JP2004327460A - Manufacturing method of electron source base plate, electron source base plate manufactured by above method, and solution used for manufacturing of above base plate - Google Patents

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卓朗 関谷
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To form a serial number, a date of maufacture or the like on each and every base plate by a spray head, and thereby enable to diffrentiate each electron source base plate or each plurality of sheets of base plates after being manufactured. <P>SOLUTION: A pair of electrodes 2, 3 are arranged on the base plate 14, droplets 4 of solution containing a material to be a conductive thin film are given in spray between the electrodes, and the base plate forming a plurality of lots of patterns electrically connecting between the electrodes by the conductive film is manufactured. By giving in spray the droplets of the solution containing the material to be the conductive thin film on the outside (regions Ya, Yb, Xa, Xb) of regions (regions X and Y) where a plurality of combinations of electrodes and patterns are formed, patterns (for instance, a pattern 123 for differentiation of the base plates) capable of differentiating each base plate or each group of the plurality of base plates are formed. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、表面伝導型電子放出素子を用いた電子源基板の製造方法、該方法により製造された電子源基板及び該基板を製造するのに用いる溶液に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing an electron source substrate using a surface conduction electron-emitting device, an electron source substrate manufactured by the method, and a solution used for manufacturing the substrate.

従来、電子放出素子として熱電子源と冷陰極電子源の2種類が知られている。冷陰極電子源には電界放出型(以下、FE型という)、金属/絶縁層/金属型(以下、MIM型という)や表面伝導型電子放出素子等がある。
FE型の例としては非特許文献1あるいは非特許文献2等が知られている。
MIM型の例としては非特許文献3等が知られている。
2. Description of the Related Art Conventionally, two types of electron emitting devices, a thermionic electron source and a cold cathode electron source, are known. The cold cathode electron source includes a field emission type (hereinafter, referred to as an FE type), a metal / insulating layer / metal type (hereinafter, referred to as an MIM type), a surface conduction type electron emission element, and the like.
Non-Patent Documents 1 and 2 are known as examples of the FE type.
Non-Patent Document 3 and the like are known as examples of the MIM type.

表面伝導型電子放出素子型の例としては、非特許文献4等がある。表面伝導型電子放出素子は、基板上に形成された小面積の薄膜に、膜面に平行に電流を流すことにより、電子放出が生ずる現象を利用するものである。この表面伝導型電子放出素子としては、前記Elinson等によるSnO2薄膜を用いたもの、Au薄膜によるもの(非特許文献5),In23/SnO2薄膜によるもの(非特許文献6),カーボン薄膜によるもの(非特許文献7)等が報告されている。 Non-Patent Document 4 and the like are examples of the surface conduction electron-emitting device type. The surface conduction electron-emitting device 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. Examples of the surface conduction electron-emitting device include a device using an SnO 2 thin film by Elinson et al., A device using an Au thin film (Non-patent document 5), a device using an In 2 O 3 / SnO 2 thin film (Non-patent document 6), A method using a carbon thin film (Non-Patent Document 7) and the like have been reported.

これらの表面伝導型電子放出素子の典型的な素子構成として、前述の非特許文献6の素子構成を図20に示す。図20において、1は基板、2,3は素子電極、4は導電性薄膜で、該導電性薄膜4はH型形状のパターンに、スパッタで形成された金属酸化物薄膜等からなり、後述の通電フォーミングと呼ばれる通電処理により電子放出部5が形成される。なお、図中の素子電極2,3間の間隔L1は、0.5〜1mm、W1は、0.1mmで設定されている。   As a typical device configuration of these surface conduction electron-emitting devices, the device configuration of Non-Patent Document 6 described above is shown in FIG. In FIG. 20, 1 is a substrate, 2 and 3 are device electrodes, 4 is a conductive thin film, and the conductive thin film 4 is formed of a metal oxide thin film or the like formed by sputtering in an H-shaped pattern. The electron emission portions 5 are formed by an energization process called energization forming. The distance L1 between the device electrodes 2 and 3 in the figure is set to 0.5 to 1 mm, and W1 is set to 0.1 mm.

従来、これらの表面伝導型電子放出素子においては、電子放出を行う前に導電性薄膜4に対して予め通電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5を形成するのが一般的である。通電フォーミングとは導電性薄膜4の両端に直流電圧あるいは非常にゆっくりとした昇電圧(例えば1V/分程度)を印加通電し、導電性薄膜4を局所的に破壊、変形もしくは変質せしめ、電気的に高抵抗な状態にした電子放出部5を形成することである。尚、電子放出部5では導電性薄膜4の一部に亀裂が発生し、その亀裂付近から電子放出が行われる。前記通電フォーミング処理をした表面伝導型電子放出素子は、導電性薄膜4に電圧を印加し、素子に電流を流すことにより電子放出部5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 5 is generally formed by subjecting the conductive thin film 4 to an energization process called energization forming before performing electron emission. . The energization forming is to apply a direct current voltage or a very slowly increasing voltage (for example, about 1 V / min) to both ends of the conductive thin film 4 and to energize the conductive thin film 4 to locally destroy, deform or deteriorate the conductive thin film 4. To form the electron-emitting portion 5 in a high resistance state. In the electron emitting portion 5, a crack is generated in a part of the conductive thin film 4, and electrons are emitted from the vicinity of the crack. In the surface conduction type electron-emitting device subjected to the energization forming process, a voltage is applied to the conductive thin film 4 and a current is caused to flow through the device to cause the electron-emitting portion 5 to emit electrons.

上述したような表面伝導型電子放出素子は、構造が単純で製造も容易であることから、大面積にわたって多数の素子を配列形成できる利点がある。そこで、この特徴を活かした荷電ビーム源、表示装置等の応用研究がなされている。多数の表面伝導型電子放出素子を配列形成した例としては、後述するように、梯型配置と呼ぶ並列に表面伝導型電子放出素子を配列し、個々の素子の両端を配線(共通配線とも呼ぶ)で、それぞれ結線した行を多数行配列した電子源があげられる(例えば、特許文献1、特許文献2、特許文献3等)。   Since the surface conduction electron-emitting device as described above has a simple structure and is easy to manufacture, there is an advantage that a large number of devices can be arranged and formed over a large area. Therefore, applied research on charged beam sources, display devices, and the like utilizing this feature has been made. As an example in which a large number of surface conduction electron-emitting devices are arranged and arranged, as will be described later, surface conduction electron-emitting devices are arranged in parallel called a trapezoidal arrangement, and both ends of each element are interconnected (also called a common interconnect). ), An electron source in which a number of connected lines are arranged in many rows (for example, Patent Document 1, Patent Document 2, Patent Document 3, etc.).

また、特に、表示装置等の画像形成装置においては、近年、液晶を用いた平板型表示装置がCRTに替わって普及してきたが、自発光型でないためバックライトを持たなければならない等の問題点があり、自発光型の表示装置の開発が望まれてきた。自発光型表示装置としては、表面伝導型電子放出素子を多数配置した電子源と、電子源より放出された電子によって可視光を発光せしめる蛍光体とを組み合わせた表示装置である画像形成装置があげられる(例えば、特許文献4)。   In addition, in particular, in image forming apparatuses such as display apparatuses, flat panel display apparatuses using liquid crystal have become widespread in place of CRTs in recent years. However, they are not self-luminous and must have a backlight. Therefore, development of a self-luminous display device has been desired. An example of the self-luminous display device is an image forming device which is a display device in which an electron source having a large number of surface conduction electron-emitting devices arranged thereon and a phosphor that emits visible light by electrons emitted from the electron source are combined. (For example, Patent Document 4).

しかしながら、表面伝導型電子放出素子の上記従来例による製造方法は、真空成膜と半導体プロセスにおけるフォトリソグラフィ・エッチング法を多用するものであり、大面積にわたって素子を形成するには、工程数も多く、電子源基板の生産コストが高いといった欠点がある。   However, the method of manufacturing a surface conduction electron-emitting device according to the above-described conventional example uses a lot of photolithography and etching methods in vacuum film formation and a semiconductor process. However, there is a disadvantage that the production cost of the electron source substrate is high.

上述のような課題に対して、本発明者は、上述のごとき表面伝導型電子放出素子の素子部の導電性薄膜を形成するにあたり、特許文献5,特許文献6,特許文献7,特許文献8,特許文献9,特許文献10等として知られるようなインクジェット液滴付与手段によって、真空成膜法とフォトリソグラフィ・エッチング法によらずに、安定的に歩留まり良くかつ低コストで上記の導電性薄膜を形成することができるのではないかと考えた。   In order to solve the above-mentioned problems, the present inventor has disclosed Patent Documents 5, 5, 6, 7, 8 and 9 in forming a conductive thin film in the element portion of the surface conduction electron-emitting device as described above. , Patent Documents 9 and 10, etc., the above conductive thin film can be stably produced at a high yield and at low cost without using a vacuum film forming method and a photolithographic etching method. I thought it could be formed.

しかしながら、いわゆるインクを紙に向けて飛翔、記録を行うインクジェットプリンタと違い、このような電子源基板を工場で製造する製造装置として必要とされる機能や、またそれによって製造される電子源基板にも工場出荷される部品ユニットとしての性格があり、実際にこのインクジェットの技術を適用するにあたってはまだまだ工夫が必要とされる。
特開昭64−31332号公報 特開平1−283749号公報 特開平2−257552号公報等 米国特許第5066883号 米国特許第3060429号 米国特許第3298030号 米国特許第3596275号 米国特許第3416153号 米国特許第3747120号 米国特許第5729257号 W.P.Dyke&W.W.Dolan,“Field emission”,Advance in Electron Physics,8 89(1956) C.A.Spindt,“Physical Properties of thin−film field emission cathodes with molybdenium”J.Appl.Phys.,475248(1976) C.A.Mead,“The Tunnel−emission amplifier”,J.Appl.Phys.,32 646(1961) M.I.Elinson,Radio Eng.Electron Phys.,1290(1965) G.Dittmer:Thin Solid Films,9 317(1972) M.Hartwell and C.G.Fonstad:IEEE Trans.ED Conf.,519(1975) 荒木久 他:真空、第26巻,第1号,22頁(1983)
However, unlike ink jet printers that fly and record ink on paper, the functions required for a manufacturing device that manufactures such an electron source substrate in a factory, and the electron source substrate manufactured by it, Is also a part unit that is shipped from the factory, and it is still necessary to devise some ways to actually apply this inkjet technology.
JP-A-64-31332 JP-A-1-283747 JP-A-2-257552 U.S. Pat. No. 5,066,883 U.S. Pat.No. 3,060,429 U.S. Pat. No. 3,298,030 U.S. Pat. No. 3,596,275 U.S. Pat. No. 3,416,153 U.S. Patent No. 3,747,120 U.S. Pat. No. 5,729,257 W. P. Dyke & W. W. Dolan, "Field emission", Advance in Electron Physics, 889 (1956). C. A. Spindt, "Physical Properties of Thin-Film Field Emissions Cathodes with mollybdenium", J. Med. Appl. Phys. , 475248 (1976) C. A. Mead, "The Tunnel-emission amplifier", J. Amer. Appl. Phys. , 32 646 (1961). M. I. Elinson, Radio Eng. Electron Phys. , 1290 (1965) G. FIG. Dittmer: Thin Solid Films, 9 317 (1972) M. Hartwell and C.I. G. FIG. Fonstad: IEEE Trans. ED Conf. , 519 (1975) Hisashi Araki et al .: Vacuum, Vol. 26, No. 1, p. 22, (1983)

(発明の目的)
本発明は、上述のごとき表面伝導型電子放出素子を用いた画像表示装置の電子源基板の製造方法、またその電子源基板ならびに該電子源基板を製造するのに用いる溶液に関するものである。
(Object of the invention)
The present invention relates to a method for manufacturing an electron source substrate of an image display device using the above-described surface conduction electron-emitting device, and to the electron source substrate and a solution used for manufacturing the electron source substrate.

請求項1の発明は、基板上に一対の電極を配置し、該電極間に導電性薄膜となる材料を含有した溶液の液滴を噴射付与して前記導電性薄膜によって、前記電極間の電気的接続を行うパターンを複数組形成した基板の製造方法であって、前記電極とパターンの組み合わせが複数組形成されている領域の外側に、前記導電性薄膜となる材料を含有した溶液の液滴を噴射付与することにより、当該基板の製造方法により製造された基板を基板ごともしくは複数の基板群ごとに区別可能とするパターンを形成することを特徴としたものである。   According to the first aspect of the present invention, a pair of electrodes are arranged on a substrate, and a droplet of a solution containing a material to be a conductive thin film is applied between the electrodes by spraying, and the conductive thin film is used to electrically connect the electrodes. A method for manufacturing a substrate, on which a plurality of sets of patterns for performing a connection are formed, wherein a droplet of a solution containing the material to be the conductive thin film is provided outside a region where the plurality of combinations of the electrodes and the patterns are formed. By spraying, a pattern is formed that enables the substrate manufactured by the substrate manufacturing method to be distinguished for each substrate or for each of a plurality of substrate groups.

請求項2の発明は、請求項1の発明において、導電性薄膜を構成する微粒子を含むことを特徴としたものである。   According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, fine particles constituting a conductive thin film are included.

請求項3の発明は、基板上に配置された一対の電極と、該電極間に噴射付与され形成された導電性薄膜によるパターンとの組み合わせを複数組形成した基板であって、前記電極とパターンの組み合わされたものが複数組形成されている領域の外側に、噴射付与された前記導電性薄膜となる材料を含有した溶液の液滴による、当該基板を基板ごともしくは複数の基板群ごとに区別可能とするパターンが形成されていることを特徴としたものである。   The invention according to claim 3 is a substrate in which a plurality of combinations of a pair of electrodes disposed on a substrate and a pattern of a conductive thin film formed by spraying between the electrodes are formed, wherein the electrode and the pattern The substrate is distinguished for each substrate or each of a plurality of substrate groups by a droplet of a solution containing the material to be the conductive thin film sprayed and applied to the outside of a region where a plurality of combinations of the above are formed. It is characterized in that a pattern that can be formed is formed.

請求項4の発明は、請求項3の発明において、前記溶液に導電性薄膜を構成する微粒子を含むことを特徴としたものである。   According to a fourth aspect of the present invention, in the third aspect of the present invention, the solution contains fine particles constituting a conductive thin film.

請求項5の発明は、請求項3に記載の基板を製作するために使用する溶液は、導電性薄膜となる材料を含有したことを特徴としとものである。   The invention according to claim 5 is characterized in that the solution used for manufacturing the substrate according to claim 3 contains a material to be a conductive thin film.

請求項6の発明は、請求項5の発明において、前記溶液に導電性薄膜を構成する微粒子を含むことを特徴としたものである。   According to a sixth aspect of the present invention, in the fifth aspect of the present invention, the solution contains fine particles constituting a conductive thin film.

本発明によると、基板上に一対の電極を配置し、該電極間に導電性薄膜となる材料を含有した溶液の液滴を噴射付与して前記導電性薄膜によって、前記電極間の電気的接続を行うパターンを複数組形成した基板の製造方法であって、前記電極とパターンの組み合わせが複数組形成されている領域の外側に、前記導電性薄膜となる材料を含有した溶液の液滴を噴射付与することにより、当該基板の製造方法により製造された基板を基板ごともしくは複数の基板群ごとに区別可能とするパターンを形成するようにしたので、製造番号や製造年月日などを噴射ヘッドによって1枚1枚の基板に形成することができ、これによって、製造後の電子源基板を1枚1枚を区別でき、もしくは複数枚ずつを区別することができる。   According to the present invention, a pair of electrodes are arranged on a substrate, and a droplet of a solution containing a material to be a conductive thin film is applied between the electrodes by spraying, and the conductive thin film is used to electrically connect the electrodes. A plurality of sets of patterns for forming a substrate, wherein droplets of a solution containing a material to be the conductive thin film are ejected outside a region where a plurality of combinations of the electrodes and the patterns are formed. By providing, a pattern that allows the substrate manufactured by the method for manufacturing the substrate to be distinguishable for each substrate or for each of a plurality of substrate groups, so that the manufacturing number, the manufacturing date, and the like are determined by the ejection head. The electron source substrates can be formed one by one, so that the manufactured electron source substrates can be distinguished one by one or a plurality of electron source substrates.

図1は、本発明の一実施形態に係る平面型表面伝導型電子放出素子を構成した電子源基板の一例を示す模式図で、図1(A)はその平面図、図1(B)は図1(A)のB−B線断面図で、図中、1は基板、2,3は素子電極、4は導電性薄膜、5は電子放出部である。本発明の表面伝導型電子放出素子の基本的な構成は平面型であり、ここでは簡略化して、1つの平面型表面伝導型電子放出素子の構成を模式的に示しているが、実際には、後述するように、このような平面型表面伝導型電子放出素子がマトリックス配置された素子群として構成される。   FIG. 1 is a schematic view showing an example of an electron source substrate constituting a planar surface conduction electron-emitting device according to an embodiment of the present invention. FIG. 1 (A) is a plan view thereof, and FIG. FIG. 1A is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG. 1A, wherein 1 is a substrate, 2 and 3 are device electrodes, 4 is a conductive thin film, and 5 is an electron-emitting portion. The basic configuration of the surface conduction electron-emitting device of the present invention is a plane type, and here, for simplification, the configuration of one flat surface conduction electron-emitting device is schematically shown. As described later, such a planar surface conduction electron-emitting device is configured as a device group in which the devices are arranged in a matrix.

基板1としては、石英ガラス,Na等の不純物含有量を低減させたガラス,青板ガラス,SiO2を表面に堆積させたガラス基板およびアルミナ等のセラミックス基板等を用いることができる。素子電極2,3の材料としては、一般的な導電材料を用いることができ、例えば、Ni,Cr,Au,Mo,W,Pt,Ti,Al,Cu,Pd等の金属あるいは合金,Pd,As,Ag,Au,RuO2,Pd−Ag等の金属あるいは金属酸化物とガラス等から構成される印刷導体、In23−SnO2等の透明導電体、ポリシリコン等の半導体材料等から適宜選択される。 Examples of the substrate 1 include quartz glass, glass having a reduced impurity content such as Na, blue plate glass, a glass substrate having SiO 2 deposited on its surface, and a ceramic substrate such as alumina. As the material of the device electrodes 2 and 3, a general conductive material can be used. For example, metals or alloys such as Ni, Cr, Au, Mo, W, Pt, Ti, Al, Cu, Pd, Pd, as, Ag, Au, RuO 2 , Pd-Ag or the like metal or metal oxide and printed conductor composed of glass or the like, a transparent conductive material such as in 2 O 3 -SnO 2, semiconductor material such as polysilicon It is appropriately selected.

素子電極2,3間の間隔Lは、好ましくは数千Åないし数百μmの範囲であり、より好ましくは素子電極2,3間に印加する電圧等を考慮して1μmないし200μmの範囲である。素子電極2,3の長さWは、電極の抵抗値および電子放出特性を考慮して、数μmないし数百μmであり、また、素子電極2,3の膜厚dは、100Åないし1μmの範囲である。なお、本発明は図1に示した構成に限らず、基板1上に導電性薄膜4、素子電極2,3の電極を順に形成させた構成にしてもよい。   The distance L between the device electrodes 2 and 3 is preferably in the range of several thousand to several hundred μm, and more preferably in the range of 1 to 200 μm in consideration of the voltage applied between the device electrodes 2 and 3. . The length W of the device electrodes 2 and 3 is several μm to several hundred μm in consideration of the resistance value and the electron emission characteristics of the electrodes, and the film thickness d of the device electrodes 2 and 3 is 100 ° to 1 μm. Range. The present invention is not limited to the configuration shown in FIG. 1, but may be a configuration in which the conductive thin film 4 and the electrodes of the device electrodes 2 and 3 are sequentially formed on the substrate 1.

図2は、図1に示した平面型表面伝導型電子放出素子の製造方法を説明するための図で、図2(A)は基板1に素子電極2,3を形成した図、図2(B)は素子電極2,3に導電性薄膜4を形成した図、図2(C)は該導電性薄膜4に電子放出部5を形成した図を示す。導電性薄膜4としては、良好な電子放出特性を得るために、微粒子で構成された微粒子膜が特に好ましく、その膜厚は素子電極2,3へのステップカバレージ、素子電極2,3間の抵抗値および後述する通電フォーミング条件等によって適宜設定されるが、好ましくは、数Åないし数千Åで、特に好ましくは、10Åないし500Åである。またその抵抗値は、Rsが10の2乗ないし10の7乗Ωの値である。なお、Rsは厚さがt、幅がwで長さが1の薄膜の抵抗Rを、R=Rs(1/w)とおいたときに現われる値で、薄膜材料の抵抗率をρとするとRs=ρ/tで表される。ここでは、フォーミング処理について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方法であればいかなる方法を用いても良い。   2A and 2B are views for explaining a method of manufacturing the flat surface conduction electron-emitting device shown in FIG. 1. FIG. 2A is a diagram in which device electrodes 2 and 3 are formed on a substrate 1, and FIG. 2B is a diagram in which the conductive thin film 4 is formed on the device electrodes 2 and 3, and FIG. 2C is a diagram in which the electron emission portion 5 is formed on the conductive thin film 4. The conductive thin film 4 is particularly preferably a fine particle film composed of fine particles in order to obtain good electron emission characteristics. The thickness of the conductive thin film 4 depends on the step coverage of the device electrodes 2 and 3 and the resistance between the device electrodes 2 and 3. It is appropriately set depending on the value and the energizing forming conditions described later, but is preferably several to several thousand degrees, particularly preferably 10 to 500 degrees. In addition, the resistance value of Rs is 10 2 to 10 7 Ω. Note that Rs is a value that appears when the resistance R of a thin film having a thickness t, a width w, and a length of 1 is set as R = Rs (1 / w). = Ρ / t. Here, the forming process will be described by taking an energizing process as an example, but the forming process is not limited to this, and any method may be used as long as it forms a high resistance state by causing a crack in the film. Is also good.

導電性薄膜4を構成する材料としては、Pd,Pt,Ru,Ag,Au,Ti,In,Cu,Cr,Fe,Zn,Sn,Ta,W,Pb等の金属、PdO,SnO2,In23,PbO,Sb23等の酸化物、HfB2,ZrB2,LaB6,CeB6,YB4,GdB4等の硼化物、TiC,ZrC,HfC,TaC,SiC,WC等の炭化物、TiN,ZrN,HfN等の窒化物、Si,Ge等の半導体、カーボン等の中から適宜選択される。 Examples of the material constituting the conductive thin film 4 include metals such as Pd, Pt, Ru, Ag, Au, Ti, In, Cu, Cr, Fe, Zn, Sn, Ta, W, and Pb, PdO, SnO 2 , and In. Oxides such as 2 O 3 , PbO, Sb 2 O 3 , borides such as HfB 2 , ZrB 2 , LaB 6 , CeB 6 , YB 4 , GdB 4 , and TiC, ZrC, HfC, TaC, SiC, WC, etc. It is appropriately selected from carbides, nitrides such as TiN, ZrN, and HfN, semiconductors such as Si and Ge, and carbon.

ここで述べる微粒子膜とは複数の微粒子が集合した膜であり、その微細構造として、微粒子が個々に分散配置した状態のみならず、微粒子が互いに隣接、あるいは重なり合った状態(いくつかの微粒子が集合し、全体として島状を形成している場合も含む)をとっている。微粒子の粒径は、数Åないし1μmであり、好ましくは10Åないし200Å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 not only in a state in which the fine particles are individually dispersed and arranged, but also in a state in which the fine particles are adjacent to each other or overlap each other (some fine particles are aggregated). (Including the case where an island shape is formed as a whole). The particle size of the fine particles is from several millimeters to 1 micrometer, preferably from 10 millimeters to 200 millimeters.

以下、本発明の一実施形態に係る表面伝導型電子放出素子を形成した電子源基板の製造装置について述べる。
図3は、本発明の一実施形態に係る電子源基板の製造装置の一例を示すための図で、図中、11は吐出ヘッドユニット(噴射ヘッド)、12はキャリッジ、13は基板保持台、14は平面型表面伝導型電子放出素子群を形成する基板、15は導電性薄膜の材料を含有する溶液の供給チューブ、16は信号供給ケーブル、17は噴射ヘッドコントロールボックス、18はキャリッジ12のX方向スキャンモータ、19はキャリッジ12のY方向スキャンモータ、20はコンピュータ、21はコントロールボックス、22(22X1,22Y1,22X2,22Y2)は、基板位置決め/保持手段である。
Hereinafter, an apparatus for manufacturing an electron source substrate on which a surface conduction electron-emitting device according to an embodiment of the present invention is formed will be described.
FIG. 3 is a view showing an example of an apparatus for manufacturing an electron source substrate according to an embodiment of the present invention, in which 11 is an ejection head unit (ejection head), 12 is a carriage, 13 is a substrate holding table, Reference numeral 14 denotes a substrate forming the surface-conduction type electron-emitting device group, 15 denotes a supply tube for a solution containing a conductive thin film material, 16 denotes a signal supply cable, 17 denotes a jet head control box, and 18 denotes the X of the carriage 12. A direction scan motor, 19 is a Y direction scan motor of the carriage 12, 20 is a computer, 21 is a control box, and 22 (22X1, 22Y1, 22X2, 22Y2) is a substrate positioning / holding means.

図3に示す構成は、基板保持台13に置かれた基板14の前面を噴射ヘッド11がキャリッジ走査により移動し、導電性薄膜材料を含有する溶液を噴射付与する例を示すものである。噴射ヘッド11は、任意の液滴を定量吐出できるものであれば如何なる機構でも良く、特に数10ng程度の液滴を形成できるインクジェット方式の機構が望ましい。インクジェット方式としては、圧電素子を用いたピエゾジェット方式、ヒータの熱エネルギを利用して気泡を発生させるバブルインクジェット方式、あるいは荷電制御方式(連続流方式)等いずれのものでも構わない。   The configuration shown in FIG. 3 shows an example in which the ejection head 11 is moved by carriage scanning on the front surface of the substrate 14 placed on the substrate holding table 13 and ejects a solution containing a conductive thin film material. The ejection head 11 may be any mechanism as long as it can discharge a desired amount of liquid droplets, and particularly, an ink jet type mechanism capable of forming droplets of several tens ng is desirable. As the ink jet method, any of a piezo jet method using a piezoelectric element, a bubble ink jet method in which bubbles are generated by using heat energy of a heater, and a charge control method (continuous flow method) may be used.

図4は、本発明の電子源基板の製造装置に係る液滴付与装置の構成の一例を説明するための概略図で、図5は、図4の液滴付与装置の吐出ヘッドユニットの要部概略構成図である。図4の構成は、図3の構成と異なり、基板14側を移動させて電子放出素子群を基板に形成するものである。図4及び図5において、2,3は素子電極、14は基板、30は吐出ヘッドユニット、31はヘッドアライメント制御機構、32は検出光学系、33はインクジェットヘッド、34はヘッドアライメント微動機構、35は制御コンピュータ、36は画像識別機構、37はXY方向走査機構、38は位置検出機構、39は位置補正制御機構、40はインクジェットヘッド駆動・制御機構、41は光軸、42は液滴、43は液滴着弾位置である。   FIG. 4 is a schematic diagram for explaining an example of the configuration of a droplet applying apparatus according to the apparatus for manufacturing an electron source substrate of the present invention, and FIG. 5 is a main part of a discharge head unit of the droplet applying apparatus of FIG. It is a schematic block diagram. The configuration in FIG. 4 differs from the configuration in FIG. 3 in that the electron-emitting device group is formed on the substrate by moving the substrate 14 side. 4 and 5, reference numerals 2 and 3 denote element electrodes, 14 denotes a substrate, 30 denotes a discharge head unit, 31 denotes a head alignment control mechanism, 32 denotes a detection optical system, 33 denotes an inkjet head, 34 denotes a head alignment fine movement mechanism, and 35 denotes a head alignment fine movement mechanism. Is a control computer, 36 is an image identification mechanism, 37 is an XY scanning mechanism, 38 is a position detection mechanism, 39 is a position correction control mechanism, 40 is an inkjet head drive / control mechanism, 41 is an optical axis, 42 is a droplet, 43 Is a droplet landing position.

吐出ヘッドユニット30の液滴付与装置(インクジェットヘッド33)としては、図3の場合と同様に、インクジェット方式の機構が望ましく、圧電素子を用いたピエゾジェット方式、ヒータの熱エネルギを利用して気泡を発生させるバブルインクジェット方式、あるいは荷電制御方式(連続流方式)等いずれのものでも構わない。   As the droplet applying device (ink jet head 33) of the ejection head unit 30, an ink jet type mechanism is desirable, as in the case of FIG. 3, and a piezo jet type using a piezoelectric element, bubbles using the heat energy of a heater are used. Or a charge control method (continuous flow method), which generates turbulence, may be used.

以下に上記のごとく基板14側を移動させる装置の構成を説明する。まず図4において、XY方向走査機構37の上に基板14が載置してある。基板14上の表面伝導型電子放出素子は図1のものと同じ構成であり、単素子としては図1に示したものと同様、基板1、素子電極2,3及び導電性薄膜(微粒子膜)4よりなっている。この基板14の上方に液滴を付与する吐出ヘッドユニット30が位置している。本例では、吐出ヘッドユニット30は固定で、基板14がXY方向走査機構37により任意の位置に移動することで吐出ヘッドユニット30と基板14との相対移動が実現される。   Hereinafter, the configuration of the apparatus for moving the substrate 14 as described above will be described. First, in FIG. 4, the substrate 14 is placed on the XY scanning mechanism 37. The surface conduction electron-emitting device on the substrate 14 has the same configuration as that of FIG. 1. As a single device, the substrate 1, the device electrodes 2, 3 and the conductive thin film (fine particle film) are similar to those shown in FIG. It consists of four. An ejection head unit 30 for applying liquid droplets is located above the substrate 14. In this example, the ejection head unit 30 is fixed, and the relative movement between the ejection head unit 30 and the substrate 14 is realized by moving the substrate 14 to an arbitrary position by the XY direction scanning mechanism 37.

次に図5により吐出ヘッドユニット30の構成を説明する。検出光学系32は、電子源基板10上の画像情報を取り込むもので、液滴42を吐出させるインクジェットヘッド33に近接し、検出光学系32の光軸41および焦点位置と、インクジェットヘッド33による液滴42の着弾位置43とが一致するよう配置されている。この場合、検出光学系32とインクジェットヘッド33との位置関係はヘッドアライメント微動機構34とヘッドアライメント制御機構31により精密に調整できるようになっている。また、ここでは検出光学系32としてCCDカメラとレンズとを用いている。   Next, the configuration of the ejection head unit 30 will be described with reference to FIG. The detection optical system 32 captures image information on the electron source substrate 10, is close to the inkjet head 33 that ejects the droplet 42, and detects the optical axis 41 and the focal position of the detection optical system 32, It is arranged so that the landing position 43 of the droplet 42 matches. In this case, the positional relationship between the detection optical system 32 and the inkjet head 33 can be precisely adjusted by the head alignment fine movement mechanism 34 and the head alignment control mechanism 31. Here, a CCD camera and a lens are used as the detection optical system 32.

再度図4に戻って説明する。画像識別機構36は、先の検出光学系32で取り込まれた画像情報を識別するもので、画像のコントラストを2値化し、2値化した特定コントラスト部分の重心位置を算出する機能を有したものである。具体的には(株)キーエンス製の高精度画像認識装置;VX−4210を用いることができる。これによって得られた画像情報に基板14上における位置情報を与える手段が位置検出機構38である。これには、XY方向走査機構37に設けられたリニアエンコーダ等の測長器を利用することができる。また、これらの画像情報と基板14上での位置情報をもとに、位置補正を行なうのが位置補正制御機構39であり、この機構によりXY方向走査機構37の動きに補正が加えられる。また、インクジェットヘッド駆動・制御機構40によってインクジェットヘッド33が駆動され、液滴が基板14上に塗布される。これまで述べた各制御機構は、制御コンピュータ35により集中制御される。   Returning to FIG. 4, the description will be continued. The image identification mechanism 36 identifies image information captured by the detection optical system 32, and has a function of binarizing an image contrast and calculating the position of the center of gravity of a binarized specific contrast portion. It is. Specifically, a high-precision image recognition device manufactured by Keyence Corporation; VX-4210 can be used. A means for providing the obtained image information with position information on the substrate 14 is a position detection mechanism 38. For this, a length measuring device such as a linear encoder provided in the XY direction scanning mechanism 37 can be used. A position correction control mechanism 39 performs position correction based on the image information and the position information on the substrate 14, and the movement of the XY direction scanning mechanism 37 is corrected by this mechanism. Further, the inkjet head 33 is driven by the inkjet head drive / control mechanism 40, and the liquid droplets are applied on the substrate 14. The above-described control mechanisms are centrally controlled by the control computer 35.

なお、以上の説明は、吐出ヘッドユニット30は固定で、基板14がXY方向走査機構37により任意の位置に移動することで吐出ヘッドユニット30と基板14との相対移動を実現しているが、図3に示すように、基板14を固定とし、吐出ヘッドユニット30がXY方向に走査するような構成としてもよいことはいうまでもない。特に200mm×200mm程度の中画面〜2000mm×2000mmあるいはそれ以上の大画面の画像形成装置の製造に適用する場合には、後者のように基板14を固定とし、吐出ヘッドユニット30が直交するX,Yの2方向に走査するようにし、溶液の液滴の付与をこのような直交する2方向に順次行うようにする構成としたほうがよい。   In the above description, the discharge head unit 30 is fixed, and the relative movement between the discharge head unit 30 and the substrate 14 is realized by moving the substrate 14 to an arbitrary position by the XY direction scanning mechanism 37. Needless to say, as shown in FIG. 3, the substrate 14 may be fixed and the ejection head unit 30 may scan in the X and Y directions. In particular, when the present invention is applied to the manufacture of an image forming apparatus having a medium screen of about 200 mm × 200 mm to a large screen of 2000 mm × 2000 mm or more, the substrate 14 is fixed and the X, X It is preferable that the scanning is performed in two directions of Y, and the application of the liquid droplets is sequentially performed in such two orthogonal directions.

基板サイズが200mm×200mm程度以下の場合には、液滴付与のための吐出ヘッドユニットを200mmの範囲をカバーできるラージアレイマルチノズルタイプとし、吐出ヘッドユニットと基板の相対移動を直交する2方向(X方向,Y方向)に行うことなく、1方向のみ(例えばX方向のみ)に相対移動させることも可能であり、また量産性も高くすることができるが、基板サイズが200mm×200mm以上の場合には、そのような200mmの範囲をカバーできるラージアレイマルチノズルタイプの吐出ヘッドユニットを製作することは技術的/コスト的に実現困難であり、上述のごとく吐出ヘッドユニット30が直交するX,Yの2方向に走査するようにし、溶液の液滴の付与をこのような直交する2方向に順次行うようにする構成としたほうがよい。   When the substrate size is about 200 mm × 200 mm or less, the ejection head unit for applying droplets is of a large array multi-nozzle type capable of covering a range of 200 mm, and the relative movement between the ejection head unit and the substrate is perpendicular to two directions ( It is possible to relatively move only in one direction (for example, only in the X direction) without performing in the X direction and the Y direction, and it is possible to increase the mass productivity, but when the substrate size is 200 mm × 200 mm or more. It is difficult to realize a large-array multi-nozzle type ejection head unit that can cover such a range of 200 mm from a technical and cost standpoint, and as described above, the X, Y In two directions, and the application of the solution droplets is sequentially performed in such two orthogonal directions. It is better to have a configuration.

液滴42の材料には、先に述べた導電性薄膜となる元素あるいは化合物を含有する水溶液、有機溶剤等を用いることができる。例えば、導電性薄膜となる元素あるいは化合物がパラジウム系の例を以下に示すと、酢酸パラジウム−エタノールアミン錯体(PA−ME),酢酸パラジウム−ジエタノール錯体(PA−DE),酢酸パラジウム−トリエタノールアミン錯体(PA−TE),酢酸パラジウム−ブチルエタノールアミン錯体(PA−BE),酢酸パラジウム−ジメチルエタノールアミン錯体(PA−DME)等のエタノールアミン系錯体を含んだ水溶液、また、パラジウム−グリシン錯体(Pd−Gly),パラジウム−β−アラニン錯体(Pd−β−Ala),パラジウム−DL−アラニン錯体(pd−DL−Ala)等のアミン酸系錯体を含んだ水溶液、さらには酢酸パラジウム・ビス・ジ・プロピルアミン錯体の酢酸ブチル溶液等が挙げられる。   As a material of the droplet 42, an aqueous solution, an organic solvent, or the like containing the above-described element or compound that becomes a conductive thin film can be used. For example, a palladium-based element or compound as a conductive thin film is shown below, for example, palladium acetate-ethanolamine complex (PA-ME), palladium acetate-diethanol complex (PA-DE), palladium acetate-triethanolamine. An aqueous solution containing an ethanolamine-based complex such as a complex (PA-TE), a palladium acetate-butylethanolamine complex (PA-BE), and a palladium acetate-dimethylethanolamine complex (PA-DME); Aqueous solution containing an amine acid complex such as Pd-Gly), palladium-β-alanine complex (Pd-β-Ala), palladium-DL-alanine complex (pd-DL-Ala); Butyl acetate solution of di-propylamine complex;

こうした液滴42を吐出ヘッドユニット30のインクジェットヘッド33により所望の素子電極部に付与する際には、付与すべき位置を検出光学系32と画像識別機構36とで計測し、その計測データ,インクジェットヘッド33の吐出口面と基板14の距離,両者の相対移動速度に基づいて補正座標を生成し、この補正座標通りに基板14とインクジェットヘッド33とを相対移動せしめながら液滴を付与する。検出光学系32としては、CCDカメラ等とレンズを組み合わせたものを用い、画像識別機構36としては、市販のもので画像を2値化しその重心位置を求めるもの等を用いることができる。   When such a droplet 42 is applied to a desired element electrode portion by the ink jet head 33 of the ejection head unit 30, the position to be applied is measured by the detection optical system 32 and the image identification mechanism 36, and the measurement data and the ink jet Correction coordinates are generated based on the distance between the discharge port surface of the head 33 and the substrate 14 and the relative movement speed of the two, and droplets are applied while the substrate 14 and the inkjet head 33 are relatively moved according to the correction coordinates. As the detection optical system 32, a combination of a CCD camera or the like and a lens is used, and as the image identification mechanism 36, a commercially available one that binarizes an image and obtains the position of the center of gravity can be used.

以上の説明より明らかなように本発明の電子源基板は、導電性薄膜となる元素あるいは化合物を含有する溶液をインクジェットの原理で空中を飛翔させ、基板上に液滴として付与して製作されるものである。   As is clear from the above description, the electron source substrate of the present invention is manufactured by flying a solution containing an element or a compound to be a conductive thin film in the air by the principle of ink jet, and applying the solution as droplets on the substrate. Things.

前述の図5(B)では、素子電極2,3の間に液滴42を1滴付着させるようなイメージを示し、電子放出部も丸いイメージで示した(すなわち液滴着弾位置43として丸いイメージを示した。)。つまりそれほど精度を要求しないような電子放出素子を形成するのであれば、素子電極2,3の間に大きな1滴の液滴により大きな1つのドットでこの電子放出部を形成すればよい。たとえば、素子電極2,3の距離が5〜10mmであり、1滴によるドット径もΦ8〜15mm程度の場合には、1滴付着させて電子放出部を形成すればよい。この場合、それほど高精度の電子放出素子は望めないが、単に電子放出ができればよいという程度のものであればこの方が効率よく電子放出素子を形成できる(図6参照)。
しかしながら、より高精度の電子放出素子を形成するには、この電子放出部は複数滴によって形成し、その輪郭がなめらかになるように形成すればよい。
In FIG. 5B described above, an image in which one droplet 42 is attached between the device electrodes 2 and 3 is shown, and the electron emission portion is also shown as a round image (that is, a round image as the droplet landing position 43). showed that.). In other words, if an electron-emitting device that does not require much accuracy is formed, the electron-emitting portion may be formed by a single large dot with a single large droplet between the element electrodes 2 and 3. For example, when the distance between the device electrodes 2 and 3 is 5 to 10 mm and the dot diameter per drop is about Φ8 to 15 mm, the electron emission portion may be formed by attaching one drop. In this case, a highly accurate electron-emitting device cannot be expected, but an electron-emitting device can be formed more efficiently if the electron-emitting device only needs to emit electrons (see FIG. 6).
However, in order to form an electron-emitting device with higher precision, the electron-emitting portion may be formed by a plurality of droplets, and may be formed so as to have a smooth contour.

図6は、電子放出素子部を1滴の液滴で形成する例を説明するための模式的平面図、図7は、本発明により形成する平面型表面伝導型電子放出素子のドットパターンの例を示す模式的平面図である。1つの好適な例をあげると、前述の素子電極2,3の距離は140μmである。そして1滴だけ単独に付着させた場合のドット径を約Φ180μmとする(図6)。次に4滴の液滴をこの素子電極2,3の140μm間を埋めるパターンを形成するように打ち込むようにする(図7)。図7で示した例では、4滴のドットパターン44を重ねて付着させた場合の1つのドット径は約Φ45μmとなる。   FIG. 6 is a schematic plan view for explaining an example in which an electron-emitting device portion is formed by one droplet, and FIG. 7 is an example of a dot pattern of a flat surface conduction electron-emitting device formed according to the present invention. FIG. As a preferred example, the distance between the device electrodes 2 and 3 is 140 μm. Then, the dot diameter when only one drop is attached alone is about Φ180 μm (FIG. 6). Next, four droplets are ejected so as to form a pattern filling 140 μm between the device electrodes 2 and 3 (FIG. 7). In the example shown in FIG. 7, one dot diameter in the case where four droplet dot patterns 44 are superposed and adhered is about Φ45 μm.

つまり、生産性あるいは目的とする電子放出素子の精度によって、大きな1滴だけによってこの素子電極2,3の間を埋める、あるいは小さな複数滴(この場合4滴)の液滴により高精度なパターンを形成するかを、適宜選べばよい。なおこのような液滴およびドットを形成するための具体的な条件を以下に示す。   In other words, depending on the productivity or the accuracy of the target electron-emitting device, the space between the device electrodes 2 and 3 is filled with only one large droplet, or a highly accurate pattern is formed with a plurality of small droplets (four in this case). What is necessary is just to select suitably. Specific conditions for forming such droplets and dots are shown below.

使用した溶液は、酢酸パラジウム−トリエタノールアミン水溶液であり、以下のようにして製造したものである。すなわち150gの酢酸パラジウムを3000ccのイソプロピルアルコールに懸濁させ、さらに610.5gのトリエタノールアミンを加え35℃で12時間攪拌した。反応終了後、イソプロピルアルコールを蒸発により除去し、固形物にエチルアルコールを加えて溶解、濾過し、濾液から酢酸パラジウム−トリエタノールアミンを再結晶させて得た。このようにして得た酢酸パラジウム−トリエタノールアミン4gを96gの純水に溶解し、溶液とした(4.0wt%)。   The solution used was an aqueous solution of palladium acetate-triethanolamine and was produced as follows. That is, 150 g of palladium acetate was suspended in 3000 cc of isopropyl alcohol, and 610.5 g of triethanolamine was further added, followed by stirring at 35 ° C. for 12 hours. After completion of the reaction, isopropyl alcohol was removed by evaporation, ethyl alcohol was added to the solid to dissolve and filter, and palladium acetate-triethanolamine was recrystallized from the filtrate to obtain. 4 g of the thus obtained palladium acetate-triethanolamine was dissolved in 96 g of pure water to form a solution (4.0 wt%).

また使用した噴射ヘッドは、エッジシュータ型のサーマルインクジェット方式と同等の構造(ただしインクではなく、上記溶液を使用)とした。図7に示したような1つのドット径が約Φ45μmとなるようにした場合の噴射ヘッドは、ノズル径はΦ25μm、発熱体サイズは25μm×90μm(抵抗値121Ω)で、駆動電圧を22.6V、パルス幅を6μs、駆動周波数を10kHzで駆動し、1滴形成のエネルギを約25.3μJとし、その時の液滴の噴射速度は約7m/sであった。   The ejecting head used had a structure equivalent to that of the edge shooter type thermal ink jet system (however, the above solution was used instead of ink). When the diameter of one dot is about Φ45 μm as shown in FIG. 7, the nozzle diameter is Φ25 μm, the heating element size is 25 μm × 90 μm (resistance value 121Ω), and the driving voltage is 22.6V. The pulse width was 6 μs, the driving frequency was 10 kHz, the energy for forming one droplet was about 25.3 μJ, and the jetting speed of the droplet at that time was about 7 m / s.

なお、以上の溶液および噴射の条件は、素子電極2,3の距離が140μmであり、そこに4滴付着させる場合の一例であり、本発明はこの条件に限定されるものではない。例えば、図8は同様に素子電極2,3の距離が140μmであるが、6滴×2列=12滴付着させて電子放出素子を形成する場合である。この例ではドット径は約Φ22μmである。この場合、使用する噴射ヘッドはノズル径が、Φ14μmのものが使用され、またそれに対応して、発熱体サイズは14μm×60μm(抵抗値102Ω)としたものであり、駆動電圧を11.5V、パルス幅を4μs、駆動周波数を16kHzで駆動し、1滴形成のエネルギを約5.2μJとして液滴を噴射させた。そしてその時の液滴の噴射速度は約6m/sであった。   The above conditions of the solution and the injection are an example of a case where the distance between the device electrodes 2 and 3 is 140 μm and four drops are adhered thereto, and the present invention is not limited to these conditions. For example, FIG. 8 shows a case where the distance between the device electrodes 2 and 3 is 140 μm, but the electron-emitting device is formed by attaching 12 drops of 6 drops × 2 rows = 12 drops. In this example, the dot diameter is about Φ22 μm. In this case, the ejection head used has a nozzle diameter of Φ14 μm, and the size of the heating element is correspondingly 14 μm × 60 μm (resistance value 102Ω), the driving voltage is 11.5 V, A pulse was driven at a pulse width of 4 μs and a driving frequency of 16 kHz, and droplets were ejected at an energy of forming one droplet of about 5.2 μJ. The ejection speed of the droplet at that time was about 6 m / s.

また素子電極2,3の距離も140μmに限定されるものではなく、より高精細な画像表示装置を製作するには電子源基板の電子放出素子も高密度に配列させる必要があり、例えば素子電極2,3の距離が50μmであるような場合もある。その場合も使用する噴射ヘッドは、上記のようなノズル径がΦ14μmのものおよび発熱体サイズ,駆動条件等もそれに準じて適宜選ばれる。   Further, the distance between the device electrodes 2 and 3 is not limited to 140 μm. To manufacture a higher definition image display device, it is necessary to arrange the electron-emitting devices on the electron source substrate at a high density. In some cases, the distance between 2 and 3 is 50 μm. In this case as well, the ejection head used has a nozzle diameter of Φ14 μm as described above, and the size of the heating element, the driving conditions, and the like are appropriately selected in accordance therewith.

つまり本発明では、素子電極2,3の距離および要求される電子放出素子の精度に応じ、付着させる液滴数は、1〜30滴程度まで適宜選択し、最適な条件で電子放出素子を形成するものであり、特別な条件に限定されるものではない。なお、付着させる液滴数は使用する噴射ヘッドのノズル径にも依存するが、最大30滴程度にとどめておくことが、生産性の面から望ましい(より微小な滴をより多く付着させることも可能であるが、生産性が低下しコスト面で不利になる。)。   That is, in the present invention, the number of droplets to be attached is appropriately selected from about 1 to about 30 drops according to the distance between the device electrodes 2 and 3 and the required accuracy of the electron-emitting device, and the electron-emitting device is formed under optimum conditions. And are not limited to special conditions. The number of droplets to be deposited also depends on the nozzle diameter of the ejection head to be used, but it is desirable to keep the drop to a maximum of about 30 drops from the viewpoint of productivity (it is also possible to deposit more fine droplets). It is possible, but the productivity is reduced and the cost is disadvantageous.)

図9は、効率的なドット形成を行うための噴射ヘッドの一例を示す図で、図9(A)は組み立てられた噴射ヘッドを示す図、図9(B)は図9(A)の噴射ヘッドの分解図、図9(C)は図9(B)に示す蓋基板を上下反転して示す図である。本発明に使用する噴射ヘッドについて図9を用いて説明する。ここでは噴射ヘッドのノズル数を4個とした例を示している。図9中、51は発熱体基板、52は蓋基板、50は発熱体基板51と蓋基板52とを接合させることにより形成された噴射ヘッド(インクジェットヘッド)、53は発熱体基板51の作成に用いるシリコン基板、54は個別電極、55は共通電極、56は発熱体、57は溶液流入口、58はノズル、59は溝部、60は凹部領域である。発熱体基板51は、シリコン基板53上にウエハプロセスによって個別電極54と共通電極55とエネルギ作用部である発熱体56とを形成することによって構成されている。   9A and 9B are diagrams illustrating an example of an ejection head for performing efficient dot formation. FIG. 9A illustrates an assembled ejection head, and FIG. 9B illustrates an ejection head illustrated in FIG. FIG. 9C is an exploded view of the head, and FIG. 9C is a diagram showing the cover substrate shown in FIG. 9B upside down. The ejection head used in the present invention will be described with reference to FIG. Here, an example is shown in which the number of nozzles of the ejection head is four. In FIG. 9, reference numeral 51 denotes a heating element substrate; 52, a lid substrate; 50, an ejection head (ink-jet head) formed by joining the heating element substrate 51 to the lid substrate 52; A silicon substrate used, 54 is an individual electrode, 55 is a common electrode, 56 is a heating element, 57 is a solution inlet, 58 is a nozzle, 59 is a groove, and 60 is a concave area. The heating element substrate 51 is configured by forming an individual electrode 54, a common electrode 55, and a heating element 56 as an energy action section on a silicon substrate 53 by a wafer process.

一方、蓋基板52には、導電性薄膜となる元素あるいは化合物を含有する溶液が導入される流路を形成するための溝59と、流路に導入される前記溶液を収容する共通液室(図示せず)を形成するための凹部領域60とが形成されており、これらの発熱体基板51と蓋基板52とを図9に示すように接合させることにより、前記流路及び前記共通液室が形成される。なお、発熱体基板51と蓋基板52とを接合させた状態においては、前記流路の底面部に発熱体56が位置し、流路の端部にはこれらの流路に導入された溶液の一部を液滴として吐出させるためのノズル58が形成されている。また、蓋基板52には、供給手段(図示せず)によって前記供給液室内に溶液を供給するための溶液流入口57が形成されている。   On the other hand, the lid substrate 52 has a groove 59 for forming a flow channel into which a solution containing an element or a compound to be a conductive thin film is introduced, and a common liquid chamber (for accommodating the solution introduced into the flow channel). (Not shown) are formed, and the heating element substrate 51 and the lid substrate 52 are joined as shown in FIG. 9 to form the flow path and the common liquid chamber. Is formed. In a state where the heating element substrate 51 and the lid substrate 52 are joined, the heating element 56 is located on the bottom surface of the flow path, and the end of the flow path of the solution introduced into these flow paths. A nozzle 58 for discharging a part as a droplet is formed. The lid substrate 52 is provided with a solution inlet 57 for supplying a solution into the supply liquid chamber by a supply means (not shown).

この例では4ノズルの噴射ヘッドを示しているが、このようなマルチノズル型の噴射ヘッドを用いると大変効率的に電子放出素子を形成することができる。なおこの例では4ノズルの噴射ヘッドを示しているが、必ずしも4ノズルに限定されるものではなく、ノズル数が多ければ多いほど電子放出素子の形成が効率的になることはいうまでもない。ただし、単純に多くすればよいということではなく、多くすれば噴射ヘッドも高価になり、また噴射ノズルの目詰まりによる確率も高くなるので、それらも考慮し装置全体のバランス(装置コストと電子放出素子の製造効率のバランス)を考えて決められる。   In this example, a four-nozzle ejection head is shown, but if such a multi-nozzle ejection head is used, an electron-emitting device can be formed very efficiently. Although this example shows a four-nozzle ejection head, it is not necessarily limited to four nozzles. Needless to say, the more nozzles, the more efficient the formation of electron-emitting devices. However, this does not mean simply increasing the number of nozzles. Increasing the number increases the cost of the ejection head and increases the probability of clogging of the ejection nozzles. (A balance of element manufacturing efficiency).

またノズル数だけではなく、ノズル列配列長さ(噴射ヘッドの有効噴射幅)についても、同様の考えが必要である。すなわち、単純にノズル列配列長さ(噴射ヘッドの有効噴射幅)を多くすればよいということではなく、これも装置全体のバランス(装置コストと電子放出素子の製造効率のバランス)を考えて決められる。   In addition to the number of nozzles, the same consideration is required for the nozzle array length (effective ejection width of the ejection head). That is, it is not necessary to simply increase the length of the nozzle array (effective ejection width of the ejection head), but this is also determined in consideration of the balance of the entire apparatus (the balance between the apparatus cost and the manufacturing efficiency of the electron-emitting device). Can be

一例をあげると本発明では、マルチノズルのノズル列配列長さ(噴射ヘッドの有効噴射幅)は、素子電極2,3間距離と同等もしくはそれより大となるようにノズルの数及びその配列密度を決めている。ただしここで、それより大となるようにするというのは、無制限に大ということではなく、素子電極2,3間距離より少し大ということである。つまり本発明の基本的な考え方は、素子電極2,3間距離と同等のノズル列配列長さ(噴射ヘッドの有効噴射幅)を確保した噴射ヘッドとすることにより、噴射ヘッドのコストを最小限におさえ、かつ素子電極2,3間距離と同等のノズル列配列長さ(噴射ヘッドの有効噴射幅)とすることにより、効率的に電子放出素子を製作しようというものである。   As an example, in the present invention, the number of nozzles and the array density thereof are set so that the nozzle row arrangement length (effective ejection width of the ejection head) of the multi-nozzle is equal to or larger than the distance between the element electrodes 2 and 3. Have decided. However, to be larger than this is not limited to a large value, but is slightly larger than the distance between the device electrodes 2 and 3. In other words, the basic idea of the present invention is to minimize the cost of the ejection head by using an ejection head having a nozzle array arrangement length (effective ejection width of the ejection head) equivalent to the distance between the element electrodes 2 and 3. The electron emission element can be efficiently manufactured by setting the nozzle array length (effective ejection width of the ejection head) to be equal to the distance between the element electrodes 2 and 3 while keeping the nozzle width.

より具体的な数値を、上記のように4滴の液滴を素子電極2,3の140μm間を埋めるパターンを形成するように打ち込む場合で説明する。この場合、本発明では、図9に示した4ノズルのノズル列配列長さ(噴射ヘッドの有効噴射幅、言い換えるならば、両端ノズル間距離)は、約127μm(素子電極2,3の140μm間とほぼ同等の長さとみなせる)とされ、各ノズル間距離は約42.3μmとしている。つまりこの場合、噴射ヘッドとして、いわゆるインクジェットプリンタでいうところの600dpi(dot per inch)相当のノズル配列密度をもつものを使用している。   A more specific numerical value will be described in the case where four droplets are ejected so as to form a pattern filling 140 μm between the device electrodes 2 and 3 as described above. In this case, in the present invention, the nozzle row array length of four nozzles shown in FIG. 9 (effective ejection width of the ejection head, in other words, the distance between the nozzles at both ends) is about 127 μm (140 μm between the element electrodes 2 and 3). And the distance between the nozzles is about 42.3 μm. In other words, in this case, a jet head having a nozzle array density equivalent to 600 dpi (dot per inch) in a so-called ink jet printer is used.

なお、以上は図9に示した4ノズルの噴射ヘッドで説明したが、各ノズル間距離が約42.3μmの6ノズルの噴射ヘッドとすることも考えられる。この場合、6ノズルのノズル列配列長さ(噴射ヘッドの有効噴射幅、言い換えるならば、両端ノズル間距離)は、約212μm(素子電極2,3の140μm間より大とみなせる)とされ、素子電極2,3間距離をノズル列配列長さが余裕をもってカバーし、効率的に電子放出素子を製造することができる。   Although the above description has been made with reference to the four-nozzle ejection head shown in FIG. 9, a six-nozzle ejection head having a distance between nozzles of about 42.3 μm may be used. In this case, the length of the nozzle array of the six nozzles (the effective ejection width of the ejection head, in other words, the distance between the nozzles at both ends) is about 212 μm (which can be considered to be larger than the interval between 140 μm of the element electrodes 2 and 3). The distance between the electrodes 2 and 3 is sufficiently covered by the length of the array of nozzles, so that the electron-emitting device can be manufactured efficiently.

図10は、本発明の一実施形態に係る電子源基板及びその製造方法を説明するための模式的平面図で、図10に示す実施例は、表面伝導型電子放出素子群が形成される領域よりも外側に、溶液による噴射付与パターンを形成したもので、電子源基板10は、図示のように、基板10上に配置された複数対の素子電極2,3と、各対の素子電極2,3間に噴射付与され形成された導電性薄膜4とを有する表面伝導型電子放出素子群を形成した電子源基板であって、前記噴射付与される領域は、前記表面伝導型電子放出素子群が形成される領域よりも広くしている。   FIG. 10 is a schematic plan view for explaining an electron source substrate and a method for manufacturing the same according to an embodiment of the present invention. In the example shown in FIG. 10, a region where a surface conduction electron-emitting device group is formed is shown. The electron source substrate 10 has a plurality of pairs of device electrodes 2 and 3 disposed on the substrate 10 and a plurality of pairs of device electrodes 2 as shown in FIG. And a conductive thin film 4 formed by spraying between the electron source substrate and the electron source substrate. In the electron source substrate, the area to be sprayed is the surface conductive electron emitting device group. Is formed wider than the region where is formed.

電子源基板10は、特に、基板10上に配置された複数対の素子電極2,3と、各対の素子電極2,3間に噴射付与され形成された導電性薄膜4とを有する表面伝導型電子放出素子群を形成した電子源基板であって、前記表面伝導型電子放出素子群が形成されている領域X,Yの外側Xa,Xb,Ya,Ybに、噴射付与された溶液の液滴による、当該電子源基板10を基板ごと若しくは複数の基板群ごとに区別可能となるパターンが形成されている。   The electron source substrate 10 has, in particular, a surface conduction having a plurality of pairs of device electrodes 2 and 3 arranged on the substrate 10 and a conductive thin film 4 formed by spraying between each pair of device electrodes 2 and 3. Of the solution sprayed onto the electron source substrate on which the surface-conduction electron-emitting device group is formed, and outside Xa, Xb, Ya, and Yb of the regions X and Y where the surface conduction electron-emitting device group is formed. A pattern is formed by the droplets so that the electron source substrate 10 can be distinguished for each substrate or for each of a plurality of substrate groups.

また、その製造方法は、基板10上に複数対の素子電極2,3を配置し、各対の素子電極2,3間に導電性薄膜4の材料を含有した溶液の液滴を噴射付与して前記導電性薄膜4による表面伝導型電子放出素子群を形成する電子源基板の製造方法であって、前記表面伝導型電子放出素子群が形成されている領域X,Yの外側Xa,Xb,Ya,Ybに溶液の液滴を噴射付与することにより、当該電子源基板の製造方法により製造された電子源基板10を基板ごと若しくは複数の基板群ごとに区別可能とするパターンを形成するようにしたものである。   In the manufacturing method, a plurality of pairs of device electrodes 2 and 3 are arranged on a substrate 10, and a droplet of a solution containing the material of the conductive thin film 4 is sprayed between each pair of device electrodes 2 and 3. A method of manufacturing an electron source substrate for forming a surface conduction type electron-emitting device group by the conductive thin film 4, wherein Xa, Xb, outside the regions X, Y where the surface conduction type electron-emitting device group is formed. By spraying droplets of the solution onto Ya and Yb, a pattern is formed so that the electron source substrate 10 manufactured by the method for manufacturing an electron source substrate can be distinguished for each substrate or for each of a plurality of substrate groups. It was done.

図10(A)は電子源基板の電子放出素子の配列及び噴射付与パターンを示す図、図10(B)は図10(A)に示す1対の電子放出素子の拡大図、図10(C)は噴射ヘッドのノズル配列を示す図で、図中、58は噴射ヘッドのノズルである。   FIG. 10A is a diagram showing the arrangement of electron-emitting devices on the electron source substrate and a pattern for spraying, FIG. 10B is an enlarged view of the pair of electron-emitting devices shown in FIG. ) Is a diagram showing the nozzle arrangement of the ejection head, in which 58 is the nozzle of the ejection head.

図3,図4を用いて前述したように、本発明では、噴射ヘッドは基板14(電子源基板10)と相対移動を行いながら、液滴を付与して、電子放出素子群を形成する。図10は、電子源基板10に形成された素子電極2,3及びその素子電極2,3間に縦方向(副走査方向)に4滴の液滴付与によって形成された電子放出素子群を示すとともに、噴射ヘッドをノズル面から見た図で示している。横方向はここでは主走査方向と定義する。   As described above with reference to FIGS. 3 and 4, in the present invention, the ejection head applies droplets while relatively moving with respect to the substrate 14 (electron source substrate 10) to form an electron-emitting device group. FIG. 10 shows the device electrodes 2 and 3 formed on the electron source substrate 10 and the electron-emitting device group formed by applying four droplets between the device electrodes 2 and 3 in the vertical direction (sub-scanning direction). The drawing also shows the ejection head as viewed from the nozzle surface. Here, the horizontal direction is defined as the main scanning direction.

説明を簡略化するために、今ここでは、噴射ヘッドと基板14(電子源基板10)の相対移動を図3の場合のように基板14の前面に置かれ、キャリッジ搭載された噴射ヘッドが主走査方向ならびに副走査方向に移動しながら液滴を付与して、電子放出素子群を形成する場合の例で説明する。   For the sake of simplicity, here, the relative movement between the ejection head and the substrate 14 (electron source substrate 10) is set on the front surface of the substrate 14 as shown in FIG. An example in which droplets are applied while moving in the scanning direction and the sub-scanning direction to form an electron-emitting device group will be described.

前述のように図10では、素子電極2,3間に縦方向(副走査方向)に4滴の液滴付与4によって形成された電子放出素子群を示しているが、本発明ではこのような基板14(電子源基板10)に電子放出素子群を形成するだけではなく、それ以外のパターンも同様の噴射ヘッドを利用して形成しようとするものである。   As described above, FIG. 10 shows an electron-emitting device group formed by applying four droplets 4 in the vertical direction (sub-scanning direction) between the device electrodes 2 and 3. In addition to forming the electron-emitting device group on the substrate 14 (electron source substrate 10), other patterns are to be formed using the same ejection head.

そのため図10に示したように、領域X,領域Yはそれぞれ主走査方向ならびに副走査方向の電子放出素子群形成領域であるが、それら以外に領域Xa,領域Xb,領域Ya,領域Ybという具合に、電子放出素子群形成領域の外側にも少しスペースを設け、キャリッジ搭載された噴射ヘッドが主走査方向ならびに副走査方向に移動しながら液滴を付与する場合も、これら領域Xa,領域Xb,領域Ya,領域Ybまでもキャリッジ走査が可能であるようにし、さらにそれらの領域においても、電子放出素子群を形成するために噴射する溶液と同じ溶液を噴射付与できるような電子源基板製造方法及び装置としている。また使用する基板14(電子源基板10)も電子放出素子群を形成するだけではなく、電子放出素子群形成領域の外側にも少しスペースを設けたような基板としている。   Therefore, as shown in FIG. 10, the region X and the region Y are the electron-emitting element group formation regions in the main scanning direction and the sub-scanning direction, respectively, but other than these, the region Xa, the region Xb, the region Ya, and the region Yb. In the case where a small space is provided outside the electron-emitting device group formation region to apply the droplet while the ejection head mounted on the carriage moves in the main scanning direction and the sub-scanning direction, these regions Xa, Xb, A method of manufacturing an electron source substrate that enables carriage scanning to be performed even in the area Ya and the area Yb, and in which the same solution as the solution sprayed for forming the electron-emitting device group can be applied even in those areas. Equipment. In addition, the substrate 14 (electron source substrate 10) used is not limited to the formation of the electron-emitting device group, but is a substrate in which a small space is provided outside the electron-emitting device group formation region.

上述のごとき電子源基板製造装置、該製造装置に用いる製造方法、及び基板とすることにより、噴射ヘッドは単に電子放出素子群を形成するためのパターン形成だけではなく、それ以外のパターン形成も行うことが可能となる。例えば、各基板ごとに他の基板と区別するためのパターン形成なども行うことができる。より具体的な一例として、図10では基板区別用パターンとして“123”と示したが、製造番号や製造年月日などを噴射ヘッドによって1枚1枚の基板に形成することができる。これによって、製造後の電子源基板を1枚1枚を区別する、もしくは複数枚ずつを区別することができる記号,図柄のようなものでもよい。   By using the electron source substrate manufacturing apparatus, the manufacturing method used in the manufacturing apparatus, and the substrate as described above, the ejection head performs not only the pattern formation for forming the electron emission element group but also the other patterns. It becomes possible. For example, pattern formation for distinguishing each substrate from other substrates can be performed. As a more specific example, FIG. 10 shows “123” as the substrate discrimination pattern, but the production number, production date, and the like can be formed on each substrate by the ejection head. In this manner, the manufactured electron source substrate may be a symbol or design that can distinguish one by one or a plurality of electron source substrates.

通常このような製造番号などは、完成した部品ユニットに銘板を貼ったり、刻印したりしているが、本発明のように非常に高精度で、清浄度が要求されるような部品ユニット(電子源放出基板)の製造においては、後で銘板を貼ったり、刻印したりといった工程がはいると、その作業時の汚染あるいは空気中の塵埃等による汚染によって、電子源放出基板の本来の性能が維持できなくなることがある。しかしながら本発明では、電子放出素子群を形成する際に同時にこのような製造番号などを付与できるので、電子放出素子群を形成する環境と同じ環境(通常、クラス100〜1000程度のクリーンルーム)を維持したままこのような工程(製造番号などの付与工程)を行うことができるので、製造される電子源基板は汚染等の問題もなく、非常に高性能な電子源基板が製造できる。また、従来のように後から別の装置で刻印したりする必要もないため、非常に効率がよく製造コストも下げることができる。   Usually, such a serial number or the like is affixed or engraved on the completed component unit with a nameplate. However, as in the present invention, a component unit (e.g. In the manufacture of a source emission substrate, if a process such as attaching a nameplate or engraving is performed later, the original performance of the electron source emission substrate may be reduced due to contamination during the work or contamination due to dust in the air. May not be maintained. However, in the present invention, such a serial number or the like can be given at the same time when the electron-emitting device group is formed. Therefore, the same environment as the environment in which the electron-emitting device group is formed (normally, a clean room of a class of about 100 to 1000) is maintained. Since such a process (a process of assigning a serial number or the like) can be performed as it is, there is no problem such as contamination of the manufactured electron source substrate, and a very high-performance electron source substrate can be manufactured. In addition, since it is not necessary to perform engraving with another device later as in the related art, it is very efficient and the manufacturing cost can be reduced.

図11は、他の電子源基板及びその製造方法を説明するための模式的平面図で、図11に示した例は、表面伝導型電子放出素子群が形成される領域よりも外側に、性能チェックのためのパターンを形成したもので、電子源基板10は、図示のように、基板10上に配置された複数対の素子電極2,3と、各対の素子電極2,3間に噴射付与され形成された導電性薄膜4とを有する表面伝導型電子放出素子群を形成した電子源基板であって、前記表面伝導型電子放出素子群が形成されている領域X,Yの外側Xa,Xb,Ya,Ybに、1対若しくは複数対の素子電極2,3を配置するとともに、各対の素子電極2,3間に前記導電性薄膜4による他の表面伝導型の電子放出素子若しくは電子放出素子群を、前記表面伝導型電子放出素子群の性能チェックのために形成したものである。   FIG. 11 is a schematic plan view for explaining another electron source substrate and a method for manufacturing the same. In the example shown in FIG. 11, the performance is higher than the region where the surface conduction electron-emitting device group is formed. A pattern for checking is formed, and the electron source substrate 10 has a plurality of pairs of element electrodes 2 and 3 arranged on the substrate 10 as shown in FIG. An electron source substrate on which a surface conduction electron-emitting device group having the applied and formed conductive thin film 4 is formed, wherein Xa, Xa outside the regions X and Y where the surface conduction electron-emitting device group is formed. One or more pairs of device electrodes 2 and 3 are arranged on Xb, Ya and Yb, and another surface conduction type electron-emitting device or electron by the conductive thin film 4 between each pair of device electrodes 2 and 3. The emission device group is determined by the properties of the surface conduction type electron emission device group. In which was formed for the check.

その製造方法は、基板10上に複数対の素子電極2,3を配置し、各対の素子電極2,3間に導電性薄膜4の材料を含有した溶液の液滴を噴射付与して前記導電性薄膜4による表面伝導型電子放出素子群を形成する電子源基板の製造方法であって、前記表面伝導型電子放出素子群が形成されている領域X,Yの外側Xa,Xb,Ya,Ybに、1対若しくは複数対の素子電極2,3を配置するとともに、各対の素子電極2,3間に前記導電性薄膜4の材料を含有する溶液の液滴を噴射付与することにより、前記表面伝導型電子放出素子群の性能チェックのための他の表面伝導型の電子放出素子若しくは電子放出素子群を形成するようにしたものである。   In the manufacturing method, a plurality of pairs of device electrodes 2 and 3 are arranged on a substrate 10, and a droplet of a solution containing the material of the conductive thin film 4 is sprayed and applied between each pair of device electrodes 2 and 3. A method for manufacturing an electron source substrate for forming a surface conduction electron-emitting device group using a conductive thin film 4, comprising: Xa, Xb, Ya, outside the regions X and Y where the surface conduction electron-emitting device group is formed. By arranging one or more pairs of device electrodes 2 and 3 on Yb and spraying droplets of a solution containing the material of the conductive thin film 4 between each pair of device electrodes 2 and 3, Another surface conduction type electron-emitting device or an electron-emitting device group for checking the performance of the surface conduction type electron-emitting device group is formed.

図11は、素子電極2,3間に縦方向(副走査方向)に4滴の液滴付与によって形成された電子放出素子群を示しているが、図11に示した例は、電子放出素子群形成領域である領域X,領域Y以外の領域Xa,領域Xb,領域Ya,領域Yb、つまり電子放出素子群形成領域の外側にも少しスペースを設け、そこにも、同様な複数対の素子電極を形成するとともに、その素子電極間に導電性薄膜の材料を含有する溶液の液滴を噴射付与することにより、電子放出素子と同様の素子電極及び導電性薄膜のパターンを形成したもので、4ヵ所に前記素子電極及び導電性薄膜のパターンを設けたものを示している。   FIG. 11 shows an electron-emitting device group formed by applying four droplets in the vertical direction (sub-scanning direction) between the device electrodes 2 and 3. The example shown in FIG. A small space is provided outside the region X, the region Xb, the region Ya, and the region Yb other than the region X and the region Y that are the group forming regions, that is, outside the electron-emitting device group forming region. While forming the electrodes, by spraying droplets of a solution containing the material of the conductive thin film between the device electrodes, by forming a pattern of the device electrode and the conductive thin film similar to the electron-emitting device, The device electrode and the conductive thin film pattern are provided at four locations.

上述のごとく電子放出素子群形成領域の外側に電子放出素子と同様の素子電極及び導電性薄膜のパターンを形成する理由は、後述のフォーミング処理によって、電子放出部を形成した際の素子の機能等のチェックをこのパターンを使って行うためである。形成された電子放出素子を全数チェックすれば確実ではあるが、それには非常に時間がかかり、コスト的に大変高いものとなってしまう。しかしながら本発明では、このようなチェック専用のパターンを設け、素子の全数チェックを行うのではなく、このパターンを用いてチェックを行うので、短時間にチェックが終了する。チェックするものは、例えば通電フォーミング処理終了後のパターンの電極間に電圧印加した場合に流れる電流である。   As described above, the reason why the same pattern of the device electrode and the conductive thin film as the electron-emitting device is formed outside the electron-emitting device group formation region is that the function of the device when the electron-emitting portion is formed by the forming process described later. Is performed using this pattern. Although it is certain that all the formed electron-emitting devices are checked, it takes a very long time and is very costly. However, in the present invention, such a check-only pattern is provided, and not all elements are checked, but the check is performed using this pattern. Therefore, the check is completed in a short time. What is checked is, for example, the current flowing when a voltage is applied between the electrodes of the pattern after the completion of the energization forming process.

なおこの例では、チェック用のパターンも電子放出素子群と同じ素子の例として説明したが、必ずしも全く同じにする必要はなく、チェック専用のパターンとして、簡略化した形状のパターンであっても良い。
またその数も必ずしも4個にする必要はない。ただし、ある1ヵ所のみにチェックパターンを形成してチェックするよりは、この例のように4隅にそのようなチェックパターンを形成しておいてチェックした方が、大面積の基板の性能チェックには有利である。特に200mm×200mm程度より小さい電子源基板の場合は1ヵ所でもよいが、それより大きいものに関しては、広範囲にわたる基板全体の一定の品質を確保するうえで、複数個のチェック用パターンを分散して配置することが望ましい。なぜなら、そもそもこのようなチェックパターンを設けるのは、広範囲に製作した複数個の素子が、場所によらず均一にできているかどうかをチェックする目的があるからである。
In this example, the pattern for checking is described as an example of the same element as the electron-emitting device group. However, it is not always necessary to make the pattern exactly the same, and a pattern having a simplified shape may be used as a pattern dedicated to checking. .
Also, the number does not necessarily have to be four. However, rather than forming a check pattern at only one place and checking, forming such a check pattern at the four corners as in this example and checking it is a better way to check the performance of a large-area board. Is advantageous. In particular, in the case of an electron source substrate smaller than about 200 mm × 200 mm, it may be located at one location, but for a substrate larger than 200 mm × 200 mm, a plurality of check patterns are dispersed in order to secure a constant quality of the entire substrate over a wide range. It is desirable to arrange. The reason for providing such a check pattern in the first place is to check whether a plurality of elements manufactured over a wide area are made uniform regardless of the location.

以上の説明より明らかなように、本発明による電子源基板は、基板上の複数対の各素子電極間に導電性薄膜の材料を含有する溶液の液滴を噴射付与され製造されるが、電子源基板は表面伝導型電子放出素子群が形成される領域よりも少し大きく構成され、その領域の外側にも、このような溶液の液滴を噴射付与し、いろいろなパターンを形成可能とした基板であり、またそれを製造する方法及び装置も、その領域の外側にも溶液の液滴噴射付与ができるようにした製造方法及び装置である。そしてこのように導電性薄膜の材料を含有する溶液の液滴を噴射付与した後、本発明では以下に説明するようなフォーミング処理によって、電子放出部5を形成する(図1,図2参照)。   As is clear from the above description, the electron source substrate according to the present invention is manufactured by spraying droplets of a solution containing the material of the conductive thin film between a plurality of pairs of device electrodes on the substrate, and manufacturing the electron source substrate. The source substrate is configured to be slightly larger than the area where the surface conduction electron-emitting device group is formed, and the outside of the area is sprayed with a droplet of such a solution so that various patterns can be formed. The method and the apparatus for manufacturing the same are also a manufacturing method and an apparatus capable of spraying the liquid droplet onto the outside of the region. Then, after the droplets of the solution containing the material of the conductive thin film are sprayed and applied, the electron-emitting portion 5 is formed by a forming process described below in the present invention (see FIGS. 1 and 2). .

電子放出部5は、導電性薄膜4の一部に形成された高抵抗の亀裂により構成され、導電性薄膜4の膜厚,膜質,材料等、あるいはフォーミング処理条件等に依存したものとなる。電子放出部5の内部には、1000Å以下の粒径の導電性微粒子を含む場合もある。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5及びその近傍の導電性薄膜4には、炭素あるいは炭素化合物を含む場合もある。   The electron-emitting portion 5 is constituted by a high-resistance crack formed in a part of the conductive thin film 4 and depends on the film thickness, film quality, material, etc. of the conductive thin film 4 or the forming processing conditions. In some cases, the inside of the electron-emitting portion 5 contains conductive fine particles having a particle size of 1000 ° or less. The conductive fine particles contain some or all of the elements of the material constituting the conductive thin film 4. The electron-emitting portion 5 and the conductive thin film 4 in the vicinity thereof may contain carbon or a carbon compound.

この導電性薄膜4に施すフォーミング処理方法の一例として、通電処理による方法を説明する。素子電極2,3間に、不図示の電源を用いて通電を行うと、導電性薄膜4の部位に構造の変化した電子放出部5が形成される。すなわち、通電フォーミングによれば導電性薄膜4に局所的に破壊,変形もしくは変質等の構造変化した部位が形成され、この部位が電子放出部5となる。   As an example of the forming method applied to the conductive thin film 4, a method using an energization process will be described. When an electric current is applied between the device electrodes 2 and 3 using a power supply (not shown), an electron emitting portion 5 having a changed structure is formed at the portion of the conductive thin film 4. That is, according to the energization forming, a portion of the conductive thin film 4 where a structural change such as destruction, deformation or alteration is locally formed, and this portion becomes the electron emission portion 5.

図13は、本発明に適用する上記のごとくの通電フォーミング処理の電圧波形の例を示す図である。電圧波形は特にパルス波形が好ましく、パルス波高値が一定の電圧パルスを連続的に印加する場合(図13(A))と、パルス波高値を増加させながら、電圧パルスを印加する場合(図13(B))とがある。まずパルス波高値が一定電圧とした場合(図13(A))について説明する。   FIG. 13 is a diagram showing an example of a voltage waveform of the energization forming process as described above applied to the present invention. The voltage waveform is particularly preferably a pulse waveform. A voltage pulse having a constant pulse peak value is continuously applied (FIG. 13A), and a voltage pulse is applied while increasing the pulse peak value (FIG. 13). (B)). First, the case where the pulse crest value is a constant voltage (FIG. 13A) will be described.

図13(A)におけるT1及びT2はそれぞれ電圧波形のパルス幅とパルス間隔であり、T1を1μs〜10ms、T2を10μs〜100msとし、三角波の波高値(通電フォーミング時のピーク電圧)を表面伝導型電子放出素子の形態に応じて適宜選択する。このような条件のもと、例えば、数秒ないし数十分間電圧を印加する。また、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用いても良い。   T1 and T2 in FIG. 13A are the pulse width and pulse interval of the voltage waveform, respectively, T1 is 1 μs to 10 ms, T2 is 10 μs to 100 ms, and the peak value of the triangular wave (peak voltage at the time of energization forming) is surface conduction. It is appropriately selected according to the form of the electron-emitting device. Under such conditions, for example, a voltage is applied for several seconds to tens of minutes. Further, the pulse waveform is not limited to a triangular wave, and a desired waveform such as a rectangular wave may be used.

図13(B)におけるT1及びT2は、図13(A)に示したものと同様にそれぞれ電圧波形のパルス幅とパルス間隔を示し、三角波の波高値(通電フォーミング時のピーク電圧)は、例えば0.1Vステップ程度ずつ増加させることができる。   T1 and T2 in FIG. 13B indicate the pulse width and pulse interval of the voltage waveform, respectively, as in FIG. 13A, and the peak value of the triangular wave (peak voltage during energization forming) is, for example, It can be increased by about 0.1 V steps.

通電フォーミング処理の終了は、パルス間隔T2中に、導電性薄膜4を局所的に破壊、変形しない程度の電圧を印加し、電流を測定して検知することができる。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、1MΩ以上の抵抗を示した時に通電フォーミングを終了させる。   The end of the energization forming process can be detected by applying a voltage that does not locally destroy or deform the conductive thin film 4 during the pulse interval T2, and measuring the current. For example, an element current flowing by applying a voltage of about 0.1 V is measured, a resistance value is obtained, and when a resistance of 1 MΩ or more is indicated, the energization forming is terminated.

通電フォーミングを終了した素子には、活性化工程と呼ぶ処理を施すことが望ましい。活性化処理を施すことにより、素子電流If、放出電流Ieが著しく変化する。
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うことができる。上記の雰囲気は、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廃棄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。
It is desirable to apply a process called an activation process to the element after the energization forming. By performing the activation process, the element current If and the emission current Ie change significantly.
The activation step can be performed, for example, by repeating the application of a pulse in an atmosphere containing an organic substance gas, similarly to the energization forming. The above atmosphere can be formed by utilizing an organic gas remaining in the atmosphere when the inside of the vacuum vessel is discarded using, for example, an oil diffusion pump or a rotary pump, or sufficiently exhausted once by an ion pump or the like. It can also be obtained by introducing a gas of an appropriate organic substance into a vacuum. 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.

上記の有機物質としては、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,カルボン酸,スルホン酸等の有機酸類等が好ましく、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,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,放出電流Ieが著しく変化する。活性化工程の終了判定は、素子電流Ifと放出電流Ieを測定しながら行う。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。 Examples of the organic substance include alkane, alkene, alkyne aliphatic hydrocarbons, aromatic hydrocarbons, alcohols, aldehydes, ketones, amines, phenols, carboxylic acids, and organic acids such as sulfonic acids. Specifically, specifically, saturated hydrocarbons represented by C n H 2n + 2 such as methane, ethane, and propane; unsaturated hydrocarbons represented by a composition formula such as C n H 2n such as ethylene and propylene; benzene; Toluene, methanol, 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. The end of the activation step is determined while measuring the element current If and the emission current Ie. The pulse width, pulse interval, pulse crest value, and the like are set as appropriate.

炭素あるいは炭素化合物とは、グラファイト(単結晶,多結晶の両者を指す),非晶質カーボン(非晶質カーボン及び非晶質カーボンと前記グラファイトの微結晶の混合物を含むカーボン)であり、その膜厚は500Å以下にするのが好ましく、より好ましくは300Å以下である。   The carbon or carbon compound includes graphite (both single crystal and polycrystal) and amorphous carbon (carbon including amorphous carbon and a mixture of amorphous carbon and the fine crystals of graphite). The film thickness is preferably not more than 500 °, more preferably not more than 300 °.

こうして作成した電子放出素子は、安定化処理を行うことが好ましい。この処理は真空容器内の有機物質の分圧が、1×10-8Torr以下、望ましくは1×10-10Torr以下で行うのが良い。真空容器内の圧力は、10-6〜10-7Torr以下が好ましく、特に1×10-8Torr以下が好ましい。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できる。さらに真空容器内を排気するときには、真空容器全体を過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。このときの加熱した状態での真空排気条件は、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変化する。 It is preferable that the electron-emitting device thus manufactured is subjected to a stabilization process. This treatment is preferably performed at a partial pressure of the organic substance in the vacuum vessel of 1 × 10 −8 Torr or less, preferably 1 × 10 −10 Torr or less. The pressure in the vacuum vessel is preferably 10 -6 to 10 -7 Torr or less, particularly preferably 1 × 10 -8 Torr or less. It is preferable to use a vacuum evacuation 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. Further, when evacuating the inside of the vacuum vessel, it is preferable to overheat the entire vacuum vessel to facilitate evacuating the organic substance molecules adsorbed on the inner wall of the vacuum vessel and the electron-emitting device. The vacuum evacuation conditions in the heated state at this time are desirably 5 hours or more at 80 to 200 ° C., but are not particularly limited to these conditions, and various conditions such as the size and shape of the vacuum vessel and the configuration of the electron-emitting device. It changes with.

なお、上記有機物質の分圧は、質量分析装置により質量数が10〜200の炭素と水素を主成分とする有機分子の分圧を測定し、それらの分圧を積算することにより求められる。安定化工程を経た後、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できる。このような真空雰囲気を採用することにより、新たな炭素あるいは炭素化合物の堆積を抑制でき、結果として素子電流If,放出電流Ieが安定する。   The partial pressure of the organic substance is determined by measuring partial pressures of organic molecules having carbon and hydrogen having a mass number of 10 to 200 as a main component by a mass spectrometer, and integrating the partial pressures. After the stabilization step, it is preferable that the atmosphere at the time of driving maintain the atmosphere at the end of the stabilization treatment.However, the present invention is not limited to this.If the organic substance is sufficiently removed, the degree of vacuum itself is reduced. Even if it is slightly reduced, it is possible to maintain sufficiently stable characteristics. By adopting such a vacuum atmosphere, the deposition of new carbon or a carbon compound can be suppressed, and as a result, the device current If and the emission current Ie are stabilized.

次に本発明の画像表示装置について述べる。
本発明の一実施形態における画像表示装置は、上述したいくつかの実施形態に係る電子源基板10と、該電子源基板10に対向して配置され、蛍光体を搭載したフェースプレート(後述のプレート76)とを有するようにしたものである。
Next, the image display device of the present invention will be described.
An image display device according to one embodiment of the present invention includes an electron source substrate 10 according to some of the above-described embodiments, and a face plate (a plate to be described later) that is disposed to face the electron source substrate 10 and has a phosphor mounted thereon. 76).

画像表示装置に用いる電子源基板の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。まず、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置し(行方向と呼ぶ)、この配線と直交する方向(列方向と呼ぶ)で電子放出素子の上方に配置した制御電極(グリッドとも呼ぶ)により、電子放出素子からの電子を制御駆動する梯子状配置のものがある。これとは別に、電子放出素子をX方向及びY方向に行列状に複数個配置し、同じ行に配置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、同じ列に配置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、単純マトリックス配置である。まず単純マトリックス配置について以下に詳述する。   Various arrangements of the electron-emitting devices of the electron source substrate used in the image display device can be adopted. First, 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 electrons are arranged in 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 device are controlled and driven by a control electrode (also called a grid) arranged above the emitting device. Separately, a plurality of electron-emitting devices are arranged in a matrix in the X and Y directions, and one of the electrodes of the plurality of electron-emitting devices arranged in the same row is commonly connected to a wiring in the X direction, One in which the other of the electrodes of the plurality of electron-emitting devices arranged in the same column is commonly connected to a wiring in the Y direction. Such is the so-called simple matrix arrangement. First, the simple matrix arrangement will be described in detail below.

図14は、本発明の電子放出素子を複数個マトリックス状に配置して得られる電子源基板の一例を示す図で、図中、10は電子源基板、14は基板、61はX方向配線、62はY方向配線、63は表面伝導型電子放出素子、64は結線である。X方向配線61は、DX1,DX2,・・・DXmのm本の配線からなり、Y方向配線62はDY1,DY2,・・・DYnのn本の配線よりなる。また多数の表面伝導型素子63にほぼ均等な電圧が供給されるように、材料,膜厚,配線幅が適宜設定される。これらm本のX方向配線61とn本のY方向配線62間は不図示の層間絶縁層により電気的に分離されてマトリックス配線を構成する(なお、上記m,nは共に正の整数である)。   FIG. 14 is a view showing an example of an electron source substrate obtained by arranging a plurality of electron-emitting devices of the present invention in a matrix. In the drawing, 10 is an electron source substrate, 14 is a substrate, 61 is an X-direction wiring, 62 is a Y-direction wiring, 63 is a surface conduction electron-emitting device, and 64 is a connection. The X-direction wiring 61 is composed of m wirings DX1, DX2,... DXm, and the Y-directional wiring 62 is composed of n wirings DY1, DY2,. Further, the material, the film thickness, and the wiring width are appropriately set so that a substantially uniform voltage is supplied to many surface conduction type elements 63. These m X-directional wirings 61 and n Y-directional wirings 62 are electrically separated by an interlayer insulating layer (not shown) to form a matrix wiring (m and n are both positive integers). ).

不図示の層間絶縁層は、X方向配線61を形成した基板14の全面域または一部の所望の領域に形成される。X方向配線61とY方向配線62はそれぞれ外部端子として引き出される。更に表面伝導型電子放出素子63の素子電極(不図示)がm本のX方向配線61及びn本のY方向配線62と結線64によって電気的に接続されている。X方向配線61とY方向配線62を構成する材料、結線64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良い。これらの材料は、例えば前述の素子電極の材料より適宜選択される。素子電極を構成する材料と配線材料が同一である場合には、素子電極に接続した配線も含めて素子電極ということもできる。   The interlayer insulating layer (not shown) is formed on the entire surface of the substrate 14 on which the X-directional wiring 61 is formed or on a part of a desired region. The X-direction wiring 61 and the Y-direction wiring 62 are led out as external terminals. Further, the device electrodes (not shown) of the surface conduction electron-emitting device 63 are electrically connected to the m X-directional wires 61 and the n Y-directional wires 62 by a connection 64. The material forming the X-direction wiring 61 and the Y-direction wiring 62, the material forming the connection 64, and the material forming the pair of element electrodes are different even if some or all of the constituent elements are the same. May be. These materials are appropriately selected, for example, from the above-described materials for the device electrodes. When the material forming the element electrode is the same as the wiring material, the element electrode can be referred to as the element electrode including the wiring connected to the element electrode.

X方向配線61は、X方向に配列する表面伝導型電子放出素子63の行を入力信号に応じて走査する走査信号を印加するための不図示の走査信号発生手段と電気的に接続されている。一方、Y方向配線62は、Y方向に配列する表面伝導型電子放出素子63の各列を入力信号に応じて変調する変調信号を印加するための不図示の変調信号発生手段と電気的に接続されている。更に表面伝導型電子放出素子63の各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ものである。これにより、単純なマトリックス配線だけで個別の素子を選択して独立に駆動可能になる。   The X-direction wiring 61 is electrically connected to a scanning signal generating means (not shown) for applying a scanning signal for scanning a row of the surface conduction electron-emitting devices 63 arranged in the X direction according to an input signal. . On the other hand, the Y-direction wiring 62 is electrically connected to a modulation signal generating means (not shown) for applying a modulation signal for modulating each column of the surface conduction electron-emitting devices 63 arranged in the Y direction according to an input signal. Have been. Further, the driving voltage applied to each element of the surface conduction electron-emitting device 63 is supplied as a difference voltage between a scanning signal and a modulation signal applied to the element. As a result, individual elements can be selected and driven independently using only a simple matrix wiring.

次に、以上のようにして作成した単純マトリックス配置の電子源を用いた画像表示装置について説明する。図15は画像表示装置の表示パネルの基本構成の一例を説明するための図で、図中、10は電子放出素子63を基板上に作製した電子源基板、71は電子源基板10を固定したリアプレート、72は支持枠、76はガラス基板73の内面に蛍光膜74とメタルバック75等が形成されたフェースプレートで、リアプレート71、支持枠72及びフェースプレート76にフリットガラス等を塗布し、大気中あるいは窒素中で400〜500度で10分以上焼成することで封着して外囲器78を構成する。また図15において、63は図1に示す構成に相当する電子放出素子、61,62はそれぞれ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。   Next, an image display device using an electron source having a simple matrix arrangement created as described above will be described. FIG. 15 is a view for explaining an example of the basic configuration of a display panel of an image display device. In the figure, reference numeral 10 denotes an electron source substrate in which an electron-emitting device 63 is formed on a substrate; A rear plate 72 is a support frame, and 76 is a face plate in which a fluorescent film 74 and a metal back 75 are formed on the inner surface of a glass substrate 73. Frit glass or the like is applied to the rear plate 71, the support frame 72 and the face plate 76. The envelope 78 is formed by baking in air or nitrogen at 400 to 500 degrees for 10 minutes or more to seal. In FIG. 15, reference numeral 63 denotes an electron-emitting device corresponding to the structure shown in FIG. 1, and reference numerals 61 and 62 denote an X-direction wiring and a Y-direction wiring connected to a pair of device electrodes of the surface conduction electron-emitting device, respectively.

外囲器78は、上述のごとくフェースプレート76,支持枠72,リアプレート71で構成したが、リアプレート71は主に電子源基板10の強度を補強する目的で設けられるため、電子源基板10自体で十分な強度を持つ場合は別体のリアプレート71は不要であり、電子源基板10に直接支持枠71を封着し、フェースプレート76,支持枠72及び電子源基板10にて外囲器78を構成しても良い。またさらにはフェースプレート76,リアプレート71間に、スペーサとよばれる耐大気圧支持部材を設置することで大気圧に対して十分な強度をもつ外囲器78を構成することもできる。   The envelope 78 includes the face plate 76, the support frame 72, and the rear plate 71 as described above. However, since the rear plate 71 is provided mainly for the purpose of reinforcing the strength of the electron source substrate 10, the If it has sufficient strength, the separate rear plate 71 is unnecessary, and the support frame 71 is directly sealed to the electron source substrate 10 and surrounded by the face plate 76, the support frame 72, and the electron source substrate 10. The device 78 may be configured. Further, by installing an anti-atmospheric pressure support member called a spacer between the face plate 76 and the rear plate 71, an envelope 78 having sufficient strength against atmospheric pressure can be formed.

図16は、図15の画像表示装置に用いられる蛍光膜の構成例を示す模式図で、ブラックストライプタイプの蛍光膜を図16(A)に、ブラックマトリックスタイプの蛍光膜を図16(B)に示すものである。図16において、74は蛍光膜、81は黒色導電材、82は蛍光体である。   FIG. 16 is a schematic diagram showing a configuration example of a fluorescent film used in the image display device of FIG. 15, in which a black stripe type fluorescent film is shown in FIG. 16A and a black matrix type fluorescent film is shown in FIG. It is shown in FIG. In FIG. 16, 74 is a fluorescent film, 81 is a black conductive material, and 82 is a phosphor.

蛍光膜74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81と蛍光体82とで構成される。ブラックストライプ,ブラックマトリッ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82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74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。ブラックストライプの材料としては、通常良く用いられている黒鉛を主成分とする材料だけでなく、導電性があり、光の透過及び反射が少ない材料であればこれに限るものではない。   The fluorescent film 74 is made of only a phosphor in the case of a monochrome, but is composed of a black conductive material 81 called a black stripe or a black matrix and a phosphor 82 depending on the arrangement of the phosphor in the case of a color fluorescent film. . The purpose of providing the black stripes and the black matrix is to make the color separation between the phosphors 82 of the necessary three primary color phosphors black in the case of color display so that color mixing and the like become inconspicuous. The purpose is to suppress a decrease in contrast due to light reflection. The material of the black stripe is not limited to the commonly used material containing graphite as a main component, as long as it is conductive and has little light transmission and reflection.

本発明では、上記のようなマトリックス化された蛍光体82のストライプの方向、あるいはマトリックスの互いに直交する2方向と、前述の電子放出素子63の互いに直交する2方向とそれぞれが互いに平行になるようにし、かつ各電子放出素子63に蛍光体82が一致するように位置決めして積層し、画像表示装置を構成している。このような構成の画像表示装置は、互いのマトリックスの方向及びその位置が一致しているため、非常に高画質な画像表示装置を実現できる。   In the present invention, the directions of the stripes of the matrix 82 of the phosphors 82 or the two orthogonal directions of the matrix and the two orthogonal directions of the electron-emitting device 63 are parallel to each other. The phosphors 82 are positioned and laminated so as to coincide with the electron-emitting devices 63 to constitute an image display device. In the image display device having such a configuration, since the directions and positions of the matrices are the same, an image display device with extremely high image quality can be realized.

ガラス基板73に蛍光体を塗布する方法としては、モノクローム、カラーによらず沈澱法や印刷法が用いられる。また蛍光膜74(図15)の内面側には通常、メタルバック75が設けられる。メタルバック75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76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、外囲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等の役割を有する。メタルバック75は、蛍光膜74を作製後、蛍光膜74の内面側表面の平滑化処理(通常、フィルミングと呼ばれる)を行い、その後Alを真空蒸着等で堆積することで作製できる。また、フェースプレート76には、更に蛍光膜74の導電性を高めるため、蛍光膜74の外面側に透明電極(不図示)を設けてもよい。   As a method of applying the phosphor on the glass substrate 73, a precipitation method or a printing method is used regardless of monochrome or color. A metal back 75 is usually provided on the inner surface side of the fluorescent film 74 (FIG. 15). The metal back 75 improves the brightness by mirror-reflecting the light toward the inner surface side of the light emitted from the phosphor toward the face plate 76, acts as an electrode for applying an electron beam acceleration voltage, It has a role of protecting the phosphor from damage due to collision of negative ions generated in the vessel. The metal back 75 can be manufactured by performing a smoothing process (usually called filming) on the inner surface of the fluorescent film 74 after manufacturing the fluorescent film 74, and then depositing Al by vacuum evaporation or the like. Further, a transparent electrode (not shown) may be provided on the face plate 76 on the outer surface side of the fluorescent film 74 in order to further increase the conductivity of the fluorescent film 74.

前述の外囲器78を作成するための封着を行う際、カラーの場合は各色蛍光体82と電子放出素子63とを対応させなくてはならず、十分な位置合わせを行う必要がある。この十分な位置合わせを行うために本発明では、前述のように、電子放出素子63に対向する位置に蛍光体82を配置するとともに、電子放出素子63と蛍光体82のそれぞれのマトリックスの互いに直交する2方向がそれぞれ互いに平行となるようにしている。このような構成の高精度な画像表示装置を得るためには、蛍光体基板も、本発明の電子源基板と同様な位置決め手法をとることが望ましい。   When performing sealing for forming the above-described envelope 78, in the case of color, the phosphors 82 of each color must correspond to the electron-emitting devices 63, and it is necessary to perform sufficient alignment. In order to perform this sufficient alignment, according to the present invention, as described above, the phosphor 82 is arranged at a position facing the electron-emitting device 63, and the matrix of the electron-emitting device 63 and the phosphor 82 are orthogonal to each other. The two directions are parallel to each other. In order to obtain a highly accurate image display device having such a configuration, it is desirable that the phosphor substrate also employs the same positioning method as the electron source substrate of the present invention.

図15に示した画像表示装置は、具体的には以下のようにして製造される。外囲器78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、封止される。外囲器78の封止後の真空度を維持するためにゲッター処理を行う場合もある。これは外囲器78の封止を行う直前あるいは封止後に抵抗加熱あるいは高周波加熱等の加熱法により、外囲器78内の所定の位置(不図示)に配置されたゲッターを加熱し、蒸着膜を形成する処理である。ゲッターは通常Ba等が主成分であり、蒸着膜の吸着作用により、例えば1×10-5Torrないし1×10-7Torrの真空度を維持するものである。 The image display device shown in FIG. 15 is specifically manufactured as follows. The envelope 78 is evacuated through an exhaust pipe (not shown) by an exhaust device that does not use oil, such as an ion pump or a sorption pump, while appropriately heating the envelope 78 in the same manner as in the above-described stabilization process, and a vacuum degree of about 10 −7 Torr After the atmosphere of the organic substance is made sufficiently small, it is sealed. In some cases, getter processing is performed to maintain the degree of vacuum after the envelope 78 is sealed. This is done by heating a getter disposed at a predetermined position (not shown) in the envelope 78 by a heating method such as resistance heating or high-frequency heating immediately before or after the sealing of the envelope 78, and performing vapor deposition. This is a process for forming a film. The getter usually contains Ba or the like as a main component, and maintains a degree of vacuum of, for example, 1 × 10 −5 Torr to 1 × 10 −7 Torr by the adsorption action of the deposited film.

次に、単純マトリックス配置型基板を有する電子源を用いて構成した表示パネルを駆動してNTSC方式のテレビ信号に基づきテレビジョン表示を行うための駆動回路の概略構成を説明する。図17はNTSC方式のテレビ信号に応じて表示を行うための駆動回路の一例を示すブロック図で、その駆動回路を含む画像表示装置を表すものである。図17において、91は画像の表示パネル、92は走査回路、93は制御回路、94はシフトレジスタ、95はラインメモリ、96は同期信号分離回路、97は変調信号発生器、Vx及びVaは直流電圧源である。   Next, a schematic configuration of a driving circuit for driving a display panel configured using an electron source having a simple matrix arrangement type substrate and performing television display based on an NTSC television signal will be described. FIG. 17 is a block diagram illustrating an example of a driving circuit for performing display according to an NTSC television signal, and illustrates an image display device including the driving circuit. 17, reference numeral 91 denotes an image display panel, 92 denotes a scanning circuit, 93 denotes a control circuit, 94 denotes a shift register, 95 denotes a line memory, 96 denotes a synchronization signal separation circuit, 97 denotes a modulation signal generator, and Vx and Va denote DC. Voltage source.

以下、図17に示す各部の機能を説明する。表示パネル91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。このうち端子Dox1ないしDoxmには表示パネル91内に設けられている電子源、すなわちM行N列の行列状にマトリッ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)ずつ順次駆動してゆくための走査信号が印加される。一方、端子Doy1ないしDoynには前記の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。また高圧端子Hvには直流電圧源Vaより、例えば10kVの直流電圧が供給されるが、これは表面伝導型電子放出素子より出力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を付与するための加速電圧である。   Hereinafter, the function of each unit illustrated in FIG. 17 will be described. The display panel 91 is connected to an external electric circuit via terminals Dox1 to Doxm, terminals Doy1 to Doyn, and a high voltage terminal Hv. Of these terminals, the terminals Dox1 to Doxm sequentially drive electron sources provided in the display panel 91, that is, a group of surface conduction electron-emitting devices arranged in a matrix of M rows and N columns, one row at a time (N elements). A scanning signal for moving is applied. On the other hand, to the terminals Doy1 to Doyn, a modulation signal for controlling the output electron beam of each element of the one row of surface conduction electron-emitting devices selected by the scanning signal is applied. A DC voltage of, for example, 10 kV is supplied to the high voltage terminal Hv from the DC voltage source Va. This applies sufficient energy to the electron beam output from the surface conduction electron-emitting device to excite the phosphor. Is the accelerating voltage for

次に走査回路92について説明する。同回路は内部にM個のスイッチング素子を備えるもので(図中、S1ないしSmで模式的に示している)、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0V(グランドレベル)のいずれか一方を選択し、表示パネル91の端子Dox1ないしDoxmと電気的に接続するものである。S1ないしSmの各スイッチング素子は制御回路93が出力する制御信号Tscanに基づいて動作するものであるが、実際には例えば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可能である。なお、前記直流電圧源Vxは、前記表面伝導型電子放出素子の特性(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。   Next, the scanning circuit 92 will be described. This circuit has M switching elements inside (in the figure, S1 to Sm are schematically shown), and each switching element is either an output voltage of a DC voltage source Vx or 0 V (ground level). One is selected and electrically connected to the terminals Dox1 to Doxm of the display panel 91. Each of the switching elements S1 to Sm operates based on the control signal Tscan output from the control circuit 93, but can be actually configured by combining switching elements such as FETs. In the DC voltage source Vx, the drive voltage applied to an unscanned element becomes equal to or lower than the electron emission threshold voltage based on the characteristics (electron emission threshold voltage) of the surface conduction type electron emission element. It is set to output such a constant voltage.

制御回路93は、外部より入力する画像信号に基づいて適切な表示が行われるように各部の動作を整合させる働きをもつものである。この後説明する同期信号分離回路96より送られる同期信号Tsyncに基づいて、各部に対してTscan、Tsft及びTmryの各制御信号を発生する。   The control circuit 93 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. Based on a synchronizing signal Tsync sent from a synchronizing signal separating circuit 96 described later, each control signal of Tscan, Tsft and Tmry is generated for each unit.

同期信号分離回路96は、外部から入力されるNTSC方式のテレビ信号から同期信号成分と輝度信号成分とを分離するための回路であり、周波数分離(フィルタ)回路を用いれば構成できる。同期信号分離回路96により分離された同期信号は、良く知られるように垂直同期信号と水平同期信号よりなるが、ここでは説明の便宜上Tsync信号として図示した。一方、前記テレビ信号から分離された画像の輝度信号成分を便宜上DATA信号と表すが、同信号はシフトレジスタ94に入力される。   The synchronizing signal separating circuit 96 is a circuit for separating a synchronizing signal component and a luminance signal component from an NTSC television signal input from the outside, and can be configured by using a frequency separating (filter) circuit. The synchronizing signal separated by the synchronizing signal separating circuit 96 is composed of a vertical synchronizing signal and a horizontal synchronizing signal as is well known, but is shown here as a Tsync signal for convenience of explanation. On the other hand, the luminance signal component of the image separated from the television signal is referred to as a DATA signal for convenience, and the signal is input to the shift register 94.

シフトレジスタ94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あり、制御回路93より送られる制御信号Tsftに基づいて動作する。すなわち制御信号Tsftは、シフトレジスタ94のシフトクロックであると言い換えても良い。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する)のデータはId1ないしIdnのN個の並列信号としてシフトレジスタ94より出力される。   The shift register 94 performs serial / parallel conversion of the DATA signal input serially in time series for each line of an image, and operates based on a control signal Tsft sent from the control circuit 93. That is, the control signal Tsft may be rephrased as a shift clock of the shift register 94. The data of one line of the serial / parallel-converted image (corresponding to the drive data of N electron-emitting devices) is output from the shift register 94 as N parallel signals Id1 to Idn.

ラインメモリ95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93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。記憶した内容は、Id′1ないしId′nとして出力され変調信号発生器97に入力する。   The line memory 95 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 93. The stored contents are output as Id'1 to Id'n and input to the modulation signal generator 97.

変調信号発生器97は、前記画像データId1ないしIdnの各々に応じて表面伝導型電子放出素子の各々を適切に駆動変調するための信号源であり、その出力信号は端子Doy1ないしDoynを通じて表示パネル91内の表面伝導型電子放出素子に印加される。   The modulation signal generator 97 is a signal source for appropriately driving and modulating each of the surface conduction electron-emitting devices according to each of the image data Id1 to Idn, and the output signal thereof is supplied to the display panel through terminals Doy1 to Doyn. The voltage is applied to the surface conduction type electron-emitting device 91.

前述したように本発明に関わる電子放出素子は、放出電流Ieに対して以下の基本特性を有している。すなわち前述したように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。また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していく。なお、電子放出素子の材料や構成,製造方法を変えることにより電子放出しきい値電圧Vthの値や印加電圧に対する放出電流の変化の度合いが変わる場合もあるが、いずれにしても以下のようなことがいえる。   As described above, the electron-emitting device according to the present invention has the following basic characteristics with respect to the emission current Ie. That is, as described above, electron emission has a clear threshold voltage Vth, 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 element. In some cases, the value of the electron emission threshold voltage Vth or the degree of change of the emission current with respect to the applied voltage may be changed by changing the material, configuration, or manufacturing method of the electron emission element. I can say that.

すなわち、本素子にパルス状の電圧を印加する場合、例えば電子放出しきい値以下の電圧を印加しても電子放出は生じないが、電子放出しきい値以上の電圧を印加する場合には電子ビームが出力される。その際、第一にはパルスの波高値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り、第二には、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。   In other words, when a pulse-like voltage is applied to the device, for example, when a voltage lower than the electron emission threshold is applied, electron emission does not occur. A beam is output. At that time, first, the intensity of the output electron beam can be controlled by changing the peak value Vm of the pulse, and second, the electron beam output by changing the width Pw of the pulse can be controlled. Can be controlled.

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あげられ、電圧変調方式を実施するには、変調信号発生器97として、一定の長さの電圧パルスを発生するが、入力されるデータに応じて適宜パルスの波高値を変調するような電圧変調方式の回路を用いる。またパルス幅変調方式を実施するには、変調信号発生器97としては、一定の波高値の電圧パルスを発生するが、入力されるデータに応じて適宜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。   Therefore, as a method of modulating the electron-emitting device in accordance with the input signal, there are a voltage modulation method, a pulse width modulation method, and the like. To implement the voltage modulation method, the modulation signal generator 97 must have a fixed length. The voltage pulse is generated by using a voltage modulation type circuit that modulates the peak value of the pulse appropriately according to the input data. In order to implement the pulse width modulation method, the modulation signal generator 97 generates a voltage pulse having a constant peak value, but a pulse width that modulates the width of the voltage pulse appropriately according to input data. A modulation type circuit is used.

シフトレジスタ94やラインメモリ95は、デジタル信号式のものであってもアナログ信号式のものであっても差し支えなく、画像信号のシリアル/パラレル変換や記憶が所定の速度で行われればよい。   The shift register 94 and the line memory 95 may be of a digital signal type or an analog signal type, as long as the serial / parallel conversion and storage of the image signal are performed at a predetermined speed.

デジタル信号式のものを用いる場合には、同期信号分離回路96の出力信号DATAをデジタル信号化する必要があるが、これは同期信号分離回路96の出力部にA/D変換器を備えれば可能である。また、これと関連してラインメモリ95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97に用いられる回路が若干異なったものとなる。   When a digital signal type is used, the output signal DATA of the synchronization signal separation circuit 96 needs to be converted into a digital signal. This can be achieved by providing an A / D converter at the output of the synchronization signal separation circuit 96. It is possible. In connection with this, the circuit used for the modulation signal generator 97 is slightly different depending on whether the output signal of the line memory 95 is a digital signal or an analog signal.

まずデジタル信号の場合について述べる。電圧変調方式において、変調信号発生器97には、例えばよく知られるD/A変換回路を用い、必要に応じて増幅回路などを付け加えればよい。またパルス幅変調方式の場合、変調信号発生器97は、例えば高速の発振器、発振器が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ラインメモリ95の出力値を比較する比較器(コンパレータ)を組み合せた回路を用いることにより構成できる。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け加えてもよい。   First, the case of a digital signal will be described. In the voltage modulation method, for example, a well-known D / A conversion circuit may be used as the modulation signal generator 97, and an amplification circuit or the like may be added as necessary. In the case of the pulse width modulation method, the modulation signal generator 97 compares, for example, a high-speed oscillator, a counter (counter) for counting the number of waves output by the oscillator, and the output value of the counter with the output value of the line memory 95. It can be configured by using a circuit in which a comparator (comparator) is combined. If necessary, an amplifier for amplifying the pulse width modulated signal output from the comparator to the drive voltage of the surface conduction electron-emitting device may be added.

次にアナログ信号の場合について述べる。電圧変調方式においては変調信号発生器97には、例えばよく知られるオペアンプなどを用いた増幅回路を用いればよく、必要に応じてレベルシフト回路などを付け加えてもよい。またパルス幅変調方式の場合には、例えばよく知られた電圧制御型発振回路(VCO)を用いればよく、必要に応じて表面伝導型電子放出素子の駆動電圧にまで電圧増幅するための増幅器を付け加えてもよい。   Next, the case of an analog signal will be described. In the voltage modulation method, for example, an amplification circuit using a well-known operational amplifier may be used as the modulation signal generator 97, and a level shift circuit or the like may be added as necessary. In the case of the pulse width modulation method, for example, a well-known voltage controlled oscillator (VCO) may be used. If necessary, an amplifier for amplifying the voltage up to the driving voltage of the surface conduction electron-emitting device may be used. May be added.

以上のような構成を有する画像表示装置において、表示パネル91の各電子放出素子には、容器外端子Dox1ないしDoxm,Doy1ないしDoynを通じ、電圧を印加することにより、電子放出させるとともに、高圧端子Hvを通じ、メタルバック75あるいは透明電極(不図示)に高圧を印加して電子ビームを加速し、蛍光膜74に衝突させ、励起・発光させることで画像を表示することができる。   In the image display device having the above-described configuration, by applying a voltage to each electron-emitting device of the display panel 91 through the external terminals Dox1 to Doxm and Doy1 to Doyn, electrons are emitted, and the high-voltage terminal Hv , A high voltage is applied to the metal back 75 or a transparent electrode (not shown) to accelerate the electron beam, collide with the fluorescent film 74, and excite and emit light to display an image.

ここで述べた構成は、表示等に用いられる好適な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等、詳細な部分は上述内容に限られるものではなく、画像表示装置の用途に適するよう適宜選択する。また、入力信号例として、NTSC方式をあげたが、これに限るものでなく、PAL,SECAM方式などの諸方式でもよく、また、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)方式でもよい。   The configuration described here is a schematic configuration necessary for manufacturing a suitable image display device used for display and the like, and detailed portions such as materials of each member are not limited to the above-described contents. It is appropriately selected so as to be suitable for the use of the display device. Although the NTSC system has been described as an example of the input signal, the present invention is not limited to this, and various systems such as the PAL and SECAM systems may be used, and a TV signal (for example, MUSE) comprising a larger number of scanning lines may be used. And other high-definition TV) systems.

次に、梯子型配置電子源基板及び画像表示装置について説明する。図18は、電子放出素子を梯子型に配置した電子源基板の構成例を示す模式図で、図中、10は電子源基板、14は基板、63は電子放出素子、98は電子放出素子63に接続したDx1〜Dx10よりなる共通配線である。電子放出素子63は、基板14上にX方向に並列に複数個配置されている(この配列を素子行と呼ぶ)。この素子行が複数個基板上に配置され、電子源基板10が構成されている。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。すなわち、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印加し、電子ビームを放出させない素子行には電子放出しきい値以下の電圧を印加すればよい。また、各素子行間の共通配線Dx2〜Dx9、例えばDx2,Dx3を同一配線とするようにしても良い。   Next, the ladder-type arranged electron source substrate and the image display device will be described. FIG. 18 is a schematic diagram showing a configuration example of an electron source substrate in which the electron-emitting devices are arranged in a ladder shape. In the drawing, 10 is an electron source substrate, 14 is a substrate, 63 is an electron-emitting device, and 98 is an electron-emitting device 63 Is a common wiring composed of Dx1 to Dx10 connected to the common wiring. A plurality of electron-emitting devices 63 are arranged on the substrate 14 in parallel in the X direction (this arrangement is called an element row). A plurality of the element rows are arranged on a substrate to form an electron source substrate 10. By applying a drive voltage between the common wires of each element row, each element row can be driven independently. That is, a voltage equal to or higher than the electron emission threshold may be applied to an element row in which an electron beam is to be emitted, and a voltage equal to or lower than the electron emission threshold may be applied to an element row in which an electron beam is not emitted. Further, the common wirings Dx2 to Dx9 between the element rows, for example, Dx2 and Dx3 may be the same wiring.

図19は、図18に示すごとくの梯子型配置電子源基板を備えた画像表示装置におけるパネル構造を説明するための図で、図中、100は各素子行間の共通配線を同一配線とした電子源基板、101はグリッド電極、102は電子が通過するための開口、103はDox1,Dox2,・・・Doxmよりなる容器外端子、104はグリッド電極101と接続されたG1,G2,・・・Gnからなる容器外端子で、その他、図15または図18と同様の機能を有する部分には同一符号を付してある。図19に示す画像表示装置における前述の単純マトリックス配置の画像表示装置(図15)との違いは、電子源基板100とフェースプレート76の間にグリッド電極101を備えていることである。   FIG. 19 is a view for explaining a panel structure in an image display device provided with a ladder-type arrangement electron source substrate as shown in FIG. 18. In the figure, reference numeral 100 denotes an electron in which a common wiring between element rows is the same wiring. A source substrate, 101 is a grid electrode, 102 is an opening through which electrons pass, 103 is an external terminal made of Dox1, Dox2,... Doxm, and 104 is a G1, G2,. The same reference numerals are given to portions having the same functions as those in FIG. 15 or FIG. 18 in the external terminal made of Gn. The difference between the image display device shown in FIG. 19 and the image display device having the simple matrix arrangement (FIG. 15) is that a grid electrode 101 is provided between the electron source substrate 100 and the face plate 76.

グリッド電極101は、表面伝導型電子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、梯子型配置の素子行と直交して設けられたストライプ状の電極に電子ビームを通過させるため、各素子に対応して1個ずつ円形の開口102が設けられている。なおグリッドの形状や設置位置は図18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電子放出素子の周囲や近傍に設けることもできる。また、容器外端子103及びグリッド容器外端子104は、不図示の制御回路と電気的に接続されている。   The grid electrode 101 is for modulating an electron beam emitted from the surface conduction electron-emitting device, and is for passing the electron beam through a stripe-shaped electrode provided orthogonally to the ladder-type element row. , One circular opening 102 is provided corresponding to each element. The shape and installation position of the grid are not limited to those shown in FIG. For example, a large number of openings can be provided in the form of a mesh as openings, and a grid can be provided around or near the surface conduction electron-emitting device. The outer container terminal 103 and the outer grid container terminal 104 are electrically connected to a control circuit (not shown).

本画像表示装置では、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。これによればテレビジョン放送の表示装置,テレビ会議システム,コンピュータ等の表示装置の他、感光性ドラム等で用いて構成された光プリンタとしての画像表示装置としても用いることもできる。   In this image display device, a modulation signal for one line of an image is simultaneously applied to the grid electrode columns in synchronization with sequentially driving (scanning) the element rows one by one. Thus, irradiation of each electron beam to the phosphor can be controlled, and an image can be displayed line by line. According to this, in addition to a display device of a television broadcast, a video conference system, a display device of a computer, etc., it can also be used as an image display device as an optical printer configured using a photosensitive drum or the like.

図12は、本発明の一実施形態に係る電子源基板の構成を示す模式的平面図であり、表面伝導型電子放出素子群が形成される領域よりも外側に、第2の表面伝導型電子放出素子群を形成した例を示す図である。本発明に使用される電子源基板は前述のように、表面伝導型電子放出素子群が形成される領域よりも広い(外側の)領域にも、導電性薄膜の材料を含有する溶液の液滴が噴射付与され、導電性薄膜による表面伝導型電子素子を形成できるようになっている。   FIG. 12 is a schematic plan view illustrating the configuration of an electron source substrate according to an embodiment of the present invention, in which a second surface conduction electron-emitting device is provided outside a region where a surface conduction electron-emitting device group is formed. FIG. 4 is a diagram illustrating an example in which a light emitting element group is formed. As described above, the electron source substrate used in the present invention has a droplet of the solution containing the material of the conductive thin film also in a region wider (outer) than the region where the surface conduction electron-emitting device group is formed. Is sprayed to form a surface conduction type electronic element using a conductive thin film.

本実施形態の画像表示装置は、基板上に配置された複数対の素子電極2,3と、各対の素子電極2,3間に導電性溶液を噴射付与することにより形成された導電性薄膜4とを有する表面伝導型電子放出素子群が形成された電子源基板10,100であって、前記表面伝導型電子放出素子群が形成されている領域の外側に、前記複数対の素子電極とは別の第2の複数対の素子電極を配置するとともに、該第2の複数対の素子電極2,3間に導電性溶液の液滴を噴射付与して導電性薄膜4による第2の表面伝導型電子放出素子群が形成された電子源基板10,100と、該電子源基板に対向して配置され、蛍光体を搭載したフェースプレート76と、を有する画像表示装置であって、前記第2の表面伝導型電子放出素子群を電子源基板10,100ごとに異なる信号情報を入力して駆動して当該画像表示装置で表示を行うことにより、当該画像表示装置を画像表示装置ごとに区別可能としたものである。   The image display device according to the present embodiment includes a plurality of pairs of element electrodes 2 and 3 arranged on a substrate, and a conductive thin film formed by spraying a conductive solution between the pair of element electrodes 2 and 3. 4. The electron source substrates 10 and 100 on which the surface conduction electron-emitting device group having the surface conduction electron-emitting device group 4 is formed. A second plurality of pairs of device electrodes are arranged, and a droplet of a conductive solution is sprayed between the second plurality of pairs of device electrodes 2 and 3 to form a second surface of the conductive thin film 4 An image display device comprising: electron source substrates 10 and 100 on which a group of conductive electron-emitting devices are formed; and a face plate 76 disposed opposite to the electron source substrate and having a phosphor mounted thereon. The two surface conduction electron-emitting devices are connected to the electron source substrates 10 and 10. By performing display in the image display apparatus inputs to drive the different signal information to each, but which enables distinguishing the image display device for each image display device.

つまり、本来の画像表示に使用する表面伝導型電子素子群の他にさらにその外側の領域に第2の表面伝導型電子放出素子群が形成された電子源基板である。図12にその例を示したが、この例では領域Yaに第2の表面伝導型電子放出素子群を形成したものである。   In other words, this is an electron source substrate in which a second surface conduction electron-emitting device group is formed in a region outside the surface conduction electron device group used for the original image display. FIG. 12 shows an example thereof. In this example, the second surface conduction electron-emitting device group is formed in the region Ya.

本発明では、このように第2の表面伝導型電子放出素子群を形成するとともに、そのような電子源基板とこの電子源基板に対向して配置され、蛍光体を搭載したフェースプレートとを有する画像表示装置を構成する。そしてこの第2の表面伝導型電子放出素子群に信号情報を入力して駆動することにより、第2の表面伝導型電子放出素子群の領域においても画像表示を行うことができるようにしている。   In the present invention, the second surface conduction electron-emitting device group is formed as described above, and the electron-emitting device includes such an electron source substrate and a face plate which is disposed to face the electron source substrate and has a phosphor mounted thereon. An image display device is configured. By inputting and driving signal information to the second surface conduction electron-emitting device group, an image can be displayed even in the region of the second surface conduction electron-emitting device group.

よってこの第2の表面伝導型電子放出素子群への信号情報入力を、完成した画像表示装置ごとに異ならせ、例えば製造番号などを各画像表示装置ごとに表示させるようにしたり、あるいは製造ロットごとに表示色を変えるなどすることにより、製造後の画像表示装置が容易に区別できるようになる。特に製造番号を画像表示することにより、従来のように後から別の装置で刻印したりする必要もなく非常に効率がよい。   Therefore, the signal information input to the second surface-conduction type electron-emitting device group is made different for each completed image display device, and for example, a serial number is displayed for each image display device, By changing the display color, the image display device after manufacture can be easily distinguished. In particular, by displaying the serial number as an image, there is no need to engrave with a separate device later, which is very efficient.

なお、以上の説明では、第2の表面伝導型電子放出素子群というように本来の表面伝導型電子放出素子群とはさらに別に設けた例を説明したが、それらを特に区別せず、表面伝導型電子放出素子群に、本来の表示信号と切り替えて、製造ロットごとに表示色を変える表示、製造番号などの表示を行う信号入力を行ってもよい。あるいは、その切り替えを行わず、本来の表示と同時に製造ロットごとに表示色を変える表示、製造番号などの表示を行ってもよい。   In the above description, an example is described in which the second surface conduction electron-emitting device group is provided separately from the original surface conduction electron-emitting device group, but these are not particularly distinguished. A signal input for switching the display signal to the original display signal and changing the display color for each manufacturing lot, and displaying the serial number or the like may be input to the group of electron-emitting devices. Alternatively, a display for changing a display color for each manufacturing lot and a display of a serial number or the like may be performed simultaneously with the original display without performing the switching.

平面型表面伝導型電子放出素子の構成を示す模式的図である。FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a configuration of a planar surface conduction electron-emitting device. 図1に示す平面型表面伝導型電子放出素子の製造方法を説明するための模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram for explaining a method of manufacturing the flat surface conduction electron-emitting device shown in FIG. 1. 本発明の実施に使用される電子源基板の製造装置の一例を示す構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram illustrating an example of an apparatus for manufacturing an electron source substrate used in the embodiment of the present invention. 電子源基板の製造装置に係る液滴付与装置の構成の一例を説明するための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining an example of a configuration of a droplet applying apparatus according to the apparatus for manufacturing an electron source substrate. 図4の液滴付与装置の吐出ヘッドユニットの要部概略構成図である。FIG. 5 is a schematic configuration diagram of a main part of a discharge head unit of the droplet applying device in FIG. 4. 電子放出素子部を1滴の液滴で形成する例を説明するための模式的平面図である。FIG. 4 is a schematic plan view for explaining an example in which an electron-emitting device section is formed by one droplet. 平面型表面伝導型電子放出素子のドットパターンの例を示す模式的平面図である。FIG. 3 is a schematic plan view showing an example of a dot pattern of a flat surface conduction electron-emitting device. 平面型表面伝導型電子放出素子の他のドットパターンの例を示す模式的平面図である。It is a schematic plan view which shows the example of another dot pattern of a plane surface conduction type electron emission element. 表面伝導型電子放出素子の製造装置に使用される噴射ヘッドの構成例を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration example of an ejection head used in a device for manufacturing a surface conduction electron-emitting device. 本発明に係る電子源基板及びその製造方法を説明するための模式的平面図であり、表面伝導型電子放出素子群が形成される領域よりも外側に、溶液による噴射付与パターンを形成した例を示す図である。FIG. 2 is a schematic plan view for explaining an electron source substrate and a method of manufacturing the same according to the present invention, and shows an example in which a spray application pattern with a solution is formed outside a region where a surface conduction electron-emitting device group is formed. FIG. 電子源基板及びその製造方法を説明するための模式的平面図であり、表面伝導型電子放出素子群が形成される領域よりも外側に、性能チェックのためのパターンを形成した例を示す図である。FIG. 3 is a schematic plan view for explaining an electron source substrate and a method of manufacturing the same, showing an example in which a pattern for performance check is formed outside a region where a surface conduction electron-emitting device group is formed. is there. 電子源基板及びその製造方法を説明するための模式的平面図であり、表面伝導型電子放出素子群が形成される領域よりも外側に、第2の表面伝導型電子放出素子群を形成した例を示す図である。FIG. 4 is a schematic plan view for explaining an electron source substrate and a method of manufacturing the same, in which a second surface conduction electron-emitting device group is formed outside a region where a surface conduction electron-emitting device group is formed. FIG. 本発明による表面伝導型電子放出素子の製造に採用できる通電フォーミング処理における電圧波形の例を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a voltage waveform in a current forming process that can be employed for manufacturing a surface conduction electron-emitting device according to the present invention. 本発明を適用し得るマトリックス配置型電子源基板の一例を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an example of a matrix-disposed electron source substrate to which the present invention can be applied. 本発明を適用し得るマトリックス配置型電子源基板による画像表示装置の表示パネルの基本構成の一例を説明するための図である。FIG. 1 is a diagram for explaining an example of a basic configuration of a display panel of an image display device using a matrix arrangement type electron source substrate to which the present invention can be applied. 本発明を適用し得る画像表示装置に用いられる蛍光膜の構成例を示す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a configuration example of a fluorescent film used in an image display device to which the present invention can be applied. 画像表示装置にNTSC方式のテレビ信号に応じて表示を行うための駆動回路の一例を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram illustrating an example of a driving circuit for performing display on an image display device according to an NTSC television signal. 本発明を適用し得る梯子型配置型電子源基板の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the ladder-type arrangement type | mold electron source board which can apply this invention. 本発明を適用し得る梯子型配置型電子源基板による画像表示装置の表示パネル基本構成の一例を説明するための図である。1 is a diagram for explaining an example of a basic configuration of a display panel of an image display device using a ladder-type arrangement type electron source substrate to which the present invention can be applied. 従来の電子放出素子の一例を示す模式図である。FIG. 9 is a schematic diagram illustrating an example of a conventional electron-emitting device.

符号の説明Explanation of reference numerals

1…基板、2,3…素子電極、4…導電性薄膜、5…電子放出部、10…電子源基板、11…吐出ヘッドユニット(噴射ヘッド)、12…キャリッジ、13…基板保持台、14…基板、15…供給チューブ、16…信号供給ケーブル、17…噴射ヘッドコントロールボックス、18…キャリッジ12のX方向スキャンモータ、19…キャリッジ12のY方向スキャンモータ、20…コンピュータ、21…コントロールボックス、22(22X1,22Y1,22X2,22Y2)…基板位置決め/保持手段、30…吐出ヘッドユニット、31…ヘッドアライメント制御機構、32…検出光学系、33…インクジェットヘッド、34…ヘッドアライメント微動機構、35…制御コンピュータ、36…画像識別機構、37…XY方向走査機構、38…位置検出機構、39…位置補正制御機構、40…インクジェットヘッド駆動・制御機構、41…光軸、42…液滴、43…液滴着弾位置、44…噴射した液滴によるドット、50…噴射ヘッド(インクジェットヘッド)、51…発熱体基板、52…蓋基板、53…シリコン基板、54…個別電極、55…共通電極、56…発熱体、57…溶液流入口、58…ノズル、59…溝部、60…凹部領域、61…X方向配線、62…Y方向配線、63…表面伝導型電子放出素子、64…結線、71…リアプレート、72…支持枠、73…ガラス基板、74…蛍光膜、75…メタルバック、76…フェースプレート、78…外囲器、81…黒色導電材、82…蛍光体、91…画像の表示パネル、92…走査回路、93…制御回路、94…シフトレジスタ、95…ラインメモリ、96…同期信号分離回路、97…変調信号発生器、98…共通配線、100…電子源基板、101…グリッド電極、102…開口、103,104…容器外端子、VxおよびVa…直流電圧源。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Substrate, 2, 3 ... Element electrode, 4 ... Conductive thin film, 5 ... Electron emission part, 10 ... Electron source board, 11 ... Discharge head unit (ejection head), 12 ... Carriage, 13 ... Substrate holding stand, 14 ... substrate, 15 ... supply tube, 16 ... signal supply cable, 17 ... ejection head control box, 18 ... X direction scan motor of carriage 12, 19 ... Y direction scan motor of carriage 12, 20 ... computer, 21 ... control box, 22 (22X1, 22Y1, 22X2, 22Y2): substrate positioning / holding means, 30: ejection head unit, 31: head alignment control mechanism, 32: detection optical system, 33: inkjet head, 34: head alignment fine movement mechanism, 35 ... Control computer, 36 ... Image identification mechanism, 37 ... XY direction scanning mechanism, 3 ... Position detection mechanism, 39 ... Position correction control mechanism, 40 ... Inkjet head drive / control mechanism, 41 ... Optical axis, 42 ... Droplet, 43 ... Drop landing position, 44 ... Dot by jetted droplet, 50 ... Ejection Head (ink-jet head), 51: heating element substrate, 52: lid substrate, 53: silicon substrate, 54: individual electrode, 55: common electrode, 56: heating element, 57: solution inlet, 58: nozzle, 59: groove , 60: recessed area, 61: X-directional wiring, 62: Y-directional wiring, 63: surface conduction electron-emitting device, 64: connection, 71: rear plate, 72: support frame, 73: glass substrate, 74: fluorescent film , 75: metal back, 76: face plate, 78: envelope, 81: black conductive material, 82: phosphor, 91: image display panel, 92: scanning circuit, 93: control circuit, 94: shift register 95, a line memory, 96, a synchronizing signal separating circuit, 97, a modulation signal generator, 98, a common wiring, 100, an electron source substrate, 101, a grid electrode, 102, an opening, 103, 104, a terminal outside a container, Vx And Va: DC voltage source.

Claims (6)

基板上に一対の電極を配置し、該電極間に導電性薄膜となる材料を含有した溶液の液滴を噴射付与して前記導電性薄膜によって、前記電極間の電気的接続を行うパターンを複数組形成した基板の製造方法であって、前記電極とパターンの組み合わせが複数組形成されている領域の外側に、前記導電性薄膜となる材料を含有した溶液の液滴を噴射付与することにより、当該基板の製造方法により製造された基板を基板ごともしくは複数の基板群ごとに区別可能とするパターンを形成することを特徴とする基板の製造方法。   A pair of electrodes are arranged on a substrate, and a plurality of patterns for electrically connecting the electrodes by the conductive thin film by spraying and applying droplets of a solution containing a material to be a conductive thin film between the electrodes. A method of manufacturing a set of substrates, wherein the combination of the electrode and the pattern is applied to the outside of a region where a plurality of sets are formed by spraying droplets of a solution containing a material to become the conductive thin film, A method for manufacturing a substrate, comprising forming a pattern that allows the substrate manufactured by the method for manufacturing a substrate to be distinguished for each substrate or for each of a plurality of substrate groups. 前記溶液は、導電性薄膜を構成する微粒子を含むことを特徴とする請求項1に記載の基板の製造方法。   The method according to claim 1, wherein the solution includes fine particles constituting a conductive thin film. 基板上に配置された一対の電極と、該電極間に噴射付与され形成された導電性薄膜によるパターンとの組み合わせを複数組形成した基板であって、前記電極とパターンの組み合わされたものが複数組形成されている領域の外側に、噴射付与された前記導電性薄膜となる材料を含有した溶液の液滴による、当該基板を基板ごともしくは複数の基板群ごとに区別可能とするパターンが形成されていることを特徴とする基板。   A substrate formed with a plurality of combinations of a pair of electrodes disposed on a substrate and a pattern of a conductive thin film formed by spraying between the electrodes, wherein a plurality of combinations of the electrodes and the patterns are formed. A pattern that allows the substrate to be distinguished for each substrate or for each of a plurality of substrate groups by droplets of a solution containing the material to be the conductive thin film that is sprayed is formed outside the region where the pair is formed. A substrate characterized in that: 前記溶液は、導電性薄膜を構成する微粒子を含むことを特徴とする請求項3に記載の基板。   The substrate according to claim 3, wherein the solution includes fine particles constituting a conductive thin film. 請求項3に記載の基板を製作するために使用する溶液は、導電性薄膜となる材料を含有したことを特徴とする溶液。   4. A solution used for producing the substrate according to claim 3, wherein the solution contains a material to be a conductive thin film. 前記溶液は、導電性薄膜を構成する微粒子を含むことを特徴とする請求項5に記載の溶液。   The solution according to claim 5, wherein the solution contains fine particles constituting a conductive thin film.
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