JP2850108B2 - Electron emitting element, electron source, and method of manufacturing image forming apparatus - Google Patents

Electron emitting element, electron source, and method of manufacturing image forming apparatus

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JP2850108B2 JP19796695A JP19796695A JP2850108B2 JP 2850108 B2 JP2850108 B2 JP 2850108B2 JP 19796695 A JP19796695 A JP 19796695A JP 19796695 A JP19796695 A JP 19796695A JP 2850108 B2 JP2850108 B2 JP 2850108B2
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Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、電子放出素子、該
素子を多数個配置してなる電子源、及び該電子源を用い
て構成した表示装置や露光装置等の画像形成装置の製造
方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electron-emitting device, an electron source having a large number of such devices, and a method of manufacturing an image forming apparatus such as a display device or an exposure device using the electron source. .

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、電子放出素子には大別して熱電子
放出素子と冷陰極電子放出素子の2種類が知られてい
る。冷陰極電子放出素子には電界放出型(以下、「FE
型」と称す。)、金属/絶縁層/金属型(以下、「MI
M型」と称す。)や表面伝導型電子放出素子等が有る。
2. Description of the Related Art Conventionally, two types of electron-emitting devices are known, namely, a thermionic electron-emitting device and a cold cathode electron-emitting device. Field emission type (hereinafter, referred to as "FE")
Type ". ), Metal / insulating layer / metal type (hereinafter referred to as “MI
M type ". ) And surface conduction electron-emitting devices.

【0003】FE型の例としては、W.P. Dyke
and W.W. Dolan,“Field Em
ission”, Advance in Elect
ron Physics, 8,89(1956)ある
いはC.A. Spindt, “Physical
Properties of thin−filmfi
eld emission cathodes wit
h molybdenum cones”, J.Ap
pl. Phys., 47,5248(1976)等
に開示されたものが知られている。
[0003] As an example of the FE type, W. P. Dyke
and W. W. Dolan, "Field Em
issue ", Advance in Elect
ron Physics, 8, 89 (1956) or C.I. A. Spindt, “Physical
Properties of thin-filmfi
eld emission cathodes wit
h molybdenum cones ", J. Ap
pl. Phys. , 47, 5248 (1976).

【0004】MIM型の例としては、C.A. Mea
d,“Operation ofTunnel−Emi
ssion Devices”, J.Appl. P
hys., 32,646(1961)等に開示された
ものが知られている。
As an example of the MIM type, C.I. A. Mea
d, “Operation of Tunnel-Emi
session Devices ", J. Appl. P
hys. , 32, 646 (1961).

【0005】表面伝導型電子放出素子の例としては、
M.I. Elinson,Radio Eng.El
ectron Phys., 10,1290(196
5)等に開示されたものがある。
As an example of the surface conduction electron-emitting device,
M. I. Elinson, Radio Eng. El
electron Phys. , 10, 1290 (196
5) and the like.

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

【0007】表面伝導型電子放出素子は、絶縁性の基板
上に形成された導電性膜に、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。
The surface conduction electron-emitting device utilizes a phenomenon in which electron emission occurs when a current flows in a conductive film formed on an insulating substrate in parallel with the film surface.

【0008】表面伝導型電子放出素子の典型的な構成例
としては、絶縁性の基板上に設けた一対の素子電極間を
連絡する金属酸化物等の導電性膜に、予めフォーミング
と称される通電処理により電子放出部を形成したものが
挙げられる。フォーミングは、導電性膜の両端に直流電
圧あるいは非常にゆっくりとした昇電圧、例えば1V/
1分程度の昇電圧を印加通電することで通常行われ、導
電性膜を局所的に破壊、変形もしくは変質させて構造を
変化させ、電気的に高抵抗な状態の電子放出部を形成す
る処理である。電子放出は、上記電子放出部が形成され
た導電性膜に電圧を印加して電流を流すことにより、電
子放出部に発生した亀裂付近から行われる。
As a typical configuration example of a surface conduction electron-emitting device, a conductive film such as a metal oxide that connects between a pair of device electrodes provided on an insulating substrate is referred to as forming in advance. One in which an electron-emitting portion is formed by an energization process is exemplified. Forming is performed by applying a DC voltage or a very slowly increasing voltage, for example, 1 V /
A process that is usually performed by applying a voltage increase of about one minute and energizing, and locally destroying, deforming, or altering the conductive film to change the structure, thereby forming an electron emission portion in an electrically high-resistance state. It is. The electron emission is performed from the vicinity of a crack generated in the electron emission portion by applying a voltage to the conductive film on which the electron emission portion is formed and causing a current to flow.

【0009】上記表面伝導型電子放出素子は、構造が単
純で製造も容易であることから、大面積に亙って多数配
列形成できる利点がある。そこで、この特徴を活かすた
めの種々の応用が研究されている。例えば表示装置等の
画像形成装置への利用が挙げられる。
The above-mentioned surface conduction type electron-emitting device has an advantage that a large number of arrays can be formed over a large area since it has a simple structure and is easy to manufacture. Therefore, various applications for utilizing this feature are being studied. For example, it can be used for an image forming apparatus such as a display device.

【0010】従来、多数の表面伝導型電子放出素子を配
列形成した例としては、並列に表面伝導型電子放出素子
を配列し、個々の表面伝導型電子放出素子の両端(両素
子電極)を配線(共通配線とも呼ぶ)にて夫々結線した
行を多数行配列(梯型配置とも呼ぶ)した電子源が挙げ
られる(特開昭64−31332号公報、同1−283
749号公報、同2−257552号公報)。また、特
に表示装置においては、液晶を用いた表示装置と同様の
平板型表示装置とすることが可能で、しかもバックライ
トが不要な自発光型の表示装置として、表面伝導型電子
放出素子を多数配置した電子源と、この電子源からの電
子線の照射により可視光を発光する蛍光体とを組み合わ
せた表示装置が提案されている(アメリカ特許第506
6883号明細書)。
Conventionally, as an example in which a large number of surface conduction electron-emitting devices are arrayed, surface conduction electron-emitting devices are arranged in parallel, and both ends (both device electrodes) of each surface conduction electron-emitting device are wired. (Also referred to as common wiring). An electron source in which rows each connected by a common line are also arranged in a large number of rows (also referred to as a trapezoidal arrangement) (Japanese Patent Laid-Open Nos. 64-31332 and 1-283).
749, and 2-257552). In particular, in the case of a display device, a flat panel display device similar to a display device using liquid crystal can be used, and a large number of surface conduction electron-emitting devices are used as self-luminous display devices that do not require a backlight. A display device has been proposed in which an arranged electron source is combined with a phosphor that emits visible light when irradiated with an electron beam from the electron source (US Pat. No. 506).
No. 6883).

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記電
子源、画像形成装置等に用いられる電子放出素子を長時
間駆動するに際しては安定で制御された電子放出特性及
びその効率の向上が望まれて来た。
However, when driving the electron-emitting device used in the above-mentioned electron source, image forming apparatus or the like for a long time, it is desired to improve the electron emission characteristics in a stable and controlled manner and to improve the efficiency thereof. Was.

【0012】上記の効率とは、例えば前述の表面伝導型
電子放出素子であれば、一対の対向する素子電極に電圧
を印加したとき、流れる電流(以降、「素子電流If」
と呼ぶ)に対する真空中に放出される電流(以降、「放
出電流Ie」と呼ぶ)との電流比をさす。つまり、素子
電流Ifはできるだけ小さく、放出電流Ieはできるだ
け大きいことが望ましい。
The above-mentioned efficiency means, for example, in the case of the above-mentioned surface conduction electron-emitting device, a current flowing when a voltage is applied to a pair of opposing device electrodes (hereinafter referred to as “device current If”).
(Hereinafter referred to as "emission current Ie"). That is, it is desirable that the device current If be as small as possible and the emission current Ie be as large as possible.

【0013】安定で制御された電子放出特性と効率の向
上がなされれば、例えば蛍光体を画像形成部材とする画
像形成装置においては、低電流で明るい高品位な画像形
成装置、例えばフラットテレビが実現される。また、低
電流化にともない、画像形成装置を構成する駆動回路等
も安価になることも期待できる。
If stable and controlled electron emission characteristics and improved efficiency are achieved, for example, in an image forming apparatus using a phosphor as an image forming member, a bright and high-quality image forming apparatus with a low current, such as a flat television, can be used. Is achieved. In addition, as the current is reduced, it can be expected that the drive circuits and the like constituting the image forming apparatus will also be reduced in cost.

【0014】しかしながら、従来の方法で作製された一
般的な表面伝導型電子放出素子は、電子放出部を含む導
電性膜が炭素を主成分とする被膜で被覆されているか、
あるいは素子電極の少なくとも一部が被覆されている場
合が多い。この炭素を主成分とする被膜は、グラファイ
トあるいはアモルファスカーボン(以後、非晶質カーボ
ンと言う場合もある)あるいはそれらの混合物からな
る。
However, in a general surface conduction electron-emitting device manufactured by a conventional method, a conductive film including an electron-emitting portion is covered with a film containing carbon as a main component.
Alternatively, in many cases, at least a part of the device electrode is covered. The coating containing carbon as a main component is made of graphite or amorphous carbon (hereinafter, sometimes referred to as amorphous carbon) or a mixture thereof.

【0015】このような構成の電子放出素子において
は、電子放出部及びその近傍に存在する炭素を主成分と
する被膜の結晶性の良否が、電子源及び画像形成装置の
安定性に寄与していると考えられ、つまりは、結晶性が
高い炭素を主成分とする被膜が形成できれば、放出電流
Ieを上昇させることに加え、素子毎の電子放出特性の
バラツキを抑制させることができると推定される。ま
た、長時間駆動が可能となり、更には、安定な電子源及
び画像形成装置を作製することが期待できる。
In the electron-emitting device having such a configuration, the crystallinity of the carbon-based film present in the electron-emitting portion and its vicinity contributes to the stability of the electron source and the image forming apparatus. In other words, it is presumed that if a film containing carbon having high crystallinity as a main component can be formed, the emission current Ie can be increased, and the variation in the electron emission characteristics of each element can be suppressed. You. In addition, long-term driving is possible, and furthermore, stable electron sources and image forming apparatuses can be expected to be manufactured.

【0016】本発明の目的は、上記事情に鑑み、長時間
駆動しても、電子放出効率を高いまま維持でき安定に駆
動し得る電子放出素子及びそれを用いた電子源及び画像
形成装置の製法を提供することにある。
In view of the above circumstances, it is an object of the present invention to provide an electron-emitting device capable of maintaining a high electron emission efficiency and driving stably even when driven for a long time, and an electron source and an image forming apparatus using the same. Is to provide.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段及び作用】上記目的を達成
すべく成された本発明の構成は以下の通りである。
The constitution of the present invention to achieve the above object is as follows.

【0018】即ち、本発明の第一は、基板上に、一対の
対向する素子電極と該素子電極間を連絡する導電性膜と
を形成する工程と、該導電性膜に通電処理により電子放
出部を形成する工程と、炭素あるいは炭素化合物の雰囲
気下にて上記素子電極間に電圧を印加し、前記導電性膜
上に炭素を主成分とする膜を形成する工程と、該炭素を
主成分とする膜に局部加熱にて加熱を施す工程とを有す
ることを特徴とする電子放出素子の製造方法である
That is, the first aspect of the present invention is that a pair of
An opposing element electrode and a conductive film communicating between the element electrodes;
Forming an electron beam and applying an electric current to the conductive film to discharge electrons.
Step of forming protrusions and atmosphere of carbon or carbon compound
Applying a voltage between the device electrodes under the air, the conductive film
Forming a film containing carbon as a main component thereon;
A method of manufacturing an electron-emitting device, characterized in that a step of performing heat at localized heating film mainly.

【0019】本発明の第二は、基板上に、一対の対向す
る素子電極と該素子電極間を連絡する導電性膜とを形成
する工程と、該導電性膜に電子放出部を形成する工程
と、炭素あるいは炭素化合物の雰囲気下にて上記素子電
極間に電圧を印加し、前記導電性膜上に炭素を主成分と
する膜を形成する工程と、該炭素を主成分とする膜に加
熱を施す工程とを有し、炭素を主成分とする膜を形成す
る工程と、加熱を施す工程とを交互に2回以上繰り返す
ことを特徴とする電子放出素子の製造方法である。
A second aspect of the present invention is that a pair of opposed
Forming a device electrode and a conductive film communicating between the device electrodes
And forming an electron-emitting portion in the conductive film
And the above-mentioned element voltage in an atmosphere of carbon or carbon compound.
A voltage is applied between the poles, and carbon is mainly contained on the conductive film.
Forming a film to be formed and adding the film containing carbon as a main component.
Forming a film containing carbon as a main component.
And the step of heating are alternately repeated at least twice.
A method for manufacturing an electron-emitting device, comprising:

【0020】上記本発明の第一及び第二は、さらにその
特徴として、「前記加熱を施す工程は、前記炭素を主成
分とする膜の結晶性を向上させる工程である」こと、
前記加熱を施す工程における加熱手段は、レーザーで
ある」こと、「前記導電性膜は、微粒子からなる」こ
と、「前記微粒子は、金属あるいは金属酸化物である」
こと、「前記炭素を主成分とする膜は、アモルファスカ
ーボンあるいはグラファイトあるいはこれらの混合物を
主体としてなる」こと、「前記電子放出素子は、表面伝
導型電子放出素子である」こと、をも含むものである。
The first and second aspects of the present invention are further characterized in that "the step of heating is a step of improving the crystallinity of the film containing carbon as a main component."
" The heating means in the heating step is a laser", "The conductive film is made of fine particles", "The fine particles are metal or metal oxide".
That "the film containing carbon as a main component is mainly composed of amorphous carbon or graphite or a mixture thereof", and that "the electron-emitting device is a surface conduction electron-emitting device". .

【0021】[0021]

【0022】また、本発明の第は、電子放出素子と
駆動手段とを有する電子源の製造方法において、前記
電子放出素子を、上記本発明の第一又は第二の方法で製
造することを特徴とする電子源の製造方法ある。
Further, the third aspect of the present invention, the electron-emitting device and its
In the method for manufacturing an electron source and a driving means, the electron-emitting device, a method of manufacturing an electron source, characterized in that to produce the first or second method of the present invention.

【0023】上記本発明の第は、さらにその特徴とし
て、「前記電子源は、複数の電子放出素子が並列に結線
された素子列を少なくとも1列以上有する電子源であ
る」こと、「前記電子源は、複数の電子放出素子が結線
された素子列の複数列がマトリクス配置されている電子
源」こと、をも含むものである。
The third feature of the present invention is further characterized in that the electron source is an electron source having at least one or more element rows in which a plurality of electron-emitting devices are connected in parallel. The electron source also includes an "electron source in which a plurality of element rows in which a plurality of electron-emitting devices are connected are arranged in a matrix."

【0024】また、本発明の第は、電子放出素子と電
子線の照射により画像を形成する画像形成部材とを有す
る画像形成用パネルの製造方法において、前記電子放出
素子を、前記本発明の第一又は第二の方法で製造するこ
とを特徴とする画像形成用パネルの製造方法ある。
A fourth aspect of the present invention is a method of manufacturing an image forming panel having an electron-emitting device and an image-forming member for forming an image by irradiating an electron beam. This is a method for manufacturing an image forming panel, which is manufactured by the first or second method.

【0025】上記本発明の第は、さらにその特徴とし
て、「前記画像形成用パネルは、前記電子放出素子の複
数が並列に結線された素子列を少なくとも1列以上有す
る画像形成用パネルである」こと、「前記画像形成用パ
ネルは、前記電子放出素子の複数が結線された素子列の
複数列がマトリクス配置されている画像形成用パネルで
ある」こと、「前記画像形成部材が、蛍光体である」こ
と、をも含むものである。
The fourth aspect of the present invention is further characterized as follows. "The image forming panel is an image forming panel having at least one element row in which a plurality of the electron-emitting devices are connected in parallel. "The image forming panel is an image forming panel in which a plurality of rows of element rows in which a plurality of the electron-emitting devices are connected are arranged in a matrix." ”.

【0026】また、本発明の第は、電子放出素子と、
画像形成部材と、前記電子放出素子から放出される電子
線の前記画像形成部材への照射を情報信号に応じて制御
する駆動手段とを有する画像形成装置の製造方法におい
て、前記電子放出素子を、前記本発明の第一又は第二
方法で製造することを特徴とする画像形成装置の製造方
ある。
A fifth aspect of the present invention is an electron emitting device,
An image forming member, and a method of manufacturing an image forming apparatus having a driving unit that controls irradiation of the image forming member with an electron beam emitted from the electron emitting element in accordance with an information signal; wherein a method for manufacturing an image forming apparatus characterized by producing in the first or second method of the present invention.

【0027】上記本発明の第は、さらにその特徴とし
て、「前記画像形成装置は、前記電子放出素子の複数が
並列に結線された素子列を少なくとも1列以上有する画
像形成装置である」こと、「前記画像形成装置は、前記
電子放出素子の複数が結線された素子列の複数列がマト
リクス配置されている画像形成装置である」こと、「前
記画像形成部材が、蛍光体である」こと、をも含むもの
である。
A fifth feature of the present invention is that the image forming apparatus is an image forming apparatus having at least one element row in which a plurality of the electron-emitting devices are connected in parallel. "The image forming apparatus is an image forming apparatus in which a plurality of element rows in which a plurality of the electron-emitting devices are connected are arranged in a matrix," and "The image forming member is a phosphor." , Is also included.

【0028】[0028]

【発明の実施の形態】上記のように、本発明は、電子放
出素子、この電子放出素子を複数個備えた電子源、これ
を用いた画像形成用パネル並びに画像形成装置の新規な
製造方法に係るもので、各発明の構成及び作用を以下に
更に説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS As described above, the present invention relates to an electron-emitting device, an electron source having a plurality of the electron-emitting devices, an image forming panel using the same, and a novel method of manufacturing an image forming apparatus. Thus, the configuration and operation of each invention will be further described below.

【0029】本発明に係る電子放出素子は、先述したよ
うな冷陰極型の電子放出素子に分類されるもので、それ
らの中でも電子放出特性等の観点から特に表面伝導型の
電子放出素子が好適である。このため、以下では表面伝
導型電子放出素子を例に挙げて説明する。
The electron-emitting device according to the present invention is classified as a cold-cathode type electron-emitting device as described above, and among them, a surface conduction electron-emitting device is particularly preferable from the viewpoint of electron-emitting characteristics and the like. It is. Therefore, a surface conduction electron-emitting device will be described below as an example.

【0030】本発明に係る表面伝導型電子放出素子には
平面型と垂直型がある。まず、平面型の表面伝導型電子
放出素子の基本的な構成について説明する。
The surface conduction electron-emitting device according to the present invention includes a planar type and a vertical type. First, a basic configuration of a planar surface conduction electron-emitting device will be described.

【0031】図1(a),(b)は、平面型の表面伝導
型電子放出素子の基本的な構成を示す図であり、図中、
1は基板、2は電子放出部、3は導電性膜、4と5は電
極(素子電極)である。
FIGS. 1 (a) and 1 (b) are diagrams showing a basic structure of a planar type surface conduction electron-emitting device.
1 is a substrate, 2 is an electron emission portion, 3 is a conductive film, and 4 and 5 are electrodes (device electrodes).

【0032】基板1としては、例えば石英ガラス、Na
等の不純物含有量を減少させたガラス、青板ガラス、青
板ガラスにスパッタ法等によりSiO2 を積層した積層
体、アルミナ等のセラミックス等が挙げられる。
As the substrate 1, for example, quartz glass, Na
And glass having reduced impurity content such as glass, blue plate glass, a laminate obtained by laminating SiO 2 on a blue plate glass by a sputtering method or the like, and ceramics such as alumina.

【0033】対向する素子電極4,5の材料としては、
一般的導体材料が用いられ、例えばNi、Cr、Au、
Mo、W、Pt、Ti、Al、Cu、Pd等の金属ある
いは合金及びPd、Ag、Au、RuO2 、Pd−Ag
等の金属あるいは金属酸化物とガラス等から構成される
印刷導体、In23 −SnO2 等の透明導電体及びポ
リシリコン等の半導体導体材料等から適宜選択される。
The materials of the opposing device electrodes 4 and 5 are as follows.
Common conductor materials are used, such as Ni, Cr, Au,
Metals or alloys such as Mo, W, Pt, Ti, Al, Cu, Pd, and Pd, Ag, Au, RuO 2 , Pd-Ag
Printed conductors composed of metals or metal oxides and glass and the like, transparent conductors such as In 2 O 3 —SnO 2 , and semiconductor conductor materials such as polysilicon are appropriately selected.

【0034】素子電極間隔L、素子電極長さW、導電性
膜3の形状等は、応用される形態等によって設計され
る。
The element electrode interval L, the element electrode length W, the shape of the conductive film 3 and the like are designed depending on the form to be applied.

【0035】素子電極間隔Lは、数百オングストローム
から数百マイクロメートルであることが好ましく、より
好ましくは、素子電極4,5間に印加する電圧等によ
り、数マイクロメートルから数十マイクロメートルであ
る。
The distance L between the device electrodes is preferably several hundred angstroms to several hundred micrometers, and more preferably several micrometers to several tens micrometers depending on the voltage applied between the device electrodes 4 and 5. .

【0036】素子電極長さWは、電極の抵抗値や電子放
出特性を考慮すると、好ましくは数マイクロメートルか
ら数百マイクロメートルであり、また素子電極厚dは、
数百オングストロームから数マイクロメートルである。
The length W of the device electrode is preferably from several micrometers to several hundred micrometers in consideration of the resistance value and the electron emission characteristics of the electrode.
A few hundred angstroms to a few micrometers.

【0037】尚、図1に示される電子放出素子は、基板
1上に、素子電極4,5、導電性膜3の順に積層された
ものとなっているが、基板1上に、導電性膜3、素子電
極4,5の順に積層したものとしてもよい。
The electron-emitting device shown in FIG. 1 has a structure in which device electrodes 4 and 5 and a conductive film 3 are laminated on a substrate 1 in this order. 3, the device electrodes 4 and 5 may be stacked in this order.

【0038】導電性膜3は、良好な電子放出特性を得る
ためには、微粒子で構成された微粒子膜であることが特
に好ましく、その膜厚は、素子電極4,5へのステップ
カバレージ、素子電極4,5間の抵抗値及び後述するフ
ォーミング条件等によって適宜選択される。この導電性
膜3の膜厚は、好ましくは数オングストロームから数千
オングストロームで、特に好ましくは10オングストロ
ームから500オングストロームであり、その抵抗値
は、10の3乗から10の7乗オーム/□のシート抵抗
値である。
In order to obtain good electron emission characteristics, the conductive film 3 is particularly preferably a fine particle film composed of fine particles. It is appropriately selected according to the resistance value between the electrodes 4 and 5 and the forming conditions described later. The thickness of the conductive film 3 is preferably several angstroms to several thousand angstroms, particularly preferably 10 angstroms to 500 angstroms, and its resistance value is a sheet of 10 3 to 10 7 ohm / □. It is a resistance value.

【0039】なお、本明細書では頻繁に「微粒子」とい
う言葉を用いるので、その意味について説明する。
In the present specification, the term “fine particles” is frequently used, and its meaning will be described.

【0040】小さな粒子を「微粒子」と呼び、これより
も小さなものを「超微粒子」と呼ぶ。「超微粒子」より
もさらに小さく、原子の数が数百個程度以下のものを
「クラスター」と呼ぶことは広く行われている。
Small particles are called "fine particles", and smaller ones are called "ultra fine particles". Particles smaller than "ultrafine particles" and having a few hundred atoms or less are widely called "clusters".

【0041】しかしながら、それぞれの境は厳密なもの
ではなく、どの様な性質に注目して分類するかにより変
化する。また「微粒子」と「超微粒子」を一括して「微
粒子」と呼ぶ場合もあり、本明細書中での記述はこれに
沿ったものである。
However, each boundary is not strict, and changes depending on what kind of property is focused on. Further, “fine particles” and “ultrafine particles” may be collectively referred to as “fine particles”, and the description in this specification is in line with this.

【0042】例えば、「実験物理学講座14 表面・微
粒子」(木下是雄 編、共立出版1986年9月1日発
行)では、「本稿で微粒子と言うときにはその直径がだ
いたい2〜3μm程度から10nm程度までとし、特に
超微粒子というときは粒径が10nm程度から2〜3n
m程度までを意味することにする。両者を一括して単に
微粒子と書くこともあってけっして厳密なものではな
く、だいたいの目安である。粒子を構成する原子の数が
2個から数十〜数百個程度の場合はクラスターと呼
ぶ。」(195ページ 22〜26行目)と記述されて
いる。
For example, in "Experimental Physics Course 14: Surfaces and Fine Particles" (edited by Kinoshita Yoshio, published by Kyoritsu Shuppan, September 1, 1986), "when referred to as fine particles in this paper, their diameter is about 2-3 μm to 10 nm. And especially when it is referred to as ultrafine particles, the particle size is about 10 nm to 2-3 n.
It means up to about m. It is not exactly strict because both are collectively written as fine particles, but it is a rough guide. When the number of atoms constituting a particle is two to several tens to several hundreds, it is called a cluster. (Page 195, lines 22 to 26).

【0043】付言すると、新技術開発事業団の“林・超
微粒子プロジェクト”での「超微粒子」の定義は、粒径
の下限はさらに小さく、次のようなものであった。
In addition, the definition of "ultra-fine particles" in the "Hayashi / Ultra-fine Particle Project" of the New Technology Development Corporation has a lower limit of the particle size, which is as follows.

【0044】「創造科学技術推進制度の“超微粒子プロ
ジェクト”(1981〜1986)では、粒子の大きさ
(径)がおよそ1〜100nmの範囲のものを“超微粒
子”(ultra fine particle) と呼ぶことにした。すると
1個の超微粒子はおよそ100〜108 個くらいの原子
の集合体という事になる。原子の尺度でみれば超微粒子
は大〜巨大粒子である。」(「超微粒子−創造科学技
術」林主税、上田良二、田崎明 編;三田出版 198
8年 2ページ1〜4行目)/「超微粒子よりさらに小
さいもの、すなわち原子が数個〜数百個で構成される1
個の粒子は、ふつうクラスターと呼ばれる」(同書2ペ
ージ12〜13行目)。
In the “Ultra Fine Particle Project” of the Creative Science and Technology Promotion System (1981 to 1986), a particle having a size (diameter) in the range of about 1 to 100 nm is called “ultra fine particle”. ... was to be then one of the ultra-fine particles is the fact that a collection of about 100 to 10 8 much of the atom if you look at the scale of atoms ultra-fine particles are large - huge particles "(" ultra-fine particles - Creative Science and Technology "Hayashi Tax, Ryoji Ueda, Akira Tazaki; Mita Publishing 198
8 years, page 2, lines 1 to 4) / "one smaller than ultrafine particles, that is, one consisting of several to several hundred atoms
Individual particles are usually called clusters ”(ibid., Page 2, lines 12 to 13).

【0045】上記のような一般的な呼び方をふまえて、
本明細書において「微粒子」とは多数の原子・分子の集
合体で、粒径の下限は数Å〜10Å程度、上限は数μm
程度のものを指すこととする。
[0045] Based on the general notation as described above,
In the present specification, “fine particles” are an aggregate of a large number of atoms and molecules, and the lower limit of the particle size is several Å to 10 Å and the upper limit is several μm
It refers to the degree.

【0046】導電性膜3を構成する材料としては、例え
ばPd,Pt,Ru,Ag,Au,Ti,In,Cu,
Cr,Fe,Zn,Sn,Ta,W,Pb等の金属、P
dO,SnO2 ,In23 ,PbO,Sb23 等の
酸化物、HfB2 ,ZrB2,LaB6 ,CeB6 ,Y
4 ,GdB4 等の硼化物、TiC,ZrC,HfC,
TaC,SiC,WCなどの炭化物、TiN,ZrN,
HfN等の窒化物、Si,Ge等の半導体、カーボン等
が挙げられる。
As a material constituting the conductive film 3, for example, Pd, Pt, Ru, Ag, Au, Ti, In, Cu,
Metals such as Cr, Fe, Zn, Sn, Ta, W, and Pb;
oxides such as dO, SnO 2 , In 2 O 3 , PbO, Sb 2 O 3 , HfB 2 , ZrB 2 , LaB 6 , CeB 6 , Y
Borides such as B 4 and GdB 4 , TiC, ZrC, HfC,
Carbides such as TaC, SiC and WC, TiN, ZrN,
Examples include nitrides such as HfN, semiconductors such as Si and Ge, and carbon.

【0047】尚、上記微粒子膜とは、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、
全体として島状構造を形成している場合も含む)の膜を
さす。微粒子膜である場合、微粒子の粒径は、数オング
ストロームから数千オングストロームであることが好ま
しく、特に好ましくは10オングストロームから200
オングストロームである。
The fine particle film 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 overlapped (some). Particles gather,
(Including a case where an island structure is formed as a whole). In the case of a fine particle film, the particle size of the fine particles is preferably from several angstroms to several thousand angstroms, and particularly preferably from 10 angstroms to 200 angstroms.
Angstrom.

【0048】電子放出部2には亀裂が含まれており、電
子放出はこの亀裂付近から行われる。この亀裂を含む電
子放出部2及び亀裂自体は、導電性膜3の膜厚、膜質、
材料及び後述するフォーミング条件等の製法に依存して
形成される。従って、電子放出部2の位置及び形状は図
1に示されるような位置及び形状に特定されるものでは
ない。
The electron emitting portion 2 contains a crack, and the electron emission is performed from the vicinity of the crack. The electron-emitting portion 2 including the crack and the crack itself have a thickness, film quality,
It is formed depending on a material and a manufacturing method such as forming conditions described later. Therefore, the position and shape of the electron-emitting portion 2 are not limited to the position and shape as shown in FIG.

【0049】亀裂内部には、数オングストロームから数
百オングストロームの粒径の導電性微粒子を有すること
もある。この導電性微粒子は、導電性膜3を構成する材
料の元素の一部、あるいは総てと同様のものである。ま
た、亀裂を含む電子放出部2及びその近傍の導電性膜3
は炭素を主成分とする膜を有する。
[0049] Inside the crack, conductive fine particles having a particle size of several angstrom to several hundred angstrom may be present. The conductive fine particles are similar to some or all of the elements of the material constituting the conductive film 3. Further, the electron-emitting portion 2 including the crack and the conductive film 3 in the vicinity thereof
Has a film containing carbon as a main component.

【0050】次に、垂直型の表面伝導型電子放出素子の
基本的な構成について説明する。
Next, the basic structure of a vertical surface conduction electron-emitting device will be described.

【0051】図2は、垂直型の表面伝導型電子放出素子
の基本的な構成を示す図で、図中21は段差形成部材
で、その他図1と同じ符号は同じ部材を示すものであ
る。
FIG. 2 is a view showing a basic structure of a vertical surface conduction electron-emitting device. In FIG. 2, reference numeral 21 denotes a step forming member, and the same reference numerals as those in FIG. 1 denote the same members.

【0052】基板1、電子放出部2、導電性膜3、素子
電極4,5は、前述した平面型の表面伝導型電子放出素
子と同様の材料で構成されたものである。
The substrate 1, the electron-emitting portion 2, the conductive film 3, and the device electrodes 4 and 5 are made of the same material as the above-mentioned flat surface-conduction type electron-emitting device.

【0053】段差形成部材21は、例えば真空蒸着法、
印刷法、スパッタ法等で付設されたSiO2 等の絶縁性
材料で構成されたものである。この段差形成部材21の
膜厚は、先に述べた平面型の表面伝導型電子放出素子の
素子電極間隔L(図1参照)に対応するもので、段差形
成部材21の作成法や素子電極4,5間に印加する電圧
等により設定されるが、好ましくは数百オングストロー
ムから数十マイクロメートルであり、特に好ましくは数
百オングストロームから数マイクロメートルである。
The step forming member 21 is formed by, for example, a vacuum evaporation method,
It is made of an insulating material such as SiO 2 provided by a printing method, a sputtering method or the like. The film thickness of the step forming member 21 corresponds to the element electrode interval L (see FIG. 1) of the above-mentioned flat surface conduction electron-emitting device. , 5 are set, but are preferably several hundred angstroms to several tens of micrometers, particularly preferably several hundred angstroms to several micrometers.

【0054】導電性膜3は、通常、素子電極4,5の作
成後に形成されるので、素子電極4,5の上に積層され
るが、導電性膜3の形成後に素子電極4,5を作成し、
導電性膜3の上に素子電極4,5が積層されるようにす
ることも可能である。また、平面型の表面伝導型電子放
出素子の説明においても述べたように、電子放出部2の
形成は、導電性膜3の膜厚、膜質、材料及び後述するフ
ォーミング条件等の製法に依存するので、その位置及び
形状は図2に示されるような位置及び形状に特定される
ものではない。
The conductive film 3 is usually formed after the formation of the device electrodes 4 and 5, and thus is laminated on the device electrodes 4 and 5. make,
The device electrodes 4 and 5 may be stacked on the conductive film 3. Further, as described in the description of the planar type surface conduction electron-emitting device, the formation of the electron-emitting portion 2 depends on the thickness, the film quality, the material of the conductive film 3 and the manufacturing method such as the forming conditions described later. Therefore, the position and shape are not limited to the position and shape as shown in FIG.

【0055】尚、以下の説明は、上述の平面型の表面伝
導型電子放出素子と垂直型の表面伝導型電子放出素子の
内、平面型を例にして説明するが、平面型の表面伝導型
電子放出素子に代えて垂直型の表面伝導型電子放出素子
としてもよい。
In the following description, of the above-mentioned planar type surface conduction type electron-emitting device and the vertical type surface conduction type electron-emitting device, the plane type will be described as an example. A vertical surface conduction electron-emitting device may be used instead of the electron-emitting device.

【0056】本発明に好適な表面伝導型電子放出素子の
基本構成の製法としては様々な方法が考えられるが、そ
の一例を図3に基づいて説明する。尚、図3において図
1と同じ符号は同じ部材を示すものである。
Various methods are conceivable as a method of manufacturing the basic structure of the surface conduction electron-emitting device suitable for the present invention. One example will be described with reference to FIG. In FIG. 3, the same reference numerals as those in FIG. 1 indicate the same members.

【0057】1)基板1を洗剤、純水及び有機溶剤によ
り十分に洗浄した後、真空蒸着法、スパッタ法等により
素子電極材料を堆積させた後、フォトリソグラフィー技
術等により基板1の面上に素子電極4,5を形成する
(図3(a))。
1) After sufficiently washing the substrate 1 with a detergent, pure water and an organic solvent, depositing an element electrode material by a vacuum evaporation method, a sputtering method, or the like, and then depositing the device electrode material on the surface of the substrate 1 by a photolithography technique or the like. The device electrodes 4 and 5 are formed (FIG. 3A).

【0058】2)素子電極4,5を設けた基板1上に有
機金属溶液を塗布して放置することにより、素子電極4
と素子電極5間を連絡して有機金属膜を形成する。尚、
有機金属溶液とは、前述の導電性膜3の構成材料の金属
を主元素とする有機化合物の溶液である。この後、有機
金属膜を加熱焼成処理し、リフトオフ、エッチング等に
よりパターニングされた導電性膜3を形成する(図3
(b))。
2) An organic metal solution is applied onto the substrate 1 provided with the device electrodes 4 and 5, and the solution is allowed to stand.
And the element electrode 5 are connected to form an organometallic film. still,
The organic metal solution is a solution of an organic compound containing a metal as a constituent element of the conductive film 3 as a main element. Thereafter, the organic metal film is heated and baked to form a conductive film 3 patterned by lift-off, etching, or the like.
(B)).

【0059】尚、ここでは、有機金属溶液の塗布法によ
り説明したが、これに限ることなく、例えば真空蒸着
法、スパッタ法、化学的気相堆積法、分散塗布法、ディ
ッピング法、スピンナー法等によって有機金属膜を形成
することもできる。
Although the description has been made with reference to the coating method of the organic metal solution, the present invention is not limited to this. For example, a vacuum deposition method, a sputtering method, a chemical vapor deposition method, a dispersion coating method, a dipping method, a spinner method, etc. Can form an organometallic film.

【0060】3)続いて、フォーミング工程を施す。こ
のフォーミング工程の方法の一例として通電処理による
方法を以下に説明するが、本発明に係るフォーミング工
程はこれに限られるものではなく、導電性膜3に亀裂を
生じさせて高抵抗状態を形成させる方法であればいかな
る方法でも良い。
3) Subsequently, a forming step is performed. As an example of the method of the forming step, a method by an energization process will be described below, but the forming step according to the present invention is not limited to this, and a crack is generated in the conductive film 3 to form a high resistance state. Any method may be used.

【0061】素子電極4,5間に不図示の電源より通電
すると、導電性膜3の部位に構造の変化した電子放出部
2が形成される(図3(c))。この通電処理により導
電性膜3を局所的に破壊、変形もしくは変質せしめ、構
造の変化した部位が電子放出部2である。
When power is supplied from a power source (not shown) between the device electrodes 4 and 5, an electron-emitting portion 2 having a changed structure is formed at the conductive film 3 (FIG. 3C). The conductive film 3 is locally destroyed, deformed or deteriorated by the energization process, and the portion where the structure is changed is the electron emitting portion 2.

【0062】通電フォーミングの電圧波形の例を図4に
示す。
FIG. 4 shows an example of the voltage waveform of the energization forming.

【0063】電圧波形は、特にパルス波形が好ましく、
パルス波高値を定電圧とした電圧パルスを連続的に印加
する場合(図4(a))と、パルス波高値を増加させな
がら電圧パルスを印加する場合(図4(b))とがあ
る。
The voltage waveform is particularly preferably a pulse waveform.
There are a case where a voltage pulse with a constant pulse peak value is continuously applied (FIG. 4A) and a case where a voltage pulse is applied while increasing the pulse peak value (FIG. 4B).

【0064】まず、パルス波高値を定電圧とした場合に
ついて図4(a)で説明する。
First, the case where the pulse peak value is a constant voltage will be described with reference to FIG.

【0065】図4(a)におけるT1及びT2は電圧波
形のパルス幅とパルス間隔であり、例えば、T1を1マ
イクロ秒〜10ミリ秒、T2を10マイクロ秒〜100
ミリ秒とし、波高値(フォーミング時のピーク電圧)を
前述した電子放出素子の形態に応じて適宜選択して、1
0の−5乗torr程度の適当な真空度の真空雰囲気下
で、数秒から数十分印加する。尚、印加する電圧波形
は、図示される三角波に限定されるものではなく、矩形
波等の所望の波形を用いても良く、その波高値及びパル
ス幅・パルス間隔等についても上述の値に限るものでは
なく、電子放出部2が良好に形成されるように、電子放
出素子の抵抗値等に合わせて所望の値を選択することが
できる。
T1 and T2 in FIG. 4A are the pulse width and pulse interval of the voltage waveform. For example, T1 is 1 microsecond to 10 milliseconds, and T2 is 10 microseconds to 100 milliseconds.
Milliseconds, and the peak value (peak voltage at the time of forming) is appropriately selected according to the form of the above-described electron-emitting device.
Under a vacuum atmosphere having an appropriate degree of vacuum of about 0 to the power of -5, application is performed for several seconds to several tens of minutes. The voltage waveform to be applied is not limited to the triangular wave shown in the figure, but may be a desired waveform such as a rectangular wave, and the peak value, pulse width, pulse interval, and the like are also limited to the values described above. Instead, a desired value can be selected according to the resistance value of the electron-emitting device or the like so that the electron-emitting portion 2 is formed favorably.

【0066】次に、パルス波高値を増加させながら電圧
パルスを印加する場合について図4(b)で説明する。
Next, a case where a voltage pulse is applied while increasing the pulse peak value will be described with reference to FIG.

【0067】図4(b)におけるT1及びT2は図4
(a)と同様であり、波高値(フォーミング時のピーク
電圧)を、例えば0.1Vステップ程度ずつ増加させ、
図4(a)の説明と同様の適当な真空雰囲気下で印加す
る。
T1 and T2 in FIG.
As in (a), the peak value (peak voltage at the time of forming) is increased by, for example, about 0.1 V steps,
The voltage is applied in an appropriate vacuum atmosphere similar to that described with reference to FIG.

【0068】尚、パルス間隔T2中に、導電性膜3を局
所的に破壊、変形もしくは変質させない程度の電圧、例
えば0.1V程度の電圧で素子電流を測定して抵抗値を
求め、例えば1Mオーム以上の抵抗を示したときにフォ
ーミングを終了することが好ましい。
During the pulse interval T2, the element current is measured at a voltage that does not locally destroy, deform or alter the conductive film 3, for example, a voltage of about 0.1 V, and the resistance value is obtained. It is preferable that the forming be terminated when the resistance exceeds ohms.

【0069】上記フォーミング工程からそれ以降の工程
は、図5に示されるような測定評価系内で行うことがで
きる。この測定評価系について説明する。
The steps after the forming step can be performed in a measurement evaluation system as shown in FIG. This measurement evaluation system will be described.

【0070】図5において、図1と同じ符号は同じ部材
を示す。また、51は素子に素子電圧Vfを印加するた
めの電源、50は素子電極4,5間の導電性膜3を流れ
る素子電流Ifを測定するための電流計、54は電子放
出部2より放出される放出電流Ieを捕捉するためのア
ノード電極、53はアノード電極54に電圧を印加する
ための高圧電源、52は電子放出部2より放出される放
出電流Ieを測定するための電流計、55は真空装置、
56は排気ポンプである。
In FIG. 5, the same reference numerals as those in FIG. 1 denote the same members. Reference numeral 51 denotes a power supply for applying a device voltage Vf to the device; 50, an ammeter for measuring a device current If flowing through the conductive film 3 between the device electrodes 4 and 5; An anode electrode for capturing the emission current Ie to be emitted; 53, a high-voltage power supply for applying a voltage to the anode electrode 54; 52, an ammeter for measuring the emission current Ie emitted from the electron emission section 2; Is a vacuum device,
56 is an exhaust pump.

【0071】電子放出素子及びアノード電極54等は真
空装置55内に設置され、この真空装置55には不図示
の真空計等の必要な機器が具備されていて、所望の真空
下で電子放出素子の測定評価ができるようになってい
る。
The electron-emitting device, the anode electrode 54 and the like are installed in a vacuum device 55. The vacuum device 55 is provided with necessary equipment such as a vacuum gauge (not shown). Can be measured and evaluated.

【0072】排気ポンプ56は、ターボポンプ、ロータ
リーポンプ等からなる通常の高真空装置系と、イオンポ
ンプ等からなる超高真空装置系とから構成されている。
また、真空装置55全体及び電子放出素子の基板1は、
ヒーターにより200℃程度まで加熱できるようになっ
ている。尚、この測定評価系は、後述するような表示パ
ネルの組み立て段階において、表示パネル及びその内部
を真空装置55及びその内部として構成することで、フ
ォーミング工程及び後述するそれ以後の工程における測
定評価及び処理に応用されるものである。
The exhaust pump 56 is composed of a normal high vacuum system such as a turbo pump and a rotary pump, and an ultrahigh vacuum system such as an ion pump.
The entire vacuum device 55 and the substrate 1 of the electron-emitting device are
The heater can heat up to about 200 ° C. In this measurement evaluation system, the display panel and its inside are configured as a vacuum device 55 and its inside at the stage of assembling the display panel as described below, so that the measurement and evaluation in the forming step and the subsequent steps described later are performed. It is applied to processing.

【0073】4)次に、活性化工程を施す。4) Next, an activation step is performed.

【0074】活性化工程は、例えば、有機物質のガスを
含有する雰囲気下で、通電フォーミングと同様に、素子
電極4,5間にパルスの印加を繰り返すことで行うこと
ができる。上記雰囲気は、例えば油拡散ポンプやロータ
リーポンプなどを用いて真空容器内を排気した場合に雰
囲気内に残留する有機ガスを利用して形成することがで
きる他、イオンポンプなどにより一旦十分に排気した真
空中に適当な有機物質のガスを導入することによっても
得られる。このときの好ましい有機物質のガス圧は、前
述の応用の形態、真空容器の形状や、有機物質の種類な
どにより異なるため、適宜設定される。
The activation step can be performed, for example, by repeatedly applying a pulse between the device electrodes 4 and 5 in an atmosphere containing an organic substance gas, similarly to the energization forming. The atmosphere can be formed by using an organic gas remaining in the atmosphere when the inside of the vacuum vessel is evacuated by using, for example, an oil diffusion pump or a rotary pump, or is sufficiently evacuated 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 thus is appropriately set.

【0075】適当な有機物質としては、アルカン、アル
ケン、アルキンの脂肪族炭化水素類、芳香族炭化水素
類、アルコール類、アルデヒド類、ケトン類、アミン
類、フェノール、カルボン、スルホン酸等の有機酸類等
を挙げることが出来、具体的には、メタン、エタン、プ
ロパンなどC2n+2で表される飽和炭化水素、
エチレン、プロピレンなどC2n等の組成式で表
される不飽和炭化水素、ベンゼン、トルエン、メタノー
ル、エタノール、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒ
ド、アセトン、メチルエチルケトン、メチルアミン、エ
チルアミン、フェノール、蟻酸、酢酸、プロピオン酸等
が使用できる。この処理により、雰囲気中に存在する有
機物質から、炭素あるいは炭素化合物が素子上に堆積
し、素子電流If,放出電流Ieが、著しく変化するよ
うになる。
Suitable organic substances include organic acids such as aliphatic hydrocarbons of alkane, alkene and alkyne, aromatic hydrocarbons, alcohols, aldehydes, ketones, amines, phenols, carboxylic acids, sulfonic acids and the like. And specifically, a saturated hydrocarbon represented by C n H 2n + 2 such as methane, ethane, and propane;
Ethylene, propylene C n H 2n such unsaturated hydrocarbon represented by composition formula such as benzene, toluene, methanol, ethanol, formaldehyde, acetaldehyde, acetone, methyl ethyl ketone, methylamine, ethylamine, phenol, formic acid, acetic acid, propionic acid Etc. 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.

【0076】上記活性化工程の終了判定は、素子電流I
fや放出電流Ieを測定しながら、適宜行う。尚、活性
化工程で印加する電圧パルスのパルス幅、パルス間隔、
パルス波高値などは適宜設定される。
The end of the activation step is determined based on the element current I
The measurement is appropriately performed while measuring f and emission current Ie. Note that the pulse width, pulse interval,
The pulse peak value and the like are set as appropriate.

【0077】素子に堆積される炭素及び炭素化合物と
は、例えばグラファイト(いわゆるHOPG,PG,G
Cを包含し、HOPGはほぼ完全なグラファイト結晶構
造、PGは結晶粒が200Å程度で結晶構造がやや乱れ
たもの、GCは結晶粒が20Å程度になり結晶構造の乱
れがさらに大きくなったものを指す。)、非晶質カーボ
ン(アモルファスカーボン及び、アモルファスカーボン
と前記グラファイトの微結晶の混合物を指す)であり、
その膜厚は、500Å以下の範囲とするのが好ましく、
300Å以下の範囲とすることがより好ましい。
The carbon and carbon compound deposited on the device include, for example, graphite (so-called HOPG, PG, G
C is included, HOPG is an almost perfect graphite crystal structure, PG is a crystal having a crystal grain of about 200 ° and slightly disordered, and GC is a crystal having a grain of about 20 ° and disordered crystal structure is further increased. Point. ), Amorphous carbon (refers to amorphous carbon and a mixture of amorphous carbon and microcrystals of the graphite);
The film thickness is preferably within a range of 500 ° or less,
It is more preferable to set the range to 300 ° or less.

【0078】5)次に、本発明の最大の特徴である局部
加熱工程を施す。
5) Next, a local heating step, which is the greatest feature of the present invention, is performed.

【0079】この局部加熱工程とは、活性化工程が終了
した素子の導電性膜3上に形成された炭素を主成分とす
る被膜、特に電子放出部2ならびにその近傍の導電性膜
3上に形成された被膜に、選択的に充分な加熱処理を行
い、該炭素質被膜の結晶性を向上させる工程である。
This local heating step means that a film containing carbon as a main component formed on the conductive film 3 of the device after the activation step, in particular, the electron emitting portion 2 and the conductive film 3 in the vicinity thereof This is a step of selectively performing a sufficient heat treatment on the formed film to improve the crystallinity of the carbonaceous film.

【0080】すなわち、導電性膜3上に形成された、炭
素を主成分とする部分にのみ局部加熱が可能な方法、よ
り具体的には、レーザー等を用いて局部加熱を行う。
That is, a method in which local heating can be performed only on the carbon-based portion formed on the conductive film 3, more specifically, local heating is performed using a laser or the like.

【0081】この方法によって、グラファイトあるいは
アモルファスカーボンあるいはそれらの混合物からなる
炭素膜が、グラファイト主体の炭素より形成される膜へ
と結晶性を向上させることができる。
According to this method, the crystallinity of a carbon film made of graphite, amorphous carbon, or a mixture thereof can be improved to a film formed of graphite-based carbon.

【0082】レーザーとしては、Ar+ レーザー、He
−Neレーザー、Kr+ レーザー、He−Cdレーザ
ー、YAGレーザー等、局部加熱が可能でさえあれば、
どのようなレーザーを用いてもよい。
As a laser, Ar + laser, He
-Ne laser, Kr + laser, He-Cd laser, YAG laser, etc. as long as local heating is possible,
Any laser may be used.

【0083】レーザービーム径やレーザーパワーや照射
時間は、使用するレーザーに応じて適宜設定される。
The laser beam diameter, laser power, and irradiation time are appropriately set according to the laser used.

【0084】例えばAr+ レーザーを用いて加熱を行う
場合、レーザービーム径は100〜1マイクロメーター
程度まで、結晶性を向上させたい領域に応じたビーム径
に絞り、照射するレーザーパワーは、前述したような導
電性膜を使用した場合で、10mW〜40mWの範囲で
照射するのが望ましい。これは酸素が存在しない、つま
りは真空あるいは不活性ガス雰囲気下等で行うのが好ま
しい。酸素雰囲気下等で実施した場合には、該電子放出
部の酸化が進行し、蒸発してしまうなどの問題が生じて
しまう。
For example, when heating is performed using an Ar + laser, the laser beam diameter is reduced to about 100 to 1 μm to a beam diameter corresponding to the region where the crystallinity is to be improved, and the laser power for irradiation is as described above. When such a conductive film is used, it is desirable to irradiate in the range of 10 mW to 40 mW. This is preferably performed in the absence of oxygen, that is, under a vacuum or an inert gas atmosphere. If the process is performed in an oxygen atmosphere or the like, the oxidation of the electron-emitting portion proceeds, and a problem such as evaporation occurs.

【0085】照射時間は、上記の使用するレーザーパワ
ーに応じて、炭素成分の結晶性を向上させるのに適当な
時間が決定される。例えば、上記レーザーパワー範囲内
で照射する場合には、3分〜10分程度の範囲が望まし
い。
The irradiation time is determined in accordance with the laser power to be used as described above, in order to improve the crystallinity of the carbon component. For example, when irradiating within the above laser power range, a range of about 3 to 10 minutes is desirable.

【0086】尚、上記レーザーパワーと照射時間は、使
用している基板上の導電性膜3の材料と、炭素を主成分
とする電子放出部2に被覆している被膜の初期の結晶性
等にも依存する。又、レーザービーム径とレーザーパワ
ーによって決定される、単位時間当たりの投入エネルギ
ーが低い場合には比較的長時間を要し、投入エネルギー
が高い場合には比較的短時間で良い。
The laser power and the irradiation time are determined by the material of the conductive film 3 on the substrate used and the initial crystallinity of the film covering the electron-emitting portion 2 containing carbon as a main component. Also depends. Further, when the input energy per unit time, which is determined by the laser beam diameter and the laser power, is low, a relatively long time is required. When the input energy is high, a relatively short time is sufficient.

【0087】結晶性の向上を決めるパラメーターは、使
用するレーザーパワー(P)、照射時間(t)、主とし
て触媒能を含むレーザーパワーや照射時間以外の因子
(A)の3つの積によって決定されるエネルギー(W)
値によって決まる。
The parameters for determining the improvement of the crystallinity are determined by three products of the laser power (P) to be used, the irradiation time (t), and the factors (A) other than the laser power including the catalytic activity and the irradiation time. Energy (W)
Depends on the value.

【0088】W=A・P・t このW値に依存して、結晶性の変化が見られる。従っ
て、上述の好ましい範囲だけでなく、レーザーパワー
(P)を大きくして、時間tを短くしても、同様の結晶
性の改善が行われる。
W = APt The crystallinity changes depending on the W value. Therefore, even if the laser power (P) is increased and the time t is shortened, the same improvement in crystallinity is performed in addition to the preferable range described above.

【0089】また、この時の最適エネルギー値(W)を
決定する要素の一つである、使用する導電性膜3の材料
であるが、一般的にはPd,Pt,Ni,Co及びこれ
らの混合物、又はこれらを主成分とする材料から形成さ
れる。
The material of the conductive film 3 to be used, which is one of the factors for determining the optimum energy value (W) at this time, is generally Pd, Pt, Ni, Co and these materials. It is formed from a mixture or a material containing these as a main component.

【0090】触媒能が高い材料を用いた場合、レーザー
パワー(P)や照射時間(t)の値が小さくても所望の
目的を達成することができる。
When a material having high catalytic ability is used, a desired object can be achieved even if the values of the laser power (P) and the irradiation time (t) are small.

【0091】図16は、導電性膜として、Pt膜を用い
て、W値とラマン分光法により結晶性を評価した模式図
である。
FIG. 16 is a schematic diagram in which the W value and the crystallinity were evaluated by Raman spectroscopy using a Pt film as the conductive film.

【0092】結晶性の評価は、顕微ラマン分光光度計で
照射点を測定したスペクトルの1580cm-1付近に見
られるピークと1350cm-1付近に見られるピークと
の強度比からも見積もられる。
The evaluation of the crystallinity can also be estimated from the intensity ratio between the peak observed at around 1580 cm -1 and the peak observed at around 1350 cm -1 of the spectrum measured at the irradiation point with a microscopic Raman spectrophotometer.

【0093】図16から明らかなように、W値を大きく
すること(例えば、一定時間で、レーザーパワーを上昇
させるとか、一定レーザーパワーで長時間照射すると
か)は、結晶性の向上、つまりは結晶子サイズの増加を
促すことが可能であることがわかる。また、図16から
はある程度のW値(本図では、W1 )以上では、それ以
上の加熱処理を行っても、結晶性の向上が見られないた
め、適度な値(W1 )程度でこの処理は充分であり、本
発明には、最適値が存在することがわかる。
As is clear from FIG. 16, increasing the W value (for example, increasing the laser power for a certain period of time or irradiating with a constant laser power for a long period of time) improves the crystallinity. It can be seen that it is possible to promote an increase in crystallite size. Furthermore, (in the figure, W 1) a certain degree of W values from Figure 16 in the above, even if the more heat treatment, since no observed improvement in crystallinity, suitable values (W 1) to the extent This process is sufficient, and it can be seen that the present invention has an optimum value.

【0094】6)このようにして作製した電子放出素子
を、フォーミング工程、活性化工程での真空度より高い
真空度の真空雰囲気下で動作駆動する、安定化工程を施
すことが好ましい。より好ましくは、この高い真空度の
真空雰囲気下で、80〜250℃の加熱の後、動作駆動
する。尚、加熱温度等、これに限るものではない。
6) It is preferable to perform a stabilizing step of operating the electron-emitting device thus manufactured in a vacuum atmosphere having a higher degree of vacuum than the forming step and the activating step. More preferably, operation is performed after heating at 80 to 250 ° C. in this high vacuum degree vacuum atmosphere. The heating temperature is not limited to this.

【0095】尚、フォーミング工程、活性化工程の真空
度より高い真空度の真空雰囲気とは、例えば約10の−
6乗torr以上の真空度を有する真空雰囲気であり、
より好ましくは超高真空系であり、炭素及び炭素化合物
が新たにほぼ堆積しない真空度である。
Incidentally, the vacuum atmosphere having a degree of vacuum higher than the degree of vacuum in the forming step and the activation step is, for example, about 10 −
A vacuum atmosphere having a degree of vacuum of 6 torr or more;
More preferably, it is an ultrahigh vacuum system, and has a degree of vacuum at which carbon and carbon compounds are not substantially newly deposited.

【0096】即ち、電子放出素子を上記真空雰囲気中に
封入してしまうことにより、これ以上の炭素及び炭素化
合物の堆積を抑制することが可能となり、これによって
素子電流If、放出電流Ieが安定する。
That is, by enclosing the electron-emitting device in the above-mentioned vacuum atmosphere, it is possible to suppress further deposition of carbon and carbon compounds, thereby stabilizing the device current If and the emission current Ie. .

【0097】以上のようにして得られる表面伝導型電子
放出素子の基本特性について、以下に説明する。
The basic characteristics of the surface conduction electron-emitting device obtained as described above will be described below.

【0098】以下に述べる表面伝導型電子放出素子の基
本特性は、図5の測定評価系のアノード電極54の電圧
を1kV〜10kVとし、アノード電極54と表面伝導
型電子放出素子の距離Hを2〜8mmとして、通常測定
を行う。
The basic characteristics of the surface conduction electron-emitting device described below are as follows. In the measurement and evaluation system shown in FIG. 5, the voltage of the anode electrode 54 is 1 kV to 10 kV, and the distance H between the anode electrode 54 and the surface conduction electron-emitting device is 2 Normally, the measurement is performed with the length set to 88 mm.

【0099】まず、放出電流Ie及び素子電流Ifと、
素子電圧Vfとの関係の典型的な例を図6に示す。尚、
図6の(a)において、放出電流Ieは素子電流Ifに
比べて著しく小さいので、任意単位で示されている。
尚、縦軸はリニアスケールである。
First, the emission current Ie and the device current If,
FIG. 6 shows a typical example of the relationship with the element voltage Vf. still,
In FIG. 6A, the emission current Ie is shown in arbitrary units because it is significantly smaller than the device current If.
The vertical axis is a linear scale.

【0100】図6の(a)から明らかなように、表面伝
導型電子放出素子は、放出電流Ieに対する次の3つの
特徴的特性を有する。
As is clear from FIG. 6A, the surface conduction electron-emitting device has the following three characteristic characteristics with respect to the emission current Ie.

【0101】まず第1に、表面伝導型電子放出素子はあ
る電圧(しきい値電圧と呼ぶ:図6の(a)中のVt
h)を超える素子電圧Vfを印加すると急激に放出電流
Ieが増加し、一方しきい値電圧Vth以下では放出電
流Ieが殆ど検出されない。即ち、放出電流Ieに対す
る明確なしきい値電圧Vthを持った非線形素子であ
る。
First, the surface conduction electron-emitting device has a certain voltage (referred to as a threshold voltage: Vt in FIG. 6A).
When the device voltage Vf exceeding h) is applied, the emission current Ie sharply increases. On the other hand, when the device voltage Vf exceeds the threshold voltage Vth, the emission current Ie is hardly detected. That is, it is a nonlinear element having a clear threshold voltage Vth with respect to the emission current Ie.

【0102】第2に、放出電流Ieが素子電圧Vfに対
して単調増加する特性(MI特性と呼ぶ)を有するた
め、放出電流Ieは素子電圧Vfで制御できる。
Second, since the emission current Ie has a characteristic (referred to as MI characteristic) that monotonically increases with respect to the device voltage Vf, the emission current Ie can be controlled by the device voltage Vf.

【0103】第3に、アノード電極54(図5参照)に
捕捉される放出電荷は、素子電圧Vfを印加する時間に
依存する。即ち、アノード電極54に捕捉される電荷量
は、素子電圧Vfを印加する時間により制御できる。
Thirdly, the amount of charge emitted by the anode electrode 54 (see FIG. 5) depends on the time during which the device voltage Vf is applied. That is, the amount of charge captured by the anode electrode 54 can be controlled by the time during which the device voltage Vf is applied.

【0104】放出電流Ieが素子電圧Vfに対してMI
特性を有すると同時に、素子電流Ifも素子電圧Vfに
対してMI特性を有する場合もある。このような表面伝
導型電子放出素子の特性の例が図6の(a)に示す特性
である。一方、図6の(b)に示すように、素子電流I
fは素子電圧Vfに対して電圧制御型負性抵抗特性(V
CNR特性と呼ぶ)を示す場合もある。いずれの特性を
示すかは、表面伝導型電子放出素子の製法及び測定時の
測定条件等に依存する。但し、素子電流Ifが素子電圧
Vfに対してVCNR特性を有する表面伝導型電子放出
素子でも、放出電流Ieは素子電圧Vfに対してMI特
性を有する。
When the emission current Ie is smaller than the device voltage Vf by MI
At the same time as having the characteristics, the device current If may also have the MI characteristics with respect to the device voltage Vf. An example of the characteristics of such a surface conduction electron-emitting device is the characteristic shown in FIG. On the other hand, as shown in FIG.
f is a voltage control type negative resistance characteristic (V
CNR characteristic). Which characteristic is exhibited depends on the manufacturing method of the surface conduction electron-emitting device, measurement conditions at the time of measurement, and the like. However, even in a surface conduction electron-emitting device in which the device current If has VCNR characteristics with respect to the device voltage Vf, the emission current Ie has MI characteristics with respect to the device voltage Vf.

【0105】以上のような本発明による表面伝導型電子
放出素子の特徴的特性のため、複数の素子を配置した電
子源や画像形成装置でも、入力信号に応じて、容易に放
出電子量を制御することができることとなり、多方面へ
の応用が可能である。
Due to the characteristic characteristics of the surface conduction electron-emitting device according to the present invention as described above, even in an electron source or an image forming apparatus in which a plurality of devices are arranged, the amount of emitted electrons can be easily controlled according to an input signal. It can be applied to various fields.

【0106】次に、本発明に係る電子源の一例として前
述の表面伝導型電子放出素子を複数配置した電子源につ
いて述べる。まず、表面伝導型電子放出素子の配列方式
について説明する。
Next, as one example of the electron source according to the present invention, an electron source in which a plurality of the above-mentioned surface conduction electron-emitting devices are arranged will be described. First, the arrangement of the surface conduction electron-emitting devices will be described.

【0107】本発明に係る電子源における表面伝導型電
子放出素子の配列方式としては、従来の技術の項で述べ
たような梯型配置の他、m本のX方向配線の上にn本の
Y方向配線を層間絶縁層を介して設置し、表面伝導型電
子放出素子の一対の素子電極に夫々X方向配線、Y方向
配線を接続した配置方式が挙げられる。これを以後単純
マトリクス配置と呼ぶ。まず、この単純マトリクス配置
について詳述する。
As the arrangement of the surface conduction electron-emitting devices in the electron source according to the present invention, in addition to the ladder arrangement as described in the section of the prior art, n-wires are provided on m X-directional wirings. There is an arrangement method in which a Y-directional wiring is provided via an interlayer insulating layer, and an X-directional wiring and a Y-directional wiring are connected to a pair of device electrodes of a surface conduction electron-emitting device, respectively. This is hereinafter referred to as a simple matrix arrangement. First, the simple matrix arrangement will be described in detail.

【0108】前述した表面伝導型電子放出素子の基本的
特性によれば、単純マトリクス配置された表面伝導型電
子放出素子における放出電子は、しきい値電圧を超える
電圧では、対向する素子電極間に印加するパルス状電圧
の波高値とパルス幅で制御できる。一方、しきい値電圧
以下では殆ど電子は放出されない。従って、多数の表面
伝導型電子放出素子を配置した場合においても、個々の
素子に上記パルス状電圧を適宜印加すれば、入力信号に
応じて表面伝導型電子放出素子を選択し、その電子放出
量が制御でき、単純なマトリクス配線だけで個別の表面
伝導型電子放出素子を選択して独立に駆動可能となる。
According to the above-mentioned basic characteristics of the surface conduction electron-emitting device, the emitted electrons in the surface conduction electron-emitting device arranged in a simple matrix are generated between the opposing device electrodes at a voltage exceeding the threshold voltage. It can be controlled by the peak value and pulse width of the pulsed voltage to be applied. On the other hand, below the threshold voltage, almost no electrons are emitted. Therefore, even when a large number of surface conduction electron-emitting devices are arranged, if the pulse-like voltage is appropriately applied to each of the devices, the surface conduction electron-emitting device is selected according to the input signal, and the electron emission amount is determined. , And individual surface conduction electron-emitting devices can be selected and driven independently with only a simple matrix wiring.

【0109】単純マトリクス配置はこのような原理に基
づくもので、本発明に係る電子源の一例である、この単
純マトリクス配置の電子源の構成について図7に基づい
て更に説明する。
The simple matrix arrangement is based on such a principle, and the configuration of the electron source having the simple matrix arrangement, which is an example of the electron source according to the present invention, will be further described with reference to FIG.

【0110】図7において基板1は既に説明したような
ガラス板等であり、この基板1上に配列された本発明に
よる表面伝導型電子放出素子104の個数及び形状は用
途に応じて適宜設定されるものである。
In FIG. 7, the substrate 1 is a glass plate or the like as described above, and the number and shape of the surface conduction electron-emitting devices 104 according to the present invention arranged on the substrate 1 are appropriately set according to the application. Things.

【0111】m本のX方向配線102は、夫々外部端子
Dx1,Dx2,……,Dxmを有するもので、基板1
上に、真空蒸着法、印刷法、スパッタ法等で形成した導
電性金属等である。また、多数の表面伝導型電子放出素
子104にほぼ均等に電圧が供給されるように、材料、
膜厚、配線幅が設定されている。
The m X-direction wirings 102 have external terminals Dx1, Dx2,..., Dxm, respectively.
A conductive metal or the like formed thereon by a vacuum deposition method, a printing method, a sputtering method, or the like. In addition, the material and the material are so set that the voltage is supplied to the many surface conduction electron-emitting devices 104 almost uniformly.
The film thickness and the wiring width are set.

【0112】n本のY方向配線103は、夫々外部端子
Dy1,Dy2,……,Dynを有するもので、X方向
配線102と同様に作成される。
The n Y-directional wirings 103 have external terminals Dy1, Dy2,..., Dyn, respectively, and are formed in the same manner as the X-directional wiring 102.

【0113】これらm本のX方向配線102とn本のY
方向配線103間には、不図示の層間絶縁層が設置さ
れ、電気的に分離されて、マトリクス配線を構成してい
る。尚、このm,nは共に正の整数である。
The m X-directional wires 102 and the n Y wires 102
An interlayer insulating layer (not shown) is provided between the direction wirings 103, and is electrically separated to form a matrix wiring. Note that both m and n are positive integers.

【0114】不図示の層間絶縁層は、真空蒸着法、印刷
法、スパッタ法等で形成されたSiO2 等であり、X方
向配線102を形成した基板1の全面或は一部に所望の
形状で形成され、特に、X方向配線102とY方向配線
103の交差部の電位差に耐え得るように、膜厚、材
料、製法が適宜設定される。X方向配線102とY方向
配線103は、それぞれ外部端子として引き出されてい
る。
The interlayer insulating layer (not shown) is, for example, SiO 2 formed by a vacuum deposition method, a printing method, a sputtering method, or the like, and has a desired shape on the entire surface or a part of the substrate 1 on which the X-directional wiring 102 is formed. In particular, the film thickness, material, and manufacturing method are appropriately set so as to withstand the potential difference at the intersection of the X-direction wiring 102 and the Y-direction wiring 103. The X-direction wiring 102 and the Y-direction wiring 103 are respectively drawn out as external terminals.

【0115】更に、表面伝導型電子放出素子104の対
向する素子電極(不図示)が、m本のX方向配線102
と、n本のY方向配線103と、真空蒸着法、印刷法、
スパッタ法等で形成された導電性金属等からなる結線1
05によって電気的に接続されているものである。
Further, the device electrodes (not shown) facing the surface conduction electron-emitting device 104 are provided with m X-direction wirings 102.
, N Y-directional wirings 103, a vacuum deposition method, a printing method,
Connection 1 made of conductive metal or the like formed by sputtering or the like
05 are electrically connected.

【0116】ここで、m本のX方向配線102と、n本
のY方向配線103と、結線105と、対向する素子電
極とは、その構成元素の一部あるいは全部が同一であっ
ても、また夫々異なっていてもよく、前述の素子電極の
材料等より適宜選択される。これら素子電極への配線
は、素子電極と材料が同一である場合は素子電極と総称
する場合もある。また、表面伝導型電子放出素子104
は、基板1あるいは不図示の層間絶縁層上どちらに形成
してもよい。
Here, the m X-directional wires 102, the n Y-directional wires 103, the connection 105, and the opposing element electrodes may have some or all of the same constituent elements. Further, they may be different from each other, and are appropriately selected from the above-described materials of the device electrodes and the like. The wires to these device electrodes may be collectively referred to as device electrodes when the material is the same as the device electrodes. Further, the surface conduction electron-emitting device 104
May be formed on the substrate 1 or on an interlayer insulating layer (not shown).

【0117】また、詳しくは後述するが、前記X方向配
線102には、X方向に配列された表面伝導型電子放出
素子104の行を入力信号に応じて走査するために、走
査信号を印加する不図示の走査信号印加手段が電気的に
接続されている。
As will be described in detail later, a scanning signal is applied to the X-direction wiring 102 in order to scan a row of the surface conduction electron-emitting devices 104 arranged in the X-direction in accordance with an input signal. A scanning signal applying unit (not shown) is electrically connected.

【0118】一方、Y方向配線103には、Y方向に配
列された表面伝導型電子放出素子104の列の各列を入
力信号に応じて変調するために、変調信号を印加する不
図示の変調信号発生手段が電気的に接続されている。更
に、各表面伝導型電子放出素子104に印加される駆動
電圧は、当該表面伝導型電子放出素子104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。
On the other hand, a modulation signal (not shown) for applying a modulation signal is applied to the Y-direction wiring 103 in order to modulate each of the rows of the surface conduction electron-emitting devices 104 arranged in the Y direction according to an input signal. The signal generating means is electrically connected. Further, the driving voltage applied to each surface conduction electron-emitting device 104 is supplied as a difference voltage between a scanning signal and a modulation signal applied to the surface conduction electron-emitting device 104.

【0119】次に、以上のような単純マトリクス配置の
電子源を用いて構成される本発明に係る画像形成用パネ
ル(表示パネル)及び画像形成装置の一例を、図8〜図
10を用いて説明する。尚、図8は表示パネル201の
基本構成図であり、図9は蛍光膜114を示す図であ
り、図10は図8の表示パネル201で、NTSC方式
のテレビ信号に応じてテレビジョン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。
Next, an example of an image forming panel (display panel) and an image forming apparatus according to the present invention constituted by using the electron sources having the simple matrix arrangement as described above will be described with reference to FIGS. explain. 8 is a diagram showing the basic configuration of the display panel 201, FIG. 9 is a view showing the fluorescent film 114, and FIG. 10 is a display panel 201 shown in FIG. 8, which displays a television display according to an NTSC television signal. FIG. 3 is a block diagram illustrating an example of a driving circuit for performing the driving.

【0120】図8において、1は上述のようにして表面
伝導型電子放出素子を配置した電子源の基板、111は
基板1を固定したリアプレート、116はガラス基板1
13の内面に蛍光膜114とメタルバック115等が形
成されたフェースプレート、112は支持枠であり、リ
アプレート111、支持枠112及びフェースプレート
116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℃で10分以上焼成することで
封着して外囲器118を構成している。
In FIG. 8, reference numeral 1 denotes an electron source substrate on which the surface conduction electron-emitting devices are arranged as described above, 111 denotes a rear plate on which the substrate 1 is fixed, and 116 denotes a glass substrate.
13 is a face plate in which a fluorescent film 114 and a metal back 115 are formed on the inner surface. Reference numeral 112 denotes a support frame, and frit glass or the like is applied to the rear plate 111, the support frame 112, and the face plate 116, and is applied in the air or in nitrogen. Then, the envelope 118 is formed by baking at 400 to 500 ° C. for 10 minutes or more for sealing.

【0121】図8において、102,103は、表面伝
導型電子放出素子104の一対の素子電極4,5(図1
参照)と接続されたX方向配線及びY方向配線で、夫々
外部端子Dx1ないしDxm,Dy1ないしDynを有
している。
In FIG. 8, reference numerals 102 and 103 denote a pair of device electrodes 4 and 5 of the surface conduction electron-emitting device 104 (FIG. 1).
) And external terminals Dx1 to Dxm and Dy1 to Dyn, respectively.

【0122】外囲器118は、上述の如く、フェースー
プレート116、支持枠112、リアプレート111で
構成されている。しかし、リアプレート111は主に基
板1の強度を補強する目的で設けられるものであり、基
板1自体で十分な強度を持つ場合は別体のリアプレート
111は不要で、基板1に直接支持枠112を封着し、
フェースプレート116、支持枠112、基板1にて外
囲器118を構成してもよい。また、フェースプレート
116、リアプレート111の間にスぺーサーと呼ばれ
る不図示の支持体を更に設置することで、大気圧に対し
て十分な強度を有する外囲器118とすることもでき
る。
The envelope 118 is composed of the face-plate 116, the support frame 112, and the rear plate 111, as described above. However, the rear plate 111 is provided mainly for the purpose of reinforcing the strength of the substrate 1. If the substrate 1 itself has sufficient strength, the separate rear plate 111 is unnecessary, and the support frame is directly attached to the substrate 1. Seal 112,
The envelope 118 may be constituted by the face plate 116, the support frame 112, and the substrate 1. Further, by further providing a support (not shown) called a spacer between the face plate 116 and the rear plate 111, the envelope 118 having sufficient strength against atmospheric pressure can be obtained.

【0123】蛍光膜114は、モノクロームの場合は蛍
光体122のみからなるが、カラーの蛍光膜114の場
合は、蛍光体122の配列により、ブラックストライプ
(図9(a))あるいはブラックマトリクス(図9
(b))等と呼ばれる黒色導伝材121と蛍光体122
とで構成される。ブラックストライプ、ブラックマトリ
クスが設けられる目的は、カラー表示の場合必要となる
三原色の各蛍光体122間の塗り分け部を黒くすること
で混色等を目立たなくすることと、蛍光膜114におけ
る外光反射によるコントラストの低下を抑制することで
ある。黒色導伝材121の材料としては、通常良く用い
られている黒鉛を主成分とする材料だけでなく、導電性
があり、光の透過及び反射が少ない材料であれば他の材
料を用いることもできる。
The phosphor film 114 is composed of only the phosphor 122 in the case of monochrome, but in the case of the color phosphor film 114, depending on the arrangement of the phosphor 122, a black stripe (FIG. 9A) or a black matrix (FIG. 9A) is used. 9
(B)) a black conductive material 121 and a phosphor 122 called
It is composed of The purpose of providing the black stripes and the black matrix is to make the mixed portions between the phosphors 122 of the three primary colors necessary for color display black so that mixed colors and the like are not noticeable, and to reflect external light on the fluorescent film 114. Is to suppress a decrease in contrast due to As a material of the black conductive material 121, not only a material mainly containing graphite, which is often used, but also a material having conductivity and low light transmission and reflection may be used. it can.

【0124】ガラス基板113に蛍光体122を塗布す
る方法としては、モノクローム、カラーによらず、沈澱
法や印刷法が用いられる。
As a method of applying the phosphor 122 to the glass substrate 113, a precipitation method or a printing method is used regardless of monochrome or color.

【0125】また、図8に示されるように、蛍光膜11
4の内面側には通常メタルバック115が設けられる。
メタルバック115の目的は、蛍光体122(図9参
照)の発光のうち内面側への光をフェースプレート11
6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118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122の保護等である。メタルバ
ック115は、蛍光膜114の作製後、蛍光膜114の
内面側表面の平滑化処理(通常フィルミングと呼ばれ
る)を行い、その後Alを真空蒸着等で堆積することで
作製できる。
Further, as shown in FIG.
A metal back 115 is usually provided on the inner surface side of 4.
The purpose of the metal back 115 is to convert the light emitted from the phosphor 122 (see FIG. 9) toward the inner surface into the face plate 11.
Improving the brightness by specular reflection to the 6 side, acting as an electrode for applying an electron beam acceleration voltage, and protecting the phosphor 122 from damage due to collision of negative ions generated in the envelope 118 And so on. The metal back 115 can be manufactured by performing a smoothing process (usually called filming) on the inner surface of the fluorescent film 114 after manufacturing the fluorescent film 114, and then depositing Al by vacuum evaporation or the like.

【0126】フェースプレート116には、更に蛍光膜
114の導伝性を高めるため、蛍光膜114の外面側に
透明電極(不図示)を設けてもよい。
The face plate 116 may be provided with a transparent electrode (not shown) on the outer surface side of the fluorescent film 114 in order to further enhance the conductivity of the fluorescent film 114.

【0127】前述の封着を行う際、カラーの場合は各色
蛍光体122と表面伝導型電子放出素子104とを対応
させなくてはいけないため、十分な位置合わせを行なう
必要がある。
When performing the above-described sealing, in the case of color, since the phosphors 122 of each color must correspond to the surface-conduction electron-emitting devices 104, it is necessary to perform sufficient alignment.

【0128】外囲器118内は、不図示の排気管を通じ
て排気し、所定の真空度に達した後、封止される。ま
た、外囲器118の封止後の真空度を維持するためにゲ
ッター処理を行うこともできる。これは、外囲器118
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
周波加熱等により、外囲器118内の所定の位置に配置
したゲッター(不図示)を加熱し、蒸着膜を形成する処
理である。ゲッターは通常Ba等が主成分であり、該蒸
着膜の吸着作用により、例えば1×10の−5乗ないし
は1×10の−7乗torrの真空度を維持するための
ものである。
The inside of the envelope 118 is evacuated through an exhaust pipe (not shown), and is sealed after reaching a predetermined degree of vacuum. Further, a getter process can be performed to maintain the degree of vacuum of the envelope 118 after sealing. This is because the envelope 118
Immediately before or after sealing, a getter (not shown) disposed at a predetermined position in the envelope 118 is heated by resistance heating or high-frequency heating to form a vapor-deposited film. The getter is usually composed mainly of Ba or the like, and is used for maintaining a vacuum degree of, for example, 1 × 10 −5 or 1 × 10 −7 torr by the adsorption action of the deposited film.

【0129】尚、前述したフォーミング処理以降の表面
伝導型電子放出素子の各製造工程は、通常、外囲器11
8の封止直前又は封止後に行われるもので、その内容は
前述した通りである。
The manufacturing steps of the surface conduction electron-emitting device after the above-described forming process are usually performed in the envelope 11
This is performed immediately before or after sealing of No. 8 and the contents thereof are as described above.

【0130】上述の表示パネル201は、例えば図10
に示されるような駆動回路で駆動することができる。
尚、図10において、201は表示パネル、202は走
査回路、203は制御回路、204はシフトレジスタ、
205はラインメモリ、206は同期信号分離回路、2
07は変調信号発生器、Vx及びVaは直流電圧源であ
る。
The display panel 201 described above is, for example, shown in FIG.
Can be driven by a driving circuit as shown in FIG.
In FIG. 10, 201 is a display panel, 202 is a scanning circuit, 203 is a control circuit, 204 is a shift register,
205 is a line memory, 206 is a synchronization signal separation circuit, 2
07 is a modulation signal generator, and Vx and Va are DC voltage sources.

【0131】図10に示されるように、表示パネル20
1は、外部端子Dx1ないしDxm、外部端子Dy1な
いしDyn及び高圧端子Hvを介して外部の電気回路と
接続されている。この内、外部端子Dx1ないしDxm
には前記表示パネル201内に設けられている表面伝導
型電子放出素子、即ちm行n列の行列状にマトリクス配
置された表面伝導型電子放出素子群を1行(n素子ず
つ)順次駆動して行くための走査信号が印加される。
As shown in FIG. 10, the display panel 20
1 is connected to an external electric circuit via external terminals Dx1 to Dxm, external terminals Dy1 to Dyn, and a high voltage terminal Hv. Of these, the external terminals Dx1 to Dxm
The surface conduction electron-emitting devices provided in the display panel 201, that is, a group of surface conduction electron-emitting devices arranged in a matrix of m rows and n columns are sequentially driven by one row (each n element). The scanning signal for going forward is applied.

【0132】一方、端子Dy1ないし外部端子Dynに
は、前記走査信号により選択された1行の各表面伝導型
電子放出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。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ーを付与する
ための加速電圧である。
On the other hand, a modulation signal for controlling the output electron beam of each surface conduction electron-emitting device in one row selected by the scanning signal is applied to the terminal Dy1 to the external terminal Dyn. Further, a DC voltage of, for example, 10 kV is supplied to the high voltage terminal Hv from the DC voltage source Va. This is an accelerating voltage for applying sufficient energy to the electron beam output from the surface conduction electron-emitting device to excite the phosphor.

【0133】走査回路202は、内部にm個のスイッチ
ング素子(図10中S1ないしSmで模式的に示す)を
備えるもので、各スイッチング素子S1〜Smは、直流
電圧電源Vxの出力電圧もしくは0V(グランドレベ
ル)のいずれか一方を選択して、表示パネル201の外
部端子Dx1ないしDxmと電気的に接続するものであ
る。各スイッチング素子S1〜Smは、制御回路203
が出力する制御信号Tscanに基づいて動作するもの
で、実際には、例えばFETのようなスイッチング機能
を有する素子を組み合わせることにより容易に構成する
ことが可能である。
The scanning circuit 202 includes m switching elements (indicated schematically by S1 to Sm in FIG. 10) therein. Each of the switching elements S1 to Sm outputs the output voltage of the DC voltage power supply Vx or 0V. (Ground level) to be electrically connected to the external terminals Dx1 to Dxm of the display panel 201. Each of the switching elements S1 to Sm includes a control circuit 203
Operates on the basis of the control signal Tscan output by the device, and in fact, it can be easily configured by combining elements having a switching function such as an FET, for example.

【0134】本例における前記直流電圧源Vxは、前記
表面伝導型電子放出素子の特性(しきい値電圧)に基づ
き、走査されていない表面伝導型電子放出素子に印加さ
れる駆動電圧がしきい値電圧以下となるような一定電圧
を出力するよう設定されている。
In the present embodiment, the DC voltage source Vx has a driving voltage applied to the unscanned surface conduction electron-emitting device based on the characteristics (threshold voltage) of the surface conduction electron-emitting device. It is set to output a constant voltage that is equal to or lower than the value voltage.

【0135】制御回路203は、外部より入力される画
像信号に基づいて適切な表示が行われるように、各部の
動作を整合させる働きを持つものである。次に説明する
同期信号分離回路206より送られる同期信号Tsyn
cに基づいて、各部に対してTscan、Tsft及び
Tmryの各制御信号を発生する。
The control circuit 203 has a function of coordinating the operation of each part so that an appropriate display is performed based on an image signal input from the outside. A synchronization signal Tsyn sent from a synchronization signal separation circuit 206 described below.
Based on c, each control signal of Tscan, Tsft, and Tmry is generated for each unit.

【0136】同期信号分離回路206は、外部から入力
されるNTSC方式のテレビ信号から、同期信号成分と
輝度信号成分を分離するための回路で、よく知られてい
るように、周波数分離(フィルター)回路を用いれば、
容易に構成できるものである。同期信号分離回路206
により分離された同期信号は、これもよく知られるよう
に、垂直同期信号と水平同期信号よりなる。ここでは、
説明の便宜上Tsyncとして図示する。一方、前記テ
レビ信号から分離された画像の輝度信号成分を便宜上D
ATA信号と図示する。このDATA信号はシフトレジ
スタ204に入力される。
The synchronizing signal separating circuit 206 is a circuit for separating a synchronizing signal component and a luminance signal component from an NTSC television signal input from the outside. As is well known, a frequency separating (filter) is used. With the circuit,
It can be easily configured. Sync signal separation circuit 206
The sync signal separated by is composed of a vertical sync signal and a horizontal sync signal, as is well known. here,
It is illustrated as Tsync for convenience of explanation. On the other hand, the luminance signal component of the image separated from the television signal is referred to as D for convenience.
This is illustrated as an ATA signal. This DATA signal is input to the shift register 204.

【0137】シフトレジスタ204は、時系列的にシリ
アル入力される前記DATA信号を、画像の1ライン毎
にシリアル/パラレル変換するためのもので、前記制御
回路203より送られる制御信号Tsftに基づいて作
動する。この制御信号Tsftは、シフトレジスタ20
4のシフトクロックであると言い換えてもよい。また、
シリアル/パラレル変換された画像1ライン分(表面伝
導型電子放出素子のn素子分の駆動データに相当する)
のデータは、Id1ないしIdnのn個の並列信号とし
て前記シフトレジスタ204より出力される。
The shift register 204 is for serially / parallel-converting the DATA signal input serially in time series for each line of an image, and is based on a control signal Tsft sent from the control circuit 203. Operate. This control signal Tsft is supplied to the shift register 20
4 may be rephrased as the shift clock. Also,
One line of serial / parallel converted image (equivalent to drive data for n elements of surface conduction electron-emitting device)
Are output from the shift register 204 as n parallel signals of Id1 to Idn.

【0138】ラインメモリ205は、画像1ライン分の
データを必要時間だけ記憶するための記憶装置であり、
制御回路203より送られる制御信号Tmryに従って
適宜Id1ないしIdnの内容を記憶する。記憶された
内容は、Id’1ないしId’nとして出力され、変調
信号発生器207に入力される。
The line memory 205 is a storage device for storing data for one line of an image for a required time.
The contents of Id1 to Idn are stored as appropriate according to the control signal Tmry sent from the control circuit 203. The stored contents are output as Id′1 to Id′n and input to the modulation signal generator 207.

【0139】変調信号発生器207は、前記画像データ
Id’1ないしId’nの各々に応じて、表面伝導型電
子放出素子の各々を適切に駆動変調するための信号源
で、その出力信号は、端子Dy1ないしDynを通じて
表示パネル201内の表面伝導型電子放出素子に印加さ
れる。
The modulation signal generator 207 is a signal source for appropriately driving and modulating each of the surface conduction electron-emitting devices according to each of the image data Id′1 to Id′n. Are applied to the surface conduction electron-emitting devices in the display panel 201 through the terminals Dy1 to Dyn.

【0140】前述したように、表面伝導型電子放出素子
は電子放出に明確なしきい値電圧を有しており、しきい
値電圧を超える電圧が印加された場合にのみ電子放出が
生じる。また、しきい値電圧を超える電圧に対しては表
面伝導型電子放出素子への印加電圧の変化に応じて放出
電流も変化して行く。表面伝導型電子放出素子の材料、
構成、製造方法を変えることにより、しきい値電圧の値
や印加電圧に対する放出電流の変化度合いが変わる場合
もあるが、いずれにしても以下のことがいえる。
As described above, the surface conduction electron-emitting device has a distinct threshold voltage for electron emission, and electron emission occurs only when a voltage exceeding the threshold voltage is applied. Also, for a voltage exceeding the threshold voltage, the emission current also changes according to the change in the voltage applied to the surface conduction electron-emitting device. Materials for surface conduction electron-emitting devices,
By changing the configuration and the manufacturing method, the value of the threshold voltage and the degree of change of the emission current with respect to the applied voltage may change, but in any case, the following can be said.

【0141】即ち、表面伝導型電子放出素子にパルス状
の電圧を印加する場合、例えばしきい値電圧以下の電圧
を印加しても電子放出は生じないが、しきい値電圧を超
える電圧を印加する場合には電子放出を生じる。その
際、第1には電圧パルスの波高値を変化させることによ
り、出力される電子ビームの強度を制御することが可能
である。第2には、電圧パルスの幅を変化させることに
より、出力される電子ビームの電荷の総量を制御するこ
とが可能である。
That is, when a pulsed voltage is applied to the surface conduction electron-emitting device, for example, even if a voltage lower than the threshold voltage is applied, electron emission does not occur, but a voltage exceeding the threshold voltage is applied. In this case, electron emission occurs. At that time, first, it is possible to control the intensity of the output electron beam by changing the peak value of the voltage pulse. Second, by changing the width of the voltage pulse, it is possible to control the total amount of charges of the output electron beam.

【0142】従って、入力信号に応じて表面伝導型電子
放出素子を変調する方式としては、電圧変調方式とパル
ス幅変調方式とが挙げられる。電圧変調方式を行う場
合、変調信号発生器207としては、一定の長さの電圧
パルスを発生するが、入力されるデータに応じて適宜パ
ルスの波高値を変調できる電圧変調方式の回路を用い
る。また、パルス幅変調方式を行う場合、変調信号発生
器207としては、一定の波高値の電圧パルスを発生す
るが、入力されるデータに応じて適宜パルス幅を変調で
きるパルス幅変調方式の回路を用いる。
Accordingly, as a method of modulating the surface conduction electron-emitting device according to an input signal, there are a voltage modulation method and a pulse width modulation method. In the case of performing the voltage modulation method, the modulation signal generator 207 generates a voltage pulse having a fixed length, and uses a voltage modulation circuit capable of appropriately modulating the pulse peak value according to input data. In the case of performing the pulse width modulation method, the modulation signal generator 207 generates a voltage pulse having a constant peak value, but a pulse width modulation method circuit capable of appropriately modulating the pulse width according to input data. Used.

【0143】シフトレジスタ204やラインメモリ20
5は、デジタル信号式のものでもアナログ信号式のもの
でもよく、画像信号のシリアル/パラレル変換や記憶が
所定の速度で行えるものであればよい。
The shift register 204 and the line memory 20
Reference numeral 5 may be a digital signal type or an analog signal type, as long as it can perform serial / parallel conversion and storage of an image signal at a predetermined speed.

【0144】デジタル信号式を用いる場合には、同期信
号分離回路206の出力信号DATAをデジタル信号化
する必要がある。これは同期信号分離回路206の出力
部にA/D変換器を設けることで行える。
When the digital signal type is used, it is necessary to convert the output signal DATA of the synchronization signal separation circuit 206 into a digital signal. This can be achieved by providing an A / D converter at the output of the synchronization signal separation circuit 206.

【0145】また、これと関連して、ラインメモリ20
5の出力信号がデジタル信号かアナログ信号かにより、
変調信号発生器207に設けられる回路が若干異なるも
のとなる。
In connection with this, the line memory 20
Depending on whether the output signal of 5 is a digital signal or an analog signal,
The circuit provided in modulation signal generator 207 is slightly different.

【0146】即ち、デジタル信号で電圧変調方式の場
合、変調信号発生器207には、例えばよく知られてい
るD/A変換回路を用い、必要に応じて増幅回路等を付
け加えればよい。また、デジタル信号でパルス幅変調方
式の場合、変調信号発生器207は、例えば高速の発振
器及び発振器の出力する波数を計数する計数器(カウン
タ)及び計数器の出力値と前記メモリの出力値を比較す
る比較器(コンパレータ)を組み合わせた回路を用いる
ことで容易に構成することができる。更に、必要に応じ
て、比較器の出力するパルス幅変調された変調信号を表
面伝導型電子放出素子の駆動電圧にまで電圧増幅するた
めの増幅器を付け加えてもよい。
That is, in the case of a voltage modulation system using a digital signal, for example, a well-known D / A conversion circuit may be used as the modulation signal generator 207, and an amplification circuit or the like may be added as necessary. In the case of a pulse width modulation method using a digital signal, the modulation signal generator 207 includes, for example, a high-speed oscillator, a counter (counter) for counting the number of waves output from the oscillator, and an output value of the counter and an output value of the memory. It can be easily configured by using a circuit in which comparators for comparison are combined. Further, if necessary, an amplifier may be added for amplifying the voltage of the pulse-width-modulated signal output from the comparator to the drive voltage of the surface-conduction electron-emitting device.

【0147】一方、アナログ信号で電圧変調方式の場
合、変調信号発生器207には、例えばよく知られてい
るオペアンプ等を用いた増幅回路を用いればよく、必要
に応じてレベルシフト回路等を付け加えてもよい。ま
た、アナログ信号でパルス幅変調方式の場合、例えばよ
く知られている電圧制御型発振回路(VCO)を用いれ
ばよく、必要に応じて表面伝導型電子放出素子の駆動電
圧にまで電圧増幅するための増幅器を付け加えてもよ
い。
On the other hand, in the case of a voltage modulation method using an analog signal, an amplification circuit using a well-known operational amplifier or the like may be used as the modulation signal generator 207, and a level shift circuit or the like may be added if necessary. You may. In the case of a pulse width modulation method using an analog signal, for example, a well-known voltage-controlled oscillation circuit (VCO) may be used, and a voltage is amplified to a drive voltage of a surface conduction electron-emitting device as necessary. May be added.

【0148】以上のような表示パネル201及び駆動回
路を有する本発明に係る画像形成装置は、端子Dx1〜
Dxm及びDy1〜Dynから電圧を印加することによ
り、必要な表面伝導型電子放出素子から電子を放出させ
ることができ、高圧端子Hvを通じて、メタルバック1
15あるいは透明電極(不図示)に高電圧を印加して電
子ビームを加速し、加速した電子ビームを蛍光膜114
に衝突させることで生じる励起・発光によって、NTS
C方式のテレビ信号に応じてテレビジョン表示を行うこ
とができるものである。
The image forming apparatus according to the present invention having the display panel 201 and the driving circuit as described above has terminals Dx1 to Dx1.
By applying a voltage from Dxm and Dy1 to Dyn, electrons can be emitted from the necessary surface conduction electron-emitting device.
15 or a transparent electrode (not shown) to apply a high voltage to accelerate the electron beam, and apply the accelerated electron beam to the fluorescent film 114.
Excitation and emission caused by collision with
The television display can be performed according to the television signal of the C system.

【0149】尚、以上説明した構成は、表示等に用いら
れる本発明に係る画像形成装置を得る上で必要な概略構
成であり、例えば各部材の材料等、詳細な部分は上述の
内容に限られるものではなく、画像形成装置の用途に適
するよう、適宜選択されるものである。また、入力信号
としてNTSC方式を挙げたが、本発明に係る画像形成
装置はこれに限られるものではなく、PAL、SECA
M方式等の他の方式でもよく、更にはこれらよりも多数
の走査線からなるTV信号、例えばMUSE方式を初め
とする高品位TV方式でもよい。
The configuration described above is a schematic configuration necessary for obtaining the image forming apparatus according to the present invention used for display and the like. For example, detailed portions such as materials of each member are limited to the above-described contents. However, it is appropriately selected so as to be suitable for the use of the image forming apparatus. Although the NTSC system has been described as an input signal, the image forming apparatus according to the present invention is not limited to this, and PAL, SECA
Other systems such as the M system may be used, and a TV signal including a larger number of scanning lines than these systems, for example, a high-definition TV system such as the MUSE system may be used.

【0150】次に、前述の梯型配置の電子源及びこれを
用いて構成される本発明に係る画像形成用パネル(表示
パネル)及び画像形成装置の一例について図11及び図
12を用いて説明する。
Next, an example of the above-described ladder-shaped electron source, an image forming panel (display panel) and an image forming apparatus according to the present invention constituted by using the same will be described with reference to FIGS. 11 and 12. I do.

【0151】図11において、1は基板、104は表面
伝導型電子放出素子、304は表面伝導型電子放出素子
104を接続する共通配線で10本設けられており、各
々外部端子D1〜D10を有している。
In FIG. 11, reference numeral 1 denotes a substrate; 104, a surface conduction electron-emitting device; and 304, common wirings for connecting the surface conduction electron-emitting devices 104, each having ten external terminals D1 to D10. doing.

【0152】表面伝導型電子放出素子104は、基板1
上に並列に複数個配置されている。これを素子行と呼
ぶ。そしてこの素子行が複数行配置されて電子源を構成
している。
The surface conduction electron-emitting device 104 is
A plurality is arranged in parallel above. This is called an element row. These element rows are arranged in a plurality of rows to constitute an electron source.

【0153】各素子行の共通配線304(例えば外部端
子D1とD2の共通配線304)間に適宜の駆動電圧を
印加することで、各素子行を独立に駆動することが可能
である。即ち、電子ビームを放出させたい素子行にはし
きい値電圧を超える電圧を印加し、電子ビームを放出さ
せたくない素子行にはしきい値電圧以下の電圧を印加す
るようにすればよい。このような駆動電圧の印加は、各
素子行間に位置する共通配線D2〜D9について、夫々
相隣接する共通配線304、即ち夫々相隣接する外部端
子D2とD3,D4とD5,D6とD7,D8とD9の
共通配線304を一体の同一配線としても行うことがで
きる。
By applying an appropriate drive voltage between the common wiring 304 of each element row (for example, the common wiring 304 of the external terminals D1 and D2), each element row can be driven independently. That is, a voltage exceeding the threshold voltage may be applied to an element row where electron beams are to be emitted, and a voltage lower than the threshold voltage may be applied to an element row where electron beams are not desired to be emitted. The application of such a drive voltage is performed by applying common lines 304 adjacent to each other between the element rows, that is, common lines 304 adjacent to each other, that is, external terminals D2 and D3 and D4 and D5 and D6 and D7 and D8 respectively adjacent to each other. The common wiring 304 of D9 and D9 can be formed as a single integrated wiring.

【0154】図12は、上記梯型配置の電子源を備えた
表示パネル301の構造を示す図である。
FIG. 12 is a diagram showing the structure of a display panel 301 provided with the above-described trapezoidal arrangement of electron sources.

【0155】図12中302はグリッド電極、303は
電子が通過するための開口、D1〜Dmは各表面伝導型
電子放出素子に電圧を印加するための外部端子、G1〜
Gnはグリッド電極302に接続された外部端子であ
る。また、各素子行間の共通配線304は一体の同一配
線として基板1上に形成されている。
In FIG. 12, reference numeral 302 denotes a grid electrode; 303, an opening through which electrons pass; D1 to Dm, external terminals for applying a voltage to each surface conduction electron-emitting device;
Gn is an external terminal connected to the grid electrode 302. Further, the common wiring 304 between each element row is formed on the substrate 1 as an integral same wiring.

【0156】尚、図12において図8と同じ符号は同じ
部材を示すものであり、図8に示される単純マトリクス
配置の電子源を用いた表示パネル201との大きな違い
は、基板1とフェースプレート116の間にグリッド電
極302を備えている点である。
In FIG. 12, the same reference numerals as those in FIG. 8 denote the same members, and the main difference between the display panel 201 using the electron sources in the simple matrix arrangement shown in FIG. The point is that a grid electrode 302 is provided between the electrodes 116.

【0157】基板1とフェースプレート116の間に
は、上記のようにグリッド電極302が設けられてい
る。このグリッド電極302は、表面伝導型電子放出素
子104から放出された電子ビームを変調することがで
きるもので、梯型配置の素子行と直行して設けられたス
トライプ状の電極に、電子ビームを通過させるために、
各表面伝導型電子放出素子104に対応して1個ずつ円
形の開口303を設けたものとなっている。
The grid electrode 302 is provided between the substrate 1 and the face plate 116 as described above. The grid electrode 302 is capable of modulating the electron beam emitted from the surface conduction electron-emitting device 104, and applies the electron beam to a stripe-shaped electrode provided orthogonal to the ladder-shaped device row. In order to pass
One circular opening 303 is provided for each surface conduction electron-emitting device 104.

【0158】グリッド電極302の形状や配置位置は、
必ずしも図12に示すようなものでなければならないも
のではなく、開口303をメッシュ状に多数設けること
もあり、またグリッド電極302を、例えば表面伝導型
電子放出素子104の周囲や近傍に設けてもよい。
The shape and arrangement position of the grid electrode 302
It is not always necessary that the openings 303 are as shown in FIG. 12. A large number of openings 303 may be provided in a mesh shape, and the grid electrodes 302 may be provided, for example, around or near the surface conduction electron-emitting device 104. Good.

【0159】外部端子D1〜Dm及びG1〜Gnは不図
示の駆動回路に接続されている。そして、素子行を1列
ずつ順次駆動(走査)して行くのと同期してグリッド電
極302の列に画像1ライン分の変調信号を印加するこ
とにより、各電子ビームの蛍光膜114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。
The external terminals D1 to Dm and G1 to Gn are connected to a drive circuit (not shown). Then, by applying a modulation signal for one image line to the column of the grid electrode 302 in synchronization with sequentially driving (scanning) the element rows one by one, each electron beam is irradiated on the fluorescent film 114. And images can be displayed line by line.

【0160】以上のように、本発明に係る画像形成用パ
ネル及び画像形成装置は、単純マトリクス配置及び梯型
配置のいずれの本発明に係る電子源を用いても得ること
ができ、上述したテレビジョン放送の表示装置のみなら
ず、テレビ会議システム、コンピューター等の表示装置
として好適な画像形成装置が得られる。更には、感光ド
ラムとで構成した光プリンターの露光装置としても用い
ることができるものである。
As described above, the image forming panel and the image forming apparatus according to the present invention can be obtained by using the electron source according to the present invention in any of the simple matrix arrangement and the ladder arrangement. An image forming apparatus suitable as a display device of a television conference system, a computer or the like as well as a display device of a John Broadcasting System can be obtained. Furthermore, the present invention can be used as an exposure device of an optical printer including a photosensitive drum.

【0161】[0161]

【実施例】以下に、具体的な実施例を挙げて本発明を詳
しく説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるも
のではなく、本発明の目的が達成される範囲内での各要
素の置換や設計変更がなされたものをも包含する。
EXAMPLES The present invention will be described in detail below with reference to specific examples. However, the present invention is not limited to these examples, and each of the examples is set within a range in which the object of the present invention is achieved. This includes the case where the element is replaced or the design is changed.

【0162】(実施例1)本実施例の表面伝導型電子放
出素子の構成は、図1に示されるものと同様であり、図
3の製造工程図に基づきその製造方法を以下に説明す
る。尚、基板1上には、同一形状の素子を2個形成し
た。
Example 1 The structure of the surface conduction electron-emitting device of this example is the same as that shown in FIG. 1, and a method of manufacturing the same will be described below with reference to the manufacturing process diagram of FIG. Incidentally, two elements having the same shape were formed on the substrate 1.

【0163】工程−1 清浄化した青板ガラス上に厚さ0.5マイクロメートル
のシリコン酸化膜をスパッタ法で形成した基板1上に、
素子電極間ギャップとなるべきパターンをホトレジスト
(RD−2000N−41・日立化成社製)形成し、真
空蒸着法により厚さ5ナノメートルのTi、厚さ100
ナノメートルのNiを順次堆積した。
Step-1 A 0.5 μm thick silicon oxide film was formed on a cleaned blue plate glass by a sputtering method on a substrate 1.
A photoresist (RD-2000N-41, manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.) is formed with a pattern to be a gap between device electrodes, and a 5 nm-thick Ti, 100 mm-thickness is formed by a vacuum deposition method.
Nanometers of Ni were sequentially deposited.

【0164】ホトレジストパターンを有機溶剤で溶解
し、Ni/Ti堆積膜をリフトオフし、素子電極間隔L
は3マイクロメートルとし、素子電極の幅Wが300マ
イクロメートルの素子電極4,5を形成した(図3
(a))。
The photoresist pattern was dissolved with an organic solvent, and the Ni / Ti deposited film was lifted off.
Was 3 micrometers, and the device electrodes 4 and 5 having a width W of the device electrode of 300 micrometers were formed (FIG. 3).
(A)).

【0165】工程−2 不図示のマスクにより膜厚100ナノメートルのCr膜
を真空蒸着により堆積、パターニングし、その上に有機
Pd(CCP4230・奥野製薬(株)製)をスピンナ
ーにより回転塗布、300℃で10分間の加熱焼成処理
をした。また、こうして形成された主元素としてPdよ
りなる微粒子から形成される導電性膜3の膜厚は10ナ
ノメートル、シート抵抗値は2×104 Ω/□であっ
た。
Step-2 A Cr film having a thickness of 100 nm is deposited and patterned by vacuum evaporation using a mask (not shown), and organic Pd (CCP4230, manufactured by Okuno Pharmaceutical Co., Ltd.) is spin-coated thereon with a spinner. A heating and baking treatment was performed at 10 ° C. for 10 minutes. The thickness of the conductive film 3 formed from fine particles of Pd as the main element thus formed was 10 nm, and the sheet resistance was 2 × 10 4 Ω / □.

【0166】尚、ここで述べる微粒子膜とは、上述した
ように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
粒子が互に隣接或いは重なり合った状態(島状も含む)
の膜を指し、その粒径とは前記状態で粒子形状が認識可
能な微粒子についての径をいう。
The fine particle film described here is a film in which a plurality of fine particles are aggregated as described above. The fine structure thereof is not limited to a state in which the fine particles are individually dispersed and arranged, and the fine particles are adjacent to each other or overlap each other. State (including islands)
And the particle diameter means the diameter of the fine particles whose particle shape can be recognized in the above state.

【0167】Cr膜および焼成後の導電性膜3を酸エッ
チャントによりエッチングして所望のパターンを形成し
た(図3(b))。
The Cr film and the fired conductive film 3 were etched with an acid etchant to form a desired pattern (FIG. 3B).

【0168】以上の工程により基板1上に、素子電極
4,5、導電性膜3を形成した。
The device electrodes 4 and 5 and the conductive film 3 were formed on the substrate 1 by the above steps.

【0169】工程−3 次に、図5の測定評価系の真空容器55内に上記基板1
を設置し、真空ポンプにて排気して2×10-5torr
の真空度に達した後、電源51より素子電極4,5間に
電圧を印加し、通電処理(フォーミング処理)して、電
子放出部2を形成した(図3(c))。フォーミング処
理の電圧波形は図4(b)に準じた。本実施例ではパル
ス幅T1を1ミリ秒、パルス間隔T2を10ミリ秒と
し、三角波ではなく矩形波を用い、矩形波の波高値(ピ
ーク電圧)を0.1Vステップで昇圧させてフォーミン
グ処理を行った。
Step-3 Next, the substrate 1 was placed in the vacuum vessel 55 of the measurement / evaluation system shown in FIG.
Is installed and evacuated by a vacuum pump to 2 × 10 −5 torr.
After the vacuum degree was reached, a voltage was applied between the device electrodes 4 and 5 from the power supply 51, and an energizing process (forming process) was performed to form the electron-emitting portion 2 (FIG. 3C). The voltage waveform of the forming process conformed to FIG. In this embodiment, the pulse width T1 is 1 millisecond, the pulse interval T2 is 10 milliseconds, a rectangular wave is used instead of a triangular wave, and the peak value (peak voltage) of the rectangular wave is raised in steps of 0.1 V to perform the forming process. went.

【0170】また、フォーミング処理中は同時に0.1
Vの電圧でT2間に抵抗測定パルスを挿入し、抵抗を測
定した。尚、フォーミング処理の終了は抵抗測定パルス
での測定値が約1Mオーム以上になった時とし、同時に
素子への電圧の印加を終了した。本実施例で作製した2
つの素子のフォーミング電圧VFは、夫々5.1V,
5.0Vであった。
Also, during the forming process, 0.1
A resistance measurement pulse was inserted between T2 at a voltage of V, and the resistance was measured. The forming process was terminated when the measured value of the resistance measurement pulse became about 1 M ohm or more, and the application of the voltage to the element was terminated at the same time. 2 prepared in this example
The forming voltage VF of each element is 5.1 V,
It was 5.0V.

【0171】工程−4 続いて、通電フォーミング処理した素子にそれぞれ、図
4(b)の波形で矩形波の波高値を14Vで、活性化処
理した。具体的には、上記の真空容器55内で、素子電
流If及び放出電流Ieを測定しながら、素子電極4,
5間にパルス電圧を印加して行った。尚、真空容器55
内の真空度は1.5×10-5torrとし、約30分で
活性化処理を終了した。
Step-4 Subsequently, each of the devices subjected to the energization forming process was subjected to an activation process at a peak value of a rectangular wave having a waveform of FIG. Specifically, while measuring the device current If and the emission current Ie in the vacuum vessel 55, the device electrodes 4,
The measurement was performed by applying a pulse voltage between 5 points. The vacuum container 55
The degree of vacuum was 1.5 × 10 −5 torr, and the activation process was completed in about 30 minutes.

【0172】工程−5 引き続き、上記活性化処理によって電子放出部2を含む
導電性膜3上に被覆された炭素を主成分とする被膜上
に、不図示の可視光Ar+レーザー(使用波長は51
4.5ナノメートル)を導入し、照射点のレーザーパワ
ーが20mWになるように調整しながら、掃引速度1m
m/分で電子放出部2、並びに導電性膜3上にある炭素
被膜に選択的に照射し、加熱した。この時の使用レーザ
ービーム径は、およそ1マイクロメーター程度であっ
た。尚、この操作は2個の素子のうちの片方についての
み行った。
Step-5 Subsequently, a visible light Ar.sup. + Laser (not shown) was applied on the carbon-based film coated on the conductive film 3 including the electron-emitting portion 2 by the activation treatment. 51
4.5 nm), and adjusted so that the laser power at the irradiation point was 20 mW, while sweeping at a speed of 1 m.
The electron emission portion 2 and the carbon coating on the conductive film 3 were selectively irradiated at m / min and heated. The laser beam diameter used at this time was about 1 micrometer. This operation was performed for only one of the two elements.

【0173】工程−6 続いて、真空容器55内を10-7torrまで排気後、
180℃、5時間ベーキングを行う安定化工程を施し
た。
Step-6 Subsequently, after the inside of the vacuum vessel 55 was evacuated to 10 -7 torr,
A stabilization step of baking at 180 ° C. for 5 hours was performed.

【0174】次に、以上の工程によって作製した2つの
表面伝導型電子放出素子の特性及び形態について観察し
た。
Next, the characteristics and form of the two surface conduction electron-emitting devices manufactured by the above steps were observed.

【0175】先ず、素子の電子放出特性の測定は、上述
の図5の測定評価系を用いて行った。具体的にはアノー
ド電極54と電子放出素子間の距離を4ミリメートル、
アノード電極54の電位を1kV、電子放出特性測定時
の真空容器55内の真空度を1×10-7torrとし、
素子電極4,5間に素子電圧を14V印加し、その時に
流れる素子電流If及び放出電流Ieを測定した。
First, the measurement of the electron emission characteristics of the device was performed using the above-described measurement evaluation system shown in FIG. Specifically, the distance between the anode electrode 54 and the electron-emitting device is 4 mm,
The potential of the anode electrode 54 is set to 1 kV, the degree of vacuum in the vacuum chamber 55 at the time of measuring the electron emission characteristics is set to 1 × 10 −7 torr,
An element voltage of 14 V was applied between the element electrodes 4 and 5, and an element current If and an emission current Ie flowing at that time were measured.

【0176】その結果、上記レーザーにより電子放出部
2及びこの近傍の炭素被膜の加熱を行った本発明による
素子は、測定初期より、安定した素子電流If、放出電
流Ieが観察され、素子電圧14Vでは素子電流Ifが
2.0mA、放出電流Ieが4.0μAとなり、電子放
出効率η=Ie/Ifは0.20%であった。
As a result, in the device according to the present invention in which the electron-emitting portion 2 and the carbon film in the vicinity thereof were heated by the laser, stable device current If and emission current Ie were observed from the initial stage of measurement, and the device voltage was 14 V In this case, the device current If was 2.0 mA, the emission current Ie was 4.0 μA, and the electron emission efficiency η = Ie / If was 0.20%.

【0177】一方、上記レーザーによる加熱を行わなか
った素子は、素子電圧14Vでは素子電流Ifが1.0
mA、放出電流Ieが0.5μAとなり、電子放出効率
η=Ie/Ifは0.05%であった。
On the other hand, the element not heated by the laser has an element current If of 1.0 V at an element voltage of 14 V.
mA, the emission current Ie was 0.5 μA, and the electron emission efficiency η = Ie / If was 0.05%.

【0178】以上より、本発明による素子は、測定初期
より、安定でかつ効率の良い電子放出素子であることが
わかる。又、安定化工程を通じても、従来の素子と比べ
て、素子電流If、放出電流Ieが大きく、本素子は、
熱的にも安定性が高いと推定される。
From the above, it can be seen that the device according to the present invention is a stable and efficient electron-emitting device from the beginning of the measurement. In addition, through the stabilization process, the device current If and the emission current Ie are larger than those of the conventional device.
It is estimated that thermal stability is high.

【0179】次に、本実施例によって作製された2つの
素子を電子顕微鏡で観察したところ、素子の形態は、素
子電極4,5間の導電性膜3の変質部分、すなわち電子
放出部2から高電位側により厚く被膜が形成されてい
た。また、この被膜は金属微粒子の周囲及び微粒子間に
も形成されているようであった。
Next, when the two devices manufactured according to the present example were observed with an electron microscope, the shape of the devices was changed from the deteriorated portion of the conductive film 3 between the device electrodes 4 and 5, that is, from the electron emitting portion 2. A thicker film was formed on the higher potential side. Also, this coating seemed to be formed around the metal fine particles and between the fine particles.

【0180】さらに、これらの素子をラマン分光光度計
で測定したところ、レーザー照射を行った素子の結晶性
の方が単に活性化処理のみを施した素子よりも上昇して
いることがわかった。
Further, when these devices were measured by a Raman spectrophotometer, it was found that the crystallinity of the device irradiated with the laser was higher than that of the device simply subjected to the activation treatment.

【0181】以上より、活性化後に電子放出部分2に選
択的にレーザーを照射することで、被膜している炭素膜
の結晶性を向上することができ、素子電流If、放出電
流Ieが安定し、かつ効率の良い電子放出素子が作製さ
れた。
As described above, by selectively irradiating the electron-emitting portion 2 with a laser after activation, the crystallinity of the coated carbon film can be improved, and the device current If and the emission current Ie can be stabilized. Thus, an efficient and efficient electron-emitting device was manufactured.

【0182】さらに、これらの素子に対して、素子電極
4,5間に素子電圧14V印加し、一定時間駆動した
後、素子電流If及び放出電流Ieを測定したところ、
本発明による手法で作製された素子では、Ifが1.5
mA、放出電流Ieが2.4μAとなり、電子放出効率
η=Ie/Ifは0.16%で、初期値の80%であっ
た。一方、通常の活性化のみを行った素子では、Ifが
1.0mA、放出電流Ieが0.2μAとなり、電子放
出効率η=Ie/Ifは0.02%で、初期値の40%
であった。
Further, after applying a device voltage of 14 V between the device electrodes 4 and 5 to these devices and driving them for a predetermined time, the device current If and the emission current Ie were measured.
In the device manufactured by the method according to the present invention, If is 1.5.
mA, the emission current Ie was 2.4 μA, and the electron emission efficiency η = Ie / If was 0.16%, which was 80% of the initial value. On the other hand, in the device which was subjected to normal activation only, If was 1.0 mA, emission current Ie was 0.2 μA, electron emission efficiency η = Ie / If was 0.02%, and 40% of the initial value.
Met.

【0183】以上のことから、本発明により作製された
素子は、炭素膜の結晶性を向上させたことにより、長時
間駆動後における劣化度が低く、安定性の高い素子であ
ることがわかった。
From the above, it was found that the device manufactured according to the present invention was a device having a high degree of deterioration after long-time driving and a high stability due to the improved crystallinity of the carbon film. .

【0184】(実施例2)本実施例の表面伝導型電子放
出素子の構成は、図1に示されるものと同様であり、図
3の製造工程図に基づきその製造方法を以下に説明す
る。尚、基板1上には、同一形状の素子を2個形成し
た。
Embodiment 2 The structure of the surface conduction electron-emitting device of this embodiment is the same as that shown in FIG. 1, and the manufacturing method will be described below with reference to the manufacturing process diagram of FIG. Incidentally, two elements having the same shape were formed on the substrate 1.

【0185】工程−1 清浄化した青板ガラス上に厚さ0.5マイクロメートル
のシリコン酸化膜をスパッタ法で形成した基板1上に、
素子電極間ギャップとなるべきパターンをホトレジスト
(RD−2000N−41・日立化成社製)形成し、真
空蒸着法により厚さ5ナノメートルのTi、厚さ100
ナノメートルのNiを順次堆積した。
Step-1 On a substrate 1 in which a 0.5 μm thick silicon oxide film was formed on a cleaned blue plate glass by a sputtering method,
A photoresist (RD-2000N-41, manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.) is formed with a pattern to be a gap between device electrodes, and a 5 nm-thick Ti, 100 mm-thickness is formed by a vacuum deposition method.
Nanometers of Ni were sequentially deposited.

【0186】ホトレジストパターンを有機溶剤で溶解
し、Ni/Ti堆積膜をリフトオフし、素子電極間隔L
は3マイクロメートルとし、素子電極の幅Wが300マ
イクロメートルの素子電極4,5を形成した(図3
(a))。
The photoresist pattern was dissolved with an organic solvent, and the Ni / Ti deposited film was lifted off.
Was 3 micrometers, and the device electrodes 4 and 5 having a width W of the device electrode of 300 micrometers were formed (FIG. 3).
(A)).

【0187】工程−2 不図示のマスクにより膜厚100ナノメートルのCr膜
を真空蒸着により堆積、パターニングし、その上に有機
Pd(CCP4230・奥野製薬(株)製)をスピンナ
ーにより回転塗布、300℃で10分間の加熱焼成処理
をした。また、こうして形成された主元素としてPdよ
りなる微粒子から形成される導電性膜3の膜厚は10ナ
ノメートル、シート抵抗値は2×104 Ω/□であっ
た。
Step-2 A Cr film having a thickness of 100 nm is deposited by vacuum evaporation using a mask (not shown) and patterned, and organic Pd (CCP4230, manufactured by Okuno Pharmaceutical Co., Ltd.) is spin-coated thereon with a spinner. A heating and baking treatment was performed at 10 ° C. for 10 minutes. The thickness of the conductive film 3 formed from fine particles of Pd as the main element thus formed was 10 nm, and the sheet resistance was 2 × 10 4 Ω / □.

【0188】尚、ここで述べる微粒子膜とは、上述した
ように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
粒子が互に隣接或いは重なり合った状態(島状も含む)
の膜を指し、その粒径とは前記状態で粒子形状が認識可
能な微粒子についての径をいう。
The fine particle film described here is a film in which a plurality of fine particles are aggregated as described above, and has a fine structure not only in a state where the fine particles are individually dispersed and arranged, but also when the fine particles are adjacent to each other or overlap each other. State (including islands)
And the particle diameter means the diameter of the fine particles whose particle shape can be recognized in the above state.

【0189】Cr膜および焼成後の導電性膜3を酸エッ
チャントによりエッチングして所望のパターンを形成し
た(図3(b))。
The Cr film and the baked conductive film 3 were etched with an acid etchant to form a desired pattern (FIG. 3B).

【0190】以上の工程により基板1上に、素子電極
4,5、導電性膜3を形成した。
The device electrodes 4 and 5 and the conductive film 3 were formed on the substrate 1 by the above steps.

【0191】工程−3 次に、図5の測定評価系の真空容器55内に上記基板1
を設置し、真空ポンプにて排気して2×10-5torr
の真空度に達した後、電源51より素子電極4,5間に
電圧を印加し、通電処理(フォーミング処理)して、電
子放出部2を形成した(図3(c))。フォーミング処
理の電圧波形は図4(b)に準じた。本実施例ではパル
ス幅T1を1ミリ秒、パルス間隔T2を10ミリ秒と
し、三角波ではなく矩形波を用い、矩形波の波高値(ピ
ーク電圧)を0.1Vステップで昇圧させてフォーミン
グ処理を行った。
Step-3 Next, the substrate 1 was placed in the vacuum vessel 55 of the measurement and evaluation system shown in FIG.
Is installed and evacuated by a vacuum pump to 2 × 10 −5 torr.
After the vacuum degree was reached, a voltage was applied between the device electrodes 4 and 5 from the power supply 51, and an energizing process (forming process) was performed to form the electron-emitting portion 2 (FIG. 3C). The voltage waveform of the forming process conformed to FIG. In this embodiment, the pulse width T1 is 1 millisecond, the pulse interval T2 is 10 milliseconds, a rectangular wave is used instead of a triangular wave, and the peak value (peak voltage) of the rectangular wave is raised in steps of 0.1 V to perform the forming process. went.

【0192】また、フォーミング処理中は同時に0.1
Vの電圧でT2間に抵抗測定パルスを挿入し、抵抗を測
定した。尚、フォーミング処理の終了は抵抗測定パルス
での測定値が約1Mオーム以上になった時とし、同時に
素子への電圧の印加を終了した。本実施例で作製した2
つの素子のフォーミング電圧VFは、夫々5.2V,
4.9Vであった。
Further, during the forming process, 0.1 at the same time.
A resistance measurement pulse was inserted between T2 at a voltage of V, and the resistance was measured. The forming process was terminated when the measured value of the resistance measurement pulse became about 1 M ohm or more, and the application of the voltage to the element was terminated at the same time. 2 prepared in this example
The forming voltages VF of the two devices are 5.2 V,
It was 4.9V.

【0193】工程−4 続いて、通電フォーミング処理した素子にそれぞれ、図
4(b)の波形で矩形波の波高値を14Vで、活性化処
理した。具体的には、上記の真空容器55内にアセトン
を1.0×10-4torr導入し、素子電流If及び放
出電流Ieを測定しながら、素子電極4,5間にパルス
電圧を印加して行った。約20分で活性化処理を終了し
た。
Step-4 Subsequently, each of the devices subjected to the energization forming process was subjected to an activation process at a peak value of a rectangular wave having a waveform of FIG. Specifically, 1.0 × 10 −4 torr of acetone was introduced into the above-described vacuum vessel 55, and a pulse voltage was applied between the device electrodes 4 and 5 while measuring the device current If and the emission current Ie. went. The activation process was completed in about 20 minutes.

【0194】工程−5 引き続き、上記活性化処理によって電子放出部2を含む
導電性膜3上に被覆された炭素を主成分とする被膜上
に、不図示の可視光Ar+レーザー(使用波長は51
4.5ナノメートル)を導入し、照射点のレーザーパワ
ーが30mWになるように調整しながら、掃引速度10
mm/分で電子放出部2、並びに導電性膜3上にある炭
素被膜に選択的に照射し、加熱した。この時の使用レー
ザービーム径は、およそ1マイクロメーター程度であっ
た。
Step-5 Subsequently, a visible light Ar.sup. + Laser (not shown) (not shown) was applied on the coating mainly composed of carbon, which was coated on the conductive film 3 including the electron-emitting portion 2 by the activation treatment. 51
4.5 nanometers) while adjusting the laser power at the irradiation point to be 30 mW,
The carbon film on the electron-emitting portion 2 and the conductive film 3 was selectively irradiated at a rate of mm / minute and heated. The laser beam diameter used at this time was about 1 micrometer.

【0195】工程−6 上記工程−4の活性化処理及び工程−5のレーザー照射
処理を更に順次2回繰り返して行った。
Step-6 The activation treatment of the above step-4 and the laser irradiation treatment of the step-5 were further sequentially repeated twice.

【0196】同様の処理を3度行っているのは、照射レ
ーザーパワーが実施例1に比べて強く、導電性膜3上に
形成された被膜の結晶性の向上の効果に加えて、部分的
な蒸発が進行するので、減少した量を補うために上述の
操作を繰り返し行うことで、高結晶性の炭素被膜を厚く
する効果がある。
The reason why the same treatment is performed three times is that the irradiation laser power is stronger than that in the first embodiment, and in addition to the effect of improving the crystallinity of the coating film formed on the conductive film 3, partial irradiation is also performed. Since the evaporation proceeds, the above operation is repeatedly performed to compensate for the reduced amount, which has the effect of increasing the thickness of the highly crystalline carbon film.

【0197】尚、上記工程−5及び工程−6の操作は、
2個の素子のうちの片方についてのみ行った。
The operations in the above-mentioned Step-5 and Step-6 are as follows.
The test was performed for only one of the two devices.

【0198】工程−7 続いて、真空容器55内を10-7torrまで排気後、
180℃、5時間ベーキングを行う安定化工程を施し
た。
Step-7 Subsequently, the inside of the vacuum vessel 55 was evacuated to 10 -7 torr.
A stabilization step of baking at 180 ° C. for 5 hours was performed.

【0199】次に、以上の工程によって作製した2つの
表面伝導型電子放出素子の特性及び形態について観察し
た。
Next, the characteristics and morphology of the two surface conduction electron-emitting devices manufactured by the above steps were observed.

【0200】先ず、素子の電子放出特性の測定は、上述
の図5の測定評価系を用いて行った。具体的にはアノー
ド電極54と電子放出素子間の距離を4ミリメートル、
アノード電極54の電位を1kV、電子放出特性測定時
の真空容器55内の真空度を1×10-7torrとし、
素子電極4,5間に素子電圧を14V印加し、その時に
流れる素子電流If及び放出電流Ieを測定した。
First, the measurement of the electron emission characteristics of the device was performed using the above-described measurement evaluation system shown in FIG. Specifically, the distance between the anode electrode 54 and the electron-emitting device is 4 mm,
The potential of the anode electrode 54 is set to 1 kV, the degree of vacuum in the vacuum chamber 55 at the time of measuring the electron emission characteristics is set to 1 × 10 −7 torr,
An element voltage of 14 V was applied between the element electrodes 4 and 5, and an element current If and an emission current Ie flowing at that time were measured.

【0201】その結果、前記工程−5及び工程−6を行
った本発明による素子は、測定初期より、安定した素子
電流If、放出電流Ieが観察され、素子電圧14Vで
は素子電流Ifが2.5mA、放出電流Ieが4.3μ
Aとなり、電子放出効率η=Ie/Ifは0.17%で
あった。
As a result, in the device according to the present invention which has been subjected to the above-mentioned steps 5 and 6, stable device current If and emission current Ie are observed from the initial stage of the measurement. 5 mA, emission current Ie is 4.3 μ
A, and the electron emission efficiency η = Ie / If was 0.17%.

【0202】一方、前記工程−5及び工程−6を行わな
かった素子は、素子電圧14Vでは素子電流Ifが0.
95mA、放出電流Ieが0.6μAとなり、電子放出
効率η=Ie/Ifは0.06%であった。
On the other hand, in the element not subjected to the steps -5 and -6, the element current If is 0. 0 at the element voltage of 14V.
95 mA, the emission current Ie was 0.6 μA, and the electron emission efficiency η = Ie / If was 0.06%.

【0203】以上より、本発明による素子は、測定初期
より、安定でかつ効率の良い電子放出素子であることが
わかる。又、実施例1の本発明による素子と同様、熱的
安定性が高いと推定される。
From the above, it can be seen that the device according to the present invention is a stable and efficient electron-emitting device from the beginning of the measurement. Further, it is estimated that the thermal stability is high as in the device according to the present invention of Example 1.

【0204】次に、本実施例によって作製された2つの
素子を電子顕微鏡で観察したところ、素子の形態は、素
子電極4,5間の導電性膜3の変質部分、すなわち電子
放出部2から高電位側により厚く被膜が形成されてい
た。また、この被膜は金属微粒子の周囲及び微粒子間に
も形成されているようであった。
Next, when the two devices manufactured according to the present example were observed with an electron microscope, the shape of the devices was changed from the deteriorated portion of the conductive film 3 between the device electrodes 4 and 5, that is, from the electron emitting portion 2. A thicker film was formed on the higher potential side. Also, this coating seemed to be formed around the metal fine particles and between the fine particles.

【0205】さらに、これらの素子をラマン分光光度計
で測定したところ、レーザー照射を行った素子の結晶性
の方が単に活性化処理のみを施した素子よりも上昇して
いることがわかった。
Further, when these elements were measured with a Raman spectrophotometer, it was found that the crystallinity of the element irradiated with the laser was higher than that of the element simply subjected to the activation treatment.

【0206】以上より、活性化後に電子放出部分2に選
択的にレーザーを照射することで、被膜している炭素膜
の結晶性を向上することができ、素子電流If、放出電
流Ieが安定し、かつ効率の良い電子放出素子が作製さ
れた。
As described above, by selectively irradiating the electron-emitting portion 2 with a laser after activation, the crystallinity of the coated carbon film can be improved, and the device current If and the emission current Ie can be stabilized. Thus, an efficient and efficient electron-emitting device was manufactured.

【0207】(実施例3)多数の表面伝導型電子放出素
子を単純マトリクス配置した図7に示したような電子源
を用いて、図8に示したような画像形成装置を作製した
例を説明する。
(Example 3) An example in which an image forming apparatus as shown in FIG. 8 is manufactured by using an electron source as shown in FIG. 7 in which many surface conduction electron-emitting devices are arranged in a simple matrix. I do.

【0208】複数の導電性膜がマトリクス配線された基
板1の一部の平面図を図13に示す。また、図13中の
A−A’断面図を図14に示す。但し、図7、図8、図
13及び図14において同じ符号は同じ部材を示す。
FIG. 13 is a plan view of a part of the substrate 1 on which a plurality of conductive films are arranged in a matrix. FIG. 14 is a sectional view taken along the line AA ′ in FIG. However, in FIGS. 7, 8, 13 and 14, the same reference numerals indicate the same members.

【0209】ここで1は基板、102はX方向配線(下
配線とも呼ぶ)、103はY方向配線(上配線とも呼
ぶ)、3は導電性膜、4,5は素子電極、401は層間
絶縁層、402は素子電極4と下配線102と電気的接
続のためのコンタクトホールである。
Here, 1 is a substrate, 102 is an X-direction wiring (also referred to as a lower wiring), 103 is a Y-direction wiring (also referred to as an upper wiring), 3 is a conductive film, 4 and 5 are device electrodes, and 401 is an interlayer insulating film. A layer 402 is a contact hole for electrical connection between the element electrode 4 and the lower wiring 102.

【0210】先ず、電子源の製造方法を、図15に基づ
いて工程順に従って具体的に説明する。尚、以下の各工
程a〜hは図15の(a)〜(h)に対応するものであ
る。
First, a method for manufacturing an electron source will be specifically described in the order of steps with reference to FIG. The following steps a to h correspond to (a) to (h) in FIG.

【0211】工程−a 十分に清浄化した青板ガラス上に厚さ0.5マイクロメ
ートルのシリコン酸化膜をスパッタ法で形成した基板1
上に、真空蒸着により、厚さ5ナノメートルのCr、厚
さ600ナノメートルのAuを順次積層した後、ホトレ
ジスト(AZ1370・ヘキスト社製)をスピンナーに
より回転塗布し、ベークした後、ホトマスク像を露光、
現像して、下配線102のレジストパターンを形成し、
Au/Cr堆積膜をウエットエッチングして、所望の形
状の下配線102を形成した。
Step-a A substrate 1 in which a 0.5 μm thick silicon oxide film was formed on a sufficiently cleaned blue plate glass by a sputtering method
After vacuum-depositing 5 nm thick Cr and 600 nm thick Au in this order by vacuum evaporation, a photoresist (AZ1370, manufactured by Hoechst) is spin-coated with a spinner, baked, and then a photomask image is formed. exposure,
Developing to form a resist pattern of the lower wiring 102,
The Au / Cr deposited film was wet-etched to form the lower wiring 102 having a desired shape.

【0212】工程−b 次に、厚さ1.0マイクロメートルのシリコン酸化膜か
らなる層間絶縁層401をRFスパッタ法により堆積し
た。
Step-b Next, an interlayer insulating layer 401 made of a silicon oxide film having a thickness of 1.0 μm was deposited by RF sputtering.

【0213】工程−c 工程bで堆積したシリコン酸化膜にコンタクトホール4
02を形成するためのホトレジストパターンを作り、こ
れをマスクとして層間絶縁層401をエッチングしてコ
ンタクトホール402を形成した。エッチングはCF4
とH2 ガスを用いたRIE(Reactive・Ion
・Etching)法によった。
Step-c Contact holes 4 were formed in the silicon oxide film deposited in step b.
A photoresist pattern for forming the second layer 02 was formed, and the interlayer insulating layer 401 was etched using the photoresist pattern as a mask to form a contact hole 402. Etching is CF 4
(Reactive Ion) using H2 and H 2 gas
Etching) method.

【0214】工程−d その後、素子電極パターンをホトレジスト(RD−20
00N−41・日立化成社製)で形成し、スパッタ法に
より、厚さ100ナノメートルのITOを堆積した。ホ
トレジストパターンを有機溶剤で溶解し、ITO膜をリ
フトオフし、素子電極間隔Lが3マイクロメートル、幅
Wが300マイクロメートルの素子電極4,5を形成し
た。
Step-d Thereafter, the device electrode pattern was changed to a photoresist (RD-20).
00N-41, manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.), and ITO having a thickness of 100 nm was deposited by a sputtering method. The photoresist pattern was dissolved in an organic solvent, and the ITO film was lifted off to form device electrodes 4 and 5 having a device electrode interval L of 3 micrometers and a width W of 300 micrometers.

【0215】工程−e 素子電極4,5の上に上配線103のホトレジストパタ
ーンを形成した後、厚さ5ナノメートルのTi、厚さ5
00ナノメートルのAuを順次真空蒸着により堆積し、
リフトオフにより不要の部分を除去して、所望の形状の
上配線103を形成した。
Step-e After forming a photoresist pattern of the upper wiring 103 on the device electrodes 4 and 5, a Ti having a thickness of 5 nanometers and a thickness of 5
00 nanometers of Au are sequentially deposited by vacuum evaporation,
Unnecessary portions were removed by lift-off, and upper wires 103 having a desired shape were formed.

【0216】工程−f 次に、膜厚1000ÅのCr膜403を真空蒸着により
堆積・パターニングし、その上に有機Pd(ccp42
30・奥野製薬(株)製)をスピンナーにより回転塗布
し、300℃で10分間の加熱焼成処理をした。こうし
て形成された主元素がPdOの微粒子からなる導電性膜
3の膜厚は約10ナノメートル、シート抵抗値は3×1
4 Ω/□であった。尚、ここで述べる微粒子膜とは、
上述したように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(島状も含む)の膜を指し、その粒径とは、前記状態
で粒子形状が認識可能な微粒子についての径をいう。
Step-f Next, a 1000 .ANG.-thick Cr film 403 is deposited and patterned by vacuum evaporation, and an organic Pd (ccp42
30, Okuno Pharmaceutical Co., Ltd.) was spin-coated with a spinner and baked at 300 ° C. for 10 minutes. The conductive film 3 formed of fine particles of PdO as the main element thus formed has a thickness of about 10 nm and a sheet resistance of 3 × 1.
0 was 4 Ω / □. In addition, the fine particle film described here is
As described above, this film 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 overlapped (including an island shape). The particle diameter refers to the diameter of fine particles whose particle shape can be recognized in the above state.

【0217】工程−g Cr膜403及び焼成後の導電性膜3を酸エッチャント
によりエッチングして所望のパターンを形成した。
Step-g The Cr film 403 and the fired conductive film 3 were etched with an acid etchant to form a desired pattern.

【0218】工程−h コンタクトホール402部分以外にレジストを塗布して
パターンを形成し、真空蒸着により厚さ5ナノメートル
のTi、厚さ500ナノメートルのAuを順次堆積し
た。リフトオフにより不要の部分を除去することによ
り、コンタクトホール402を埋め込んだ。
Step-h A resist was applied to portions other than the contact hole 402 to form a pattern, and 5 nm thick Ti and 500 nm thick Au were sequentially deposited by vacuum evaporation. Unnecessary portions were removed by lift-off to bury the contact holes 402.

【0219】以上の工程により、基板1上に下配線10
2、層間絶縁層401、上配線103、素子電極4,
5、導電性膜3等を形成した。
By the above steps, the lower wiring 10 is formed on the substrate 1.
2, interlayer insulating layer 401, upper wiring 103, element electrode 4,
5. The conductive film 3 and the like were formed.

【0220】次に、以上のようにして作製した複数の導
電性膜3がマトリクス配線された基板1(図13)を用
いて画像形成装置を構成した例を、図8と図9を用いて
説明する。
Next, an example in which an image forming apparatus is configured using the substrate 1 (FIG. 13) on which a plurality of conductive films 3 manufactured as described above are arranged in a matrix will be described with reference to FIGS. 8 and 9. explain.

【0221】上述のようにして複数の導電性膜3がマト
リクス配線された基板1(図13)をリアプレート11
1上に固定した後、基板1の5mm上方に、フェースプ
レート116(ガラス基板113の内面に蛍光膜114
とメタルバック115が形成されて構成される)を支持
枠112を介して配置し、フェースプレート116、支
持枠112、リアプレート111の接合部にフリットガ
ラスを塗布し、大気中で430℃で10分以上焼成する
ことで封着した。またリアプレート111への基板1の
固定もフリットガラスで行った。
The substrate 1 (FIG. 13) on which a plurality of conductive films 3 are arranged in a matrix as described above is
After fixing the fluorescent film 114 on the inner surface of the glass plate 113, 5 mm above the substrate 1.
And a metal back 115 are formed via a support frame 112, and frit glass is applied to the joint between the face plate 116, the support frame 112, and the rear plate 111. It was sealed by baking for more than a minute. The fixing of the substrate 1 to the rear plate 111 was also performed using frit glass.

【0222】蛍光膜114は、モノクロームの場合は蛍
光体122のみからなるが、本実施例では蛍光体122
はストライプ形状(図9(a))を採用し、先にブラッ
クストライプを形成し、その間隙部に各色蛍光体122
を塗布して蛍光膜114を作製した。ブラックストライ
プの材料としては、通常よく用いられている黒鉛を主成
分とする材料を用いた。
The phosphor film 114 is composed of only the phosphor 122 in the case of monochrome, but in this embodiment, the phosphor 122 is used.
Adopts a stripe shape (FIG. 9A), a black stripe is formed first, and each color phosphor 122
Was applied to form a fluorescent film 114. As a material of the black stripe, a material mainly containing graphite, which is generally used, was used.

【0223】ガラス基板113に蛍光体122を塗布す
る方法としてはスラリー法を用いた。また、蛍光膜11
4の内面側にはメタルバック115を設けた。メタルバ
ック115は、蛍光膜114の作製後、蛍光膜114の
内面側表面の平滑化処理(通常フィルミングと呼ばれ
る)を行い、その後、Alを真空蒸着することで作製し
た。
As a method of applying the phosphor 122 to the glass substrate 113, a slurry method was used. Also, the fluorescent film 11
4 was provided with a metal back 115 on the inner surface side. The metal back 115 was manufactured by performing a smoothing process (usually called filming) on the inner surface of the fluorescent film 114 after the fluorescent film 114 was manufactured, and then performing vacuum deposition of Al.

【0224】フェースプレート116には、更に蛍光膜
114の導電性を高めるため、蛍光膜114の外面側に
透明電極(不図示)が設けられる場合もあるが、本実施
例では、メタルバック115のみで十分な導電性が得ら
れたので省略した。
In the face plate 116, a transparent electrode (not shown) may be provided on the outer surface side of the fluorescent film 114 in order to further increase the conductivity of the fluorescent film 114. In this embodiment, only the metal back 115 is provided. Was omitted because sufficient conductivity was obtained.

【0225】前述の封着を行う際、カラーの場合は各色
蛍光体122と表面伝導型電子放出素子104とを対応
させなくてはいけないため、十分な位置合わせを行っ
た。
At the time of performing the above-mentioned sealing, in the case of color, the phosphors 122 of each color must correspond to the surface conduction electron-emitting device 104, so that sufficient alignment was performed.

【0226】以上のようにして完成した外囲器118内
の雰囲気を排気管(図示せず)を通じ真空ポンプにて1
0の−5乗torr程度の真空度まで排気した後、外部
端子Dx1ないしDxmとDy1ないしDynを通じ、
素子電極4,5間に電圧を印加し、導電性膜3をフォー
ミング処理することにより電子放出部2を作成した。フ
ォーミング処理の電圧波形は、先の実施例と同様とし
た。
The atmosphere in the envelope 118 completed as described above is evacuated by a vacuum pump through an exhaust pipe (not shown).
After evacuating to a degree of vacuum of about 0 −5 torr, the external terminals Dx1 to Dxm and Dy1 to Dyn
A voltage was applied between the device electrodes 4 and 5, and the conductive film 3 was subjected to a forming process to form the electron-emitting portion 2. The voltage waveform of the forming process was the same as in the previous embodiment.

【0227】このように作成された電子放出部2は、パ
ラジウム元素を主成分とする微粒子が分散配置された状
態となり、その微粒子の平均粒径は3ナノメートルであ
った。
In the electron-emitting portion 2 thus formed, fine particles mainly composed of palladium element were dispersed and arranged, and the average particle size of the fine particles was 3 nanometers.

【0228】次に、波高値14Vの矩形波で、活性化処
理した。尚、この時、図5の外囲器118内の真空度
は、1.5×10-5torrとした。そして約40分で
活性化処理を終了した。
Next, activation was performed using a rectangular wave having a peak value of 14V. At this time, the degree of vacuum in the envelope 118 in FIG. 5 was 1.5 × 10 −5 torr. The activation process was completed in about 40 minutes.

【0229】引き続き、上記活性化処理によって電子放
出部2を含む導電性膜3上に被覆された炭素を主成分と
する被膜上に、可視光Ar+レーザー(使用波長は51
4.5ナノメートル)を導入し、照射点のレーザーパワ
ーが20mWになるように調整しながら、掃引速度1m
m/分で基板1の裏面から電子放出部2、並びに導電性
膜3上にある炭素被膜に選択的に照射し、加熱した。こ
の時の使用レーザービーム径は、およそ1マイクロメー
ター程度であった。
Subsequently, the visible light Ar + laser (wavelength used was 51 nm) was applied onto the carbon-based film coated on the conductive film 3 including the electron-emitting portion 2 by the activation treatment.
4.5 nm), and adjusted so that the laser power at the irradiation point was 20 mW, while sweeping at a speed of 1 m.
The electron emission portion 2 and the carbon coating on the conductive film 3 were selectively irradiated from the back surface of the substrate 1 at a rate of m / min and heated. The laser beam diameter used at this time was about 1 micrometer.

【0230】最後に、150℃、10時間の安定化工程
を施した後、封止後の真空度を維持するために、高周波
加熱法でゲッター処理を行った。
Finally, after performing a stabilization step at 150 ° C. for 10 hours, a getter treatment was performed by a high frequency heating method in order to maintain the degree of vacuum after sealing.

【0231】以上のように完成した画像形成装置におい
て、外部端子Dx1ないしDxmとDy1ないしDyn
を通じ、走査信号及び変調信号を不図示の信号発生手段
より夫々表面伝導型電子放出素子104に印加すること
により電子放出させると共に、高圧端子Hvを通じてメ
タルバック114に数kV以上の高圧を印加して、電子
ビームを加速し、蛍光膜115に衝突させ、励起・発光
させることで画像を表示した。
In the image forming apparatus completed as described above, the external terminals Dx1 to Dxm and Dy1 to Dyn
, A scanning signal and a modulation signal are applied to the surface conduction electron-emitting device 104 from a signal generation unit (not shown) to emit electrons, and a high voltage of several kV or more is applied to the metal back 114 through the high voltage terminal Hv. Then, an image was displayed by accelerating the electron beam, colliding with the fluorescent film 115, exciting and emitting light.

【0232】[0232]

【発明の効果】以上説明した様に、本発明によれば、導
電性膜の間隙(亀裂)部を含む領域に被覆された炭素被
膜に局所的な加熱処理を施すことにより、グラファイト
あるいはアモルファスカーボンあるいはそれらの混合物
からなる炭素を主成分とする該被膜の結晶性を向上する
ことができ、従来よりも電子放出効率が高く、かつ安定
性の高い電子放出素子が得られる。
As described above, according to the present invention, a graphite film or an amorphous carbon is obtained by locally heating a carbon film covering a region including a gap (crack) of a conductive film. Alternatively, it is possible to improve the crystallinity of the film mainly composed of carbon composed of a mixture thereof, and to obtain an electron-emitting device having higher electron emission efficiency and higher stability than before.

【0233】また、電子放出素子とこれの駆動手段とを
備えた電子源においては、安定で制御された電子放出特
性が得られ、且つ歩留よく作製できるようになった。
In the electron source including the electron-emitting device and the driving means for the electron-emitting device, stable and controlled electron-emitting characteristics can be obtained, and the device can be manufactured with a high yield.

【0234】また、画像形成用パネル並びに画像形成装
置においても、安定で制御された電子放出特性が得ら
れ、例えば蛍光体を画像形成部材とする画像形成装置に
おいては、低電流で明るい高品位な画像形成装置、例え
ばカラーフラットテレビが実現された。
Also, in the image forming panel and the image forming apparatus, stable and controlled electron emission characteristics can be obtained. For example, in the case of an image forming apparatus using a phosphor as an image forming member, low current and bright high quality are obtained. An image forming apparatus, for example, a color flat television has been realized.

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

【図1】本発明に好適な電子放出素子の一例である平面
型の表面伝導型電子放出素子を模式的に示した平面図及
び縦断面図である。
FIGS. 1A and 1B are a plan view and a longitudinal sectional view schematically showing a planar surface conduction electron-emitting device which is an example of an electron-emitting device suitable for the present invention.

【図2】本発明に好適な電子放出素子の一例である垂直
型の表面伝導型電子放出素子を模式的に示した図であ
る。
FIG. 2 is a diagram schematically showing a vertical surface conduction electron-emitting device which is an example of an electron-emitting device suitable for the present invention.

【図3】図1の表面伝導型電子放出素子の基本的構成の
製法を説明するための図である。
FIG. 3 is a view for explaining a method of manufacturing a basic configuration of the surface conduction electron-emitting device of FIG. 1;

【図4】フォーミング波形の例を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a forming waveform.

【図5】表面伝導型電子放出素子の測定評価系の一例を
示す概略的構成図である。
FIG. 5 is a schematic configuration diagram illustrating an example of a measurement evaluation system for a surface conduction electron-emitting device.

【図6】本発明に好適な表面伝導型電子放出素子の放出
電流−素子電圧特性(I−V特性)を示す図である。
FIG. 6 is a graph showing emission current-device voltage characteristics (IV characteristics) of a surface conduction electron-emitting device suitable for the present invention.

【図7】単純マトリクス配置の電子源の概略的構成図で
ある。
FIG. 7 is a schematic configuration diagram of an electron source having a simple matrix arrangement.

【図8】単純マトリクス配置の電子源を用いた画像形成
装置に用いる表示パネルの概略的構成図である
FIG. 8 is a schematic configuration diagram of a display panel used in an image forming apparatus using an electron source having a simple matrix arrangement.

【図9】図8の表示パネルにおける蛍光膜を示す図であ
る。
FIG. 9 is a diagram showing a fluorescent film in the display panel of FIG.

【図10】図8の表示パネルを駆動する駆動回路の一例
を示す図である。
FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a drive circuit that drives the display panel of FIG. 8;

【図11】梯型配置の電子源の概略的平面図である。FIG. 11 is a schematic plan view of an electron source in a trapezoidal arrangement.

【図12】梯型配置の電子源を用いた画像形成装置に用
いる表示パネルの概略的構成図である。
FIG. 12 is a schematic configuration diagram of a display panel used in an image forming apparatus using a trapezoidal arrangement of electron sources.

【図13】本発明の実施例に係る電子源の部分平面図で
ある。
FIG. 13 is a partial plan view of the electron source according to the embodiment of the present invention.

【図14】図13におけるA−A’断面図である。14 is a sectional view taken along line A-A 'in FIG.

【図15】本発明の実施例に係る電子源の製造工程を説
明するための図である。
FIG. 15 is a diagram for explaining a manufacturing process of the electron source according to the embodiment of the present invention.

【図16】本発明に係る炭素被膜の局部加熱工程におけ
る、W値とラマン分光法による結晶性評価を示す模式図
である。
FIG. 16 is a schematic diagram showing W values and crystallinity evaluation by Raman spectroscopy in a local heating step of the carbon coating according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 基板 2 電子放出部 3 導電性膜 4,5 素子電極 21 段差形成材 50 素子電流Ifを測定するための電流計 51 電源 52 放出電流Ieを測定するための電流計 53 高圧電源 54 アノード電極 55 真空装置 56 排気ポンプ 102 X方向配線(下配線) 103 Y方向配線(上配線) 104 表面伝導型電子放出素子 105 結線 111 リアプレート 112 支持枠 113 ガラス基板 114 蛍光膜 115 メタルバック 116 フェースプレート 118 外囲器 121 黒色導伝材 122 蛍光体 201 表示パネル 202 走査回路 203 制御回路 204 シフトレジスタ 205 ラインメモリ 206 同期信号分離回路 207 変調信号発生器 301 表示パネル 302 グリッド電極 303 開口 304 共通配線 401 層間絶縁層 402 コンタクトホール 403 Cr膜 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate 2 Electron emission part 3 Conductive film 4, 5 Element electrode 21 Step forming material 50 Ammeter for measuring element current If 51 Power supply 52 Ammeter for measuring emission current Ie 53 High voltage power supply 54 Anode electrode 55 Vacuum device 56 Exhaust pump 102 X-direction wiring (lower wiring) 103 Y-direction wiring (upper wiring) 104 Surface conduction electron-emitting device 105 connection 111 rear plate 112 support frame 113 glass substrate 114 fluorescent film 115 metal back 116 faceplate 118 outside Enclosure 121 Black conductive material 122 Phosphor 201 Display panel 202 Scanning circuit 203 Control circuit 204 Shift register 205 Line memory 206 Synchronous signal separation circuit 207 Modulation signal generator 301 Display panel 302 Grid electrode 303 Opening 304 Common wiring 401 Interlayer insulation Layer 402 Contact hole 403 Cr film

Claims (19)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 基板上に、一対の対向する素子電極と該
素子電極間を連絡する導電性膜とを形成する工程と、該
導電性膜に通電処理により電子放出部を形成する工程
と、炭素あるいは炭素化合物の雰囲気下にて上記素子電
極間に電圧を印加し、前記導電性膜上に炭素を主成分と
する膜を形成する工程と、該炭素を主成分とする膜に
部加熱にて加熱を施す工程とを有することを特徴とする
電子放出素子の製造方法。
A pair of opposing device electrodes on a substrate;
Forming a conductive film communicating between the device electrodes;
Step of forming an electron-emitting portion on a conductive film by applying a current
And the above-mentioned element voltage in an atmosphere of carbon or carbon compound.
A step of applying a voltage between the electrodes to form a film containing carbon as a main component on the conductive film; and heating the film containing carbon as a main component by local heating. And a step of performing electron emission.
【請求項2】 基板上に、一対の対向する素子電極と該
素子電極間を連絡する導電性膜とを形成する工程と、該
導電性膜に電子放出部を形成する工程と、炭素あるいは
炭素化合物の雰囲気下にて上記素子電極間に電圧を印加
し、前記導電性膜上にを主成分とする膜を形成する
工程と、該炭素を主成分とする膜に加熱を施す工程とを
有し、炭素を主成分とする膜を形成する工程と、加熱を
施す工程とを交互に2回以上繰り返すことを特徴とする
電子放出素子の製造方法。
2. A method according to claim 1 , wherein a pair of opposing device electrodes are provided on the substrate.
Forming a conductive film communicating between the device electrodes;
Forming an electron emitting portion on the conductive film;
Forming a film by applying a voltage <br/> between the device electrodes in an atmosphere, mainly of carbon-containing in said conductive film of a carbon compound, a film mainly containing the carbon And the step of applying heating.
Having a step of forming a film containing carbon as a main component and heating.
And a step of alternately repeating the applying step two or more times .
【請求項3】 前記加熱を施す工程は、前記炭素を主成
分とする膜の結晶性を向上させる工程である請求項1
は2に記載の電子放出素子の製造方法。
3. A step of performing the heating, also claim 1 is a process to improve the crystallinity of the film mainly containing carbon
3. The method for manufacturing an electron-emitting device according to item 2 .
【請求項4】 前記加熱を施す工程における加熱手段
は、レーザーである請求項1〜のいずれかに記載の電
子放出素子の製造方法。
(4)Heating means in the step of applying the heating
Is a laser.3Of any of the
Method for manufacturing an electron-emitting device.
【請求項5】 前記導電性膜は、微粒子からなる請求項
1〜のいずれかに記載の電子放出素子の製造方法。
Wherein said conductive film, method of manufacturing an electron-emitting device according to any one of claims 1 to 4 made of fine particles.
【請求項6】 前記微粒子は、金属あるいは金属酸化物
である請求項に記載の電子放出素子の製造方法。
6. The method according to claim 5 , wherein the fine particles are a metal or a metal oxide.
【請求項7】 前記炭素を主成分とする膜は、アモルフ
ァスカーボンあるいはグラファイトあるいはこれらの混
合物を主体としてなる請求項1〜のいずれかに記載の
電子放出素子の製造方法。
7. A film mainly containing carbon, method of manufacturing an electron-emitting device according to any one of claims 1 to 6 comprising the amorphous carbon or graphite or mixtures thereof as a main component.
【請求項8】 前記電子放出素子は、表面伝導型電子放
出素子である請求項1〜7のいずれかに記載の電子放出
素子の製造方法。
8. The method for manufacturing an electron-emitting device according to claim 1, wherein said electron-emitting device is a surface conduction electron-emitting device.
【請求項9】 電子放出素子とその駆動手段とを有する
電子源の製造方法において、前記電子放出素子を、請求
項1〜のいずれかに記載の方法で製造することを特徴
とする電子源の製造方法。
9. An electron emitting device and manufacturing method of the electron source and a driving unit, an electron source, characterized in that said electron-emitting devices produced by a method described in any one of claims 1-8 Manufacturing method.
【請求項10】 前記電子源は、複数の電子放出素子が
並列に結線された素子列を少なくとも1列以上有する電
子源である請求項に記載の電子源の製造方法。
Wherein said electron source manufacturing method of the electron source according to claim 9 plurality of electron-emitting devices is an electron source having at least one row or more-connected element array in parallel.
【請求項11】 前記電子源は、複数の電子放出素子が
結線された素子列の複数列がマトリクス配置されている
電子源である請求項に記載の電子源の製造方法。
Wherein said electron source manufacturing method of the electron source according to claim 9 plurality of electron-emitting devices is an electron source in which a plurality of rows are arranged in a matrix of-connected element array.
【請求項12】 電子放出素子と電子線の照射により画
像を形成する画像形成部材とを有する画像形成用パネル
の製造方法において、前記電子放出素子を、請求項1〜
のいずれかに記載の方法で製造することを特徴とする
画像形成用パネルの製造方法。
12. A method for manufacturing an image forming panel having an electron-emitting device and an image-forming member for forming an image by irradiating an electron beam, wherein the electron-emitting device comprises:
9. A method for manufacturing an image forming panel, which is manufactured by the method according to any one of 8 .
【請求項13】 前記画像形成用パネルは、前記電子放
出素子の複数が並列に結線された素子列を少なくとも1
列以上有する画像形成用パネルである請求項1に記載
の画像形成用パネルの製造方法。
13. The image forming panel according to claim 13, wherein at least one element row in which a plurality of the electron-emitting devices are connected in parallel.
Method of manufacturing an image-forming panel as claimed in claim 1 2, which is an image forming panel having more columns.
【請求項14】 前記画像形成用パネルは、前記電子放
出素子の複数が結線された素子列の複数列がマトリクス
配置されている画像形成用パネルである請求項1に記
載の画像形成用パネルの製造方法。
14. The image forming panel, an image forming panel as claimed in claim 1 2 more is an image forming panel for a plurality of rows of-connected element array is arranged in a matrix of the electron-emitting devices Manufacturing method.
【請求項15】 前記画像形成部材が、蛍光体である請
求項1〜1のいずれかに記載の画像形成用パネルの
製造方法。
15. The image forming member, a manufacturing method of an image forming panel according to claim 1 2-1 4 a phosphor.
【請求項16】 電子放出素子と、画像形成部材と、前
記電子放出素子から放出される電子線の前記画像形成部
材への照射を情報信号に応じて制御する駆動手段とを有
する画像形成装置の製造方法において、前記電子放出素
子を、請求項1〜のいずれかに記載の方法で製造する
ことを特徴とする画像形成装置の製造方法。
16. An image forming apparatus comprising: an electron-emitting device; an image forming member; and a driving unit that controls irradiation of the image forming member with an electron beam emitted from the electron-emitting device in accordance with an information signal. in the manufacturing method, the electron-emitting device, method of manufacturing an image forming apparatus, characterized by producing by the method according to any one of claims 1-8.
【請求項17】 前記画像形成装置は、前記電子放出素
子の複数が並列に結線された素子列を少なくとも1列以
上有する画像形成装置である請求項1に記載の画像形
成装置の製造方法。
17. The image forming apparatus, a manufacturing method of an image forming apparatus according to claim 1 6 more is an image forming apparatus having at least one row or more-connected element array in parallel of the electron-emitting device.
【請求項18】 前記画像形成装置は、前記電子放出素
子の複数が結線された素子列の複数列がマトリクス配置
されている画像形成装置である請求項1に記載の画像
形成装置の製造方法。
18. The image forming apparatus, a manufacturing method of a plurality of image forming apparatus according to claim 1 6 is an image forming apparatus in which a plurality columns of-connected element array is arranged in a matrix of the electron-emitting devices .
【請求項19】 前記画像形成部材が、蛍光体である請
求項1〜1のいずれかに記載の画像形成装置の製造
方法。
19. The image forming member, a manufacturing method of an image forming apparatus according to claim 1 6-1 8 is a phosphor.
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