を具備する電子源と、該
素子から放出される電子を受けて発光する発光体とを具
備する表示素子の製造方法であって、該電子放出素子を
本発明の前記電子放出素子の製造方法で製造したことを
特徴とするものである。
A method for manufacturing a display element according to the present invention is directed to a display comprising an electron emitting element, an electron source having a means for applying a voltage to the element, and a luminous body which emits light by receiving electrons emitted from the element. A method for manufacturing a device, wherein the electron-emitting device is manufactured by the method for manufacturing an electron-emitting device according to the present invention.

【0019】本発明の画像形成装置の製造方法は、電子
放出素子と該素子への電圧印加手段を具備する電子源
と、該素子から放出される電子を受けて発光する発光体
と、外部信号に基づいて該素子へ印加する電圧を制御す
る駆動回路とを具備する画像形成装置の製造方法であっ
て、該電子放出素子を本発明の前記電子放出素子の製造
方法で製造したことを特徴とするものである。
According to the method of manufacturing an image forming apparatus of the present invention, there is provided an electron source including an electron-emitting device and a means for applying a voltage to the device, a luminous body that receives light emitted from the device and emits light, And a drive circuit for controlling a voltage applied to the element based on the method. 9. The method according to claim 1, wherein the electron-emitting device is manufactured by the method for manufacturing an electron-emitting device according to the present invention. Is what you do.

【0020】また、本発明の白金材料用エッチング液
は、電子放出素子の製造工程で用いる白金を溶解するエ
ッチング液が王水にナトリウム、カリウム、リチウム、
セシウム及びルビジウムから選ばれる少なくとも一種の
金属イオンを含むことを特徴とするものである。
Further, in the etching solution for a platinum material of the present invention, the etching solution for dissolving platinum used in the manufacturing process of the electron-emitting device contains sodium, potassium, lithium and aqua regia.
It contains at least one metal ion selected from cesium and rubidium.

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】以下、本発明の電子放出膜の製造
方法を図面に基づいて詳しく説明する。図1は、本発明
の電子放出膜の製造方法を示す模式図である。図2は、
本発明を適用可能な表面伝導型電子放出素子の構成を示
す模式的平面図及び断面図である。図3は、本発明の電
子放出素子の製造方法の一例を示す工程図である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a method for manufacturing an electron emission film according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic view illustrating a method for manufacturing an electron emission film of the present invention. FIG.
1A and 1B are a schematic plan view and a cross-sectional view illustrating a configuration of a surface conduction electron-emitting device to which the present invention can be applied. FIG. 3 is a process chart showing an example of the method for manufacturing an electron-emitting device of the present invention.

【0022】以下に、順をおって、本発明の製造方法を
図面に基づいて説明する。1)絶縁性基板5を洗剤、純
水及び有機溶剤により十分に洗浄後、真空蒸着法、スパ
ッタ法等により素子電極材料を堆積し、その後、フォト
リソグラフィー技術により該絶縁性基板5の面上に素子
電極9、10を形成する(図3(a)参照)。
The manufacturing method of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1) After sufficiently washing the insulating substrate 5 with a detergent, pure water, and an organic solvent, an element electrode material is deposited by a vacuum evaporation method, a sputtering method, or the like, and then, on the surface of the insulating substrate 5 by a photolithography technique. The device electrodes 9 and 10 are formed (see FIG. 3A).

【0023】この時、電極材料として、白金を使う場
合、フォトリソグラフィーのエッチング液として、王水
にナトリウム、カリウム、リチウム、セシウム、ルビジ
ウムの各イオンの少なくともいずれか一種を添加したも
のを使う。また、この後の工程で電子放出部を白金で作
る場合、エッチング工程があれば、同じく、アルカリ金
属イオンを含有する王水を用いる。このエッチング溶液
を用いることによって、エッチング速度を向上させ、ま
た、従来よりも薄い王水で効率よくエッチングできる。
At this time, when platinum is used as an electrode material, an aqua regia added with at least one of sodium, potassium, lithium, cesium, and rubidium ions is used as an etching solution for photolithography. In the case where the electron-emitting portion is made of platinum in the subsequent steps, if there is an etching step, aqua regia containing alkali metal ions is also used. By using this etching solution, the etching rate can be improved, and etching can be performed efficiently with aqua regia that is thinner than in the past.

【0024】2)絶縁性基板5上に設けられた素子電極
9と素子電極10との間に、電子放出部形成用薄膜6を
形成する。形成方法は、原料として、有機金属化合物ま
たは無機金属化合物を用い、バブルジェット方式で製造
する。この時バブルジェット方式の製造雰囲気を減圧す
る方法、または、バブルジェット方式の製造雰囲気を冷
却する方法の内、いずれかまたは両者を用いる。こうし
て薄膜を形成し、この後、熱処理する。熱処理時は、減
圧や冷却状態を維持しても、いずれかまたは両方を解除
してもよい。この熱処理によって、該薄膜を金属微粒子
膜または金属酸化物微粒子膜とし、リフトオフ、エッチ
ング等によりパターニングし、電子放出部形成用薄膜6
を形成する(図3(b))。
2) The thin film 6 for forming an electron emitting portion is formed between the device electrode 9 and the device electrode 10 provided on the insulating substrate 5. The formation method uses an organic metal compound or an inorganic metal compound as a raw material, and is manufactured by a bubble jet method. At this time, one or both of a method of reducing the production atmosphere of the bubble jet method and a method of cooling the production atmosphere of the bubble jet method are used. Thus, a thin film is formed, and thereafter, a heat treatment is performed. During the heat treatment, the reduced pressure or the cooled state may be maintained, or one or both of them may be released. By this heat treatment, the thin film is formed into a metal fine particle film or a metal oxide fine particle film, and is patterned by lift-off, etching, or the like.
Is formed (FIG. 3B).

【0025】このように、本発明の電子放出素子の製造
方法では、前記液滴付与手段がバブルジェット方式であ
ることが好ましい。本発明で言うバブルジェット方式と
は、インクジェット方式の一種類である。インクジェッ
ト方式は2種類あり、一つはバブルジェット方式、もう
一つはピエゾジェット方式である。前者は、発熱抵抗体
により加熱・発泡させて、ノズルより液滴を噴出させる
技術である。後者はノズルに配設されたピエゾ素子の収
縮圧力によって、液滴を噴出させる技術である。バブル
ジェット方式においては、インク等の液体を熱エネルギ
ーの利用で吐出させるため、液体に熱を作用させる熱作
用部が存在する。本発明は、主に、バブルジェット方式
において効果を発揮する。また、前記電子放出素子は表
面伝導型電子放出素子であることが好ましい。また、前
記電子放出素子の製造雰囲気の気圧及び温度がそれぞれ
常圧より低く及び/または常温より低くすることが好ま
しい。
As described above, in the method of manufacturing an electron-emitting device according to the present invention, it is preferable that the droplet applying means is of a bubble jet type. The bubble jet method referred to in the present invention is one type of an ink jet method. There are two types of ink jet systems, one is a bubble jet system and the other is a piezo jet system. The former is a technique in which a heating resistor is heated and foamed to eject a droplet from a nozzle. The latter is a technique in which droplets are ejected by the contraction pressure of a piezo element provided in a nozzle. In the bubble jet method, a liquid such as ink is ejected by using thermal energy, and therefore, there is a heat acting section for applying heat to the liquid. The present invention is mainly effective in the bubble jet method. Preferably, the electron-emitting device is a surface conduction electron-emitting device. Further, it is preferable that the pressure and temperature of the manufacturing atmosphere of the electron-emitting device are lower than normal pressure and / or lower than normal temperature, respectively.

【0026】次に、本発明における電子放出部形成用薄
膜6の形成工程について説明する。本発明に用いられる
有機金属化合物または無機金属化合物に含まれる金属と
しては、Pd、Pt、Ru、Ag、Au、Ti、In、
Cu、Cr、Fe、Zn、Sn、Ta、W、Pbなど
が、得られる電子放出素子の電子放出特性が好ましい点
から用いられる。
Next, the step of forming the electron-emitting-portion-forming thin film 6 according to the present invention will be described. The metal contained in the organometallic compound or the inorganic metal compound used in the present invention includes Pd, Pt, Ru, Ag, Au, Ti, In,
Cu, Cr, Fe, Zn, Sn, Ta, W, Pb, and the like are used because the electron emission characteristics of the obtained electron emission element are preferable.

【0027】有機金属化合物としては、有機酸塩または
そのクラスターや有機アンミン錯体などが、良好な電子
放出部形成用薄膜が得られる点から好ましく用いられ
る。
As the organometallic compound, an organic acid salt or a cluster thereof, an organic ammine complex, or the like is preferably used from the viewpoint that a good thin film for forming an electron emitting portion can be obtained.

【0028】無機金属化合物としては、上記金属のハロ
ゲン化合物、硝酸塩、亜硝酸塩、塩酸塩、アミン錯体な
どが、良好な電子放出部形成用薄膜が得られる点から好
ましく用いられる。
As the inorganic metal compound, halogen compounds of the above metals, nitrates, nitrites, hydrochlorides, amine complexes and the like are preferably used from the viewpoint that a good thin film for forming an electron emitting portion can be obtained.

【0029】上記のようにして選んだ有機金属化合物ま
たは無機金属化合物を水に溶解または分散させる。
The organometallic compound or inorganic metal compound selected as described above is dissolved or dispersed in water.

【0030】このような原料溶液の液滴をバブルジェッ
ト方式で電極9、10間に付与して薄膜を形成させるの
であるが、この場合、図1に示したように、このバブル
ジェット方式の薄膜製造装置1を減圧装置2及び冷却装
置3を備えた冷却可能な部屋4に設置する。
A thin film is formed by applying a droplet of such a raw material solution between the electrodes 9 and 10 by a bubble jet method. In this case, as shown in FIG. The production apparatus 1 is installed in a coolable room 4 provided with a decompression device 2 and a cooling device 3.

【0031】製造雰囲気の減圧の度合いは、原料の溶媒
の沸点や原料の熱分解温度を考慮して、適した条件を選
択する。本発明における減圧の度合いは、1気圧未満か
ら0.1気圧の範囲が好ましい。
For the degree of pressure reduction in the production atmosphere, suitable conditions are selected in consideration of the boiling point of the solvent of the raw material and the thermal decomposition temperature of the raw material. The degree of pressure reduction in the present invention is preferably in the range of less than 1 atmosphere to 0.1 atmosphere.

【0032】同様に製造雰囲気の冷却の度合いは、原料
の溶媒の沸点や原料の熱分解温度、更に、バブルジェッ
トの吐出量、吐出間隔などを考慮して、適した条件を選
択する。本発明における冷却の度合いは、20℃から1
℃の範囲が好ましい。
Similarly, the degree of cooling of the production atmosphere is selected in consideration of the boiling point of the solvent of the raw material, the thermal decomposition temperature of the raw material, the discharge amount of the bubble jet, the discharge interval, and the like. The degree of cooling in the present invention is from 20 ° C. to 1 degree.
C. is preferred.

【0033】このような製造装置を用いることによっ
て、泡の発生温度が低くなる原理は、クラジウス−クラ
ペイロンの法則により沸点が気圧の関数であることによ
る。但し、バブルジェット方式では、一つの泡によって
吐出された後、ある程度以上、温度が下がって、泡が無
くなるかまたは極めて小さくならなければ、後に続く発
泡に必要な液の吸い込み量が少なくなって、吐出液量が
少なくなる。つまり、本方法においては、減圧だけで
は、効果が不十分である場合が多く、一つの泡によって
原料液が吐出された後、泡を消滅させるかまたはごく小
さく収縮させるために、冷却した方が効果的である場合
が多い。このことの原理は、前記したように気体の体積
や液体の蒸気圧が温度の関数で、温度が下がれば、体積
や蒸気圧は小さくなることによる。
The principle of lowering the bubble generation temperature by using such a manufacturing apparatus is based on the fact that the boiling point is a function of the atmospheric pressure according to the Clausius-Clapeyron law. However, in the bubble jet method, after being discharged by one bubble, if the temperature drops to a certain extent or more, and the bubble disappears or becomes extremely small, the suction amount of the liquid necessary for the subsequent foaming decreases, The amount of liquid discharged is reduced. In other words, in the present method, the effect is often insufficient only by the reduced pressure, and after the raw material liquid is discharged by one bubble, it is preferable to cool down in order to eliminate the bubble or shrink the bubble very small. Often effective. The principle of this is that, as described above, the volume of the gas and the vapor pressure of the liquid are functions of the temperature, and the lower the temperature, the smaller the volume and the vapor pressure.

【0034】このようにして、減圧、冷却された部屋4
で、噴射が終わると次に熱処理を行なう。この熱処理時
の雰囲気条件は、減圧や冷却が継続されていても、いず
れかまたは両者が解除されていても、いずれでもよい。
但し、冷却のみ継続された場合は、蒸気状熱分解生成物
の排除機構があった方がよい。この排除機構としては、
冷却トラップや換気機構がある。このような雰囲気で、
低温加熱(100℃以下)し金属化合物薄膜を形成す
る。次に、高温加熱(150℃)して水分などを揮発除
去する。この後、金属化合物や金属を酸化物に変えるた
めに、更に高温(300℃、10分以上)で熱処理す
る。
The chamber 4 thus decompressed and cooled in this way
Then, after the injection, heat treatment is performed next. Atmospheric conditions during this heat treatment may be either those in which depressurization or cooling is continued, or one or both of them are released.
However, when only cooling is continued, it is better to have a mechanism for removing vaporous pyrolysis products. This exclusion mechanism includes:
There are cooling traps and ventilation mechanisms. In such an atmosphere,
A low-temperature heating (100 ° C. or lower) is performed to form a metal compound thin film. Next, high-temperature heating (150 ° C.) is performed to volatilize and remove moisture. Thereafter, in order to convert the metal compound or metal into an oxide, heat treatment is performed at a higher temperature (300 ° C., 10 minutes or more).

【0035】また、電子放出部や電極などに、白金製材
料を用い、それをエッチングする場合のエッチング液と
しては、王水を水で倍に希釈し、塩化ナトリウム、塩化
カリウム、硝酸ナトリウム、硝酸カリウムなどのアルカ
リ金属の水溶性塩を1重量パーセント〜10重量パーセ
ント、好ましくは、2重量パーセント〜3重量パーセン
ト添加したものを使う。この添加効果の原理は、塩化白
金酸よりも塩化白金酸塩の方が水に溶けやすいためと考
えられる。なお、添加量が1重量パーセントより少ない
場合は、効果が小さく、10重量パーセントを越えて添
加しても効果のそれ以上の向上は少ない。このエッチン
グ液を使えば、エッチング所要時間が短くなる。また、
液の寿命が長くなるので、大量生産における、新液と旧
液とのエッチング所要時間の差が小さくなって、材料の
品質が安定する。
In the case where a material made of platinum is used for the electron-emitting portion and the electrodes, an aqua regia is diluted twice with water, and sodium chloride, potassium chloride, sodium nitrate and potassium nitrate are used as an etching solution for etching the material. And the like, to which 1% by weight to 10% by weight, preferably 2% by weight to 3% by weight of a water-soluble salt of an alkali metal such as an alkali metal is added. It is considered that the principle of this addition effect is that chloroplatinate is more soluble in water than chloroplatinate. When the addition amount is less than 1% by weight, the effect is small, and even if added over 10% by weight, the effect is not further improved. The use of this etchant shortens the required etching time. Also,
Since the life of the solution is prolonged, the difference in the etching time between the new solution and the old solution in mass production is reduced, and the quality of the material is stabilized.

【0036】3)続いて、フォーミングと呼ばれる通電
処理を行なう。素子電極9、10間に不図示の電源を用
いて、通電を行なうと、電子放出部形成用薄膜6の部位
に、構造の変化した電子放出部7が形成される(図3
(c))。通電フォーミングによれば電子放出部形成用
薄膜6を局所的に破壊、変形もしくは変質等の構造の変
化した部位が形成される。該部位が電子放出部7を構成
する。通電フォーミングの電圧波形の例を図5に示す。
3) Subsequently, an energization process called forming is performed. When power is applied between the device electrodes 9 and 10 using a power supply (not shown), an electron emitting portion 7 having a changed structure is formed at the portion of the thin film 6 for forming an electron emitting portion.
(C)). According to the energization forming, a portion where the structure such as the destruction, deformation or alteration of the thin film 6 for forming the electron emission portion is locally changed is formed. This portion constitutes the electron emission section 7. FIG. 5 shows an example of the voltage waveform of the energization forming.

【0037】電圧波形は、パルス波形が好ましい。図5
におけるT1及びT2は電圧波形のパルス幅とパルス間
隔である。通常T1は1マイクロ秒〜10ミリ秒、T2
は、10マイクロ秒〜100ミリ秒の範囲で設定され
る。三角波の波高値(通電フォーミング時のピーク電
圧)は、表面伝導型電子放出素子の形態に応じて適宜選
択される。このような条件のもと、例えば、数秒から数
十分間電圧を印加する。パルス波形は三角波に限定され
るものではなく、矩形波など所望の波形を採用すること
ができる。
The voltage waveform is preferably a pulse waveform. FIG.
T1 and T2 in are the pulse width and pulse interval of the voltage waveform. Normally T1 is 1 microsecond to 10 milliseconds, T2
Is set in the range of 10 microseconds to 100 milliseconds. The peak value of the triangular wave (peak voltage during energization forming) is appropriately selected according to the form of the surface conduction electron-emitting device. Under such conditions, for example, a voltage is applied for several seconds to several tens minutes. The pulse waveform is not limited to a triangular wave, and a desired waveform such as a rectangular wave can be adopted.

【0038】通電フォーミング処理の終了は、パルス間
隔T2中に、電子放出部形成用薄膜6を局所的に破壊、
変形しない程度の電圧を印加し、電流を測定して検知す
ることができる。例えば、0.1V程度の電圧印加によ
り流れる素子電流を測定し、抵抗値を求めて、1Mオー
ム以上の抵抗を示した時、通電フォーミングを終了させ
る。
The end of the energization forming process is to locally destroy the thin film 6 for forming an electron emission portion during the pulse interval T2.
By applying a voltage that does not cause deformation, the current can be measured and detected. For example, the element current flowing when a voltage of about 0.1 V is applied is measured, and the resistance value is calculated. When the resistance value indicates 1 M ohm or more, the energization forming is terminated.

【0039】4)フォーミングを終えた素子には活性化
工程と呼ばれる処理を施すのが好ましい。活性化工程と
は、この工程により、素子電流Ifや放出電流Ieが著
しく変化する工程である。
4) It is preferable to perform a process called an activation step on the device after the forming. The activation step is a step in which the element current If and the emission current Ie are significantly changed by this step.

【0040】活性化工程は、例えば、有機物質のガスを
含有する雰囲気下で、通電フォーミングと同様に、パル
スの印加を繰り返すことで行なうことができる。この雰
囲気は例えば油拡散ポンプやロータリーポンプなどを用
いて真空容器内を排気した場合に雰囲気内に残留する有
機ガスを利用して形成することができる他、イオンポン
プなどにより一旦十分に排気した真空中に適当な有機物
質のガスを導入することによっても得られる。このとき
の好ましい有機物質のガス圧は、前述の応用の形態、真
空容器の形状や、有機物質の種類などにより異なるため
場合に応じ適宜設定される。
The activation step can be performed, for example, by repeatedly applying a pulse in an atmosphere containing an organic substance gas, similarly to the energization forming. This atmosphere can be formed by using an organic gas remaining in the atmosphere when the inside of the vacuum vessel is evacuated using, for example, an oil diffusion pump or a rotary pump, or a vacuum once sufficiently evacuated by an ion pump or the like. It can also be obtained by introducing a gas of an appropriate organic substance therein. The preferable gas pressure of the organic substance at this time varies depending on the above-described application form, the shape of the vacuum vessel, the type of the organic substance, and the like, and is appropriately set according to the case.

【0041】適当な有機物質としては、アルカン、アル
ケン、アルキンの脂肪族炭化水素類、芳香族炭化水素
類、アルコール類、アルデヒド類、ケトン類、アミン
類、フェノール、カルボン、スルホン酸等の有機酸類等
を挙げることができ、具体的には、メタン、エタン、プ
ロパンなどCn2n+2で表される飽和炭化水素、エチレ
ン、プロピレンなどCn2n等の組成式で表される不飽
和炭化水素、ベンゼン、トルエン、メタノール、エタノ
ール、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、アセト
ン、メチルエチルケトン、メチルアミン、エチルアミ
ン、フェノール、蟻酸、酢酸、プロピオン酸等が使用で
きる。この処理により、雰囲気中に存在する有機物質か
ら、炭素あるいは炭素化合物が素子上に堆積し、素子電
流Ifや放出電流Ieが著しく変化するようになる。
Suitable organic substances include organic acids such as aliphatic hydrocarbons of alkane, alkene and alkyne, aromatic hydrocarbons, alcohols, aldehydes, ketones, amines, phenols, carboxylic acids, sulfonic acids and the like. Specific examples thereof include unsaturated hydrocarbons represented by C n H 2n + 2 such as methane, ethane and propane, and unsaturated hydrocarbons represented by a composition formula such as C n H 2n such as ethylene and propylene. Hydrocarbon, benzene, toluene, methanol, ethanol, formaldehyde, acetaldehyde, acetone, methyl ethyl ketone, methylamine, ethylamine, phenol, formic acid, acetic acid, propionic acid and the like can be used. By this treatment, carbon or a carbon compound is deposited on the device from the organic substance existing in the atmosphere, and the device current If and the emission current Ie are significantly changed.

【0042】活性化工程の終了判定は素子電流Ifと放
出電流Ieを測定しながら、適宜行なう。なお、パルス
幅、パルス間隔、パルス波高値などは適宜設定される。
The end of the activation step is determined as appropriate while measuring the device current If and the emission current Ie. The pulse width, pulse interval, pulse crest value, and the like are set as appropriate.

【0043】炭素及び炭素化合物とは、グラファイト
(いわゆる高配向性熱分解炭素HOPG、熱分解炭素P
G、無定形炭素GC)を包含する、非晶質カーボン(ア
モルファスカーボン及び、アモルファスカーボンと前記
グラファイトの微結晶の混合物を指す)であり、その膜
厚は500Å以下の範囲とするのが好ましく、300Å
以下の範囲とするのがより好ましい。尚、HOPGはほ
ぼ完全なグラファイトの結晶構造、PGは結晶粒が20
0Å程度で結晶構造がやや乱れたもの、GCは結晶粒が
20Å程度になり結晶構造の乱れがさらに大きくなった
ものを指す。
Carbon and carbon compounds include graphite (so-called highly oriented pyrolytic carbon HOPG, pyrolytic carbon P).
G, amorphous carbon GC) and amorphous carbon (refer to amorphous carbon and a mixture of amorphous carbon and the above-mentioned graphite microcrystals), and its film thickness is preferably in the range of 500 ° or less, 300Å
More preferably, it is in the following range. HOPG has almost perfect crystal structure of graphite, and PG has 20 crystal grains.
At about 0 °, the crystal structure is slightly disturbed, and GC indicates that the crystal grains are about 20 °, and the disorder of the crystal structure is further increased.

【0044】5)このような工程を経て得られた電子放
出素子は、安定化工程を行なうことが好ましい。この工
程は、真空容器内の有機物質を排気する工程である。真
空容器を排気する真空排気装置は、装置から発生するオ
イルが素子の特性に影響を与えないように、オイルを使
用しないものを用いるのが好ましい。具体的には、ソー
プションポンプ、イオンポンプ等の真空排気装置を挙げ
ることが出来る。
5) The electron-emitting device obtained through the above steps is preferably subjected to a stabilization step. This step is a step of exhausting the organic substance in the vacuum container. It is preferable to use a vacuum exhaust device that does not use oil so that the oil generated from the device does not affect the characteristics of the element. Specifically, a vacuum exhaust device such as a sorption pump or an ion pump can be used.

【0045】前記活性化の工程で、排気装置として油拡
散ポンプやロータリーポンプを用い、これから発生する
オイル成分に由来する有機ガスを用いた場合は、この成
分の分圧を極力低く抑える必要がある。真空容器内の有
機成分の分圧は、上記の炭素及び炭素化合物がほぼ新た
に堆積しない分圧で1×10-8Torr以下が好まし
く、さらには1×10-10Torr以下が特に好まし
い。さらに真空容器内を排気するときには、真空容器全
体を加熱して、真空容器内壁や、電子放出素子に吸着し
た有機物質分子を排気しやすくするのが好ましい。この
ときの加熱条件は80〜200℃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
きさや形状、電子放出素子の構成などの諸条件により適
宜選ばれる条件により行なう。真空容器内の圧力は極力
低くすることが必要で、1〜3×10 -7Torr以下が
好ましく、さらに1×10-8Torr以下が特に好まし
い。
In the above-mentioned activation step, oil expansion as an exhaust device is performed.
Using a dispersing pump or a rotary pump
When organic gas derived from oil components is used,
It is necessary to keep the partial pressure as low as possible. Yes inside vacuum container
The partial pressure of the components is almost the same as that of the above carbon and carbon compounds.
1 × 10 with partial pressure that does not accumulate on-8Torr or less is preferred
And 1 × 10-TenTorr or less is particularly preferred
No. When evacuating the vacuum vessel further,
The body is heated and adsorbed on the inner wall of the vacuum vessel and the electron-emitting device.
It is preferable to easily exhaust the organic substance molecules. this
The heating condition at this time is preferably 80 to 200 ° C for 5 hours or more.
However, the present invention is not limited to this condition.
Suitable for various conditions such as size, shape, configuration of electron-emitting device, etc.
This is performed under conditions that are appropriately selected. The pressure inside the vacuum vessel is as low as possible
It is necessary to lower, 1-3 × 10 -7Torr or less
Preferably, 1 × 10-8Torr or less is particularly preferred
No.

【0046】安定化工程を行なった後の駆動時の雰囲気
は、上記安定化処理終了時の雰囲気を維持するのが好ま
しいが、これに限るものではなく、有機物質が十分除去
されていれば、真空度自体は多少低下しても十分安定な
特性を維持することが出来る。
The atmosphere at the time of driving after performing the stabilization step is preferably the same as the atmosphere at the end of the stabilization treatment, but is not limited to this. If the organic substance is sufficiently removed, Even if the degree of vacuum itself is slightly reduced, sufficiently stable characteristics can be maintained.

【0047】このような真空雰囲気を採用することによ
り、新たな炭素あるいは炭素化合物の堆積を抑制でき、
結果として素子電流If、放出電流Ieが、安定する。
By adopting such a vacuum atmosphere, the deposition of new carbon or carbon compound can be suppressed.
As a result, the element current If and the emission current Ie are stabilized.

【0048】以下、本発明を適用しうる表面伝導型電子
放出素子を図面を参照して詳細に説明する。
Hereinafter, a surface conduction electron-emitting device to which the present invention can be applied will be described in detail with reference to the drawings.

【0049】本発明を適用しうる表面伝導型電子放出素
子の基本的な構成には大別して、平面型及び垂直型の2
つの構成が上げられる。まず、表面伝導型電子放出素子
について説明する。図2は本発明を適用可能な表面伝導
型電子放出素子の構成を示す模式図であり、図2aは平
面図、2bは断面図である。
The basic structure of a surface conduction electron-emitting device to which the present invention can be applied is roughly classified into two types: a planar type and a vertical type.
There are two configurations. First, the surface conduction electron-emitting device will be described. FIG. 2 is a schematic view showing a configuration of a surface conduction electron-emitting device to which the present invention can be applied. FIG. 2A is a plan view, and FIG. 2B is a cross-sectional view.

【0050】図2において、5は基板、9、10は素子
電極、6は電子放出部形成用薄膜、7は電子放出部、8
は電子放出部を含む薄膜である。基板1としては、石英
ガラス、Na等の不純物含有量を減少したガラス、青板
ガラス、青板ガラスにスパッタ法等により形成したSi
2を積層したガラス基板等及びアルミナ等のセラミッ
クス及びSi基板等を用いることができる。
In FIG. 2, 5 is a substrate, 9 and 10 are device electrodes, 6 is a thin film for forming an electron emitting portion, 7 is an electron emitting portion, 8
Is a thin film including an electron emitting portion. Examples of the substrate 1 include quartz glass, glass with a reduced content of impurities such as Na, blue plate glass, and Si formed on blue plate glass by sputtering or the like.
A glass substrate on which O 2 is laminated, a ceramic such as alumina, a Si substrate, or the like can be used.

【0051】対向する素子電極9、10の材料として
は、一般的な導体材料を用いることができる。これは例
えばNi、Cr、Au、Mo、W、Pt、Ti、Al、
Cu、Pd等の金属或は合金及びPd、Ag、Au、R
uO2、Pd−Ag等の金属或は金属酸化物とガラス等
から構成される印刷導体、In23−SnO2等の透明
電導体及びポリシリコン等の半導体材料等より適宜選択
することができる。これらの材料の内、本発明では白金
が好ましく用いられる。
As a material for the element electrodes 9 and 10 facing each other, a general conductor material can be used. This includes, for example, Ni, Cr, Au, Mo, W, Pt, Ti, Al,
Metals or alloys such as Cu and Pd and Pd, Ag, Au, R
It can be appropriately selected from a printed conductor composed of a metal or a metal oxide such as uO 2 or Pd-Ag and glass, a transparent conductor such as In 2 O 3 —SnO 2 and a semiconductor material such as polysilicon. it can. Of these materials, platinum is preferably used in the present invention.

【0052】素子電極間隔L1、素子電極長さW1、電
子放出部形成用薄膜6の形状等は、応用される形態等を
考慮して設計される。素子電極間隔L1は、好ましく
は、数千オングストロームから数百マイクロメートルの
範囲とすることができ、より好ましくは、素子電極間に
印加する電圧等を考慮して数マイクロメートルから数十
マイクロメートルの範囲とすることができる。
The element electrode interval L1, the element electrode length W1, and the shape of the thin film 6 for forming the electron emission portion are designed in consideration of the applied form and the like. The element electrode interval L1 can be preferably in the range of several thousand Angstroms to several hundred micrometers, and more preferably several micrometer to several tens micrometer in consideration of the voltage applied between the element electrodes. Range.

【0053】素子電極長さW1は、電極の抵抗値、電子
放出特性を考慮して、数マイクロメートルから数百マイ
クロメートルの範囲とすることができる。素子電極2、
3の膜厚dは、数百オングストロームから数マイクロメ
ートルの範囲とすることができる。
The element electrode length W1 can be set in a range from several micrometers to several hundred micrometers in consideration of the resistance value of the electrode and the electron emission characteristics. Device electrode 2,
The thickness d of 3 can be in the range of hundreds of angstroms to several micrometers.

【0054】尚、図2に示した構成だけでなく、基板5
上に、電子放出部形成用薄膜6、対向する素子電極9、
10の順に積層した構成とすることもできる。
It should be noted that not only the structure shown in FIG.
On top of this, the electron-emitting-portion-forming thin film 6, the opposing device electrode 9,
It is also possible to adopt a configuration in which the layers are stacked in the order of 10.

【0055】電子放出部形成用薄膜6には、良好な電子
放出特性を得るために、微粒子で構成された微粒子膜を
用いるのが好ましく、その膜厚は、素子電極9、10へ
のステップカバレージ、素子電極9、10間の抵抗値及
び後述する通電フォーミング条件等を考慮して、適宜設
定されるが、通常は数オングストロームから数千オング
ストロームの範囲とすることが好ましく、より好ましく
は10Åより500Åの範囲とするのが良い。その抵抗
値は、Rsが102から107オーム/□の値である。な
おRsは、厚さがt、幅がwで長さがlの薄膜の抵抗R
を、R=Rs(l/w)とおいたときに現れる。本明細
書において、フォーミング処理については、通電処理を
例に挙げて説明するが、フォーミング処理はこれに限ら
れるものではなく、膜に亀裂を生じさせて高抵抗状態を
形成するあらゆる処理を包含するものである。
It is preferable to use a fine particle film composed of fine particles for the electron emitting portion forming thin film 6 in order to obtain good electron emission characteristics. It is appropriately set in consideration of the resistance between the device electrodes 9 and 10 and the energizing forming conditions described later, but is usually preferably in the range of several Å to several thousand Å, more preferably 10 ° to 500 °. Should be within the range. The resistance value of Rs is 10 2 to 10 7 ohm / □. Rs is a resistance R of a thin film having a thickness t, a width w, and a length l.
Appears as R = Rs (l / w). In the present specification, the forming process will be described by taking an energizing process as an example, but the forming process is not limited to this, and includes any process that causes a crack in a film to form a high resistance state. Things.

【0056】ここで述べる微粒子膜とは、複数の微粒子
が集合した膜であり、その微細構造は、微粒子がここに
分散配置した状態あるいは微粒子が互いに隣接、あるい
は重なり合った状態(いくつかの微粒子が集合し、全体
として島状構造を形成している場合も含む)をとってい
る。微粒子の粒径は、数オングストロームから数千オン
グストロームの範囲、好ましくは10Åから200Åの
範囲である。
The fine particle film described here is a film in which a plurality of fine particles are aggregated, and has a fine structure in a state where the fine particles are dispersed and arranged here, or in a state where the fine particles are adjacent to each other or overlap each other (when some fine particles are mixed). To form an island-like structure as a whole). The particle size of the microparticles ranges from a few Angstroms to several thousand Angstroms, preferably from 10 ° to 200 °.

【0057】なお、本明細書では頻繁に「微粒子」とい
う言葉を用いるので、その意味について説明する。
In the present specification, the term “fine particles” is frequently used, and its meaning will be described.

【0058】小さな粒子を「微粒子」と呼び、これより
も小さなものを「超微粒子」と呼ぶ。「超微粒子」より
もさらに小さく原子の数が数百個程度以下のものを「ク
ラスター」と呼ぶことは広く行なわれている。
Small particles are called "fine particles", and smaller ones are called "ultra fine particles". It is widely known that a particle having a size smaller than the "ultra-fine particles" and having a number of atoms of about several hundreds or less is referred to as a "cluster".

【0059】しかしながら、それぞれの境は厳密なもの
ではなく、どの様な性質に注目して分類するかにより変
化する。また「微粒子」と「超微粒子」を一括して「微
粒子」と呼ぶ場合もあり、本明細書中での記述はこれに
沿ったものである。
However, each boundary is not strict, and changes depending on what kind of property is focused on. Further, “fine particles” and “ultrafine particles” may be collectively referred to as “fine particles”, and the description in this specification is in line with this.

【0060】「実験物理学講座14 表面・微粒子」
(木下是雄 編、共立出版 1986年9月1日発行)
では次のように記述されている。「本稿で微粒子と言う
ときにはその直径がだいたい2〜3μm程度から10n
m程度までとし、特に超微粒子と言うときは粒径が10
nm程度から2〜3nm程度までを意味することにす
る。両者を一括して単に微粒子と書くこともあってけっ
して厳密なものではなく、だいたいの目安である。粒子
を構成する原子の数が2個から数十〜数百個程度の場合
はクラスターと呼ぶ」(195ページ 22〜26行
目)
"Experimental Physics Course 14 Surface and Fine Particles"
(Edited by Kinoshita Yoshio, Kyoritsu Shuppan published September 1, 1986)
Then, it is described as follows. "When we say fine particles in this paper, the diameter is about 2-3 μm to 10n.
m, and especially when it is referred to as ultrafine particles, the particle size is 10
It means from about nm to about 2 to 3 nm. It is not exactly strict because both are collectively written as fine particles, but it is a rough guide. When the number of atoms constituting a particle is two to several tens to several hundreds, it is called a cluster. "(Page 195, lines 22 to 26)

【0061】付言すると、新技術開発事業団の“林・超
微粒子プロジェクト”での「超微粒子」の定義は、粒径
の下限はさらに小さく、次のようなものであった。
In addition, the definition of “ultrafine particles” in the “Hayashi / Ultrafine Particle Project” of the New Technology Development Corporation has the following lower limit of the particle size, and is as follows.

【0062】「創造科学技術推進制度の“超微粒子プロ
ジェクト”(1981〜1986)では、粒子の大きさ
(径)がおよそ1〜100nmの範囲のものを“超微粒
子”(ultra fine particle)と呼
ぶことにした。すると1個の超微粒子はおよそ100〜
108 個位の原子の集合体ということになる。原子の尺
度でみれば超微粒子は大〜巨大粒子である。」(「超微
粒子−創造科学技術−」林主税、上田良二、田崎明
編;三田出版 1988年 2ページ1〜4行目)「超
微粒子よりさらに小さいもの、即ち原子が数個〜数百個
で構成される1個の粒子は、ふつうクラスターと呼ばれ
る」(同書2ページ12〜13行目)。
In the “Ultrafine Particle Project” of the Promotion System for Creative Science and Technology (1981-1986), a particle having a particle size (diameter) in the range of about 1 to 100 nm is called “ultrafine particle”. Then, one ultrafine particle is about 100-
It comes to 10 eight-position of atoms aggregate of. Ultra-fine particles are large to giant particles on an atomic scale. ("Ultra Fine Particles-Creative Science and Technology-" Hayashi Tax, Ryoji Ueda, Akira Tazaki
Ed., Mita Publishing, 1988, page 2, lines 1 to 4) "A particle smaller than ultrafine particles, that is, a single particle composed of several to several hundred atoms is usually called a cluster." Lines 12-13).

【0063】上記のような一般的な呼び方をふまえて、
本明細書において「微粒子」とは多数の原子・分子の集
合体で、粒径の下限は数オングストローム〜10オング
ストローム程度、上限は数ミクロン程度のものを指すこ
ととする。
[0063] Based on the general notation as described above,
In this specification, the term "fine particles" refers to an aggregate of a large number of atoms and molecules, and the lower limit of the particle diameter is about several Angstroms to about 10 Angstroms, and the upper limit is about several microns.

【0064】電子放出部7は、電子放出部形成用薄膜6
の一部に形成された高抵抗の亀裂により構成され、電子
放出部形成用薄膜6の膜厚、膜質、材料及び後述する通
電フォーミング等の手法等に依存したものとなる。電子
放出部7の内部には、数オングストロームから数百オン
グストロームの範囲の粒径の導電性微粒子が存在する場
合もある。この導電性微粒子は、導電性薄膜4を構成す
る材料の元素の一部、あるいは全ての元素を含有するも
のとなる。電子放出部7及びその近傍の電子放出部形成
用薄膜6には、炭素及び炭素化合物を有することもでき
る。
The electron emitting portion 7 is formed of the thin film 6 for forming the electron emitting portion.
Is formed by a high-resistance crack formed in a part of the thin film, and depends on the thickness, the film quality, the material of the thin film 6 for forming the electron emission portion, the method such as the energization forming described later, and the like. In some cases, conductive fine particles having a particle size in the range of several angstroms to several hundred angstroms are present inside the electron emission portion 7. The conductive fine particles contain some or all of the elements of the material constituting the conductive thin film 4. The electron emitting portion 7 and the electron emitting portion forming thin film 6 near the electron emitting portion 7 can also contain carbon and a carbon compound.

【0065】次に、垂直型表面伝導型電子放出素子につ
いて説明する。図4は、本発明の表面伝導型電子放出素
子を適用できる垂直型表面伝導型電子放出素子の一例を
示す模式図である。
Next, a vertical surface conduction electron-emitting device will be described. FIG. 4 is a schematic diagram showing an example of a vertical surface conduction electron-emitting device to which the surface conduction electron-emitting device of the present invention can be applied.

【0066】図4においては、図2に示した部位と同じ
部位には同一の符号を付している。41は、段差形成部
である。基板5、素子電極9及び10、電子放出部形成
用薄膜6、電子放出部7は、前述した平面型表面伝導型
電子放出素子の場合と同様の材料で構成することができ
る。段差形成部41は、真空蒸着法、印刷法、スパッタ
法等で形成されたSiO2等の絶縁性材料で構成するこ
とができる。段差形成部41の膜厚は、先に述べた平面
型表面伝導型電子放出素子の素子電極間隔L1に対応
し、数千オングストロームから数十マイクロメートルの
範囲とすることができる。この膜厚は、段差形成部の製
法、及び、素子電極間に印加する電圧を考慮して設定さ
れるが、数百オングストロームから数マイクロメートル
の範囲が好ましい。
In FIG. 4, the same parts as those shown in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals. 41 is a step forming part. The substrate 5, the device electrodes 9 and 10, the electron-emitting-portion-forming thin film 6, and the electron-emitting portion 7 can be made of the same material as in the case of the above-mentioned flat surface conduction electron-emitting device. The step forming portion 41 can be made of an insulating material such as SiO 2 formed by a vacuum evaporation method, a printing method, a sputtering method, or the like. The film thickness of the step forming portion 41 corresponds to the device electrode interval L1 of the above-mentioned flat surface conduction electron-emitting device, and can be in the range of several thousand angstroms to several tens of micrometers. This film thickness is set in consideration of the manufacturing method of the step forming portion and the voltage applied between the device electrodes, but is preferably in the range of several hundred angstroms to several micrometers.

【0067】電子放出部形成用薄膜6は、素子電極9及
び10と段差形成部41作成後に、該素子電極9、10
の上に積層される。電子放出部7は、図3においては、
段差形成部31に形成されているが、作成条件及びフォ
ーミング条件等に依存し、形状、位置ともこれに限られ
るものでない。
After the formation of the step electrodes 41 and the device electrodes 9 and 10, the thin film 6 for forming the electron emission portions is removed.
It is laminated on. In FIG. 3, the electron emission section 7 is
Although formed in the step forming portion 31, the shape and position are not limited to these depending on the forming conditions, forming conditions and the like.

【0068】上述した工程を経て得られた本発明を適用
可能な電子放出素子の基本特性について図6、図7を参
照しながら説明する。
The basic characteristics of the electron-emitting device to which the present invention can be applied obtained through the above-described steps will be described with reference to FIGS.

【0069】図6は、真空処理装置の一例を示す模式図
であり、この真空処理装置は測定評価装置としての機能
をも兼ね備えている。図6においても、図2に示した部
位と同じ部位には図2に付した符号と同一の符号を付し
ている。図6において、65は真空容器であり、66は
排気ポンプである。真空容器65内には電子放出素子が
配されている。即ち、5は電子放出素子を構成する基板
であり、9及び10は素子電極、7は電子放出部、8は
電子放出部を含む薄膜である。61は、電子放出素子に
素子電圧Vfを印加するための電源、60は素子電極9
−10間の電子放出部を含む薄膜8を流れる素子電流I
fを測定するための電流計、64は素子の電子放出部よ
り放出される放出電流Ieを捕捉するためのアノード電
極である。63はアノード電極64に電圧を印加するた
めの高圧電源、62は素子の電子放出部5より放出され
る放出電流Ieを測定するための電流計である。一例と
して、アノード電極の電圧を1kV〜10kVの範囲と
し、アノード電極と電子放出素子との距離Hを2mm〜
8mmの範囲として測定を行なうことができる。
FIG. 6 is a schematic view showing an example of a vacuum processing apparatus. This vacuum processing apparatus also has a function as a measurement and evaluation apparatus. 6, the same parts as those shown in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals as those shown in FIG. In FIG. 6, reference numeral 65 denotes a vacuum vessel, and 66 denotes an exhaust pump. An electron-emitting device is provided in the vacuum vessel 65. That is, 5 is a substrate constituting the electron-emitting device, 9 and 10 are device electrodes, 7 is an electron-emitting portion, and 8 is a thin film including the electron-emitting portion. Reference numeral 61 denotes a power supply for applying a device voltage Vf to the electron-emitting device, and 60 denotes a device electrode 9.
Device current I flowing through the thin film 8 including the electron emission portion between −10
An ammeter 64 for measuring f is an anode electrode for capturing an emission current Ie emitted from the electron emission portion of the device. 63 is a high-voltage power supply for applying a voltage to the anode electrode 64, and 62 is an ammeter for measuring the emission current Ie emitted from the electron emission section 5 of the device. As an example, the voltage of the anode electrode is in the range of 1 kV to 10 kV, and the distance H between the anode electrode and the electron-emitting device is 2 mm to
Measurements can be made over a range of 8 mm.

【0070】真空容器65内には、不図示の真空計等の
真空雰囲気下での測定に必要な機器が設けられていて、
所望の真空雰囲気中での測定評価を行なえるようになっ
ている。排気ポンプ66は、ターボポンプ、ロータリー
ポンプからなる通常の高真空装置系と更に、イオンポン
プ等からなる超高真空装置系とにより構成されている。
ここに示した電子源基板を配した真空処理装置の全体
は、不図示のヒーターにより200度まで加熱できる。
従って、この真空処理装置を用いると、前述の通電フォ
ーミング以降の工程も行なうことができる。
In the vacuum vessel 65, devices necessary for measurement in a vacuum atmosphere such as a vacuum gauge (not shown) are provided.
Measurement and evaluation can be performed in a desired vacuum atmosphere. The exhaust pump 66 is composed of a normal high vacuum device system including a turbo pump and a rotary pump, and an ultrahigh vacuum device system including an ion pump and the like.
The entire vacuum processing apparatus provided with the electron source substrate shown here can be heated up to 200 degrees by a heater (not shown).
Therefore, when this vacuum processing apparatus is used, the steps after the above-described energization forming can also be performed.

【0071】図7は図6に示した真空処理装置を用いて
測定された放出電流Ie、素子電流Ifと素子電圧Vf
の関係を模式的に示した図である。図7においては、放
出電流Ieが素子電流Ifに比べて著しく小さいので、
任意単位で示している。尚、縦、横軸ともリニアスケー
ルである。
FIG. 7 shows emission current Ie, device current If and device voltage Vf measured using the vacuum processing apparatus shown in FIG.
FIG. 5 is a diagram schematically showing the relationship of FIG. In FIG. 7, since the emission current Ie is significantly smaller than the device current If,
Shown in arbitrary units. Note that both the vertical and horizontal axes are linear scales.

【0072】図7からも明らかなように、本発明を適用
可能な表面伝導型電子放出素子は、放出電流Ieに関し
て対する三つの特徴的特性を有する。即ち、(i)本素
子はある電圧(しきい値電圧と呼ぶ、図7中のVth)
以上の素子電圧を印加すると急激に放出電流Ieが増加
し、一方しきい値電圧Vth以下では放出電流Ieがほ
とんど検出されない。つまり、放出電流Ieに対する明
確なしきい値電圧Vthを持った非線形素子である。
(ii)放出電流Ieが素子電圧Vfに単調増加依存す
るため、放出電流Ieは素子電圧Vfで制御できる。
(iii)アノード電極64に捕捉される放出電荷は、
素子電圧Vfを印加する時間に依存する。即ち、アノー
ド電極64に捕捉される電荷量は、素子電圧Vfを印加
する時間により制御できる。
As is apparent from FIG. 7, the surface conduction electron-emitting device to which the present invention can be applied has three characteristic characteristics with respect to the emission current Ie. That is, (i) this element has a certain voltage (referred to as threshold voltage, Vth in FIG. 7)
When the above element voltage is applied, the emission current Ie sharply increases, while the emission current Ie is hardly detected below the threshold voltage Vth. That is, it is a nonlinear element having a clear threshold voltage Vth with respect to the emission current Ie.
(Ii) Since the emission current Ie depends monotonically on the device voltage Vf, the emission current Ie can be controlled by the device voltage Vf.
(Iii) The emission charge captured by the anode electrode 64 is:
It depends on the time for applying the element voltage Vf. That is, the amount of charge captured by the anode electrode 64 can be controlled by the time during which the device voltage Vf is applied.

【0073】以上の説明により理解されるように、本発
明を適用可能な表面伝導型電子放出素子は、入力信号に
応じて、電子放出特性を容易に制御できることになる。
この性質を利用すると複数の電子放出素子を配して構成
した電子源、画像形成装置等、多方面への応用が可能と
なる。
As understood from the above description, the surface conduction electron-emitting device to which the present invention can be applied can easily control the electron emission characteristics according to the input signal.
By utilizing this property, it is possible to apply to various fields such as an electron source and an image forming apparatus having a plurality of electron-emitting devices.

【0074】図7においては、素子電流Ifが素子電圧
Vfに対して単調増加する(以下、「MI特性」とい
う)例を実線で示した。素子電流Ifが素子電圧Vfに
対して電圧制御型負性抵抗特性(以下、「VCNR特
性」という)を示す場合もある(不図示)。また、これ
ら特性は、前述の工程を制御することで制御できる。
In FIG. 7, an example in which the element current If monotonically increases with respect to the element voltage Vf (hereinafter referred to as "MI characteristic") is shown by a solid line. The element current If may exhibit a voltage-controlled negative resistance characteristic (hereinafter, referred to as “VCNR characteristic”) with respect to the element voltage Vf (not shown). Further, these characteristics can be controlled by controlling the above-described steps.

【0075】以下に本発明を適用可能な電子放出素子の
応用例について述べる。本発明を適用可能な表面伝導型
電子放出素子の複数個を基板上に配列し、例えば電子源
あるいは、画像形成装置が構成できる。
Hereinafter, application examples of the electron-emitting device to which the present invention can be applied will be described. By arranging a plurality of surface conduction electron-emitting devices to which the present invention is applicable on a substrate, for example, an electron source or an image forming apparatus can be configured.

【0076】電子放出素子の配列については、種々のも
のが採用できる。一例として、並列に配置した多数の電
子放出素子の個々を両端で接続し、電子放出素子の行を
多数個配し(行方向と呼ぶ)、この配線と直交する方向
(列方向と呼ぶ)で、該電子放出素子の上方に配した制
御電極(グリッドとも呼ぶ)により、電子放出素子から
の電子を制御駆動するはしご状配置のものがある。これ
とは別に、電子放出素子をX方向及びY方向に行列状に
複数配し、同じ行に配された複数の電子放出素子の電極
の一方を、X方向の配線に共通に接続し、同じ列に配さ
れた複数の電子放出素子の電極の他方を、Y方向の配線
に共通に接続するものが挙げられる。このようなものは
所謂単純マトリクス配置である。
Various arrangements of the electron-emitting devices can be adopted. As an example, each of a large number of electron-emitting devices arranged in parallel is connected at both ends, a large number of rows of electron-emitting devices are arranged (referred to as a row direction), and a direction perpendicular to the wiring (referred to as a column direction). There is a ladder-like arrangement in which electrons from the electron-emitting devices are controlled and driven by control electrodes (also referred to as grids) disposed above the electron-emitting devices. Separately, a plurality of electron-emitting devices are arranged in rows and columns in the X and Y directions, and one of the electrodes of the plurality of electron-emitting devices arranged in the same row is commonly connected to a wiring in the X direction, and the same. One example is one in which the other of the electrodes of the plurality of electron-emitting devices arranged in a row is commonly connected to a wiring in the Y direction. This is a so-called simple matrix arrangement.

【0077】まず単純マトリクス配置について以下に詳
述する。本発明を適用可能な表面伝導型電子放出素子に
ついては、前述したとおり(i)ないし(iii)の特
性がある。即ち、表面伝導型電子放出素子からの放出電
子は、しきい値電圧以上では、対向する素子電極間に印
加するパルス状電圧の波高値と幅で制御できる。一方、
しきい値電圧以下では、殆ど放出されない。この特性に
よれば、多数の電子放出素子を配置した場合において
も、個々の素子に、パルス状電圧を適宜印加すれば、入
力信号に応じて、表面伝導型電子放出素子を選択して電
子放出量を制御できる。
First, the simple matrix arrangement will be described in detail below. The surface conduction electron-emitting device to which the present invention can be applied has characteristics (i) to (iii) as described above. That is, when the electrons emitted from the surface conduction electron-emitting device are equal to or higher than the threshold voltage, they can be controlled by the peak value and the width of the pulse-like voltage applied between the opposing device electrodes. on the other hand,
Below the threshold voltage, it is hardly emitted. According to this characteristic, even when a large number of electron-emitting devices are arranged, if a pulse-like voltage is appropriately applied to each of the devices, a surface-conduction electron-emitting device is selected according to an input signal to emit electrons. You can control the amount.

【0078】以下この原理に基づき、本発明を適用可能
な電子放出素子を複数配して得られる電子源基板につい
て、図8を用いて説明する。図8において、81は電子
源基板、82はX方向配線、83はY方向配線である。
84は表面伝導型電子放出素子、85は結線である。
尚、表面伝導型電子放出素子84は、前述した平面型あ
るいは垂直型のどちらであってもよい。
Hereinafter, based on this principle, an electron source substrate obtained by disposing a plurality of electron-emitting devices to which the present invention can be applied will be described with reference to FIG. 8, 81 is an electron source substrate, 82 is an X-direction wiring, and 83 is a Y-direction wiring.
84 is a surface conduction electron-emitting device, and 85 is a connection.
The surface conduction electron-emitting device 84 may be of the above-mentioned flat type or vertical type.

【0079】m本のX方向配線82はDx1,Dx2,
・・・Dxmからなり、真空蒸着法、印刷法、スパッタ
法等を用いて形成された導電性金属等で構成することが
できる。配線の材料、膜厚、幅は、適宜設定される。Y
方向配線83はDy1,Dy2,・・・Dynのn本の
配線よりなり、X方向配線82と同様に形成される。こ
れらm本のX方向配線82とn本のY方向配線83との
間には、不図示の層間絶縁層が設けられており、両者を
電気的に分離している(m,nは、共に正の整数)。
The m X-direction wirings 82 are Dx1, Dx2,
... It is made of Dxm and can be made of a conductive metal or the like formed by a vacuum deposition method, a printing method, a sputtering method, or the like. The material, thickness, and width of the wiring are appropriately set. Y
The direction wiring 83 is composed of n wirings Dy1, Dy2,... Dyn, and is formed similarly to the X-direction wiring 82. An interlayer insulating layer (not shown) is provided between the m X-directional wirings 82 and the n Y-directional wirings 83 to electrically separate them (m and n are both Positive integer).

【0080】不図示の層間絶縁層は、真空蒸着法、印刷
法、スパッタ法等を用いて形成されたSiO2等で構成
される。例えば、X方向配線82を形成した基板81の
全面或は一部に所望の形状で形成され、特に、X方向配
線82とY方向配線83の交差部の電位差に耐え得るよ
うに、膜厚、材料、製法が適宜設定される。X方向配線
82とY方向配線83は、それぞれ外部端子として引き
出されている。
The interlayer insulating layer (not shown) is made of SiO 2 or the like formed by using a vacuum deposition method, a printing method, a sputtering method, or the like. For example, it is formed in a desired shape on the entire surface or a part of the substrate 81 on which the X-directional wiring 82 is formed. The material and the production method are appropriately set. The X-direction wiring 82 and the Y-direction wiring 83 are led out as external terminals.

【0081】表面伝導型放出素子84を構成する一対の
電極(不図示)は、m本のX方向配線82とn本のY方
向配線83と、導電性金属等からなる結線85によって
電気的に接続されている。
A pair of electrodes (not shown) constituting the surface conduction electron-emitting device 84 are electrically connected by m X-directional wirings 82, n Y-directional wirings 83, and a connection 85 made of a conductive metal or the like. It is connected.

【0082】配線82と配線83を構成する材料、結線
85を構成する材料及び一対の素子電極を構成する材料
は、その構成元素の一部あるいは全部が同一であって
も、またそれぞれ異なってもよい。これら材料は、例え
ば前述の素子電極の材料より適宜選択される。素子電極
を構成する材料と配線材料が同一である場合には、素子
電極に接続した配線は素子電極ということもできる。
The material forming the wiring 82 and the wiring 83, the material forming the connection 85, and the material forming the pair of element electrodes may be the same or different in some or all of the constituent elements. Good. These materials are appropriately selected, for example, from the above-described materials for the device electrodes. When the material forming the element electrode and the wiring material are the same, the wiring connected to the element electrode can also be called an element electrode.

【0083】X方向配線82には、X方向に配列した表
面伝導型放出素子84の行を選択するための走査信号を
印加する不図示の走査信号印加手段が接続される。一
方、Y方向配線83には、Y方向に配列した表面伝導型
放出素子84の各列を入力信号に応じて、変調するため
の不図示の変調信号発生手段が接続される。各電子放出
素子に印加される駆動電圧は、当該素子に印加される走
査信号と変調信号の差電圧として供給される。
The X-direction wiring 82 is connected to a scanning signal applying means (not shown) for applying a scanning signal for selecting a row of the surface conduction electron-emitting devices 84 arranged in the X direction. On the other hand, a modulation signal generating means (not shown) for modulating each column of the surface conduction electron-emitting devices 84 arranged in the Y direction according to an input signal is connected to the Y-direction wiring 83. The driving voltage applied to each electron-emitting device is supplied as a difference voltage between a scanning signal and a modulation signal applied to the device.

【0084】上記構成においては、単純なマトリクス配
線を用いて、個別の素子を選択し、独立に駆動可能とす
ることができる。
In the above configuration, individual elements can be selected and driven independently using simple matrix wiring.

【0085】このような単純マトリクス配置の電子源を
用いて構成した画像形成装置について、図9と図10及
び図11を用いて説明する。図9は、画像形成装置の表
示パネルの一例を示す模式図であり、図10は、図9の
画像形成装置に使用される蛍光膜の模式図である。図1
1はNTSC方式のテレビ信号に応じて表示を行なうた
めの駆動回路の一例を示すブロック図である。
An image forming apparatus configured using such an electron source having a simple matrix arrangement will be described with reference to FIGS. 9, 10 and 11. FIG. 9 is a schematic diagram illustrating an example of a display panel of the image forming apparatus, and FIG. 10 is a schematic diagram of a fluorescent film used in the image forming apparatus of FIG. FIG.
FIG. 1 is a block diagram showing an example of a drive circuit for performing display according to an NTSC television signal.

【0086】図9において、81は電子放出素子を複数
配した電子源基板、91は電子源基板81を固定したリ
アプレート、96はガラス基板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は支持枠であり該支持枠92には、リアプレ
ート91、フェースプレート96がフリットガラス等を
用いて接続されている。98は外囲器であり、例えば大
気中あるいは、窒素中で、400〜500度の温度範囲
で10分以上焼成することで、封着して構成される。
In FIG. 9, reference numeral 81 denotes an electron source substrate on which a plurality of electron-emitting devices are arranged; 91, a rear plate on which the electron source substrate 81 is fixed; 96, a fluorescent film 94 on the inner surface of a glass substrate 93;
And a face plate on which a metal back 95 and the like are formed. 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. Reference numeral 98 denotes an envelope, which is sealed by firing in air or nitrogen at a temperature range of 400 to 500 ° C. for 10 minutes or more.

【0087】84は図2における電子放出部7に相当す
る。82、83は表面伝導型電子放出素子の一対の素子
電極と接続されたX方向配線及びY方向配線である。
Reference numeral 84 corresponds to the electron emission section 7 in FIG. Reference numerals 82 and 83 denote an X-direction wiring and a Y-direction wiring connected to a pair of device electrodes of the surface conduction electron-emitting device.

【0088】外囲器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
る。即ち、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。一方、フェースプレート96、リア
プレート91間に、スペーサーとよばれる不図示の支持
体を設置することにより、大気圧に対して十分な強度を
もつ外囲器88の構成することもできる。
The envelope 98 comprises 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 unnecessary. That is, the support frame 92 is directly sealed to the substrate 81, and the envelope 98
May be configured. On the other hand, by providing a support (not shown) called a spacer between the face plate 96 and the rear plate 91, the envelope 88 having sufficient strength against atmospheric pressure can be formed.

【0089】図10は、蛍光膜を示す模式図である。蛍
光膜は、モノクロームの場合は蛍光体102のみから構
成することができる。カラーの蛍光膜の場合は、蛍光体
の配列によりブラックストライプあるいはブラックマト
リクスなどと呼ばれる黒色導電材101と蛍光体102
とから構成することができる。ブラックストライプ及び
ブラックマトリクスを設ける目的は、カラー表示の場
合、必要となる三原色蛍光体の各蛍光体102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、蛍光膜における外光反射によるコントラストの低下
を抑制することにある。ブラックストライプの材料とし
ては、通常用いられている黒鉛を主成分とする材料の
他、導電性があり、光の透過及び反射が少ない材料を用
いることができる。
FIG. 10 is a schematic diagram showing a fluorescent film. The fluorescent film can be composed of only the phosphor 102 in the case of monochrome. In the case of a color fluorescent film, a black conductive material 101 called a black stripe or a black matrix and a fluorescent material 102 depending on the arrangement of the fluorescent materials are used.
And can be composed of The purpose of providing the black stripes and the black matrix is to make the mixed portions inconspicuous by making the painted portions between the phosphors 102 of the necessary three primary color phosphors black in color display, and to reduce the external light in the phosphor film. It is to suppress a decrease in contrast due to reflection. As a material for the black stripe, a material which is conductive and has little light transmission and reflection can be used in addition to a commonly used material mainly containing graphite.

【0090】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、沈殿法、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9
5が設けられる。メタルバックを設ける目的は、蛍光体
の発光のうち内面側への光をフェースプレート96側へ
鏡面反射することにより輝度を向上させること、電子ビ
ーム加速電圧を印加するための電極として作用させるこ
と、外囲器内で発生した負イオンの衝突によるダメージ
から蛍光体を保護すること等である。メタルバックは、
蛍光膜作製後、蛍光膜の内面側表面の平滑化処理(通
常、「フィルミング」と呼ばれる)を行ない、その後ア
ルミニウムを真空蒸着等で堆積することで作製できる。
The method of applying the fluorescent substance to the glass substrate 93 can employ a precipitation method, a printing method, or the like irrespective of monochrome or color. Usually, a metal back 9 is provided on the inner surface side of the fluorescent film 94.
5 are provided. The purpose of providing the metal back is to improve the brightness by mirror-reflecting the light toward the inner surface side of the phosphor emission toward the face plate 96 side, to act as an electrode for applying an electron beam acceleration voltage, The purpose is to protect the phosphor from damage due to collision of negative ions generated in the envelope. The metal back is
After the formation of the fluorescent film, the inner surface of the fluorescent film may be smoothed (usually called "filming"), and then aluminum may be deposited by vacuum evaporation or the like.

【0091】フェースプレート96には、更に蛍光膜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 further provided with a 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.

【0092】前述の封着を行なう際には、カラーの場合
は各色蛍光体と電子放出素子とを対応させる必要があ
り、十分な位置合わせが不可欠となる。
When performing the above-described sealing, in the case of color, it is necessary to make the phosphors of each color correspond to the electron-emitting devices, and sufficient alignment is indispensable.

【0093】図9に示した画像形成装置は、例えば以下
のようにして製造される。
The image forming apparatus shown in FIG. 9 is manufactured, for example, as follows.

【0094】外囲器88は、前述の安定化工程と同様
に、適宜加熱しながら、イオンポンプ、ソープションポ
ンプなどのオイルを使用しない排気装置により不図示の
排気管を通じて排気し、10-7Torr程度の真空度の
有機物質の十分少ない雰囲気にした後、封止が成され
る。外囲器98の封止後の真空度を維持するために、ゲ
ッター処理を行なうこともできる。これは、外囲器98
の封止を行な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、該蒸着膜の吸着作用により、例えば1×1
-5ないしは1×10-7Torrの真空度を維持するも
のである。ここで、表面伝導型電子放出素子のフォーミ
ング処理以降の工程は、適宜設定できる。
[0094] The envelope 88, similar to the aforementioned stabilization step, while being heated appropriately, ion pump, by an exhaust device not using oil, such as a sorption pump evacuated through an exhaust pipe (not shown), 10 -7 After the atmosphere is made sufficiently low in the organic substance with a degree of vacuum of about Torr, sealing is performed. In order to maintain the degree of vacuum after sealing the envelope 98, a getter process may be performed. This is the envelope 98
Immediately before or after sealing, a 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 composed mainly of Ba or the like.
The vacuum degree of 0 -5 or 1 × 10 -7 Torr is maintained. Here, steps after the forming process of the surface conduction electron-emitting device can be appropriately set.

【0095】次に、単純マトリクス配置の電子源を用い
て構成した表示パネルに、NTSC方式のテレビ信号に
基づいたテレビジョン表示を行なうための駆動回路の構
成例について、図11を用いて説明する。図11におい
て、111は画像表示パネル、112は走査回路、11
3は制御回路、114はシフトレジスタである。115
はラインメモリ、116は同期信号分離回路、117は
変調信号発生器、Vx及びVaは直流電圧源である。
Next, an example of the configuration of a driving circuit for performing television display based on NTSC television signals on a display panel configured using electron sources in a simple matrix arrangement will be described with reference to FIG. . 11, reference numeral 111 denotes an image display panel; 112, a scanning circuit;
3 is a control circuit, and 114 is a shift register. 115
Is a line memory, 116 is a synchronization signal separation circuit, 117 is a modulation signal generator, and Vx and Va are DC voltage sources.

【0096】表示パネル111は、端子Dox1ないし
Doxm、端子Doy1ないしDoyn、及び高圧端子
Hvを介して外部の電気回路と接続している。端子Do
x1ないしDoxmには、表示パネル内に設けられてい
る電子源、即ち、M行N列の行列状にマトリクス配線さ
れた表面伝導型電子放出素子群を一行(N素子)ずつ順
次駆動するための走査信号が印加される。
The display panel 111 is connected to an external electric circuit via terminals Dox1 to Doxm, terminals Doy1 to Doyn, and a high voltage terminal Hv. Terminal Do
x1 to Doxm are used to sequentially drive electron sources provided in the display panel, that is, a group of surface conduction electron-emitting devices arranged in a matrix of M rows and N columns, one row (N elements) at a time. A scanning signal is applied.

【0097】端子Dy1ないしDynには、前記走査信
号により選択された一行の表面伝導型電子放出素子の各
素子の出力電子ビームを制御するための変調信号が印加
される。高圧端子Hvには、直流電圧源Vaより、例え
ば10K[V]の直流電圧が供給されるが、これは表面
伝導型電子放出素子から放出される電子ビームに蛍光体
を励起するのに十分なエネルギーを付与するための加速
電圧である。
A modulation signal for controlling the output electron beam of each of the surface conduction electron-emitting devices in one row selected by the scanning signal is applied to the terminals Dy1 to Dyn. The high voltage terminal Hv is supplied with a DC voltage of, for example, 10 K [V] from a DC voltage source Va, which is sufficient to excite the phosphor into an electron beam emitted from the surface conduction electron-emitting device. It is an accelerating voltage for applying energy.

【0098】走査回路112について説明する。同回路
は、内部にM個のスイッチング素子(図中、S1ないし
Smで模式的に示している)を備えたものである。各ス
イッチング素子は、直流電圧源Vxの出力電圧もしくは
0[V](グランドレベル)のいずれか一方を選択し、
表示パネル111の端子Dx1ないしDxmと電気的に
接続される。S1ないしSmの各スイッチング素子は、
制御回路113が出力する制御信号Tscanに基づい
て動作するものであり、例えばFETのようなスイッチ
ング素子を組み合わせることにより構成することができ
る。
The scanning circuit 112 will be described. This circuit includes M switching elements (schematically indicated by S1 to Sm in the figure). Each switching element selects either the output voltage of the DC voltage source Vx or 0 [V] (ground level),
It is electrically connected to terminals Dx1 to Dxm of the display panel 111. Each of the switching elements S1 to Sm is
It operates based on a control signal Tscan output from the control circuit 113, and can be configured by combining switching elements such as FETs, for example.

【0099】直流電圧源Vxは、本例の場合には表面伝
導型電子放出素子の特性(電子放出しきい値電圧)に基
づき、走査されていない素子に印加される駆動電圧が電
子放出しきい値電圧以下となるような一定電圧を出力す
るよう設定されている。
In the case of the present embodiment, the DC voltage source Vx is based on the characteristics of the surface conduction type electron-emitting device (electron emission threshold voltage), and the driving voltage applied to the unscanned device is the electron emission threshold. It is set to output a constant voltage that is equal to or lower than the value voltage.

【0100】制御回路113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113は、同期
信号分離回路116より送られる同期信号Tsyncに
基づいて、各部に対してTscan及びTsft及びT
mryの各制御信号を発生する。
The control circuit 113 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 113 transmits Tscan, Tsft, and T to each unit based on the synchronization signal Tsync sent from the synchronization signal separation circuit 116.
mry control signals are generated.

【0101】同期信号分離回路116は、外部から入力
されるNTSC方式のテレビ信号から、同期信号成分と
輝度信号成分とを分離するための回路で、一般的な周波
数分離(フィルター)回路等を用いて構成できる。同期
信号分離回路116により分離された同期信号は、垂直
同期信号と水平同期信号より成るが、ここでは説明の便
宜上、Tsync信号として図示した。前記テレビ信号
から分離された画像の輝度信号成分を便宜上DATA信
号と表した。該DATA信号はシフトレジスタ114に
入力される。
The synchronizing signal separating circuit 116 is a circuit for separating a synchronizing signal component and a luminance signal component from an NTSC television signal input from the outside, and uses a general frequency separating (filter) circuit or the like. Can be configured. The synchronizing signal separated by the synchronizing signal separating circuit 116 includes a vertical synchronizing signal and a horizontal synchronizing signal, but is illustrated here as a Tsync signal for convenience of explanation. The luminance signal component of the image separated from the television signal is referred to as a DATA signal for convenience. The DATA signal is input to the shift register 114.

【0102】シフトレジスタ114は、時系列的にシリ
アルに入力される前記DATA信号を、画像の1ライン
毎にシリアル/パラレル変換するためのもので、前記制
御回路113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
114のシフトクロックであると言うこともできる)。
シリアル/パラレル変換された画像1ライン分(電子放
出素子N素子分の駆動データに相当)のデータは、Id
1ないしIdnのN個の並列信号として前記シフトレジ
スタ114より出力される。
The shift register 114 is for serially / parallel converting the DATA signal input serially in time series for each line of an image, and is based on a control signal Tsft sent from the control circuit 113. (Ie, the control signal Tsft can be said to be a shift clock of the shift register 114).
The data for one line of the serial / parallel-converted image (corresponding to drive data for N electron-emitting devices) is Id
It is output from the shift register 114 as N parallel signals of 1 to Idn.

【0103】ラインメモリ115は、画像1ライン分の
データを必要時間の間だけ記憶するための記憶装置であ
り、制御回路113より送られる制御信号Tmryに従
って適宜Id1ないしIdnの内容を記憶する。記憶さ
れた内容は、I’d1ないしI’dnとして出力され、
変調信号発生器117に入力される。
The line memory 115 is a storage device for storing data for one line of an image for a required time only, and stores the contents of Id1 to Idn as appropriate according to a control signal Tmry sent from the control circuit 113. The stored contents are output as I'd1 to I'dn,
The signal is input to the modulation signal generator 117.

【0104】変調信号発生器117は、前記画像データ
I’d1ないしI’dnの各々に応じて、表面電動型電
子放出素子の各々を適切に駆動変調するための信号源で
あり、その出力信号は、端子Doy1ないしDoynを
通じて表示パネル111内の表面伝導型電子放出素子に
印加される。
The modulation signal generator 117 is a signal source for appropriately driving and modulating each of the surface-driven electron-emitting devices in accordance with each of the image data I'd1 to I'dn. Is applied to the surface conduction electron-emitting devices in the display panel 111 through the terminals Doy1 to Doyn.

【0105】前述したように、本発明を適用可能な電子
放出素子は放出電流Ieに対して以下の基本特性を有し
ている。即ち、電子放出には明確なしきい値電圧Vth
があり、Vth以上の電圧を印加された時のみ電子放出
が生じる。電子放出しきい値以上の電圧に対しては、素
子への印加電圧の変化に応じて放出電流も変化する。こ
のことから、本素子にパルス状の電圧を印加する場合、
例えば電子放出しきい値以下の電圧を印加しても電子放
出は生じないが、電子放出しきい値の電圧を印加する場
合には電子ビームが出力される。その際、パルスの波高
値Vmを変化させることにより出力電子ビームの強度を
制御することが可能である。また、パルスの幅Pwを変
化させることにより出力される電子ビームの電荷の総量
を制御することが可能である。
As described above, the electron-emitting device to which the present invention can be applied has the following basic characteristics with respect to the emission current Ie. That is, a clear threshold voltage Vth is required for electron emission.
And electron emission occurs only when a voltage higher than Vth is applied. For a voltage equal to or higher than the electron emission threshold, the emission current also changes according to the change in the voltage applied to the device. From this, when applying a pulsed voltage to this element,
For example, when a voltage lower than the electron emission threshold is applied, electron emission does not occur. However, when a voltage at the electron emission threshold is applied, an electron beam is output. At this time, the intensity of the output electron beam can be controlled by changing the pulse peak value Vm. Further, by changing the pulse width Pw, it is possible to control the total amount of charges of the output electron beam.

【0106】従って、入力信号に応じて、電子放出素子
を変調する方式としては、電圧変調方式、パルス幅変調
方式等が採用できる。電圧変調方式を実施するに際して
は、変調信号発生器117として、一定長さの電圧パル
スを発生し、入力されるデータに応じて適宜パルスの波
高値を変調するような電圧変調方式の回路を用いること
ができる。
Therefore, as a method of modulating the electron-emitting device in accordance with the input signal, a voltage modulation method, a pulse width modulation method, or the like can be adopted. When implementing the voltage modulation method, a circuit of a voltage modulation method that generates a voltage pulse of a fixed length and modulates the peak value of the pulse appropriately according to input data is used as the modulation signal generator 117. be able to.

【0107】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117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 117, 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.

【0108】シフトレジスタ114やラインメモリ11
5は、デジタル信号式のものでもアナログ信号式のもの
でも採用できる。画像信号のシリアル/パラレル変換や
記憶が所定の速度で行なわれれば良いからである。
The shift register 114 and the line memory 11
5 can be a digital signal type or an analog signal type. This is because the serial / parallel conversion and storage of the image signal may be performed at a predetermined speed.

【0109】デジタル信号式を用いる場合には、同期信
号分離回路116の出力信号DATAをデジタル信号化
する必要があるが、これは116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115
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117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117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117には、例え
ば、高速の発振器及び発振器の出力する波数を計数する
計数器(カウンタ)及び計数器の出力値と前記メモリの
出力値を比較する比較器(コンパレータ)を組み合わせ
た回路を用いる。必要に応じて、比較器の出力するパル
ス幅変調された変調信号を表面伝導型電子放出素子の駆
動電圧にまで電圧増幅するための増幅器を付加すること
もできる。
When the digital signal type is used, it is necessary to convert the output signal DATA of the synchronizing signal separating circuit 116 into a digital signal. This can be achieved by providing an A / D converter at the output of the synchronizing signal separating circuit 116. In connection with this, the line memory 115
The circuit used for the modulation signal generator 117 differs slightly depending on whether the output signal is a digital signal or an analog signal. That is, in the case of the voltage modulation method using a digital signal, for example, a D / A conversion circuit is used as the modulation signal generator 117, and an amplification circuit and the like are added as necessary. In the case of the pulse width modulation method, the modulation signal generator 117 includes, for example, a high-speed oscillator, a counter for counting the number of waves output from the oscillator, and a comparison for comparing the output value of the counter with the output value of the memory. Use a circuit that combines a device (comparator). If necessary, an amplifier for amplifying the voltage of the pulse width modulated signal output from the comparator to the drive voltage of the surface conduction electron-emitting device can be added.

【0110】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117には、例えばオペアンプなど
を用いた増幅回路を採用でき、必要に応じてレベルシフ
ト回路などを付加することもできる。パルス幅変調方式
の場合には、例えば、電圧制御型発振回路(VCO)を
採用でき、必要に応じて表面伝導型電子放出素子の駆動
電圧まで電圧増幅するための増幅器を付加することもで
きる。
In the case of the voltage modulation method using an analog signal, for example, an amplification circuit using an operational amplifier or the like can be used as the modulation signal generator 117, and a level shift circuit or the like can be added as necessary. In the case of the pulse width modulation method, for example, a voltage-controlled oscillation circuit (VCO) can be adopted, and an amplifier for amplifying the voltage up to the drive voltage of the surface conduction electron-emitting device can be added if necessary.

【0111】このような構成をとり得る本発明を適用可
能な画像表示装置においては、各電子放出素子に、容器
外端子Dox1ないしDoxm、Doy1ないしDoy
nを介して電圧を印加することにより、電子放出が生ず
る。高圧端子Hvを介して、メタルバック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。
In the image display apparatus to which the present invention can be applied in such a configuration, the external terminals Dox1 to Doxm, Doy1 to Doy are provided to each electron-emitting device.
By applying a voltage through n, electron emission occurs. A high voltage is applied to the metal back 95 or a transparent electrode (not shown) via the high voltage terminal Hv to accelerate the electron beam. The accelerated electrons collide with the fluorescent film 94 and emit light to form an image.

【0112】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方式をあげたが、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。
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 has been used as the input signal, the input signal is not limited to the NTSC system. In addition to the PAL and SECAM systems, a TV signal including a larger number of scanning lines (for example, the MUSE system, etc.) High-definition TV).

【0113】次に、はしご型配置の電子源及び画像形成
装置について図12、図13を用いて説明する。
Next, the ladder-shaped arrangement of the electron source and the image forming apparatus will be described with reference to FIGS.

【0114】図12は、はしご型配置の電子源の一例を
示す模式図である。図12において、120は電子源基
板、121は電子放出素子である。122(Dx1〜D
x10)は、電子放出素子121を接続するための共通
配線である。電子放出素子121は、基板120上に、
X方向に並列に複数個配されている(これを素子行と呼
ぶ)。この素子行が複数個配されて、電子源を構成して
いる。各素子行の共通配線間に駆動電圧を印加すること
で、各素子行を独立に駆動させることができる。即ち、
電子ビームを放出させたい素子行には、電子放出しきい
値以上の電圧を、電子ビームを放出しない素子行には、
電子放出しきい値以下の電圧を印加する。各素子行間の
共通配線Dx2〜Dx9は、例えばDx2とDx3を同
一配線とすることもできる。
FIG. 12 is a schematic view showing an example of a ladder-type electron source. In FIG. 12, reference numeral 120 denotes an electron source substrate, and 121 denotes an electron-emitting device. 122 (Dx1-D
x10) is a common wiring for connecting the electron-emitting devices 121. The electron-emitting device 121 is provided on the substrate 120.
A plurality are arranged in parallel in the X direction (this is called an element row). A plurality of the element rows are arranged to constitute an electron source. By applying a drive voltage between the common lines of each element row, each element row can be driven independently. That is,
A voltage equal to or higher than the electron emission threshold is applied to an element row that wants to emit an electron beam.
A voltage lower than the electron emission threshold is applied. For the common wirings Dx2 to Dx9 between the element rows, for example, Dx2 and Dx3 may be the same wiring.

【0115】図13は、はしご型配置の電子源を備えた
画像形成装置におけるパネル構造の一例を示す模式図で
ある。130はグリッド電極、131は電子が通過する
ための空孔、132はDox1,Dox2,・・・Do
xmよりなる容器外端子である。133はグリッド電極
130と接続されたG1、G2,・・・Gnからなる容
器外端子、134は各素子行間の共通配線を同一配線と
した電子源基板である。図13においては、図9、12
に示した部位と同じ部位には、これらの図に付したのと
同一の符号を付している。ここに示した画像形成装置と
図9に示した単純マトリクス配置の画像形成装置との大
きな違いは、電子源基板120とフェースプレート96
の間にグリッド電極130を備えているか否かである。
FIG. 13 is a schematic diagram showing an example of a panel structure in an image forming apparatus having a ladder-type electron source. 130 is a grid electrode, 131 is a hole through which electrons pass, 132 is Dox1, Dox2,.
xm. Reference numeral 133 denotes an external terminal composed of G1, G2,... Gn connected to the grid electrode 130, and reference numeral 134 denotes an electron source substrate in which the common wiring between the element rows is the same. In FIG. 13, FIGS.
Are given the same reference numerals as those shown in these figures. The major difference between the image forming apparatus shown here and the image forming apparatus having the simple matrix arrangement shown in FIG.
Is provided with the grid electrode 130 between them.

【0116】図13においては、基板120とフェース
プレート96の間には、グリッド電極130が設けられ
ている。グリッド電極130は、表面伝導型放出素子か
ら放出された電子ビームを変調するためのものであり、
はしご型配置の素子行と直交して設けられたストライプ
状の電極に電子ビームを通過させるため、各素子に対応
して1個ずつ円形の開口131が設けられている。グリ
ッドの形状や設置位置は図13に示したものに限定され
るものではない。例えば、開口としてメッシュ状に多数
の通過口を設けることもでき、グリッドを表面伝導型放
出素子の周囲や近傍に設けることもできる。
In FIG. 13, a grid electrode 130 is provided between the substrate 120 and the face plate 96. The grid electrode 130 is for modulating the electron beam emitted from the surface conduction electron-emitting device,
In order to allow an electron beam to pass through stripe-shaped electrodes provided orthogonally to the ladder-shaped element rows, one circular opening 131 is provided for each element. The shape and installation position of the grid are not limited to those shown in FIG. For example, a large number of passage openings may be provided in a mesh shape as openings, and a grid may be provided around or near the surface conduction electron-emitting device.

【0117】容器外端子132及びグリッド容器外端子
133は、不図示の制御回路と電気的に接続されてい
る。
The outer container terminal 132 and the grid outer terminal 133 are electrically connected to a control circuit (not shown).

【0118】本例の画像形成装置では、素子行を1列ず
つ順次駆動(走査)していくのと同期してグリッド電極
列に画像1ライン分の変調信号を同時に印加する。これ
により、各電子ビームの蛍光体への照射を制御し、画像
を1ラインずつ表示することができる。
In the image forming apparatus of this embodiment, a modulation signal for one line of an image is simultaneously applied to the grid electrode rows in synchronization with sequentially driving (scanning) the element rows one by one. This makes it possible to control the irradiation of each electron beam to the phosphor and display an image one line at a time.

【0119】発明の画像形成装置は、テレビジョン放送
の表示装置、テレビ会議システムやコンピューター等の
表示装置の他、感光性ドラム等を用いて構成された光プ
リンターとしての画像形成装置等としても用いることも
できる。
The image forming apparatus of the present invention is used not only as a display device for a television broadcast, a display device such as a video conference system or a computer, but also as an image forming device as an optical printer using a photosensitive drum or the like. You can also.

【0120】[0120]

【実施例】以下に本発明の実施例について説明するが、
本発明は以下の実施例に限定されるものではない。実施
例1 絶縁層基板5として石英基板を用い、これを有機溶剤
により充分に洗浄後、該基板5の表面上に、素子電極
9、10を形成した(図3(a))。この電極の材料と
して、Pt金属を用いた。電極間隔L1は2μmとし、
電極の長さ(紙面奥行方向)を500μm、その厚さを
1000Åとした。白金のエッチング液としては,王水
を水で倍に希釈したものに、塩化ナトリウムを2重量パ
ーセント添加したものを用いた。エッチング所要時間
は、70秒であった。
EXAMPLES Examples of the present invention will be described below.
The present invention is not limited to the following examples. Implementation
Example 1 A quartz substrate was used as the insulating layer substrate 5, and after sufficiently washing with an organic solvent, device electrodes 9 and 10 were formed on the surface of the substrate 5 (FIG. 3A). Pt metal was used as a material for this electrode. The electrode interval L1 is 2 μm,
The length of the electrode (in the depth direction of the paper) was 500 μm, and its thickness was 1000 °. As the platinum etching solution, a solution prepared by diluting aqua regia with water and adding 2% by weight of sodium chloride was used. The time required for etching was 70 seconds.

【0121】素子電極9、10にまたがるように、バブ
ルジェット方式によって液滴を付与した。即ち、電子放
出膜の原料として、酢酸パラジウムの0.1重量パーセ
ント水溶液を用い、バルブジェット方式によるノズルか
ら噴射した。
Droplets were applied to the device electrodes 9 and 10 by a bubble jet method. That is, a 0.1% by weight aqueous solution of palladium acetate was used as a raw material for the electron emission film, and was injected from a nozzle by a valve jet method.

【0122】ここで用いる製造装置は、全体を減圧、冷
却しておく。圧力は0.5気圧、温度は2℃とした。こ
れによって、水の沸点は約20℃低下する。バブルジェ
ットのヒーター温度は、電気的調節によって、従来の温
度よりも約20℃低い条件とした。これによって、熱分
解量は従来より減少した。また、吐出量、吐出速度は満
足できるものであった。
The manufacturing apparatus used here is entirely depressurized and cooled. The pressure was 0.5 atm and the temperature was 2 ° C. This lowers the boiling point of water by about 20 ° C. The heater temperature of the bubble jet was set to about 20 ° C. lower than the conventional temperature by electric adjustment. As a result, the amount of pyrolysis was reduced as compared with the conventional case. Further, the discharge amount and the discharge speed were satisfactory.

【0123】次に、製造装置の減圧装置及び冷却器を
止め、気密室を開放し、常圧、常温に戻した。次に、低
温加熱(100℃以下)し、金属微粒子膜と低温揮発性
物質を生成させた。次に、加熱を、空気中で200℃で
20分行ない、低温揮発性物質を揮発除去し、金属微粒
子膜を形成した。更に、加熱を、300℃、10分行な
った。
Next, the pressure reducing device and the cooler of the manufacturing apparatus were stopped, the airtight chamber was opened, and the pressure was returned to normal pressure and normal temperature. Next, low-temperature heating (100 ° C. or lower) was performed to generate a metal fine particle film and a low-temperature volatile substance. Next, heating was performed in air at 200 ° C. for 20 minutes to volatilize and remove low-temperature volatile substances, thereby forming metal fine particle films. Further, heating was performed at 300 ° C. for 10 minutes.

【0124】形成された膜について、プラズマ発光分光
法でパラジウム量を定量した結果、Pdとしては、1
7.0μg/cm2であった。また、原子間力顕微鏡で
膜厚を測定した結果、105Åであり、後述する比較例
1に比べ約5%増加した。また、膜厚のバラツキは、比
較例1に比べ約9/10であった。次に通電処理して電
子放出膜を作製した。得られた結果を表1に示す。
The amount of palladium in the formed film was determined by plasma emission spectroscopy.
It was 7.0 μg / cm 2 . The thickness was measured by an atomic force microscope and found to be 105 °, an increase of about 5% as compared with Comparative Example 1 described later. The variation in the film thickness was about 9/10 as compared with Comparative Example 1. Next, an electric current was applied to produce an electron emission film. Table 1 shows the obtained results.

【0125】実施例2 本実施例2における作製工程を図3を用いて説明する。 絶縁層基板5上に電子放出膜形成用原料として、酢酸
パラジウム水溶液を用い、実施例1と同じ方法で、酸化
パラジウム微粒子(平均粒径58Å)からなる薄膜6を
形成した。ここで微粒子膜6の長さ(紙面奥行方向)を
300μmとして、電極9、10のほぼ中央に配置した
(図3(b))。
[0125] The manufacturing process of Example 2 Example 2 will be described with reference to FIG. Using an aqueous solution of palladium acetate as a raw material for forming an electron emission film, a thin film 6 made of palladium oxide fine particles (average particle size: 58 °) was formed on the insulating layer substrate 5 in the same manner as in Example 1. Here, the length (in the depth direction of the paper) of the fine particle film 6 was set to 300 μm, and it was disposed almost at the center of the electrodes 9 and 10 (FIG. 3B).

【0126】次に、電極9と電極10の間に電圧を印
加し、微粒子膜6を通電処理(フォーミング処理)する
ことにより電子放出領域7を形成した(図3(c))。
フォーミング処理の電圧波形を図5に示す。
Next, a voltage was applied between the electrode 9 and the electrode 10, and the fine particle film 6 was subjected to an energization process (forming process) to form an electron emission region 7 (FIG. 3C).
FIG. 5 shows a voltage waveform of the forming process.

【0127】図5中、T1及びT2は電圧波形のパルス
幅とパルス間隔であり、本実施例ではT1を1.0ミリ
秒、T2を10ミリ秒とした。また、フォーミング処理
は約1×10-8Torrの真空雰囲気下で行なった。
In FIG. 5, T1 and T2 are the pulse width and pulse interval of the voltage waveform. In this embodiment, T1 is 1.0 millisecond and T2 is 10 milliseconds. The forming process was performed in a vacuum atmosphere of about 1 × 10 −8 Torr.

【0128】上記工程で同様の素子を500素子作製
し、図6に示される評価装置を用いて電子放出特性を測
定した。図6に測定評価装置の概略構成図を示す。図6
において、5は絶縁性基板、9及び10は素子電極、8
は電子放出部を含む薄膜、7は電子放出部である。61
は素子に電圧を印加するための電源、60は素子電流I
fを測定するための電流計、64は素子より発生する放
出電流Ieを測定するためのアノード電極、63はアノ
ード電極64に電圧を印加するための高圧電源、62は
放出電流を測定するための電流計である。ここで、上記
素子電流とは、電流計60によって測定される電流量で
あり、また、上記放出電流とは、電流計62により測定
される電流量である。
In the above process, 500 similar devices were manufactured, and the electron emission characteristics were measured using the evaluation apparatus shown in FIG. FIG. 6 shows a schematic configuration diagram of the measurement evaluation apparatus. FIG.
, 5 is an insulating substrate, 9 and 10 are device electrodes, 8
Denotes a thin film including an electron emitting portion, and 7 denotes an electron emitting portion. 61
Is a power supply for applying a voltage to the element, and 60 is an element current I
an ammeter for measuring f; 64, an anode electrode for measuring an emission current Ie generated from the element; 63, a high-voltage power supply for applying a voltage to the anode electrode 64; 62, for measuring the emission current. It is an ammeter. Here, the element current is a current amount measured by the ammeter 60, and the emission current is a current amount measured by the ammeter 62.

【0129】電子放出素子の上記素子電流、放出電流の
測定にあたっては、素子電極9、10に電源62と電流
計60とを接続し、該電子放出素子の上方に電源63と
電流計62とを接続したアノード電極64を配置してい
る。
In measuring the device current and emission current of the electron-emitting device, a power source 62 and an ammeter 60 are connected to the device electrodes 9 and 10, and a power source 63 and an ammeter 62 are connected above the electron-emitting device. The connected anode electrode 64 is arranged.

【0130】また、本電子放出素子及びアノード電極6
4は真空装置内に設置されており、その真空装置には不
図示の排気ポンプ及び真空計等の真空装置に必要な機器
が具備されており、所望の真空下で本素子の測定評価を
行なえるようになっている。
The electron-emitting device and the anode 6
Numeral 4 is installed in a vacuum device, and the vacuum device is provided with equipment necessary for a vacuum device such as an exhaust pump (not shown) and a vacuum gauge, and can perform measurement and evaluation of the element under a desired vacuum. It has become so.

【0131】なお、本実施例では、アノード電極と電子
放出素子間の距離を4mm、アノード電極の電位を1K
V、電子放出特性測定時の真空装置内の真空度を1×1
-7torrとした。
In this embodiment, the distance between the anode and the electron-emitting device is 4 mm, and the potential of the anode is 1K.
V, the degree of vacuum in the vacuum device when measuring the electron emission characteristics is
It was set to 0 -7 torr.

【0132】以上のような測定評価装置を用いて、本電
子放出素子の電極9及び10の間に素子電圧を印加し、
その時に流れる素子電流If及び放出電流Ieを測定し
た。本素子では、素子電圧8V程度から急激に放出電流
Ieが増加し、素子電圧14Vでは素子電流Ifが2.
2mA、放出電流Ieが1.1μAとなり、電子放出効
率がη=Ie/If(%)は、0.05であった。
Using the above-described measurement and evaluation apparatus, a device voltage is applied between the electrodes 9 and 10 of the electron-emitting device.
The device current If and emission current Ie flowing at that time were measured. In this device, the emission current Ie rapidly increases from a device voltage of about 8 V, and when the device voltage is 14 V, the device current If becomes 2.
2 mA, the emission current Ie was 1.1 μA, and the electron emission efficiency η = Ie / If (%) was 0.05.

【0133】実施例3 本実施例では、実施例2と同様にして作製した電子放出
素子を用いて、画像形成装置を作製した。図9、図10
を用いて、以下に説明する。
Example 3 In this example, an image forming apparatus was manufactured using the electron-emitting devices manufactured in the same manner as in Example 2. 9 and 10
This will be described below with reference to FIG.

【0134】実施例2のようにして電子放出素子を作製
した基板81をリアプレート91上に固定した後、基板
81の5mm上方に、フェースプレート96(ガラス基
板93の内面に蛍光膜94とメタルバック95が形成さ
れて構成される)を支持枠92を介して配置し、フェー
スプレート96、支持枠92、リアプレート91の接合
部にフリットガラスを塗布し、大気中あるいは窒素雰囲
気中で400℃ないし500℃で10分以上焼成するこ
とで封着した(図7)。また、リアプレート91への基
板81の固定もフリットガラスで行なった。図9におい
て、84は電子放出部、82、83はそれぞれX方向及
びY方向の素子電極である。この時の素子数は、16行
16列、即ち、256個であった。
After fixing the substrate 81 on which the electron-emitting device was fabricated as in Example 2 on the rear plate 91, the face plate 96 (the fluorescent film 94 and the metal The back plate 95 is formed via a support frame 92, and frit glass is applied to a joint between the face plate 96, the support frame 92, and the rear plate 91. Sealing was performed by baking at 500 to 500 ° C. for 10 minutes or more (FIG. 7). The fixing of the substrate 81 to the rear plate 91 was also performed using frit glass. In FIG. 9, reference numeral 84 denotes an electron-emitting portion, and reference numerals 82 and 83 denote device electrodes in the X and Y directions, respectively. The number of elements at this time was 16 rows and 16 columns, that is, 256 elements.

【0135】上述のごとく、フェースプレート96、支
持枠92、リアプレート91で、外周器98を構成した
が、リアプレート97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自体で充分な強度をも
つ場合は、別体のリアプレート91は不要であり、基板
81に直接、支持枠92を封着し、フェースプレート9
6、支持枠92、基板81にて外周器98を構成しても
よい。蛍光膜94は、モノクロームの場合は、蛍光体の
みからなるが、カラーの蛍光膜の場合は蛍光体の配列に
よりブラックストライプあるいはブラックマトリックス
などと呼ばれる黒色導電材101と蛍光体102とで構
成される(図10)。ブラックストライプ及びブラック
マトリックスが設けられる目的は、カラー表示の場合必
要となる三原色蛍光体の、各蛍光体102間の塗りわけ
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
抑制することである。本実施例では、蛍光体はストライ
プ形状を採用し、先にブラックストライプを形成し、そ
の間隙部に各色蛍光体を塗布し、蛍光膜94を作製し
た。ブラックストライプの材料として通常よく用いられ
ている黒鉛を主成分とする材料を用いたが、導電性があ
り、光の透過及び反射が少ない材料であればこれに限る
ものではない。
As described above, the outer casing 98 is constituted by the face plate 96, the support frame 92, and the rear plate 91. However, since the rear plate 97 is provided mainly for the purpose of reinforcing the strength of the board 81, the board 81 itself is not provided. In this case, a separate rear plate 91 is unnecessary, and the support frame 92 is directly sealed on the substrate 81 to form the face plate 9.
6, the outer frame 98 may be composed of the support frame 92 and the substrate 81. The fluorescent film 94 is made of only a phosphor in the case of monochrome, but is composed of a black conductive material 101 called a black stripe or a black matrix and a phosphor 102 depending on the arrangement of the phosphor in the case of a color fluorescent film. (FIG. 10). The purpose of providing the black stripes and the black matrix is to make the mixed portions of the three primary color phosphors necessary for color display less inconspicuous by making the coating portion between the respective phosphors 102 black, and The purpose is to suppress a decrease in contrast due to external light reflection. In the present embodiment, the fluorescent material adopted a stripe shape, a black stripe was formed first, and the fluorescent material of each color was applied to the gap between the black stripes. As the material for the black stripe, a material mainly containing graphite, which is generally used, is used. However, the material is not limited to this as long as it is conductive and has little light transmission and reflection.

【0136】ガラス基板93に蛍光体を塗布する方法
は、モノクロームの場合は沈澱法や印刷法が用いられる
が、カラーである本実施例では、スラリー法を用いた。
カラーの場合にも印刷法を用いても同等の塗布膜が得ら
れる。
As a method of applying a phosphor onto the glass substrate 93, a precipitation method or a printing method is used in the case of monochrome, but in the present embodiment, which is a color method, a slurry method is used.
Even in the case of color printing, the same coating film can be obtained by using the printing method.

【0137】また、蛍光膜94の内面側への光をフェー
スプレート96側へ鏡面反射することにより、輝度を向
上すること、電子ビーム加速電圧を印加するための電極
として作用すること、外周器内で発生した負イオンの衝
突によるダメージからの蛍光体の保護膜の作用がある。
Further, the light to the inner surface of the fluorescent film 94 is specularly reflected toward the face plate 96 to improve the brightness, to function as an electrode for applying an electron beam accelerating voltage, Acts as a protective film of the phosphor from the damage caused by the collision of the negative ions generated in the above.

【0138】メタルバック95は蛍光膜作製後、蛍光膜
内面側表面の平滑化処理(通常フィルタリングと呼ばれ
る)を行ない、その後、アルミニウムを真空蒸着するこ
とで作製した。フェースプレート96には、さらに蛍光
膜94の導電性を高めるために、蛍光膜94の外面側に
透明電極(不図示)が設けられる場合もあるが、本実施
例ではメタルバック95のみでも充分な導電性が得られ
るので省略した。前述の封着を行なう際、カラーの場合
は、各色蛍光体と電子放出素子とを対応させなくてはい
けないため、充分な位置合わせを行なった。
The metal back 95 was manufactured by performing a smoothing process (usually called filtering) on the inner surface of the fluorescent film after the fluorescent film was manufactured, and then performing vacuum deposition of aluminum. The face plate 96 may be provided with a transparent electrode (not shown) on the outer surface side of the fluorescent film 94 in order to further increase the conductivity of the fluorescent film 94, but in this embodiment, only the metal back 95 is sufficient. Omitted because conductivity was obtained. When the above-mentioned sealing was performed, in the case of color, sufficient alignment was performed because each color phosphor and the electron-emitting device had to correspond.

【0139】以上のようにして、完成したガラス容器内
の雰囲気を排気管(不図示)を通じ、真空ポンプにて排
気し、充分な真空度に達した後、容器外端子Dx1ない
しDx16とDx1ないしDx16を通じ、素子電極8
2、83間に電圧を印加し、前述のフォーミングを行な
い、電子放出部84を形成し、電子放出素子を作製し
た。
As described above, the atmosphere in the completed glass container is evacuated by a vacuum pump through an exhaust pipe (not shown), and after reaching a sufficient degree of vacuum, the external terminals Dx1 to Dx16 and Dx1 to Dx1 to Dx1 to Dx16. The device electrode 8 through Dx16
A voltage was applied between 2 and 83, and the above-described forming was performed to form an electron-emitting portion 84, thereby producing an electron-emitting device.

【0140】最後に10-6Torr程度の真空度で、不
図示の排気管をガスバーナーで熱することで溶着し、外
周器の封止を行なった。
Finally, the exhaust pipe (not shown) was welded by heating with a gas burner at a degree of vacuum of about 10 -6 Torr, and the outer package was sealed.

【0141】最後に封止後の真空度を維持するために、
ゲッター処理を行なった。これは、封止を行なう直前あ
るいは封止後に、抵抗加熱あるいは高周波加熱などの加
熱法により、画像表示装置内の所定の位置(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、該蒸着膜の
吸着作用により、真空度を維持するものである。
Finally, in order to maintain the degree of vacuum after sealing,
Getter processing was performed. This is a process of heating a getter disposed at a predetermined position (not shown) in an image display device by a heating method such as resistance heating or high-frequency heating immediately before or after sealing to form a vapor-deposited film. It is. The getter usually contains Ba or the like as a main component, and maintains the degree of vacuum by the adsorption action of the deposited film.

【0142】以上のように完成した本発明の画像表示装
置において、各電子放出素子には、容器外端子Dx1な
いしDx16とDx1ないしDx16を通じ、電圧を印
加することにより、電子放出させ、高圧端子Hvを通
じ、メタルバック95、あるいは透明電極(不図示)に
数kV以上の高圧を印加し、電子ビームを加速し、蛍光
膜94に衝突させ、励起・発光させることで画像を表示
した。
In the image display device of the present invention completed as described above, each of the electron-emitting devices emits electrons by applying a voltage to the electron-emitting devices through external terminals Dx1 to Dx16 and Dx1 to Dx16. , A high voltage of several kV or more was applied to a metal back 95 or a transparent electrode (not shown) to accelerate the electron beam, collided with the fluorescent film 94, and excited and emitted light to display an image.

【0143】以上述べた構成は、画像表示装置を作製す
る上で必要な概略構成であり、例えば、各部材の材料な
ど、詳細な部分は上述内容に限られるものではなく、さ
らに、複数の電子放出素子94の基板81上での配置形
態は、一対の配線電極間に複数の電子放出素子を結線し
た素子列を、複数列配列した形態であってもよく、この
場合には、これら素子列と直交する方向に、蛍光体の発
光をさせる素子の選択を行なう制御電極(通常、グリッ
ドと呼ぶ)が配置される。このように画像表示装置の用
途に適するよう適宜選択する。
The configuration described above is a schematic configuration necessary for manufacturing an image display device. For example, detailed portions such as materials of each member are not limited to those described above. The arrangement form of the emission elements 94 on the substrate 81 may be a form in which a plurality of element rows in which a plurality of electron emission elements are connected between a pair of wiring electrodes are arranged. A control electrode (usually called a grid) for selecting an element that causes the phosphor to emit light is arranged in a direction perpendicular to the direction of the arrow. As described above, the selection is appropriately made so as to be suitable for the use of the image display device.

【0144】比較例1 素子電極の材料として、Pt金属を用いた。電極間隔L
1は2μmとし、電極の長さ(紙面奥行方向)を500
μm、その厚さを1000Åとした。白金のエッチング
液としては、王水を水で倍に希釈し、塩化ナトリウムを
添加せずに用いた。エッチング所要時間は、90秒であ
った。
Comparative Example 1 Pt metal was used as the material of the device electrode. Electrode spacing L
1 is 2 μm, and the length of the electrode (in the depth direction of the paper) is 500
μm, and the thickness was 1000 °. As an etching solution for platinum, aqua regia was diluted twice with water and used without adding sodium chloride. The time required for etching was 90 seconds.

【0145】原料溶液は実施例1と同じく酢酸パラジウ
ムの0.1重量パーセント水溶液を用い、常圧、常温の
部屋に置かれたバブルジェット方式製造装置を使って、
噴射した。
The raw material solution was a 0.1% by weight aqueous solution of palladium acetate in the same manner as in Example 1, and a bubble jet type manufacturing apparatus placed in a room at normal pressure and normal temperature was used.
Sprayed.

【0146】その外は、実施例2と全く同様にして電子
放出素子を500素子作製した。この場合は、プラズマ
発光分光法でパラジウム量を定量した結果、Pdとして
は、16.0μg/cm2であった。また、原子間力顕
微鏡で膜厚を測定した結果、100Åであった。得られ
た結果を表1に示す。
Otherwise, 500 electron-emitting devices were manufactured in exactly the same manner as in Example 2. In this case, as a result of quantifying the amount of palladium by plasma emission spectroscopy, Pd was 16.0 μg / cm 2 . The film thickness was measured by an atomic force microscope and found to be 100 °. Table 1 shows the obtained results.

【0147】[0147]

【表1】 (注)膜厚のバラツキは、基板(1×1.5インチ)を
30枚製造した時の、初めの3枚の平均と終わりの3枚
の平均の差である。
[Table 1] (Note) The variation in the film thickness is the difference between the average of the first three substrates and the average of the last three substrates when 30 substrates (1 × 1.5 inches) are manufactured.

【0148】実施例及び比較例の結果から明らかなよう
に、本発明の方法により電子放出部形成用薄膜の製造雰
囲気を常圧より低い気圧及び/または常温より低い温度
とすることにより、良好なり薄膜が得られた。また、得
られた電子放出素子間の電子放出特性のバラツキを低減
することもでき、これにより素子特性のバラツキの少な
い画像形成装置を得ることができた。
As is clear from the results of the examples and comparative examples, the method of the present invention makes the production atmosphere of the thin film for forming the electron-emitting portion at a pressure lower than the normal pressure and / or a temperature lower than the normal temperature. A thin film was obtained. In addition, it was possible to reduce the variation in the electron emission characteristics between the obtained electron-emitting devices, thereby obtaining an image forming apparatus with less variation in the element characteristics.

【0149】また、白金製素子電極のエッチング液にア
ルカリ金属イオンを添加することによって、エッチング
時間の短縮、安定化が得られた。
Further, by adding alkali metal ions to the etching solution for the platinum element electrode, the etching time was shortened and stabilized.

【0150】[0150]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
白金電極や白金製電子放出部などの白金製材料のエッチ
ング液として、王水にアルカリ金属から選ばれる少なく
とも一種の金属イオンを含む溶液を用いることによっ
て、エッチング所要時間を短くでき、エッチング所要時
間を安定化でき、白金材料を用いた部材の品質が安定化
する。さらに、白金材料上、または白金材料間にまたが
る液滴付与により形成される薄膜及び電子放出素子の品
質も安定化する。
As described above, according to the present invention,
By using a solution containing at least one metal ion selected from alkali metals in aqua regia as an etching solution for a platinum material such as a platinum electrode or a platinum electron-emitting portion, the required etching time can be reduced, and the required etching time can be reduced. It can be stabilized, and the quality of the member using the platinum material is stabilized. Further, the quality of the thin film and the electron-emitting device formed by applying a droplet over or between the platinum materials is also stabilized.

【0151】また、電子放出部形成用薄膜の作製方法と
して、製造雰囲気を常圧より低い気圧及び/または常温
より低い温度とすることにより、得られる薄膜の膜厚の
減少を抑え、また素子特性のバラツキの少ない電子放出
素子、電子源、表示素子及び画像形成装置を得ることが
できる。
Further, as a method for producing a thin film for forming an electron-emitting portion, the production atmosphere is set to a pressure lower than normal pressure and / or a temperature lower than normal temperature, so that a decrease in the film thickness of the obtained thin film is suppressed, and device characteristics are reduced. Thus, it is possible to obtain an electron-emitting device, an electron source, a display device, and an image forming apparatus with less variation.

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

【図1】 本発明の電子放出膜の製造方法を示す模式図
である。
FIG. 1 is a schematic view illustrating a method for manufacturing an electron emission film of the present invention.

【図2】 本発明の適用可能な表面伝導型電子放出素子
の構成を示す模式的平面図及び断面図である。
FIG. 2 is a schematic plan view and a cross-sectional view illustrating a configuration of a surface conduction electron-emitting device to which the present invention can be applied.

【図3】 本発明の電子放出素子の製造方法の一例を示
す工程図である。
FIG. 3 is a process chart showing an example of a method for manufacturing an electron-emitting device of the present invention.

【図4】 本発明の適用可能な垂直型表面伝導型電子放
出素子の構成を示す模式図である。
FIG. 4 is a schematic diagram showing a configuration of a vertical surface conduction electron-emitting device to which the present invention can be applied.

【図5】 本発明の適用可能な表面伝導型電子放出素子
の製造に際して採用できる通電フォーミングの処理にお
ける電圧波形の一例を示す模式図である。
FIG. 5 is a schematic diagram showing an example of a voltage waveform in a current forming process that can be employed in manufacturing a surface conduction electron-emitting device to which the present invention can be applied.

【図6】 測定評価機能を備えた真空処理の一例を示す
模式図である。
FIG. 6 is a schematic diagram illustrating an example of a vacuum process having a measurement evaluation function.

【図7】 本発明の適用可能な表面伝導型電子放出素子
についての放出電流Ie、素子電流Ifと素子電圧Vf
の関係の一例を示すグラフである。
FIG. 7 shows emission current Ie, device current If, and device voltage Vf for a surface conduction electron-emitting device applicable to the present invention.
6 is a graph showing an example of the relationship.

【図8】 本発明の適用可能な単純マトリクス配置した
電子源の一例を示す模式図である。
FIG. 8 is a schematic diagram showing an example of an electron source arranged in a simple matrix to which the present invention can be applied.

【図9】 本発明の適用可能な画像形成装置の表示パネ
ルの一例を示す模式図である。
FIG. 9 is a schematic diagram illustrating an example of a display panel of an image forming apparatus to which the present invention can be applied.

【図10】 蛍光膜一例を示す模式図である。FIG. 10 is a schematic diagram illustrating an example of a fluorescent film.

【図11】 画像形成装置にNTSC方式のテレビ信号
に応じて表示を行なうための駆動回路の一例を示すブロ
ック図である。
FIG. 11 is a block diagram showing an example of a driving circuit for performing display on an image forming apparatus in accordance with an NTSC television signal.

【図12】 本発明の適用可能な梯子配置の電子源の一
例を示す模式図である。
FIG. 12 is a schematic view showing an example of an electron source having a ladder arrangement to which the present invention can be applied.

【図13】 本発明の適用可能な画像形成装置の表示パ
ネルの一例を示す模式図である。
FIG. 13 is a schematic diagram illustrating an example of a display panel of an image forming apparatus to which the present invention can be applied.

【図14】 従来の表面伝導型電子放出素子の一例を示
す模式図である。
FIG. 14 is a schematic view showing an example of a conventional surface conduction electron-emitting device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:バブルジェット方式電子放出膜製造装置、2:減圧
装置、3:冷却装置、4:気密室、5:基板、6:電子
放出部形成用薄膜、7:電子放出部、8:電子放出部を
含む薄膜、9、10:素子電極、41:段差形成部、6
0:素子電極9、10間の電子放出部を含む薄膜8を流
れる素子電流Ifを測定するための電流計、61:電子
放出素子に素子電圧Vfを印加するための電源、62:
素子の電子放出部5より放出される放出電流Ieを測定
するための電流計、63:アノード電極64に電圧を印
加するための高圧電源、64:素子の電子放出部より放
出される放出電流Ieを捕捉するためのアノード電極、
65:真空装置、66:排気ポンプ、81:電子源基
板、82:X方向配線、83:Y方向配線、84:表面
伝導型電子放出素子、85:結線、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、Hv:
高圧端子、98:外囲器、101:黒色導電材、10
2:蛍光体、111:表示パネル、112:走査回路、
113:制御回路、114:シフトレジスタ、115:
ラインメモリ、116:同期信号分離回路、117:変
調信号発生器、Vx及びVa:直流電圧源、120:電
子源基板、121:電子放出素子、122,Dx1〜D
x10:電子放出素子121を配線するための共通配
線、130:グリッド電極、131:電子が通過するた
めの空孔、132,Dox1〜Doxm:共通配線12
2に接続された容器外端子、133,G1〜Gn:グリ
ッド電極130と接続された容器外端子。
1: Bubble jet type electron emission film manufacturing apparatus, 2: decompression device, 3: cooling device, 4: airtight chamber, 5: substrate, 6: thin film for forming electron emission portion, 7: electron emission portion, 8: electron emission portion 9, 10: element electrode, 41: step forming portion, 6
0: ammeter for measuring the device current If flowing through the thin film 8 including the electron-emitting portion between the device electrodes 9, 10; 61: power supply for applying the device voltage Vf to the electron-emitting device; 62:
An ammeter for measuring an emission current Ie emitted from the electron emission portion 5 of the device; 63: a high voltage power supply for applying a voltage to the anode electrode 64; 64: an emission current Ie emitted from the electron emission portion of the device An anode electrode for capturing the
65: vacuum device, 66: exhaust pump, 81: electron source substrate, 82: X direction wiring, 83: Y direction wiring, 84: surface conduction electron-emitting device, 85: connection, 91: rear plate, 92: support frame , 93: glass substrate, 94: fluorescent film,
95: metal back, 96: face plate, Hv:
High voltage terminal, 98: envelope, 101: black conductive material, 10
2: phosphor, 111: display panel, 112: scanning circuit,
113: control circuit, 114: shift register, 115:
Line memory, 116: synchronization signal separation circuit, 117: modulation signal generator, Vx and Va: DC voltage source, 120: electron source substrate, 121: electron emission element, 122, Dx1 to Dx
x10: common wiring for wiring the electron-emitting devices 121, 130: grid electrode, 131: holes for passing electrons, 132, Dox1 to Doxm: common wiring 12
2, external terminals 133, G1 to Gn: external terminals connected to the grid electrode 130.

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 対向する電極間に電子放出材料を含む金
属化合物溶液の液滴を部分的に付与する工程と、加熱焼
成工程と、エッチング工程と、通電処理する過程を経て
電子放出部を形成する工程とを有する電子放出素子の製
造方法において、エッチング工程で用いるエッチング液
が王水にナトリウム、カリウム、リチウム、セシウム及
びルビジウムから選ばれる少なくとも一種の金属イオン
を含むことを特徴とする電子放出素子の製造方法。
An electron-emitting portion is formed through a step of partially applying a droplet of a metal compound solution containing an electron-emitting material between opposed electrodes, a heating and firing step, an etching step, and a step of conducting electricity. The etching liquid used in the etching step contains at least one metal ion selected from sodium, potassium, lithium, cesium and rubidium in the aqua regia. Manufacturing method.
【請求項2】 前記電子放出素子の製造雰囲気を減圧下
及び/または冷却下とすることを特徴とする請求項1に
記載の電子放出素子の製造方法。
2. The method for manufacturing an electron-emitting device according to claim 1, wherein a manufacturing atmosphere of the electron-emitting device is reduced and / or cooled.
【請求項3】 前記製造雰囲気が1気圧未満〜0.1気
圧であることを特徴とする請求項2に記載の電子放出素
子の製造方法。
3. The method according to claim 2, wherein the manufacturing atmosphere is less than 1 atm to 0.1 atm.
【請求項4】 前記製造雰囲気が20℃〜1℃であるこ
とを特徴とする請求項2または3に記載の電子放出素子
の製造方法。
4. The method for manufacturing an electron-emitting device according to claim 2, wherein the manufacturing atmosphere is at 20 ° C. to 1 ° C.
【請求項5】 前記液滴付与手段がバブルジェット(登
録商標)方式であることを特徴とする請求項1ないし4
のいずれか1つに記載の電子放出素子の製造方法。
5. A liquid jet apparatus according to claim 1, wherein said droplet applying means is of a bubble jet (registered trademark) type.
The method for manufacturing an electron-emitting device according to any one of the above.
【請求項6】 前記電子放出素子が表面伝導型電子放出
素子であることを特徴とする請求項1ないし5のいずれ
か1つに記載の電子放出素子の製造方法。
6. The method according to claim 1, wherein the electron-emitting device is a surface conduction electron-emitting device.
【請求項7】 電子放出素子と該素子への電圧印加手段
を具備する電子源の製造方法であって、該電子放出素子
を請求項1ないし6のいずれか1つに記載の方法で製造
したことを特徴とする電子源の製造方法。
7. A method for manufacturing an electron source comprising an electron-emitting device and a means for applying a voltage to the device, wherein the electron-emitting device is manufactured by the method according to claim 1. A method for manufacturing an electron source, comprising:
【請求項8】 電子放出素子と該素子への電圧印加手段
を具備する電子源と、該素子から放出される電子を受け
て発光する発光体とを具備する表示素子の製造方法であ
って、該電子放出素子を請求項1ないし6のいずれか1
つに記載の方法で製造したことを特徴とする表示素子の
製造方法。
8. A method for manufacturing a display device comprising: an electron-emitting device, an electron source including a voltage applying means for the device, and a luminous body that receives and emits electrons emitted from the device. 7. The electron-emitting device according to claim 1, wherein
A method for manufacturing a display element, wherein the display element is manufactured by the method described in (1).
【請求項9】 電子放出素子と該素子への電圧印加手段
を具備する電子源と、該素子から放出される電子を受け
て発光する発光体と、外部信号に基づいて該素子へ印加
する電圧を制御する駆動回路とを具備する画像形成装置
の製造方法であって、該電子放出素子を請求項7ないし
12のいずれかに記載の方法で製造したことを特徴とす
る画像形成装置の製造方法。
9. An electron source including an electron-emitting device and a voltage applying means for the device, a luminous body that emits light by receiving electrons emitted from the device, and a voltage applied to the device based on an external signal. 13. A method for manufacturing an image forming apparatus, comprising: a driving circuit for controlling the electron emission device, wherein the electron-emitting device is manufactured by the method according to claim 7. .
【請求項10】 電子放出素子の製造工程で用いる白金
を溶解するエッチング液であって、王水に、ナトリウ
ム、カリウム、リチウム、セシウム及びルビジウムから
選ばれる少なくとも一種の金属イオンを含むことを特徴
とする白金材料用エッチング液。
10. An etching solution for dissolving platinum used in a manufacturing process of an electron-emitting device, wherein the aqua regia contains at least one metal ion selected from sodium, potassium, lithium, cesium and rubidium. Etchant for platinum materials.
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