JP3091965B2 - Method of manufacturing electron source and image forming apparatus - Google Patents

Method of manufacturing electron source and image forming apparatus

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JP3091965B2
JP3091965B2 JP12677499A JP12677499A JP3091965B2 JP 3091965 B2 JP3091965 B2 JP 3091965B2 JP 12677499 A JP12677499 A JP 12677499A JP 12677499 A JP12677499 A JP 12677499A JP 3091965 B2 JP3091965 B2 JP 3091965B2
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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、電子放出素子を多
数個配置してなる電子源の製造方法、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。
[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a method of manufacturing an electron source having a large number of electron-emitting 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. A
ppl. 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 ", JA
ppl. Phys. , 47, 5248 (1976).
And the like are known.

【0004】MIM型の例としては、C.A. Mea
d, “Operation ofTunnel−Em
ission Devices”, J. Appl.
Phys., 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-Em
issue Devices ", J. Appl.
Phys. , 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.
Electron Phys., 10,1290(1
965)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.
Electron Phys. , 10, 1290 (1
965).

【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:“IEEETran
s.ED Conf.”,519(1975)]、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 Tran
s. ED Conf. , 519 (1975)], and those based on carbon thin films [Hisashi Araki et al .: Vacuum, Vol. 26, No. 1, p. 22 (1983)] and the like have been reported.

【0007】これらの表面伝導型電子放出素子の典型的
な例として、前述のM.ハートウェルの素子構成を図1
8に模式的に示す。同図において1201は基板であ
る。1203は導電性膜で、H型形状のパターンに形成
された金属酸化物薄膜等からなり、後述の通電フォーミ
ングと呼ばれる通電処理により電子放出部1202が形
成される。尚、図中の間隔Lは、0.5〜1mm、W’
は、0.1mmで設定されている。
As a typical example of these surface conduction electron-emitting devices, the above-mentioned M.P. Figure 1 shows the device configuration of Hartwell
FIG. In the figure, reference numeral 1201 denotes a substrate. Reference numeral 1203 denotes a conductive film made of a metal oxide thin film or the like formed in an H-shaped pattern, and the electron emission portion 1202 is formed by an energization process called energization forming described below. The interval L in the figure is 0.5 to 1 mm, W '
Is set at 0.1 mm.

【0008】これらの表面伝導型電子放出素子において
は、電子放出を行う前に導電性膜1203を予め通電フ
ォーミングと呼ばれる通電処理によって電子放出部12
02を形成するのが一般的である。即ち、通電フォーミ
ングとは、前記導電性膜1203の両端に電圧を印加通
電し、導電性膜1203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1202を形成する処理である。尚、電子放出
部1202では導電性膜1203の一部に亀裂が発生し
ており、その亀裂付近から電子放出が行われる。
In these surface conduction electron-emitting devices, the electron-emitting portion 12 is subjected to an energization process called energization forming before the electron emission.
02 is generally formed. That is, the energization forming means that a voltage is applied to both ends of the conductive film 1203 and energized to locally break, deform or alter the conductive film 1203 to change the structure, and to form an electron in an electrically high-resistance state. This is a process for forming the emission unit 1202. Note that a crack is generated in a part of the conductive film 1203 in the electron emitting portion 1202, and electrons are emitted from the vicinity of the crack.

【0009】上述のM.ハートウェルの素子とは別に、
本出願人は、絶縁性の基体上に、導電体により形成され
た対向する一対の素子電極を形成し、これらの電極とは
別に両電極を連絡する導電性膜を形成し、通電フォーミ
ングにより電子放出部を形成した構成の素子を報告して
いる。かかる通電フォーミングの方法としては、パルス
電圧を印加し、このパルスの波高値を漸増させる方法が
適用できることも報告している。これらの構成及び方法
については、例えば、特願平6−141670号の明細
書中に、その一例が記載されている。
The above-described M.P. Apart from the Hartwell device,
The present applicant has formed a pair of opposing element electrodes formed of a conductor on an insulating substrate, formed a conductive film connecting the two electrodes separately from these electrodes, and formed an electron by electric current forming. A device having a structure in which an emission portion is formed is reported. It is also reported that a method of applying a pulse voltage and gradually increasing the peak value of the pulse can be applied as a method of the energization forming. An example of such a configuration and method is described in, for example, the specification of Japanese Patent Application No. 6-141670.

【0010】上述の表面伝導型電子放出素子は、構造が
単純であることから、大面積に亙って多数素子を配列形
成できる利点がある。そこで、この特徴を活かすための
種々の応用が研究されている。例えば、荷電ビーム源、
表示装置等の画像形成装置への利用が挙げられる。
The above-mentioned surface conduction electron-emitting device has an advantage that a large number of devices can be arrayed over a large area because of its simple structure. Therefore, various applications for utilizing this feature are being studied. For example, a charged beam source,
Application to an image forming apparatus such as a display device is exemplified.

【0011】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(梯子型配置とも呼ぶ)した電子源が挙
げられる(例えば、特開昭64−31332号公報、特
開平1−283749号公報、同2−257552号公
報)。
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 a common wiring). An electron source in which rows each connected by a common line (also referred to as a ladder-type arrangement) are provided (for example, JP-A-64-31332, JP-A-1-283737, 2-257552).

【0012】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5066883号明細書)。
In particular, in the case of a display device, a flat panel display device similar to a display device using liquid crystal can be used, and a self-luminous display device that does not require a backlight is a surface-conduction type electron-emitting device. There has been proposed a display device in which an electron source in which a number of elements are arranged and a phosphor that emits visible light when irradiated with an electron beam from the electron source are combined (US Pat. No. 5,066,883).

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】電子放出素子について
は、これを適用した画像形成装置が、表示画像を構成す
る画素間の輝度のばらつきが少ない均一な画像を安定し
て提供できるよう、更に電子放出特性の均一性と安定性
の向上が要望されている。
With respect to the electron-emitting device, furthermore, the image forming apparatus to which the electron-emitting device is applied is further improved so as to stably provide a uniform image with little variation in luminance between pixels constituting a display image. There is a need for improved uniformity and stability of release characteristics.

【0014】しかしながら、上述のM.ハートウェルの
電子放出素子にあっては、電子放出の均一性と安定性に
ついて、必ずしも満足のゆくものが得られていない。具
体的には、前述のフォーミング処理によって形成された
電子放出部は、その形態が電子放出部全体に渡って不均
一であるため、かかる素子を基板上に複数配置して、例
えば平面型画像形成装置などに利用する電子源を形成す
ると、複数の素子間においても電子放出部の形態が不均
一であり、その電子放出特性に至っても均一な電子放出
を行うことが困難であろうと思われる。従って、これを
用いて均一で動作安定性に優れた画像形成装置を提供す
ることは極めて難しいと言わざるを得ない。
However, the above-mentioned M.P. In the Hartwell electron-emitting device, satisfactory electron emission uniformity and stability have not always been obtained. Specifically, since the shape of the electron-emitting portion formed by the above-described forming process is not uniform over the entire electron-emitting portion, a plurality of such elements are arranged on a substrate, and for example, a flat image forming device is formed. When an electron source used for a device or the like is formed, the shape of the electron emitting portion is not uniform among a plurality of elements, and it is considered that it is difficult to perform uniform electron emission even at the electron emission characteristic. Therefore, it must be said that it is extremely difficult to provide an image forming apparatus which is uniform and has excellent operation stability by using this.

【0015】一方、本出願人により報告された電子放出
素子及びその製造方法によれば、上記の問題点は相当改
善することが出来、これを用いた電子源及び画像形成装
置についても、前述の出願においてもその例が報告され
ている。
On the other hand, according to the electron-emitting device and the manufacturing method thereof reported by the present applicant, the above problems can be considerably improved, and the electron source and the image forming apparatus using the same can also be improved. Examples are also reported in the application.

【0016】しかしながら、より高度な応用に用いるた
めには、電子放出特性の均一性と安定性の更なる向上が
求められている。とりわけ、多数の表面伝導型電子放出
素子を配置した電子源を製造する工程で、通電フォーミ
ングにより電子放出部を形成する工程では、比較的大き
な電力が必要となり、従って、配線を流れる電流も大き
くなる。このため、配線の有する電気抵抗により電圧降
下が起こり、フォーミング工程で電子放出素子にかかる
実効的な電圧が素子毎に異なってしまう。このため、素
子毎の電子放出特性に無視できない違いが生ずる場合が
ある。
However, in order to use it for more advanced applications, it is required to further improve the uniformity and stability of the electron emission characteristics. In particular, in the process of manufacturing an electron source in which a large number of surface conduction electron-emitting devices are arranged, in the process of forming an electron-emitting portion by energization forming, relatively large power is required, and therefore, the current flowing through the wiring is also large. . For this reason, a voltage drop occurs due to the electric resistance of the wiring, and the effective voltage applied to the electron-emitting devices in the forming step differs for each device. For this reason, a non-negligible difference may occur in the electron emission characteristics of each element.

【0017】また、電子放出素子の形成に大きな電力を
必要とするため、電子放出部が必ずしも好ましい状態に
形成されず、電子放出効率などの電子放出特性自体も十
分なものが得られない場合がある。
In addition, since a large amount of electric power is required to form the electron-emitting device, the electron-emitting portion is not necessarily formed in a preferable state, and sufficient electron-emitting characteristics such as electron-emitting efficiency may not be obtained. is there.

【0018】本発明の目的は、上述した解決すべき技術
課題を解決し、より均一で安定な電子放出特性を有する
電子放出素子を多数備える電子源を提供することにあ
る。本発明の別の目的は、より均一で動作安定性に優
れ、より高品位な画像を形成し得る画像形成装置を提供
することにある。
An object of the present invention is to solve the above-mentioned technical problems to be solved and to provide an electron source having a large number of electron-emitting devices having more uniform and stable electron-emitting characteristics. Another object of the present invention is to provide an image forming apparatus which is more uniform, has excellent operation stability, and can form a higher quality image.

【0019】[0019]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに成された本発明の構成は、以下の通りである。
The configuration of the present invention made to achieve the above object is as follows.

【0020】即ち、本発明の第一は、基体上に、電極間
に電子放出部を有する導電性膜を備える複数の電子放出
素子が配列された電子源の製造方法において、該電子源
は、複数の電子放出素子を共通接続した電子放出素子行
を複数行有するものであって、導電性膜の還元または凝
集を促進するガスを含む雰囲気中にて前記複数の電子放
出素子の導電性膜に電子放出部を形成する際に、各電子
放出素子行毎に1乃至数パルスのパルス電圧を順次印加
し、これを複数回繰り返して行うことを特徴とする電子
源の製造方法にある。
That is, a first aspect of the present invention is a method of manufacturing an electron source in which a plurality of electron-emitting devices each having a conductive film having an electron-emitting portion between electrodes are arranged on a substrate. A device having a plurality of electron-emitting device rows in which a plurality of electron-emitting devices are commonly connected, wherein the conductive film is reduced or coagulated.
When forming electron-emitting portions in the conductive film of the plurality of electron-emitting devices in an atmosphere containing a gas that promotes collection, a pulse voltage of one to several pulses is sequentially applied to each electron-emitting device row, This is repeated a plurality of times to provide a method of manufacturing an electron source.

【0021】本発明の電子源の製造方法においては、前
記電子放出素子行の複数行からなる複数のブロック毎に
順次電圧印加を行って、各ブロック毎に順次電子放出部
を形成することが好ましい。
In the method of manufacturing an electron source according to the present invention, it is preferable that a voltage is sequentially applied to a plurality of blocks each including a plurality of rows of the electron emission element rows, and an electron emission portion is sequentially formed for each block. .

【0022】また、本発明の第二は、基体上に、複数の
電子放出素子が配列された電子源と、該電子源から放出
される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装置の製造方法において、前記電子
源が、上記本発明第一の方法にて製造されることを特徴
とする画像形成装置の製造方法にある。
A second aspect of the present invention is to provide an electron source having a plurality of electron-emitting devices arranged on a substrate, and an image forming member for forming an image by irradiating an electron beam emitted from the electron source. In the method for manufacturing an image forming apparatus, the electron source is manufactured by the first method of the present invention.

【0023】本発明の電子源の製造方法によれば、複数
素子にわたりより均一で安定な電子放出が可能な電子源
が得られる。また、本発明の画像形成装置の製造方法に
よれば、ばらつきが少なく動作安定性に優れた良好な画
像を表示し得る画像形成装置が得られる。
According to the method for manufacturing an electron source of the present invention, an electron source capable of emitting electrons more uniformly and stably over a plurality of elements can be obtained. Further, according to the method for manufacturing an image forming apparatus of the present invention, an image forming apparatus capable of displaying a good image with little variation and excellent operation stability can be obtained.

【0024】[0024]

【発明の実施の形態】次に、本発明の好ましい実施態様
を示す。
Next, preferred embodiments of the present invention will be described.

【0025】本発明に適用し得る電子放出素子は、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 devices applicable to the present invention are classified into the cold-cathode type electron-emitting devices described above, and among them, from the viewpoint of the electron-emitting characteristics and the like, particularly the surface-conduction-type electron-emitting devices. Is preferred. Therefore, a surface conduction electron-emitting device will be described below as an example.

【0026】本発明に適用し得る表面伝導型電子放出素
子の基本的構成には、大別して、平面型と垂直型の2つ
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 basic configuration of the surface conduction electron-emitting device applicable to the present invention is roughly classified into two types: a plane type and a vertical type. First, a basic configuration of a planar surface conduction electron-emitting device will be described.

【0027】図1は、本発明に適用し得る平面型の表面
伝導型電子放出素子の一構成例を示す模式図であり、図
1(a)は平面図、図1(b)は縦断面図である。図1
において、1は基板、4と5は電極(素子電極)、3は
導電性膜、2は電子放出部である。
FIGS. 1A and 1B are schematic views showing a configuration example of a plane type surface conduction electron-emitting device applicable to the present invention. FIG. 1A is a plan view, and FIG. FIG. FIG.
In the figure, 1 is a substrate, 4 and 5 are electrodes (element electrodes), 3 is a conductive film, and 2 is an electron emitting portion.

【0028】基板1としては、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及びSi基板等を用いることが
できる。
Examples of the substrate 1 include quartz glass, glass having a reduced impurity content such as Na, blue plate glass, a laminate of blue plate glass with SiO 2 laminated thereon by sputtering, ceramics such as alumina, and a Si substrate. Can be used.

【0029】対向する素子電極4,5の材料としては、
一般的な導体材料を用いることができ、例えばNi、C
r、Au、Mo、W、Pt、Ti、Al、Cu、Pd等
の金属或は合金及びPd、Ag、Au、RuO2 、Pd
−Ag等の金属或は金属酸化物とガラス等から構成され
る印刷導体、In23 −SnO2 等の透明導電体及び
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.
General conductor materials can be used, for example, Ni, C
metals or alloys such as r, Au, Mo, W, Pt, Ti, Al, Cu, Pd and Pd, Ag, Au, RuO 2 , Pd
Metal or metal oxide and printed conductor composed of glass or the like, such as -ag, is appropriately selected from a semiconductor conductive materials such as transparent conductor and polysilicon or the like In 2 O 3 -SnO 2.

【0030】素子電極間隔L、素子電極長さW1 、導電
性膜3の幅W2 及び厚さ等は、応用される形態等を考慮
して、設計される。素子電極間隔Lは、好ましくは、数
百nmから数百μmの範囲とすることができ、より好ま
しくは、素子電極間に印加する電圧等を考慮して数μm
から数十μmの範囲とすることができる。
The element electrode interval L, the element electrode length W 1 , the width W 2 and the thickness of the conductive film 3 are designed in consideration of the applied form and the like. The element electrode interval L can be preferably in the range of several hundred nm to several hundred μm, and more preferably several μm in consideration of the voltage applied between the element electrodes.
To several tens of μm.

【0031】素子電極長さW1 は、電極の抵抗値、電子
放出特性を考慮して、数μmから数百μmの範囲とする
ことができる。素子電極4,5の膜厚dは、数十nmか
ら数μmの範囲とすることができる。
The element electrode length W 1 can be in the range of several μm to several hundred μm in consideration of the resistance value of the electrode and the electron emission characteristics. The film thickness d of the device electrodes 4 and 5 can be in the range of several tens nm to several μm.

【0032】尚、図1に示した構成だけでなく、基板1
上に、導電性膜3、対向する素子電極4,5の順に積層
した構成とすることもできる。
In addition to the structure shown in FIG.
A configuration in which the conductive film 3 and the opposing element electrodes 4 and 5 are laminated on the above in this order can also be adopted.

【0033】導電性膜3を構成する主な材料としては、
例えばPd,Pt,Ru,Ag,Au,Ti,In,C
u,Cr,Fe,Zn,Sn,Ta,W,Pb等の金
属、PdO,SnO2 ,In23 ,PbO,Sb2
3 等の酸化物、HfB2 ,ZrB2 ,LaB6 ,CeB
6 ,YB4 ,GdB4 等の硼化物、TiC,ZrC,H
fC,TaC,SiC,WCなどの炭化物、TiN,Z
rN,HfN等の窒化物、Si,Ge等の半導体、カー
ボン等が挙げられる。
The main materials constituting the conductive film 3 include:
For example, Pd, Pt, Ru, Ag, Au, Ti, In, C
u, Cr, Fe, Zn, Sn, Ta, W, and Pb, etc., PdO, SnO 2, In 2 O 3, PbO, Sb 2 O
Oxides such as 3 , HfB 2 , ZrB 2 , LaB 6 , CeB
6 , borides such as YB 4 and GdB 4 , TiC, ZrC, H
carbides such as fC, TaC, SiC, WC, TiN, Z
Examples include nitrides such as rN and HfN, semiconductors such as Si and Ge, and carbon.

【0034】導電性膜3には、良好な電子放出特性を得
るために、微粒子で構成された微粒子膜を用いるのが好
ましい。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
ミング条件等を考慮して適宜設定される。この導電性膜
3の膜厚は、好ましくは数Åから数百nmであり、その
抵抗値Rsが、102 〜107 Ω/□の抵抗値を示す膜
厚で形成したものが好ましく用いられる。なおRsは、
幅がwで長さがlの薄膜の、長さ方向に測定した抵抗R
を、R=Rs(l/w)と置いたときの値である。上記
抵抗値を示す膜厚はおよそ5nmから50nmの範囲に
あり、この膜厚範囲において、それぞれの材料の薄膜は
微粒子膜の形態を有している。ここで述べる微粒子膜と
は、複数の微粒子が集合した膜であり、その微細構造
は、微粒子が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)をとっている。微粒子の粒径は、数Åから
数百nmの範囲、好ましくは、1nmから20nmの範
囲である。
As the conductive film 3, it is preferable to use a fine particle film made of fine particles in order to obtain good electron emission characteristics. The film thickness is appropriately set in consideration of step coverage for the device electrodes 4 and 5, a resistance value between the device electrodes 4 and 5, a forming condition described later, and the like. The thickness of the conductive film 3 is preferably several to several hundreds of nm, and a film formed with a resistance value Rs of 10 2 to 10 7 Ω / □ is preferably used. . Note that Rs is
Resistance R measured in the length direction of a thin film having a width w and a length 1
Is set as R = Rs (l / w). The film thickness showing the above-mentioned resistance value is in the range of about 5 nm to 50 nm, and in this film thickness range, the thin film of each material has the form of a fine particle film. The fine particle film described here is a film in which a plurality of fine particles are aggregated, and has a fine structure not only in a state in which the fine particles are individually dispersed and arranged, but also in a state in which the fine particles are adjacent to each other or overlap each other (some fine particles may To form an island-like structure as a whole). The particle size of the fine particles is in the range of several to several hundreds of nm, preferably in the range of 1 to 20 nm.

【0035】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 the meaning will be described.

【0036】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".

【0037】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.

【0038】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), "fine particles in this paper have a diameter of 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).

【0039】付言すると、新技術開発事業団の“林・超
微粒子プロジェクト”での「超微粒子」の定義は、粒径
の下限はさらに小さく、次のようなものであった。
In addition, the definition of “ultrafine particles” in the “Hayashi / Ultrafine Particle Project” of the New Technology Development Corporation has the following lower limit of the particle size, and is as follows.

【0040】「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 1988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 “Ultrafine 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 “ultrafine particle”. Then, one ultrafine particle is about 100-
It is an aggregate of about 10 8 atoms. Ultra-fine particles are large to giant particles on an atomic scale. ("Ultra Fine Particles-Creative Science and Technology" Hayashi Tax, Ryoji Ueda, Akira Tazaki
(Edited by Mita Publishing, 1988, page 2, lines 1 to 4) /
"A particle even smaller than an ultrafine particle, that is, a single particle composed of several to several hundred atoms, is usually called a cluster" (ibid., Page 2, lines 12 to 13).

【0041】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〜1nm程度、上限は数μm
程度のものを指すこととする。
Based on the above general term,
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 1 nm, and the upper limit is
It refers to the degree.

【0042】電子放出部2は、導電性膜3の一部に形成
された高抵抗の亀裂により構成され、導電性膜3の膜
厚、膜質、材料及び後述する通電フォーミングの手法等
に依存したものとなるが、かかる亀裂幅は一様で50n
m以下であることが好ましい。亀裂幅の測定は、電子顕
微鏡により亀裂を電子放出部全長にわたって観察し、電
子放出部に沿って、1μm毎に測定点を決め、各部で亀
裂の幅を測定する。そして、本明細書において『亀裂幅
が一様である』とは、全測定点の70%以上の点におけ
る測定値が、ある中心値の上下20%以内に収まってい
ることを意味する。また、電子放出部全体について『亀
裂幅』という場合は、上記の中心値を意味する。
The electron-emitting portion 2 is constituted by a high-resistance crack formed in a part of the conductive film 3 and depends on the film thickness, film quality and material of the conductive film 3 and the energization forming method described later. However, the crack width is uniform and 50n
m or less. For the measurement of the crack width, the crack is observed over the entire length of the electron-emitting portion using an electron microscope, measurement points are determined at intervals of 1 μm along the electron-emitting portion, and the width of the crack is measured at each portion. In this specification, "the crack width is uniform" means that the measured values at 70% or more of all the measured points are within 20% of a certain central value. In addition, the term “crack width” for the entire electron emitting portion means the above-mentioned center value.

【0043】電子放出部2の内部には、数Åから数十n
mの範囲の粒径の導電性微粒子が存在する場合もある。
この導電性微粒子は、導電性膜3を構成する材料の元素
の一部、あるいは全ての元素を含有するものとなる。電
子放出部2及びその近傍の導電性膜3には、後述する活
性化工程を経た場合、その活性化工程を行った気相中に
含まれる一部あるいは全ての元素からなる単体物質及び
化合物を有する場合もある。具体的には、炭素及び/又
は炭素化合物あるいは金属及び/又は金属化合物を有す
る。尚、電子放出部2の位置は、図1に限るものではな
い。
The inside of the electron-emitting portion 2 has several Å to several tens n
In some cases, conductive fine particles having a particle size in the range of m exist.
The conductive fine particles contain some or all of the elements of the material constituting the conductive film 3. When the electron-emitting portion 2 and the conductive film 3 in the vicinity of the electron-emitting portion 2 have undergone an activation step described later, a simple substance and a compound composed of some or all of the elements contained in the gas phase subjected to the activation step are used. May have. Specifically, it has carbon and / or a carbon compound or a metal and / or a metal compound. In addition, the position of the electron emission unit 2 is not limited to FIG.

【0044】次に、垂直型の表面伝導型電子放出素子に
ついて説明する。
Next, a vertical type surface conduction electron-emitting device will be described.

【0045】図2は、本発明に適用し得る垂直型の表面
伝導型電子放出素子の一構成例を示す模式図であり、図
1に示した部位と同じ部位には図1に付した符号と同一
の符号を付している。21は段差形成部である。基板
1、素子電極4及び5、導電性膜3、電子放出部2は、
前述した平面型表面伝導型電子放出素子の場合と同様の
材料で構成することができる。段差形成部21は、真空
蒸着法、印刷法、スパッタ法等で形成されたSiO2
の絶縁性材料で構成することができる。段差形成部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に対応し、数百nmから数百μmの範
囲とすることができる。この膜厚は、段差形成部の製
法、及び、素子電極間に印加する電圧を考慮して設定さ
れるが、数μmから数十μmの範囲が好ましい。
FIG. 2 is a schematic view showing an example of the structure of a vertical surface conduction electron-emitting device applicable to the present invention. The same parts as those shown in FIG. The same reference numerals are used as in FIG. 21 is a step forming part. The substrate 1, the device electrodes 4 and 5, the conductive film 3, and the electron-emitting portion 2
It can be made of the same material as that of the above-mentioned flat surface conduction electron-emitting device. The step forming portion 21 can be made of an insulating material such as SiO 2 formed by a vacuum deposition method, a printing method, a sputtering method, or the like. Step forming part 21
Has a thickness in the range of several hundred nm to several hundred μm corresponding to the element electrode interval L of the above-mentioned flat surface conduction electron-emitting device. This film thickness is set in consideration of the manufacturing method of the step forming portion and the voltage applied between the device electrodes, and is preferably in the range of several μm to several tens μm.

【0046】導電性膜3は、素子電極4及び5と段差形
成部21作製後に、該素子電極4,5の上に積層され
る。電子放出部2は、図2においては、段差形成部21
に形成されているが、作成条件、フォーミング条件等に
依存し、形状、位置ともこれに限られるものではない。
The conductive film 3 is stacked on the device electrodes 4 and 5 after the device electrodes 4 and 5 and the step forming portion 21 are formed. In FIG. 2, the electron emitting unit 2 includes a step forming unit 21.
However, the shape and position are not limited to the above depending on the forming conditions, forming conditions, and the like.

【0047】図1に示した構成の表面伝導型電子放出素
子を例に、図3の製造工程図に基づいてその製造方法の
一例を以下に説明する。尚、図3においても図1に示し
た部位と同じ部位には図1に付した符号と同一の符号を
付している。
An example of the manufacturing method of the surface conduction electron-emitting device having the structure shown in FIG. 1 will be described below with reference to the manufacturing process diagram of FIG. In FIG. 3, the same parts as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals as those shown in FIG.

【0048】1)絶縁性基板1を洗剤、純水及び有機溶
剤等を用いて十分に洗浄した後、真空蒸着法、スパッタ
法等により素子電極材料を堆積後、例えばフォトリソグ
ラフィー技術を用いて基板1上に素子電極4,5を形成
する(図3(a))。
1) After sufficiently cleaning the insulating substrate 1 using a detergent, pure water, an organic solvent, and the like, depositing an element electrode material by a vacuum deposition method, a sputtering method, or the like, and then using, for example, a photolithography technique to form the substrate. Element electrodes 4 and 5 are formed on 1 (FIG. 3A).

【0049】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、有機金属膜を形成する。有機
金属溶液には、前述の導電性膜3の材料の金属を主元素
とする有機化合物の溶液を用いることができる。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
りパターニングし、金属酸化物からなる導電性膜3を形
成する(図3(b))。ここでは、有機金属溶液の塗布
法を挙げて説明したが、導電性膜3の形成法はこれに限
られるものではなく、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
法等を用いることもできる。
2) On the substrate 1 provided with the device electrodes 4 and 5,
An organometallic solution is applied to form an organometallic film. As the organic metal solution, a solution of an organic compound containing the metal of the material of the conductive film 3 as a main element can be used. The organic metal film is heated and baked, and patterned by lift-off, etching, or the like to form a conductive film 3 made of a metal oxide (FIG. 3B). Here, the method of applying the organometallic solution has been described, but the method of forming the conductive film 3 is not limited to this, and a vacuum deposition method, a sputtering method, a chemical vapor deposition method, a dispersion coating method, A dipping method, a spinner method, or the like can also be used.

【0050】3)続いて、フォーミング工程を施す。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には局所的に破壊,変形もしくは変質等の構造の
変化した部位が形成される。該部位が電子放出部2を構
成する(図3(c))。
3) Subsequently, a forming step is performed. When electricity is supplied from a power source (not shown) between the device electrodes 4 and 5, a portion of the conductive film 3 where the structure is locally changed, such as destruction, deformation or alteration, is formed. The portion constitutes the electron emission section 2 (FIG. 3C).

【0051】フォーミング処理のために素子に印加する
電圧は、パルス電圧が好ましい。パルスの形状として
は、例えば図20(a)に示すような波高値が一定の三
角波パルスや、図20(b)に示すような波高値の漸増
する三角波パルスを用いることができる。
The voltage applied to the device for the forming process is preferably a pulse voltage. As a pulse shape, for example, a triangular wave pulse having a constant peak value as shown in FIG. 20A or a triangular wave pulse having a gradually increasing peak value as shown in FIG. 20B can be used.

【0052】図20(a)の形状のパルスの場合、例え
ばパルス幅T1 を1μ秒〜10m秒、パルス間隔T2
10μ秒〜100m秒程度とし、波高値を適宜選択し
て、数秒から数十分印加する。図20(b)の形状のパ
ルスの場合、T1 ,T2 は上記と同様とし、波高値を徐
々に増加させながら印加する。
[0052] For the shape of the pulse of FIG. 20 (a), for example, a pulse width T 1 to 1μ seconds ~10m seconds, the pulse interval T 2 and 10μ seconds ~100m seconds approximately, by appropriately selecting the peak value, from a few seconds Apply for tens of minutes. In the case of the pulse having the shape shown in FIG. 20B, T 1 and T 2 are the same as above, and are applied while gradually increasing the peak value.

【0053】通電フォーミング処理の終了は、パルスと
パルスの間に、導電性膜3の破壊、変形もしくは変質を
引き起こさない程度の電圧パルスを印加し、素子に流れ
る電流を測定して検知することができる。例えば、0.
1V程度の電圧印加により素子に流れる電流を測定し、
抵抗値を求めて、1MΩを越えた時点で通電フォーミン
グを終了するのが好ましい。
The end of the energization forming process can be detected by applying a voltage pulse between the pulses that does not cause the destruction, deformation or alteration of the conductive film 3 and measuring the current flowing through the element. it can. For example, 0.
Measure the current flowing through the element by applying a voltage of about 1 V,
It is preferable to calculate the resistance value and terminate the energization forming when the resistance value exceeds 1 MΩ.

【0054】上記の通電フォーミング処理は、導電性膜
3の還元または凝集を促進するガスを含む雰囲気中にて
行う。
The above-described energization forming treatment is performed in an atmosphere containing a gas that promotes reduction or aggregation of the conductive film 3.
Do.

【0055】導電性膜3の凝集を促進させるガスとして
は、導電性膜3が金属酸化物よりなる場合は、還元性を
有する物質が使用可能であり、H2 ,CO等の他、メタ
ン、エタン、エチレン、プロピレン、ベンゼン、トルエ
ン、メタノール、エタノール、アセトンなどの有機物質
のガスも効果がある。これは、還元により導電性膜を構
成する物質が金属酸化物から金属に変化する際、凝集を
伴うからであると思われる。一方、導電性膜3が金属よ
り構成される場合は、当然還元に伴う凝集は起こらない
ので、COやアセトン等は凝集を促進する効果を示さな
いが、H2 はこの場合でも凝集を促進する効果を示す。
As the gas for promoting the aggregation of the conductive film 3, when the conductive film 3 is made of a metal oxide, a substance having a reducing property can be used. In addition to H 2 and CO, methane, Gases of organic substances such as ethane, ethylene, propylene, benzene, toluene, methanol, ethanol, and acetone are also effective. This is presumably because when the material constituting the conductive film changes from metal oxide to metal by reduction, aggregation occurs with the metal. On the other hand, when the conductive film 3 is made of a metal, CO or acetone or the like does not show the effect of promoting the aggregation because the aggregation due to reduction does not occur, but H 2 promotes the aggregation even in this case. Show the effect.

【0056】上記のような雰囲気中で通電フォーミング
処理を行うと、必要な電力は従来のように真空中で同様
な処理を行った場合に比べ、数十%低下させることがで
きる。これは、従来の方法では、素子に流れる電流によ
り発生するジュール熱により、導電性膜3の温度が上昇
し、これにより局所的な破壊、変形ないし変質が生じ、
電子放出部2が形成される対し、上記のような雰囲気中
で通電フォーミング処理を行うと、導電性膜の凝集を促
進する物質により、導電性膜の局所的破壊、変形ないし
変質が促進され、処理に必要な電力を低下させることが
できるためであると推測される。
When the energization forming process is performed in the above-described atmosphere, the required electric power can be reduced by several tens of percent compared with the case where the similar process is performed in a vacuum as in the related art. This is because in the conventional method, the temperature of the conductive film 3 rises due to Joule heat generated by the current flowing through the element, thereby causing local destruction, deformation or deterioration,
When the electron-forming process is performed in the above-described atmosphere while the electron-emitting portion 2 is formed, local destruction, deformation, or alteration of the conductive film is promoted by a substance that promotes aggregation of the conductive film, It is presumed that this is because the power required for processing can be reduced.

【0057】凝集を促進させるガスの好ましい圧力は、
ガスの種類、導電性膜3の材質、印加する電圧パルスの
波形などの条件により異なる。圧力が比較的低い場合に
は、パルス波高値の漸増する電圧パルスの印加によりフ
ォーミング処理を行うとき、処理に必要な電力を低下さ
せる効果が現れる。一方、圧力が高い場合には、パルス
波高値が一定の電圧パルスを印加することによって、亀
裂幅を均一にし、且つリーク電流の発生を防ぐ効果を得
ることができる。
The preferred pressure of the gas that promotes aggregation is
It depends on conditions such as the type of gas, the material of the conductive film 3 and the waveform of the applied voltage pulse. When the pressure is relatively low, when the forming process is performed by applying a voltage pulse whose pulse peak value gradually increases, an effect of reducing the power required for the process appears. On the other hand, when the pressure is high, by applying a voltage pulse having a constant pulse peak value, it is possible to obtain the effect of making the crack width uniform and preventing the generation of a leak current.

【0058】また、導電性膜3の材質が比較的還元され
やすい金属酸化物である場合には、複数の素子を処理す
るとき、それぞれの導電性膜の抵抗値にバラツキがあっ
てもこれに起因する電子放出特性のバラツキを抑制する
効果が期待される。すなわち、金属酸化物よりなる導電
性膜に上記雰囲気中で電流を流したとき、発熱による温
度上昇のため還元が起こり、導電性膜の抵抗値が低下す
る。このとき、素子に印加する電圧パルスの波高値を一
定に保持しておくと、導電性膜に流れる電流は増加し、
発熱量も増加する。そして、導電性膜の初めの抵抗値が
素子毎に異なっていても、電子放出部の形成が起こると
きの発熱量はどの素子でも概略同じ程度と考えられるた
め、同じ条件のパルス電圧を印加しておけば、導電性膜
の抵抗値が同じ値まで低下したところで電子放出部の形
成が起こることになる。このため、どの素子でもほぼ同
じ条件で電子放出部の形成が行われ、電子放出特性のバ
ラツキが抑制される。
In the case where the material of the conductive film 3 is a metal oxide that is relatively easily reduced, even when the resistance values of the conductive films vary when processing a plurality of elements. The effect of suppressing the resulting variation in electron emission characteristics is expected. That is, when an electric current is applied to the conductive film made of a metal oxide in the above atmosphere, reduction occurs due to an increase in temperature due to heat generation, and the resistance value of the conductive film decreases. At this time, if the peak value of the voltage pulse applied to the element is kept constant, the current flowing through the conductive film increases,
The calorific value also increases. Even if the initial resistance value of the conductive film is different for each element, since the amount of heat generated when the electron emission portion is formed is considered to be substantially the same for all the elements, a pulse voltage under the same condition is applied. In this case, when the resistance value of the conductive film decreases to the same value, the formation of the electron emission portion occurs. For this reason, the electron-emitting portion is formed under almost the same conditions in any element, and the variation in the electron-emitting characteristics is suppressed.

【0059】また、通電フォーミングのパルス電圧とし
ては、図4(a)あるいは図4(b)に示す波形を好ま
しく用いることもできる。
As the pulse voltage for the energization forming, the waveform shown in FIG. 4A or FIG. 4B can be preferably used.

【0060】かかる通電フォーミングでは、パルス電圧
の波高値を、例えば0.1Vステップづつ増加させなが
ら電圧を印加し、導電性膜3が低抵抗化もしくは凝集を
始める電圧Vh までパルス波高値が達した後、一定時間
h 、例えば数秒から数十分電圧Vh を保持しながらパ
ルスを印加することで行う。あるいは、Vh の値が予め
十分な精度で求められている場合には、パルス波高値を
初めからVh に設定し、一定時間の保持を行っても良
い。
[0060] In such a energization forming is the peak value of the pulse voltage, for example 0.1V while step by step increasing voltage is applied, the conductive film 3 is pulse peak value to the voltage V h to start the low-resistance or aggregation reaches after a certain period of time T h, carried out by applying a pulse while maintaining tens minutes voltage V h, for example, from a few seconds. Alternatively, when the value of V h is calculated in advance sufficient accuracy, set from the beginning to the V h the pulse height may be performed retention for a certain time.

【0061】このように、電圧Vh で一定時間Th 保持
することで、導電性膜3の一部に導電性膜材料が凝集し
た微粒子からなる不連続膜の領域を徐々に形成すること
ができる。この間、導電性膜3を含む素子電極4,5間
の抵抗値は高抵抗に向かい、十分に抵抗値が高抵抗に達
した状態でフォーミング処理を終了する。また、Th
時間保持する間に抵抗値が十分に高抵抗に達しない場合
には、更に、パルス幅を大きくしてパルスを印加して高
抵抗化を進め、フォーミングを終了させる方法(図4
(a))と、パルス波高値を再び増加させて高抵抗化を
進め、フォーミングを終了させる方法(図4(b))、
そしてこの両方を併用して、パルス幅を広げて更にパル
ス波高値を増加させる方法(不図示)がある。このよう
にして、導電性膜3の一部に50nm以下の幅の亀裂か
らなる電子放出部2を形成できる。この点に関して更に
説明する。
[0061] In this way, by a predetermined time T h held at a voltage V h, is the conductive film material on a part of the conductive film 3 is gradually formed a region of the discontinuous film made of aggregated fine particles it can. During this time, the resistance value between the element electrodes 4 and 5 including the conductive film 3 goes toward high resistance, and the forming process ends when the resistance value has sufficiently reached high resistance. Further, when the resistance value during the retention time of T h does not reach a sufficiently high resistance, further advances the high resistance by applying a pulse to increase the pulse width, a method of terminating the forming (FIG. 4
(A)) and a method of increasing the pulse peak value again to increase the resistance and ending the forming (FIG. 4 (b)).
There is a method (not shown) in which both of them are used together to increase the pulse width and further increase the pulse crest value. In this manner, the electron emitting portion 2 formed of a crack having a width of 50 nm or less can be formed in a part of the conductive film 3. This will be further described.

【0062】前述の特願平6−141670号の明細書
に記載されたパルス波高値を漸増させる方法を、PdO
微粒子よりなる導電性膜を有する素子を真空中でフォー
ミング処理する工程に適用した場合、素子の抵抗値は、
パルス波高値を増加させるにつれて、概略図21に模式
的に示したように変化し、パルス波高値がVformに達し
た時点で、フォーミング処理が完了する。すなわち、素
子電極間にパルス電圧を印加し、導電性膜に電流を流す
ことにより、発熱が起こり、導電性膜の温度が上昇す
る。この発熱量が大きければ導電性膜の一部が一挙に変
形・変質され、抵抗値が大きくなる。一方、発熱量がそ
れほど大きくない場合には、導電性膜の材質が徐々に凝
集を起こす。該導電性膜の材質が、PdOの様に比較的
容易に還元される金属酸化物の場合には、還元が同時に
進行する。
The method of gradually increasing the pulse peak value described in the specification of Japanese Patent Application No. 6-141670 is described by PdO.
When applied to a step of forming a device having a conductive film made of fine particles in a vacuum, the resistance value of the device is:
As the pulse crest value is increased, it changes as schematically shown in FIG. 21. When the pulse crest value reaches V form , the forming process is completed. That is, by applying a pulse voltage between the element electrodes and flowing a current through the conductive film, heat is generated and the temperature of the conductive film increases. If the calorific value is large, a part of the conductive film is deformed and deteriorated at once, and the resistance value is increased. On the other hand, when the calorific value is not so large, the material of the conductive film gradually aggregates. When the material of the conductive film is a metal oxide that is relatively easily reduced like PdO, the reduction proceeds simultaneously.

【0063】図21で、パルス波高値がVs を越えた
後、素子の抵抗値が一旦減少してから上昇に転ずるの
は、還元による抵抗の低下と、凝集により電流のパスが
切断されて抵抗が上昇する効果との競合によるものと思
われる。導電性膜が、金属により形成されている場合に
は、抵抗の低下は金属酸化物の場合よりも小さくなる
が、同様の振る舞いをする。この場合の抵抗の低下の要
因は明確にはわからないが、導電性膜を構成する金属微
粒子あるいは金属の結晶粒の間の接触抵抗が小さくなる
ためではないかと推測している。いずれにしても、パル
ス波高値がVs 以上になると、導電性膜の材質が凝集を
起こすものと考えられる。Vs の値自体は、印加するパ
ルスのパルス幅、パルス間隔、導電性膜の抵抗及び材質
などに依存するものである。
In FIG. 21, after the pulse peak value exceeds V s , the resistance of the element once decreases and then starts to increase because the resistance decreases due to reduction and the current path is cut off due to aggregation. This may be due to competition with the effect of increasing resistance. When the conductive film is formed of a metal, the reduction in resistance is smaller than that of a metal oxide, but the same behavior is obtained. Although the cause of the decrease in resistance in this case is not clearly understood, it is speculated that the reason may be that the contact resistance between metal fine particles or metal crystal grains constituting the conductive film becomes small. In any case, it is considered that when the pulse crest value is equal to or more than Vs, the material of the conductive film causes aggregation. The value of V s itself depends on the pulse width and pulse interval of the applied pulse, the resistance and material of the conductive film, and the like.

【0064】すなわち、導電性膜3が低抵抗化もしくは
凝集を始める電圧Vh とは、上記Vs より大きく、且つ
formよりも十分に小さな電圧値である。
That is, the voltage V h at which the conductive film 3 starts to reduce the resistance or agglomerate is a voltage value larger than V s and sufficiently smaller than V form .

【0065】図4に示した通電フォーミングのパルス電
圧波形において、パルス幅T1 は例えば1μ秒〜10m
秒、パルス間隔T2 は100μ秒〜数秒、一定時間Th
後のパルス電圧のパルス幅T1'は10μ秒〜1秒であ
り、Vh は導電性膜3の材料及び形態、T1 ,T2 等に
より適宜設定されるが、電圧を単調に増加させながら電
圧を印加していく従来のフォーミング処理で観測される
フォーミング電圧Vform、即ち素子抵抗が急激に高抵抗
化する電圧に対して、0.数%〜数十%低い電圧に設定
される。パルス幅T1 に対しパルス間隔T2 は十分に長
いことが好ましく、T2 /T1 ≧5、望ましくはT2
1 ≧10、さらに望ましくはT2 /T1≧100であ
る。尚、印加する電圧波形は、図示される矩形波に限定
されるものではなく、三角波等の所望の波形を用いるこ
とができる。Vh の適切な値は、T1 ,T2 の値はもち
ろんのこと、パルス波形が矩形波、三角波などのいずれ
であるかなどによっても影響を受けるため、これらの条
件に合わせて設定される。
In the pulse voltage waveform of the energization forming shown in FIG. 4, the pulse width T 1 is, for example, 1 μsec to 10 m.
Second, the pulse interval T 2 is 100μ seconds to a few seconds, a certain period of time T h
The pulse width T 1 ′ of the subsequent pulse voltage is 10 μsec to 1 sec, and V h is appropriately set according to the material and form of the conductive film 3, T 1 , T 2, etc., but the voltage is monotonously increased. With respect to the forming voltage V form observed in the conventional forming process in which the voltage is applied while the voltage is being applied, that is, the voltage at which the element resistance rapidly increases. The voltage is set to be several% to several tens% lower. It is preferable that the pulse interval T 2 is sufficiently long with respect to the pulse width T 1 , and T 2 / T 1 ≧ 5, preferably T 2 /
T 1 ≧ 10, and more preferably T 2 / T 1 ≧ 100. The voltage waveform to be applied is not limited to the illustrated rectangular wave, and a desired waveform such as a triangular wave can be used. Suitable values for V h is, T 1, the value of T 2 are, of course, since the pulse waveform is also affected by such whether it is such as a rectangular wave, a triangular wave, it is set according to these conditions .

【0066】4)フォーミングを終えた素子には活性化
工程と呼ばれる処理を施すのが好ましい。活性化工程と
は、この工程により、素子電流If ,放出電流Ie が著
しく変化する工程である。
4) It is preferable to perform a process called an activation step on the element after the forming. The activation process is a process in which the device current If and the emission current Ie are significantly changed by this process.

【0067】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、素子にパルスの印加を繰り返すこ
とで行うことができる。この雰囲気は、例えば油拡散ポ
ンプやロータリーポンプなどを用いて真空容器内を排気
した場合に雰囲気内に残留する有機ガスを利用して形成
することができる他、イオンポンプなどにより一旦十分
に排気した真空中に適当な有機物質のガスを導入するこ
とによっても得られる。このときの好ましい有機物質の
ガス圧は、前述の応用の形態、真空容器の形状や、有機
物質の種類などにより異なるため、場合に応じ適宜設定
される。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、カルボン酸、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Cn2n+2で表される飽和炭化水素、エチレン、
プロピレンなどCn2n等の組成式で表される不飽和炭
化水素、ベンゼン、トルエン、メタノール、エタノー
ル、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、アセトン、
メチルエチルケトン、メチルアミン、エチルアミン、フ
ェノール、蟻酸、酢酸、プロピオン酸等が使用できる。
この処理により、雰囲気中に存在する有機物質から、炭
素あるいは炭素化合物が素子上に堆積し、素子電流I
f ,放出電流Ie が、著しく変化するようになる。
The activation step can be performed, for example, by repeatedly applying a pulse to the element in an atmosphere containing a gas of an organic substance. This atmosphere can be formed by using an organic gas remaining in the atmosphere when the inside of the vacuum vessel is evacuated using, for example, an oil diffusion pump or a rotary pump, or 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 is accordingly set as appropriate. Suitable organic substances include alkanes, alkenes, aliphatic hydrocarbons of alkynes, aromatic hydrocarbons,
Examples thereof include organic acids such as alcohols, aldehydes, ketones, amines, phenol, carboxylic acid, and sulfonic acid. Specifically, methane, ethane, and propane are represented by C n H 2n + 2. Saturated hydrocarbons, ethylene,
Unsaturated hydrocarbons represented by a composition formula such as C n H 2n such as propylene, benzene, toluene, methanol, ethanol, formaldehyde, acetaldehyde, acetone,
Methyl ethyl ketone, methylamine, ethylamine, phenol, formic acid, acetic acid, propionic acid and the like can be used.
By this treatment, carbon or a carbon compound is deposited on the device from organic substances existing in the atmosphere, and the device current I
f and the emission current Ie change remarkably.

【0068】なお、適当な蒸気圧を有する金属化合物を
含有する雰囲気下で、活性化処理を行うことにより、当
該金属を素子上に堆積させ同様の効果を得ることもでき
る。金属化合物としては、フッ化物、塩化物、臭化物、
ヨウ化物等の金属ハロゲン化物、メチル化物、エチル化
物、ベンジル化物などのアルキル金属類、アセチルアセ
トナート、ジピバノイルメタナート、ヘキサフルオロア
セチルアセトナート等の金属β−ジケトナート類、アリ
ル錯体、シクロペンタジエニル錯体等の金属エニル錯体
類、ベンゼン錯体等のアレーン錯体、金属カルボニル
類、金属アルコキシド類など及びこれらの複合した化合
物などを挙げることが出来る。本発明において、より好
適な化合物の例として、NbF5 ,NbCl5 ,Nb
(C55 )(CO)4 ,Nb(C552 Cl2
OsF4 ,Os(C3723 ,Os(CO)5
Os3 (CO)12,Os(C552 ,ReF5 ,R
eCl5 ,Re(CO)10,ReCl(CO)5 ,Re
(CH3 )(CO)5 ,Re(C55 )(CO)3
Ta(C55 )(CO)4 ,Ta(OC255
Ta(C552 Cl2 ,Ta(C5523
WF6 ,W(CO)6 ,W(C552 Cl2 ,W
(C5522 ,W(CH36 等が挙げられる。
この場合、条件によっては、当該金属以外に炭素などの
物質が被膜中に含有される場合もある。
The same effect can be obtained by performing the activation treatment in an atmosphere containing a metal compound having an appropriate vapor pressure to deposit the metal on the element. Metal compounds include fluoride, chloride, bromide,
Metal halides such as iodides, methylated compounds, ethylated compounds, alkyl metals such as benzylated compounds, acetylacetonates, dipivaloyl methanates, metal β-diketonates such as hexafluoroacetylacetonate, allyl complexes, cycloalkyl Examples thereof include metal enyl complexes such as pentadienyl complexes, arene complexes such as benzene complexes, metal carbonyls, metal alkoxides and the like, and composite compounds thereof. In the present invention, NbF 5 , NbCl 5 , Nb
(C 5 H 5) (CO ) 4, Nb (C 5 H 5) 2 Cl 2,
OsF 4 , Os (C 3 H 7 O 2 ) 3 , Os (CO) 5 ,
Os 3 (CO) 12 , Os (C 5 H 5 ) 2 , ReF 5 , R
eCl 5 , Re (CO) 10 , ReCl (CO) 5 , Re
(CH 3 ) (CO) 5 , Re (C 5 H 5 ) (CO) 3 ,
Ta (C 5 H 5 ) (CO) 4 , Ta (OC 2 H 5 ) 5 ,
Ta (C 5 H 5) 2 Cl 2, Ta (C 5 H 5) 2 H 3,
WF 6 , W (CO) 6 , W (C 5 H 5 ) 2 Cl 2 , W
(C 5 H 5) 2 H 2, W (CH 3) 6 , and the like.
In this case, depending on the conditions, a substance such as carbon may be contained in the film in addition to the metal.

【0069】活性化工程の終了判定は、素子電流If
放出電流Ie を測定しながら、適宜行うことができる。
なお、パルス幅、パルス間隔、パルス波高値などは適宜
設定される。
The termination of the activation step can be appropriately determined while measuring the device current If and the emission current Ie .
The pulse width, pulse interval, pulse crest value, and the like are set as appropriate.

【0070】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,GCを包含するもの
で、HOPGはほぼ完全なグラファイト結晶構造、PG
は結晶粒が20nm程度で結晶構造がやや乱れたもの、
GCは結晶粒が2nm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。)、炭化水素(C
mn で表される化合物、ないしこの他にN,O,Cl
などの他の元素を有する化合物を含む。)であり、その
膜厚は、50nm以下の範囲とするのが好ましく、30
nm以下の範囲とすることがより好ましい。
The carbon and the carbon compound include, for example, graphite (so-called HOPG, PG, GC), and HOPG has an almost perfect graphite crystal structure, PG
Are those with crystal grains of about 20 nm and a slightly disordered crystal structure,
GC refers to a crystal having a crystal grain of about 2 nm and further disorder in the crystal structure. ), Amorphous carbon (refers to amorphous carbon and a mixture of amorphous carbon and the above-mentioned graphite microcrystals), hydrocarbon (C
a compound represented by m H n, or the addition to N, O, Cl
And other compounds having other elements. ), And the film thickness is preferably within a range of 50 nm or less.
It is more preferable to set the range to not more than nm.

【0071】5)このような工程を経て得られた電子放
出素子は、安定化工程を行うことが好ましい。この工程
は、真空容器内の有機物質を排気する工程である。真空
容器内の圧力は極力低くすることが必要で、1.3×1
-5Pa以下が好ましく、さらには1.3×10-6Pa
以下が特に好ましい。真空容器を排気する真空排気装置
は、装置から発生するオイルが素子の特性に影響を与え
ないように、オイルを使用しないものを用いるのが好ま
しい。具体的には、ソープションポンプ、イオンポンプ
等の真空排気装置を挙げることが出来る。さらに真空容
器内を排気するときには、真空容器全体を加熱して、真
空容器内壁や、電子放出素子に吸着した有機物質分子を
排気しやすくするのが好ましい。
5) The electron-emitting device obtained through the above steps is preferably subjected to a stabilization step. This step is a step of exhausting the organic substance in the vacuum container. The pressure inside the vacuum vessel needs to be as low as possible.
0 -5 Pa or less, and more preferably 1.3 × 10 -6 Pa
The following are particularly preferred. It is preferable to use a vacuum exhaust device that does not use oil so that the oil generated from the device does not affect the characteristics of the element. Specifically, a vacuum exhaust device such as a sorption pump or an ion pump can be used. Further, when evacuating the inside of the vacuum vessel, it is preferable to heat the entire vacuum vessel to facilitate evacuating the organic substance molecules adsorbed on the inner wall of the vacuum vessel and the electron-emitting device.

【0072】安定化工程を行った後の、駆動時の雰囲気
は、上記安定化処理終了時の雰囲気を維持するのが好ま
しいが、これに限るものではなく、有機物質あるいは金
属化合物が十分除去されていれば、圧力自体は多少上昇
しても十分安定な特性を維持することが出来る。
The atmosphere during driving after the stabilization step is preferably the same as that at the end of the stabilization treatment, but is not limited to this, and organic substances or metal compounds are sufficiently removed. Therefore, even if the pressure itself increases somewhat, it is possible to maintain sufficiently stable characteristics.

【0073】このような真空雰囲気を採用することによ
り、新たな炭素あるいは炭素化合物ないし金属の堆積を
抑制でき、結果として素子電流If ,放出電流Ie が、
安定する。
By adopting such a vacuum atmosphere, the deposition of new carbon, carbon compound or metal can be suppressed, and as a result, the device current If and emission current Ie are reduced.
Stabilize.

【0074】上述した工程を経て得られる電子放出素子
の基本特性について、図5,図6を参照しながら説明す
る。
The basic characteristics of the electron-emitting device obtained through the above steps will be described with reference to FIGS.

【0075】図5は、真空処理装置の一例を示す模式図
であり、この真空処理装置は測定評価装置としての機能
をも兼ね備えている。図5においても、図1に示した部
位と同じ部位には図1に付した符号と同一の符号を付し
ている。
FIG. 5 is a schematic diagram showing an example of a vacuum processing apparatus. This vacuum processing apparatus also has a function as a measurement and evaluation apparatus. Also in FIG. 5, the same parts as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals as those shown in FIG.

【0076】図5において、55は真空容器であり、5
6は排気ポンプである。真空容器55内には電子放出素
子が配されている。また、51は電子放出素子に素子電
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は素子の電子放出部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
電流計である。一例として、アノード電極54の電圧を
1kV〜10kVの範囲とし、アノード電極54と電子
放出素子との距離Hを2〜8mmの範囲として測定を行
うことができる。
In FIG. 5, reference numeral 55 denotes a vacuum vessel;
Reference numeral 6 denotes an exhaust pump. An electron-emitting device is provided in the vacuum vessel 55. Reference numeral 51 denotes a power supply for applying a device voltage Vf to the electron-emitting 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 I e emitted from the electron emission unit 2, 53 is a high voltage power supply for applying a voltage to the anode electrode 54, and 52 is an emission current I e emitted from the electron emission unit 2. It is an ammeter for measuring. As an example, the measurement can be performed with the voltage of the anode electrode 54 in the range of 1 kV to 10 kV and the distance H between the anode electrode 54 and the electron-emitting device in the range of 2 to 8 mm.

【0077】真空容器55内には、不図示の真空計等の
真空雰囲気下での測定に必要な機器が設けられていて、
所望の真空雰囲気下での測定評価を行えるようになって
いる。
The vacuum vessel 55 is provided with equipment necessary for measurement in a vacuum atmosphere, such as a vacuum gauge (not shown).
The measurement and evaluation can be performed in a desired vacuum atmosphere.

【0078】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おり、
適宜切り替えて使用する。ここに示した電子放出素子基
板を配した真空処理装置の全体は、不図示のヒーターに
より加熱できるようになっている。従って、この真空処
理装置を用いると、前述の通電フォーミング以降の工程
も行うことができる。
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.
Switch and use as appropriate. The entire vacuum processing apparatus provided with the electron-emitting device substrate shown here can be heated by a heater (not shown). Therefore, by using this vacuum processing apparatus, the steps after the energization forming described above can also be performed.

【0079】図6は、図5に示した真空処理装置を用い
て測定された放出電流Ie 及び素子電流If と、素子電
圧Vf との関係を模式的に示した図である。図6におい
ては、放出電流Ie が素子電流If に比べて著しく小さ
いので、任意単位で示している。尚、縦・横軸ともリニ
アスケールである。
FIG. 6 is a diagram schematically showing the relationship between the emission current Ie and the device current If measured using the vacuum processing apparatus shown in FIG. 5, and the device voltage Vf . In FIG. 6, since the emission current Ie is significantly smaller than the device current If , it is shown in arbitrary units. The vertical and horizontal axes are linear scales.

【0080】図6からも明らかなように、本発明に適用
し得る表面伝導型電子放出素子は、放出電流Ie に関し
て次の3つの特徴的性質を有する。
As is clear from FIG. 6, the surface conduction electron-emitting device applicable to the present invention has the following three characteristic properties with respect to the emission current Ie .

【0081】即ち、第1に、本素子はある電圧(閾値電
圧と呼ぶ;図6中のVth)以上の素子電圧を印加すると
急激に放出電流Ie が増加し、一方閾値電圧Vth以下で
は放出電流Ie が殆ど検出されない。つまり、放出電流
e に対する明確な閾値電圧Vthを持った非線形素子で
ある。
First, when an element voltage higher than a certain voltage (referred to as threshold voltage; V th in FIG. 6) is applied to the present element, the emission current I e sharply increases, while the element is equal to or lower than the threshold voltage V th. , The emission current Ie is hardly detected. That is, it is a non-linear element having a clear threshold voltage V th with respect to the emission current I e .

【0082】第2に、放出電流Ie が素子電圧Vf に単
調増加依存するため、放出電流Ieは素子電圧Vf で制
御できる。
Second, since the emission current Ie depends monotonically on the device voltage Vf , the emission current Ie can be controlled by the device voltage Vf .

【0083】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。つまり、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。
Third, the emission charge trapped 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.

【0084】以上の説明より理解されるように、本発明
に適用し得る表面伝導型電子放出素子は、入力信号に応
じて、電子放出特性を容易に制御できることになる。こ
の性質を利用すると複数の電子放出素子を配して構成し
た電子源、画像形成装置等、多方面への応用が可能とな
る。
As will be understood from the above description, the surface conduction electron-emitting device applicable to the present invention can easily control the electron emission characteristics according to the input signal. By utilizing this property, it is possible to apply to various fields such as an electron source and an image forming apparatus having a plurality of electron-emitting devices.

【0085】図6においては、素子電流If が素子電圧
f に対して単調増加する(以下、「MI特性」とい
う。)例を示したが、素子電流If が素子電圧Vf に対
して電圧制御型負性抵抗特性(以下、「VCNR特性」
という。)を示す場合もある(不図示)。これらの特性
は、前述の工程を制御することで制御できる。
[0085] In Figure 6, the device current I f is monotonously increased with respect to the device voltage V f (hereinafter referred to as "MI characteristic".) Has shown an example, device current I f is to the device voltage V f Voltage-controlled negative resistance characteristics (hereinafter referred to as “VCNR characteristics”).
That. ) (Not shown). These properties can be controlled by controlling the steps described above.

【0086】上述した表面伝導型電子放出素子を複数個
基板上に配列することにより、本発明に関わる電子源を
構成でき、かかる電子源を用いて本発明に関わる画像形
成装置を構成できる。以下、本発明に関わる電子源及び
画像形成装置ついて詳細に説明する。
By arranging a plurality of the above-mentioned surface conduction electron-emitting devices on a substrate, an electron source according to the present invention can be constructed, and an image forming apparatus according to the present invention can be constructed using such an electron source. Hereinafter, an electron source and an image forming apparatus according to the present invention will be described in detail.

【0087】電子放出素子の配列については、種々のも
のが採用できる。一例として、並列に配置した多数の電
子放出素子の個々を両端で接続し、電子放出素子の行を
多数個配し(行方向と呼ぶ)、この配線と直交する方向
(列方向と呼ぶ)で、該電子放出素子の上方に配した制
御電極(グリッドとも呼ぶ)により、電子放出素子から
の電子を制御駆動する梯子状配置のものがある。これと
は別に、電子放出素子をX方向及びY方向に行列状に複
数個配し、同じ行に配された複数の電子放出素子の電極
の一方を、X方向の配線に共通に接続し、同じ列に配さ
れた複数の電子放出素子の電極の他方を、Y方向の配線
に共通に接続するものが挙げられる。このようなものは
所謂単純マトリクス配置である。まず単純マトリクス配
置について以下に詳述する。
Various arrangements of the electron-emitting devices can be employed. As an example, each of a large number of electron-emitting devices arranged in parallel is connected at both ends, a large number of rows of electron-emitting devices are arranged (referred to as a row direction), and a direction perpendicular to the wiring (referred to as a column direction). There is a ladder-type arrangement in which electrons from the electron-emitting devices are controlled and driven by control electrodes (also referred to as grids) disposed above the electron-emitting devices. Separately, a plurality of electron-emitting devices are arranged in a matrix in the X and Y directions, and one of the electrodes of the plurality of electron-emitting devices arranged in the same row is commonly connected to a wiring in the X direction. One example is one in which the other of the electrodes of a plurality of electron-emitting devices arranged in the same column is commonly connected to a wiring in the Y direction. This is a so-called simple matrix arrangement. First, the simple matrix arrangement will be described in detail below.

【0088】本発明に適用し得る表面伝導型電子放出素
子については、前述した通り3つの特性がある。即ち、
表面伝導型電子放出素子からの放出電子は、閾値電圧以
上では、対向する素子電極間に印加するパルス状電圧の
波高値と幅で制御できる。一方、閾値電圧以下では、殆
ど放出されない。この特性によれば、多数の電子放出素
子を配置した場合においても、個々の素子にパルス状電
圧を適宜印加すれば、入力信号に応じて、表面伝導型電
子放出素子を選択して電子放出量を制御できる。
The surface conduction electron-emitting device applicable to the present invention has three characteristics as described above. That is,
When the electron emission from the surface conduction electron-emitting device is equal to or higher than the threshold voltage, it can be controlled by the peak value and the width of the pulse voltage applied between the opposing device electrodes. On the other hand, below the threshold voltage, almost no emission occurs. According to this characteristic, even when a large number of electron-emitting devices are arranged, if a pulse-like voltage is appropriately applied to each of the devices, a surface conduction electron-emitting device is selected according to an input signal, and the amount of electron emission is determined. Can be controlled.

【0089】以下この原理に基づき、電子放出素子を複
数配して得られる電子源基板について、図7を用いて説
明する。図7において、71は電子源基板、72はX方
向配線、73はY方向配線である。74は表面伝導型電
子放出素子、75は結線である。尚、表面伝導型電子放
出素子74は、前述した平面型あるいは垂直型のどちら
であってもよい。
Hereinafter, an electron source substrate obtained by arranging a plurality of electron-emitting devices based on this principle will be described with reference to FIG. In FIG. 7, reference numeral 71 denotes an electron source substrate, 72 denotes an X-direction wiring, and 73 denotes a Y-direction wiring. 74 is a surface conduction electron-emitting device, and 75 is a connection. Incidentally, the surface conduction electron-emitting device 74 may be either the above-mentioned flat type or vertical type.

【0090】m本のX方向配線72は、Dx1,Dx
2,……,Dxmからなり、真空蒸着法、印刷法、スパ
ッタ法等を用いて形成された導電性金属等で構成するこ
とができる。配線の材料、膜厚、幅は適宜設計される。
Y方向配線73は、Dy1,Dy2,……,Dynのn
本の配線よりなり、X方向配線72と同様に形成され
る。これらm本のX方向配線72とn本のY方向配線7
3との間には、不図示の層間絶縁層が設けられており、
両者を電気的に分離している(m,nは、共に正の整
数)。
The m X-direction wirings 72 are Dx1, Dx
2,..., Dxm, and can be formed of a conductive metal or the like formed using a vacuum deposition method, a printing method, a sputtering method, or the like. The material, thickness and width of the wiring are appropriately designed.
The Y-direction wiring 73 is formed of n of Dy1, Dy2,.
It is formed in the same manner as the X-direction wiring 72. These m X-direction wires 72 and n Y-direction wires 7
3, an interlayer insulating layer (not shown) is provided.
Both are electrically separated (m and n are both positive integers).

【0091】不図示の層間絶縁層は、真空蒸着法、印刷
法、スパッタ法等を用いて形成されたSiO2 等で構成
される。例えば、X方向配線72を形成した基板71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72とY方向配線73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
72とY方向配線73は、それぞれ外部端子として引き
出されている。
The interlayer insulating layer (not shown) is made of SiO 2 or the like formed by using a vacuum deposition method, a printing method, a sputtering method, or the like. For example, it is formed in a desired shape on the entire surface or a part of the substrate 71 on which the X-directional wiring 72 is formed. The material and the production method are appropriately set. The X-direction wiring 72 and the Y-direction wiring 73 are respectively drawn out as external terminals.

【0092】表面伝導型電子放出素子74を構成する一
対の素子電極(不図示)は、それぞれm本のX方向配線
72とn本のY方向配線73に、導電性金属等からなる
結線75によって電気的に接続されている。
A pair of device electrodes (not shown) forming the surface conduction electron-emitting device 74 are connected to m X-direction wires 72 and n Y-direction wires 73 by a connection 75 made of a conductive metal or the like. It is electrically connected.

【0093】配線72と配線73を構成する材料、結線
75を構成する材料及び一対の素子電極を構成する材料
は、その構成元素の一部あるいは全部が同一であって
も、また夫々異なってもよい。これらの材料は、例えば
前述の素子電極の材料より適宜選択される。素子電極を
構成する材料と配線材料が同一である場合には、素子電
極に接続した配線は素子電極ということもできる。
The material forming the wiring 72 and the wiring 73, the material forming the connection 75, and the material forming the pair of element electrodes may have the same or some of the constituent elements that are the same or different from each other. Good. These materials are appropriately selected, for example, from the above-described materials for the device electrodes. When the material forming the element electrode is the same as the wiring material, the wiring connected to the element electrode can also be called an element electrode.

【0094】X方向配線72には、X方向に配列した表
面伝導型電子放出素子74の行を選択するための走査信
号を印加する不図示の走査信号印加手段が接続される。
一方、Y方向配線73には、Y方向に配列した表面伝導
型電子放出素子74の各列を入力信号に応じて変調する
ための、不図示の変調信号発生手段が接続される。各電
子放出素子に印加される駆動電圧は、当該素子に印加さ
れる走査信号と変調信号の差電圧として供給される。
The X-direction wiring 72 is connected to a scanning signal applying means (not shown) for applying a scanning signal for selecting a row of the surface conduction electron-emitting devices 74 arranged in the X direction.
On the other hand, a modulation signal generating means (not shown) for modulating each column of the surface conduction electron-emitting devices 74 arranged in the Y direction according to an input signal is connected to the Y-direction wiring 73. The driving voltage applied to each electron-emitting device is supplied as a difference voltage between a scanning signal and a modulation signal applied to the device.

【0095】上記構成においては、単純なマトリクス配
線を用いて、個別の素子を選択し、独立に駆動可能とす
ることができる。
In the above configuration, individual elements can be selected and driven independently using simple matrix wiring.

【0096】このような単純マトリクス配置の電子源を
用いて構成した画像形成装置について、図8と図9及び
図10を用いて説明する。図8は、画像形成装置の表示
パネルの一例を示す模式図であり、図9は、図8の画像
形成装置に使用される蛍光膜の模式図である。図10
は、NTSC方式のテレビ信号に応じて表示を行うため
の駆動回路の一例を示すブロック図である。
An image forming apparatus constructed using such an electron source having a simple matrix arrangement will be described with reference to FIGS. 8, 9 and 10. FIG. 8 is a schematic view showing an example of a display panel of the image forming apparatus, and FIG. 9 is a schematic view of a fluorescent film used in the image forming apparatus of FIG. FIG.
FIG. 2 is a block diagram showing an example of a drive circuit for performing display according to an NTSC television signal.

【0097】図8において、71は電子放出素子を複数
配した電子源基板、81は電子源基板71を固定したリ
アプレート、86はガラス基板83の内面に蛍光膜84
とメタルバック85等が形成されたフェースプレートで
ある。82は支持枠であり、該支持枠82には、リアプ
レート81、フェースプレート86がフリットガラス等
を用い、例えば大気中あるいは窒素中で、400〜50
0℃の温度範囲で10分間以上焼成することで封着し
て、外囲器88が構成されている。
In FIG. 8, reference numeral 71 denotes an electron source substrate on which a plurality of electron-emitting devices are arranged; 81, a rear plate on which the electron source substrate 71 is fixed; 86, a fluorescent film 84 on the inner surface of a glass substrate 83;
And a face plate on which a metal back 85 and the like are formed. Reference numeral 82 denotes a support frame. For the support frame 82, the rear plate 81 and the face plate 86 are made of frit glass or the like.
The envelope 88 is formed by baking for 10 minutes or more in a temperature range of 0 ° C. and sealing.

【0098】74は、図1に示したような電子放出素子
である。72,73は、表面伝導型電子放出素子の一対
の素子電極と接続されたX方向配線及びY方向配線であ
る。
Reference numeral 74 denotes an electron-emitting device as shown in FIG. Reference numerals 72 and 73 denote an X-direction wiring and a Y-direction wiring connected to a pair of device electrodes of the surface conduction electron-emitting device.

【0099】外囲器88は、上述の如く、フェースプレ
ート86、支持枠82、リアプレート81で構成され
る。リアプレート81は主に基板71の強度を補強する
目的で設けられるため、基板71自体で十分な強度を持
つ場合は別体のリアプレート81は不要とすることがで
きる。即ち、基板71に直接支持枠82を封着し、フェ
ースプレート86、支持枠82及び基板71で外囲器8
8を構成してもよい。一方、フェースプレート86とリ
アプレート81の間に、スぺーサーと呼ばれる不図示の
支持体を設置することにより、大気圧に対して十分な強
度をもつ外囲器88を構成することもできる。
The envelope 88 is composed of the face plate 86, the support frame 82, and the rear plate 81 as described above. Since the rear plate 81 is provided mainly for the purpose of reinforcing the strength of the substrate 71, if the substrate 71 itself has sufficient strength, the separate rear plate 81 can be unnecessary. That is, the support frame 82 is directly sealed to the substrate 71, and the envelope 8 is formed by the face plate 86, the support frame 82 and the substrate 71.
8 may be configured. On the other hand, by installing a support (not shown) called a spacer between the face plate 86 and the rear plate 81, the envelope 88 having sufficient strength against atmospheric pressure can be configured.

【0100】図9は、蛍光膜を示す模式図である。蛍光
膜84は、モノクロームの場合は蛍光体のみで構成する
ことができる。カラーの蛍光膜の場合は、蛍光体の配列
により、ブラックストライプ(図9(a))あるいはブ
ラックマトリクス(図9(b))等と呼ばれる黒色導電
材91と蛍光体92とから構成することができる。ブラ
ックストライプ、ブラックマトリクスを設ける目的は、
カラー表示の場合、必要となる三原色蛍光体の各蛍光体
92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84における外光反射によるコン
トラストの低下を抑制することにある。黒色導電材91
の材料としては、通常用いられている黒鉛を主成分とす
る材料の他、導電性があり、光の透過及び反射が少ない
材料を用いることができる。
FIG. 9 is a schematic diagram showing a fluorescent film. The fluorescent film 84 can be composed of only a phosphor in the case of monochrome. In the case of a color fluorescent film, a black conductive material 91 called a black stripe (FIG. 9A) or a black matrix (FIG. 9B) or the like and a fluorescent material 92 may be used depending on the arrangement of the fluorescent materials. it can. The purpose of providing a black stripe and black matrix is
In the case of color display, the color separation between the phosphors 92 of the necessary three primary color phosphors is made black so that color mixing and the like become inconspicuous, and the reduction in contrast due to reflection of external light on the phosphor film 84 is suppressed. It is in. Black conductive material 91
As the material of, other than a commonly used material containing graphite as a main component, a material having conductivity and low light transmission and reflection can be used.

【0101】ガラス基板83に蛍光体を塗布する方法
は、モノクローム、カラーによらず、沈澱法や印刷法等
が採用できる。蛍光膜84の内面側には、通常メタルバ
ック85が設けられる。メタルバックを設ける目的は、
蛍光体の発光のうち内面側への光をフェースプレート8
6側へ鏡面反射することにより輝度を向上させること、
電子ビーム加速電圧を印加するための電極として作用さ
せること、外囲器内で発生した負イオンの衝突によるダ
メージから蛍光体を保護すること等である。メタルバッ
クは、蛍光膜作製後、蛍光膜の内面側表面の平滑化処理
(通常、「フィルミング」と呼ばれる。)を行い、その
後Alを真空蒸着等を用いて堆積させることで作製でき
る。
The method of applying the fluorescent substance to the glass substrate 83 can employ a precipitation method or a printing method irrespective of monochrome or color. Usually, a metal back 85 is provided on the inner surface side of the fluorescent film 84. The purpose of providing a metal back is
The light emitted from the phosphor toward the inner surface is converted into a face plate 8.
Improving the brightness by specular reflection on the 6 side,
The purpose is to function as an electrode for applying an electron beam acceleration voltage, and to protect the phosphor from damage due to collision of negative ions generated in the envelope. The metal back can be manufactured by performing a smoothing process (usually called “filming”) on the inner surface of the fluorescent film after manufacturing the fluorescent film, and then depositing Al using vacuum evaporation or the like.

【0102】フェースプレート86には、更に蛍光膜8
4の導電性を高めるため、蛍光膜84の外面側に透明電
極(不図示)を設けてもよい。
The face plate 86 is further provided with a fluorescent film 8.
A transparent electrode (not shown) may be provided on the outer surface side of the fluorescent film 84 in order to increase the conductivity of the phosphor film 84.

【0103】前述の封着を行う際、カラーの場合は各色
蛍光体と電子放出素子とを対応させる必要があり、十分
な位置合わせが不可欠となる。
When performing the above-mentioned sealing, in the case of color, it is necessary to make each color phosphor correspond to the electron-emitting device, and sufficient alignment is indispensable.

【0104】外囲器88の封着を行った後、電子放出素
子の通電フォーミング処理を行う。外囲器内を排気装置
により十分排気した後、必要に応じて所望のガスを外囲
器内に導入し、電子源の各素子行のうちの一つを選択
し、これに属する電子放出素子に同時にパルス電圧を印
加する。パルス電圧のパルス幅T1 、パルス間隔T2
波高値は、単体の素子のフォーミング処理に用いるもの
と同様である。
After the sealing of the envelope 88, the energization forming of the electron-emitting device is performed. After the inside of the envelope is sufficiently evacuated by the exhaust device, a desired gas is introduced into the envelope as necessary, and one of the element rows of the electron source is selected, and the electron-emitting device belonging to this is selected. At the same time. The pulse width T 1 of the pulse voltage, the pulse interval T 2 ,
The peak value is the same as that used for the forming process of a single element.

【0105】本発明の製造方法では、各素子行へ順次パ
ルス電圧の印加してフォーミング処理を行う際に、パル
ス発生手段と電子源との間に素子行選択手段を設け、1
乃至数パルス毎に選択する素子行を変えて複数の素子行
のフォーミング処理を同時に行う。この時、パルス幅T
1 に比べ、パルス間隔T2 が相当に長いことから、本発
明の方法は、フォーミング処理のための時間を大幅に短
縮するために有効である。
In the manufacturing method of the present invention, when a pulse voltage is sequentially applied to each element row to perform a forming process, an element row selecting means is provided between the pulse generating means and the electron source.
The forming process for a plurality of element rows is performed simultaneously by changing the element row selected every several pulses. At this time, the pulse width T
Compared to 1, since the pulse interval T 2 is considerably longer, the method of the present invention is effective to significantly reduce the time for the forming process.

【0106】また、本発明の製造方法では、電子源の全
体を複数の素子行からなるいくつかのブロックに分割
し、各ブロック毎にフォーミング処理を行っても良く、
電子源の大きさや処理に用いるパルスの形状などの条件
に応じて適宜選択する。
Further, in the manufacturing method of the present invention, the entire electron source may be divided into several blocks each including a plurality of element rows, and a forming process may be performed for each block.
The selection is appropriately made according to conditions such as the size of the electron source and the shape of the pulse used for processing.

【0107】なお、導電性膜の材質が比較的還元されや
すい金属酸化物であり、H2 などの凝集を促進するガス
を含有する雰囲気中でフォーミング処理を行う場合に
は、本発明によるフォーミングは方法は、より顕著な効
果を示す。すなわち、この様な雰囲気中では、導電性膜
を構成する金属酸化物の還元は、電流を流して発熱を生
じさせなくても徐々に進行する場合がある。このとき、
一素子行のフォーミング処理を終了してから、次の素子
行の処理を行うという手順をとると、後から処理する素
子行に属する電子放出素子の導電性膜の抵抗値は、前の
素子行により異なってしまい、その結果電子放出特性が
素子行によって異なってしまう場合がある。しかしなが
ら、上述のように1乃至数パルス毎に選択する素子行を
切り替えて処理する方法によれば、すべての素子行がほ
ぼ同時に処理されるので、この様な問題を避けることが
できる。
When the forming process is performed in an atmosphere containing a gas that promotes coagulation such as H 2 , since the material of the conductive film is a metal oxide that is relatively easily reduced, the forming according to the present invention is not performed. The method shows a more pronounced effect. That is, in such an atmosphere, the reduction of the metal oxide constituting the conductive film may proceed gradually without generating heat by passing a current. At this time,
If the procedure of performing the processing of the next element row after finishing the forming processing of one element row is taken, the resistance value of the conductive film of the electron-emitting device belonging to the element row to be processed later becomes equal to that of the previous element row. , And as a result, the electron emission characteristics may differ depending on the element row. However, according to the method of switching and processing the element row to be selected every one to several pulses as described above, all the element rows are processed almost simultaneously, so that such a problem can be avoided.

【0108】外囲器88内は、前述の安定化工程と同様
に、適宜加熱しながら、イオンポンプ、ソープションポ
ンプ等のオイルを使用しない排気装置により不図示の排
気管を通じて排気し、10-5Pa程度の真空度の有機物
質の十分に少ない雰囲気にした後、封止が成される。外
囲器88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88の封止を
行う直前あるいは封止後に、抵抗加熱あるいは高周波加
熱等を用いた加熱により、外囲器88内の所定の位置に
配置されたゲッター(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1.3×10-3
Paないしは1.3×10-5Paの圧力を維持するもの
である。ここで、表面伝導型電子放出素子のフォーミン
グ処理以降の工程は適宜設定できる。
[0108] Within the envelope 88, similar to the aforementioned stabilization step, while being heated appropriately, ion pump, by an exhaust device not using oil, such as a sorption pump evacuated through an exhaust pipe (not shown), 10 - After the atmosphere of a vacuum degree of about 5 Pa is sufficiently low for the organic substance, sealing is performed. In order to maintain a vacuum degree after the envelope 88 is sealed, a getter process may be performed. This is because a getter (not shown) disposed at a predetermined position in the envelope 88 is heated by heating using resistance heating, high-frequency heating, or the like immediately before or after the envelope 88 is sealed. This is a process for forming a deposited film. The getter is usually composed mainly of Ba or the like, and for example, 1.3 × 10 −3 due to the adsorption action of the deposited film.
The pressure is maintained at Pa or 1.3 × 10 −5 Pa. Here, steps after the forming process of the surface conduction electron-emitting device can be appropriately set.

【0109】次に、単純マトリクス配置の電子源を用い
て構成した表示パネルに、NTSC方式のテレビ信号に
基づいたテレビジョン表示を行う為の駆動回路の構成例
について、図10を用いて説明する。図10において、
101は画像表示パネル、102は走査回路、103は
制御回路、104はシフトレジスタ、105はラインメ
モリ、106は同期信号分離回路、107は変調信号発
生器、Vx及びVaは直流電圧源である。
Next, an example of the configuration of a driving circuit for performing television display based on NTSC television signals on a display panel configured using electron sources arranged in a simple matrix arrangement will be described with reference to FIG. . In FIG.
101 is an image display panel, 102 is a scanning circuit, 103 is a control circuit, 104 is a shift register, 105 is a line memory, 106 is a synchronization signal separation circuit, 107 is a modulation signal generator, and Vx and Va are DC voltage sources.

【0110】表示パネル101は、端子Dx1乃至Dx
m、端子Dy1乃至Dyn及び高圧端子87を介して外
部の電気回路と接続している。端子Dx1乃至Dxmに
は、表示パネル101内に設けられている電子源、即
ち、m行n列の行列状にマトリクス配線された表面伝導
型電子放出素子群を1行(n素子)づつ順次駆動する為
の走査信号が印加される。端子Dy1乃至Dynには、
前記走査信号により選択された1行の表面伝導型電子放
出素子の各素子の出力電子ビームを制御する為の変調信
号が印加される。高圧端子87には、直流電圧源Vaよ
り、例えば10kVの直流電圧が供給されるが、これは
表面伝導型電子放出素子から放出される電子ビームに、
蛍光体を励起するのに十分なエネルギーを付与する為の
加速電圧である。
The display panel 101 has terminals Dx1 to Dx
m, terminals Dy1 to Dyn, and a high voltage terminal 87 are connected to an external electric circuit. Terminals Dx1 to Dxm sequentially drive electron sources provided in the display panel 101, that is, a group of surface conduction electron-emitting devices arranged in a matrix of m rows and n columns in a matrix (row by row). A scanning signal for performing the scanning is applied. The terminals Dy1 to Dyn include
A modulation signal for controlling an output electron beam of each element of one row of surface conduction electron-emitting devices selected by the scanning signal is applied. The high-voltage terminal 87 is supplied with a DC voltage of, for example, 10 kV from a DC voltage source Va. The DC voltage is applied to the electron beam emitted from the surface conduction electron-emitting device.
It is an accelerating voltage for applying sufficient energy to excite the phosphor.

【0111】走査回路102について説明する。同回路
は、内部にm個のスイッチング素子(図中、S1乃至S
mで模式的に示している)を備えたものである。各スイ
ッチング素子は、直流電圧源Vxの出力電圧もしくは0
[V](グランドレベル)のいずれか一方を選択し、表
示パネル101の端子Dx1乃至Dxmと電気的に接続
される。各スイッチング素子S1乃至Smは、制御回路
103が出力する制御信号Tscanに基づいて動作す
るものであり、例えばFETのようなスイッチング素子
を組み合わせることにより構成することができる。
The scanning circuit 102 will be described. The circuit includes m switching elements (S1 to S
m is schematically shown). Each switching element is connected to the output voltage of the DC voltage source Vx or 0
[V] (ground level) is selected, and is electrically connected to the terminals Dx1 to Dxm of the display panel 101. Each of the switching elements S1 to Sm operates based on a control signal Tscan output from the control circuit 103, and can be configured by combining switching elements such as FETs, for example.

【0112】直流電圧源Vxは、本例の場合には表面伝
導型電子放出素子の特性(電子放出閾値電圧)に基づ
き、走査されていない素子に印加される駆動電圧が電子
放出閾値電圧以下となるような一定電圧を出力するよう
設定されている。
In the case of this example, the DC voltage source Vx determines that the drive voltage applied to the non-scanned element is equal to or less than the electron emission threshold voltage based on the characteristics (electron emission threshold voltage) of the surface conduction electron emission element. It is set to output such a constant voltage.

【0113】制御回路103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
動作を整合させる機能を有する。制御回路103は、同
期信号分離回路106より送られる同期信号Tsync
に基づいて、各部に対してTscan,Tsft及びT
mryの各制御信号を発生する。
The control circuit 103 has a function of matching the operation of each unit so that appropriate display is performed based on an image signal input from the outside. The control circuit 103 controls the synchronization signal Tsync sent from the synchronization signal separation circuit 106.
, Tscan, Tsft and T
mry control signals are generated.

【0114】同期信号分離回路106は、外部から入力
されるNTSC方式のテレビ信号から、同期信号成分と
輝度信号成分とを分離するための回路で、一般的な周波
数分離(フィルター)回路等を用いて構成できる。同期
信号分離回路106により分離された同期信号は、垂直
同期信号と水平同期信号より成るが、ここでは説明の便
宜上Tsync信号として図示した。前記テレビ信号か
ら分離された画像の輝度信号成分は、便宜上DATA信
号と表した。このDATA信号は、シフトレジスタ10
4に入力される。
The synchronizing signal separating circuit 106 is a circuit for separating a synchronizing signal component and a luminance signal component from an NTSC television signal input from the outside, and uses a general frequency separating (filter) circuit or the like. Can be configured. The synchronizing signal separated by the synchronizing signal separating circuit 106 includes a vertical synchronizing signal and a horizontal synchronizing signal, but is shown here as a Tsync signal for convenience of explanation. The luminance signal component of the image separated from the television signal is represented as a DATA signal for convenience. This DATA signal is output to the shift register 10
4 is input.

【0115】シフトレジスタ104は、時系列的にシリ
アルに入力される前記DATA信号を、画像の1ライン
毎にシリアル/パラレル変換するためのもので、前記制
御回路103より送られる制御信号Tsftに基づいて
動作する(即ち、制御信号Tsftは、シフトレジスタ
104のシフトクロックであると言い換えてもよ
い。)。シリアル/パラレル変換された画像1ライン分
のデータ(電子放出素子n素子分の駆動データに相当)
は、Id1乃至Idnのn個の並列信号として前記シフ
トレジスタ104より出力される。
The shift register 104 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 103. (In other words, the control signal Tsft may be rephrased as a shift clock of the shift register 104). Data for one line of serial / parallel converted image (equivalent to drive data for n electron-emitting devices)
Are output from the shift register 104 as n parallel signals Id1 to Idn.

【0116】ラインメモリ105は、画像1ライン分の
データを必要時間の間だけ記憶する為の記憶装置であ
り、制御回路103より送られる制御信号Tmryに従
って適宜Id1乃至Idnの内容を記憶する。記憶され
た内容は、Id’1乃至Id’nとして出力され、変調
信号発生器107に入力される。
The line memory 105 is a storage device for storing data for one line of an image for a required time only, and stores the contents of Id1 to Idn as appropriate according to a control signal Tmry sent from the control circuit 103. The stored contents are output as Id′1 to Id′n and input to the modulation signal generator 107.

【0117】変調信号発生器107は、画像データI
d’1乃至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為の信号源であり、
その出力信号は、端子Dy1乃至Dynを通じて表示パ
ネル101内の表面伝導型電子放出素子に印加される。
Modulation signal generator 107 outputs image data I
a signal source for appropriately driving and modulating each of the surface conduction electron-emitting devices according to each of d′ 1 to Id′n;
The output signal is applied to the surface conduction electron-emitting device in the display panel 101 through the terminals Dy1 to Dyn.

【0118】前述したように、本発明に適用し得る電子
放出素子は放出電流Ie に関して以下の基本特性を有し
ている。即ち、電子放出には明確な閾値電圧Vthがあ
り、Vth以上の電圧が印加された時のみ電子放出が生じ
る。電子放出閾値以上の電圧に対しては、素子への印加
電圧の変化に応じて放出電流も変化する。このことか
ら、本素子にパルス状の電圧を印加する場合、例えば電
子放出閾値電圧以下の電圧を印加しても電子放出は生じ
ないが、電子放出閾値電圧以上の電圧を印加する場合に
は電子ビームが出力される。その際、パルスの波高値V
mを変化させることにより、出力電子ビームの強度を制
御することが可能である。また、パルスの幅Pwを変化
させることにより、出力される電子ビームの電荷の総量
を制御することが可能である。
As described above, the electron-emitting device applicable to the present invention has the following basic characteristics with respect to the emission current Ie . That is, electron emission has a clear threshold voltage Vth , and electron emission occurs only when a voltage equal to or higher than Vth is applied. For a voltage equal to or higher than the electron emission threshold, the emission current also changes according to the change in the voltage applied to the device. From this, when a pulse-like voltage is applied to this element, for example, when a voltage lower than the electron emission threshold voltage is applied, electron emission does not occur, but when a voltage higher than the electron emission threshold voltage is applied, electrons are not emitted. A beam is output. At this time, the pulse peak value V
By changing m, the intensity of the output electron beam can be controlled. Further, by changing the pulse width Pw, it is possible to control the total amount of charges of the output electron beam.

【0119】従って、入力信号に応じて電子放出素子を
変調する方式としては、電圧変調方式とパルス幅変調方
式等が採用できる。電圧変調方式を実施するに際して
は、変調信号発生器107としては、一定長さの電圧パ
ルスを発生し、入力されるデータに応じて適宜電圧パル
スの波高値を変調できるような電圧変調方式の回路を用
いることができる。パルス幅変調方式を実施するに際し
ては、変調信号発生器107として、一定の波高値の電
圧パルスを発生し、入力されるデータに応じて適宜電圧
パルスの幅を変調するようなパルス幅変調方式の回路を
用いることができる。
Therefore, as a method of modulating the electron-emitting device according to the input signal, a voltage modulation method, a pulse width modulation method, or the like can be adopted. When implementing the voltage modulation method, the modulation signal generator 107 generates a voltage pulse of a fixed length, and a voltage modulation circuit capable of appropriately modulating the peak value of the voltage pulse according to input data. Can be used. When implementing the pulse width modulation method, the modulation signal generator 107 generates a voltage pulse having a constant peak value and modulates the width of the voltage pulse appropriately according to input data. A circuit can be used.

【0120】シフトレジスタ104やラインメモリ10
5は、デジタル信号式のものでもアナログ信号式のもの
でも採用できる。画像信号のシリアル/パラレル変換や
記憶が所定の速度で行なわれれば良いからである。
The shift register 104 and the line memory 10
5 can be a digital signal type or an analog signal type. This is because the serial / parallel conversion and storage of the image signal may be performed at a predetermined speed.

【0121】デジタル信号式を用いる場合には、同期信
号分離回路106の出力信号DATAをデジタル信号化
する必要があるが、これには同期信号分離回路106の
出力部にA/D変換器を設ければ良い。これに関連して
ラインメモリ105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107に用いられる回
路が若干異なったものとなる。即ち、デジタル信号を用
いた電圧変調方式の場合、変調信号発生器107には、
例えばD/A変換回路を用い、必要に応じて増幅回路等
を付加する。パルス幅変調方式の場合、変調信号発生器
107には、例えば高速の発振器及び発振器の出力する
波数を計数する計数器(カウンタ)及び計数器の出力値
と前記メモリの出力値を比較する比較器(コンパレー
タ)を組み合わせた回路を用いる。必要に応じて、比較
器の出力するパルス幅変調された変調信号を表面伝導型
電子放出素子の駆動電圧にまで電圧増幅するための増幅
器を付加することもできる。
When the digital signal type is used, it is necessary to convert the output signal DATA of the synchronization signal separation circuit 106 into a digital signal. For this purpose, an A / D converter is provided at the output of the synchronization signal separation circuit 106. Just do it. In this connection, the circuit used for the modulation signal generator 107 is slightly different depending on whether the output signal of the line memory 105 is a digital signal or an analog signal. That is, in the case of the voltage modulation method using a digital signal, the modulation signal generator 107 includes:
For example, a D / A conversion circuit is used, and an amplification circuit and the like are added as necessary. In the case of the pulse width modulation method, the modulation signal generator 107 includes, for example, a high-speed oscillator, a counter for counting the number of waves output from the oscillator, and a comparator for comparing the output value of the counter with the output value of the memory. (Comparator) is used. If necessary, an amplifier for voltage-amplifying the pulse width modulated signal output from the comparator to the drive voltage of the surface conduction electron-emitting device can be added.

【0122】アナログ信号を用いた電圧変調方式の場
合、変調信号発生器107には、例えばオペアンプ等を
用いた増幅回路を採用でき、必要に応じてレベルシフト
回路等を付加することもできる。パルス幅変調方式の場
合には、例えば電圧制御型発振回路(VCO)を採用で
き、必要に応じて表面伝導型電子放出素子の駆動電圧に
まで電圧増幅するための増幅器を付加することもでき
る。
In the case of the voltage modulation method using an analog signal, an amplification circuit using, for example, an operational amplifier can be used as the modulation signal generator 107, and a level shift circuit and the like can be added as necessary. In the case of the pulse width modulation method, for example, a voltage-controlled oscillation circuit (VCO) can be employed, and an amplifier for amplifying the voltage up to the drive voltage of the surface conduction electron-emitting device can be added as necessary.

【0123】このような構成をとり得る本発明を適用可
能な画像形成装置においては、各電子放出素子に、容器
外端子Dx1乃至Dxm、Dy1乃至Dynを介して電
圧を印加することにより、電子放出が生じる。高圧端子
87を介してメタルバック85あるいは透明電極(不図
示)に高圧を印加し、電子ビームを加速する。加速され
た電子は、蛍光膜84に衝突し、発光が生じて画像が形
成される。
In the image forming apparatus to which the present invention can be applied, which has such a configuration, by applying a voltage to each of the electron-emitting devices via the terminals Dx1 to Dxm and Dy1 to Dyn outside the container, the electron-emitting devices can emit electrons. Occurs. A high voltage is applied to the metal back 85 or a transparent electrode (not shown) via the high voltage terminal 87 to accelerate the electron beam. The accelerated electrons collide with the fluorescent film 84 and emit light to form an image.

【0124】ここで述べた画像形成装置の構成は、本発
明を適用可能な画像形成装置の一例であり、本発明の技
術思想に基づいて種々の変形が可能である。入力信号に
ついてはNTSC方式を挙げたが、入力信号はこれに限
られるものではなく、PAL、SECAM方式等の他、
これらよりも多数の走査線からなるTV信号(例えば、
MUSE方式をはじめとする高品位TV)方式をも採用
できる。
The configuration of the image forming apparatus described here is an example of an image forming apparatus to which the present invention can be applied, and various modifications can be made based on the technical idea of the present invention. The input signal has been described in the NTSC system. However, the input signal is not limited to this. In addition to the PAL and SECAM systems,
A TV signal composed of more scanning lines than these (for example,
A high-definition TV system such as the MUSE system can also be adopted.

【0125】次に、前述の梯子型配置の電子源及び画像
形成装置について、図11及び図12を用いて説明す
る。
Next, the electron source and the image forming apparatus having the above-mentioned ladder arrangement will be described with reference to FIGS.

【0126】図11は、梯子型配置の電子源の一例を示
す模式図である。図11において、110は電子源基
板、111は電子放出素子である。112は、電子放出
素子111を接続するための共通配線D1〜D10であ
り、これらは外部端子として引き出されている。電子放
出素子111は、基板110上に、X方向に並列に複数
個配置されている(これを素子行と呼ぶ)。この素子行
が複数個配置されて、電子源を構成している。各素子行
の共通配線間に駆動電圧を印加することで、各素子行を
独立に駆動させることができる。即ち、電子ビームを放
出させたい素子行には、電子放出閾値以上の電圧を印加
し、電子ビームを放出させたくない素子行には、電子放
出閾値以下の電圧を印加する。各素子行間に位置する共
通配線D2〜D9は、例えばD2とD3、D4とD5、
D6とD7及びD8とD9を一体の同一配線とすること
もできる。
FIG. 11 is a schematic view showing an example of a ladder-type electron source. In FIG. 11, reference numeral 110 denotes an electron source substrate, and 111 denotes an electron-emitting device. Reference numeral 112 denotes common wirings D1 to D10 for connecting the electron-emitting devices 111, and these are drawn out as external terminals. A plurality of electron-emitting devices 111 are arranged on the substrate 110 in parallel in the X direction (this is called an element row). A plurality of the element rows are arranged to constitute an electron source. By applying a drive voltage between the common wires of each element row, each element row can be driven independently. That is, a voltage equal to or higher than the electron emission threshold is applied to an element row in which an electron beam is to be emitted, and a voltage equal to or lower than the electron emission threshold is applied to an element row in which an electron beam is not desired to be emitted. Common wirings D2 to D9 located between the element rows are, for example, D2 and D3, D4 and D5,
D6 and D7 and D8 and D9 may be formed as one and the same wiring.

【0127】図12は、梯子型配置の電子源を備えた画
像形成装置におけるパネル構造の一例を示す模式図であ
る。120はグリッド電極、121は電子が通過するた
めの開口、D1乃至Dmは容器外端子、G1乃至Gnは
グリッド電極120と接続された容器外端子である。1
10は各素子行間の共通配線を同一配線とした電子源基
板である。図12においては、図8、図11に示した部
位と同じ部位には、これらの図に付したのと同一の符号
を付している。ここに示した画像形成装置と、図8に示
した単純マトリクス配置の画像形成装置との大きな違い
は、電子源基板110とフェースプレート86の間にグ
リッド電極120を備えているか否かである。
FIG. 12 is a schematic diagram showing an example of a panel structure in an image forming apparatus provided with a ladder-type electron source. Reference numeral 120 denotes a grid electrode, 121 denotes an opening through which electrons pass, D1 to Dm denote external terminals, and G1 to Gn denote external terminals connected to the grid electrode 120. 1
Reference numeral 10 denotes an electron source substrate in which the common wiring between the element rows is the same wiring. 12, the same portions as those shown in FIGS. 8 and 11 are denoted by the same reference numerals as those shown in these drawings. A major difference between the image forming apparatus shown here and the image forming apparatus having the simple matrix arrangement shown in FIG. 8 is whether or not the grid electrode 120 is provided between the electron source substrate 110 and the face plate 86.

【0128】図12においては、基板110とフェース
プレート86の間には、グリッド電極120が設けられ
ている。グリッド電極120は、表面伝導型電子放出素
子111から放出された電子ビームを変調するためのも
のであり、梯子型配置の素子行と直交して設けられたス
トライプ状の電極に電子ビームを通過させるため、各素
子に対応して1個ずつ円形の開口121が設けられてい
る。グリッド電極の形状や配置位置は、図12に示した
ものに限定されるものではない。例えば、開口としてメ
ッシュ状に多数の通過口を設けることもでき、グリッド
電極を表面伝導型電子放出素子の周囲や近傍に設けるこ
ともできる。
In FIG. 12, a grid electrode 120 is provided between the substrate 110 and the face plate 86. The grid electrode 120 is for modulating the electron beam emitted from the surface conduction electron-emitting device 111, and allows the electron beam to pass through a stripe-shaped electrode provided orthogonal to the ladder-type element row. Therefore, one circular opening 121 is provided for each element. The shapes and arrangement positions of the grid electrodes are not limited to those shown in FIG. For example, a large number of passage openings may be provided in a mesh shape as openings, and a grid electrode may be provided around or near the surface conduction electron-emitting device.

【0129】容器外端子D1乃至Dm及びグリッド容器
外端子G1乃至Gnは、不図示の制御回路と電気的に接
続されている。
The external terminals D1 to Dm and the external terminals G1 to Gn are electrically connected to a control circuit (not shown).

【0130】本例の画像形成装置では、素子行を1列ず
つ順次駆動(走査)して行くのと同期してグリッド電極
列に画像1ライン分の変調信号を同時に印加する。これ
により、各電子ビームの蛍光体への照射を制御し、画像
を1ラインずつ表示することができる。
In the image forming apparatus of this embodiment, the modulation signals for one line of the image are simultaneously applied to the grid electrode rows in synchronization with the sequential driving (scanning) of the element rows one by one. This makes it possible to control the irradiation of each electron beam to the phosphor and display an image one line at a time.

【0131】以上説明した本発明を適用可能な画像形成
装置は、テレビジョン放送の表示装置、テレビ会議シス
テムやコンピューター等の表示装置の他、感光性ドラム
等を用いて構成された光プリンターとしての画像形成装
置等としても用いることができる。
The image forming apparatus to which the present invention described above can be applied is not only a display device for a television broadcast, a display device such as a video conference system or a computer, but also an optical printer configured using a photosensitive drum or the like. It can also be used as an image forming apparatus or the like.

【0132】[0132]

【実施例】以下実施例に基づき、本発明を説明する。な
お、本発明はこれらの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、各要素の置き
換えや設計変更のなされたものを包含する。
The present invention will be described below with reference to examples. It should be noted that the present invention is not limited to these embodiments, but includes those in which the replacement of each element or the design change is made within a range in which the object of the present invention is achieved.

【0133】[比較例1] 本比較例は、基板上に多数の表面伝導型電子放出素子を
配置し、これら電子放出素子をマトリクス配線した電子
源の製造方法に関する。
Comparative Example 1 This comparative example relates to a method for manufacturing an electron source in which a large number of surface conduction electron-emitting devices are arranged on a substrate and these electron-emitting devices are arranged in a matrix.

【0134】本比較例の電子源の一部の平面図を図13
に示す。また、図中のA−A’断面図を図14に示す。
但し、図13、図14で同じ符号で示したものは、同じ
部材を示す。ここで71は基板、72はX方向配線(下
配線とも呼ぶ)、73はY方向配線(上配線とも呼
ぶ)、3は導電性膜、4と5は素子電極、131は層間
絶縁層、132は素子電極4と下配線72との電気的接
続のためのコンタクトホールである。
FIG. 13 is a plan view showing a part of the electron source of this comparative example .
Shown in FIG. 14 is a sectional view taken along the line AA ′ in the figure.
13 and 14 indicate the same members. Here, 71 is a substrate, 72 is an X-direction wiring (also referred to as a lower wiring), 73 is a Y-direction wiring (also referred to as an upper wiring), 3 is a conductive film, 4 and 5 are element electrodes, 131 is an interlayer insulating layer, 132 Is a contact hole for electrical connection between the element electrode 4 and the lower wiring 72.

【0135】先ず、本比較例の電子源の製造方法を、図
15及び図16を用いて工程順に従って具体的に説明す
る。尚、以下に説明する工程−a〜hは、それぞれ図1
5の(a)〜(d)及び図16の(e)〜(h)に対応
する。
First, the method of manufacturing the electron source of this comparative example will be specifically described with reference to FIGS. Steps -a to h described below correspond to FIG.
5 (a) to 5 (d) and FIGS. 16 (e) to 16 (h).

【0136】工程−a 清浄化した青板ガラス上に厚さ0.5μmのシリコン酸
化膜をスパッタ法で形成した基板71上に、真空蒸着法
により、厚さ5nmのCr、厚さ600nmのAuを順
次積層した後、フォトレジスト(AZ1370;ヘキス
ト社製)をスピンナーにより回転塗布、ベークした後、
フォトマスク像を露光、現像して、下配線72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72を形成した。
Step-a A 5 nm-thick Cr film and a 600 nm-thick Au film were formed on a substrate 71 having a 0.5 μm-thick silicon oxide film formed on a cleaned blue plate glass by a sputtering method. After sequentially laminating, a photoresist (AZ1370; manufactured by Hoechst) was spin-coated with a spinner and baked.
The photomask image was exposed and developed to form a resist pattern for the lower wiring 72, and the Au / Cr deposited film was wet-etched to form the lower wiring 72 having a desired shape.

【0137】工程−b 次に、厚さ1.0μmのシリコン酸化膜からなる層間絶
縁層131をRFスパッタ法により堆積した。
Step-b Next, an interlayer insulating layer 131 made of a silicon oxide film having a thickness of 1.0 μm was deposited by RF sputtering.

【0138】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1
32を形成するためのフォ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131をエッチングして
コンタクトホール132を形成した。エッチングはCF
4 とH2 ガスを用いたRIE(Reactive Io
n Etching)法によった。
Step-c Contact hole 1 was formed in the silicon oxide film deposited in step b.
Making a photoresist pattern to form 32;
Using this as a mask, the interlayer insulating layer 131 was etched to form a contact hole 132. Etching is CF
RIE (Reactive Io) using 4 and H 2 gas
n Etching) method.

【0139】工程−d その後、素子電極4,5と素子電極間ギャップLとなる
べきパターンをフォトレジスト形成し、真空蒸着法によ
り、厚さ5nmのTi、厚さ50nmのNiを順次堆積
した。その後、フォ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が10μm、素子電極幅W1が300μmの素子電極
4,5を形成した。
Step-d Thereafter, a pattern to be the element electrodes 4 and 5 and the gap L between the element electrodes was formed by photoresist, and 5 nm thick Ti and 50 nm thick Ni were sequentially deposited by vacuum evaporation. Thereafter, the photoresist pattern was dissolved with an organic solvent, and the Ni / Ti deposited film was lifted off to form device electrodes 4 and 5 having a device electrode interval L of 10 μm and a device electrode width W1 of 300 μm.

【0140】工程−e 素子電極4,5の上に上配線73のフォトレジストパタ
ーンを形成した後、厚さ5nmのTi、厚さ500nm
のAuを順次真空蒸着により堆積し、リフトオフにより
不要な部分を除去して、所望の形状の上配線73を形成
した。
Step-e After a photoresist pattern of the upper wiring 73 was formed on the device electrodes 4 and 5, Ti having a thickness of 5 nm and 500 nm
Were sequentially deposited by vacuum evaporation, and unnecessary portions were removed by lift-off to form an upper wiring 73 having a desired shape.

【0141】工程−f 素子電極間ギャップL及びこの近傍に開口を有するマス
クにより、膜厚100nmのCr膜133を真空蒸着に
より堆積・パターニングし、その上に有機Pdの溶液
(ccp−4230;奥野製薬(株)製)をスピンナー
により塗布、大気中で300℃,12分間の加熱焼成処
理を行い、PdOの微粒子からなる導電性膜134を形
成した。
Step-f A 100 nm-thick Cr film 133 is deposited and patterned by vacuum evaporation using a mask having an opening L in the vicinity of the gap L between the device electrodes, and an organic Pd solution (ccp-4230; Okuno) is deposited thereon. (Manufactured by Pharmaceutical Co., Ltd.) was applied by a spinner and heated and baked at 300 ° C. for 12 minutes in the air to form a conductive film 134 composed of fine particles of PdO.

【0142】工程−g Cr膜133を酸エッチャントによりエッチングして、
リフトオフにより導電性膜134の不要部分を除去し
て、所望のパターン形状を有する導電性膜3を形成し
た。この導電性膜3の膜厚は7nm、抵抗値Rsは2.
1×104 Ω/□であった。
Step-g The Cr film 133 is etched with an acid etchant,
Unnecessary portions of the conductive film 134 were removed by lift-off to form the conductive film 3 having a desired pattern shape. The thickness of the conductive film 3 is 7 nm, and the resistance value Rs is 2.
It was 1 × 10 4 Ω / □.

【0143】工程−h 全面にレジストを塗布し、マスクを用いて露光の後現像
し、コンタクトホール132部分のみレジストを除去し
た。この後、真空蒸着により、厚さ5nmのTi、厚さ
500nmのAuを順次堆積し、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132
を埋め込んだ。
Step-h A resist was applied to the entire surface, developed after exposure using a mask, and the resist was removed only in the contact hole 132 portion. Thereafter, Ti with a thickness of 5 nm and Au with a thickness of 500 nm are sequentially deposited by vacuum evaporation, and unnecessary portions are removed by lift-off, whereby contact holes 132 are formed.
Embedded.

【0144】以上の工程により、絶縁性基板71上に、
下配線72、層間絶縁層131、上配線73、素子電極
4,5、導電性膜3等を形成し、複数の導電性膜3が、
下配線72と上配線73とでマトリクス配線された未フ
ォーミングの電子源基板を得た。
By the above steps, on the insulating substrate 71,
The lower wiring 72, the interlayer insulating layer 131, the upper wiring 73, the element electrodes 4 and 5, the conductive film 3, and the like are formed.
An unformed electron source substrate matrix-wired with the lower wiring 72 and the upper wiring 73 was obtained.

【0145】次に、以上のようにして作製した未フォー
ミングの電子源基板を用いて画像形成装置を作製した。
その作製手順を、図8及び図9を参照して以下に説明す
る。
Next, an image forming apparatus was manufactured by using the unformed electron source substrate manufactured as described above.
The manufacturing procedure will be described below with reference to FIGS.

【0146】先ず、上記未フォーミングの電子源基板7
1をリアプレート81上に固定した後、基板71の5m
m上方に、フェースプレート86(ガラス基板83の内
面に画像形成部材であるところの蛍光膜84とメタルバ
ック85が形成されて構成される。)を支持枠82を介
して配置し、フェースプレート86、支持枠82、リア
プレート81の接合部にフリットガラスを塗布し、大気
中で400℃で10分間焼成することで封着した。な
お、リアプレート81への基板71の固定もフリットガ
ラスで行った。
First, the unformed electron source substrate 7
1 is fixed on the rear plate 81, and 5 m
A face plate 86 (formed by forming a fluorescent film 84 as an image forming member and a metal back 85 on the inner surface of a glass substrate 83) is disposed above the glass substrate 83 via a support frame 82. Then, frit glass was applied to the joint between the support frame 82 and the rear plate 81, and baked at 400 ° C. for 10 minutes in the air to seal. The fixing of the substrate 71 to the rear plate 81 was also performed with frit glass.

【0147】画像形成部材であるところの蛍光膜84
は、カラーを実現するために、ストライプ形状(図9
(a)参照)の蛍光体とし、先にブラックストライプ9
1を形成し、その間隙部にスラリー法により各色蛍光体
92を塗布して蛍光膜84を作製した。ブラックストラ
イプ91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 fluorescent film 84 serving as an image forming member
Is a stripe shape (FIG. 9) to realize color.
(A)) and the black stripe 9
1 was formed, and the phosphor 92 of each color was applied to the gap by a slurry method to form a phosphor film 84. As a material of the black stripe 91, a commonly used material mainly composed of graphite was used.

【0148】また、蛍光膜84の内面側にはメタルバッ
ク85を設けた。メタルバック85は、蛍光膜84の作
製後、蛍光膜84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。
A metal back 85 was provided on the inner surface side of the fluorescent film 84. The metal back 85 is manufactured by performing a smoothing process (usually called filming) on the inner surface of the fluorescent film 84 after the fluorescent film 84 is manufactured, and then performing vacuum deposition of Al.

【0149】前述の封着を行う際、カラーの場合は各色
蛍光体92と各表面伝導型電子放出素子74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 the above-mentioned sealing, in the case of color, sufficient alignment was performed because each color phosphor 92 and each surface conduction electron-emitting device 74 had to correspond to each other.

【0150】以上のようにして形成した真空容器(外囲
器88)内を、排気管(不図示)を通じて排気装置にて
排気し、該真空容器内の圧力を1.3×10-3Pa以下
にした。
The inside of the vacuum vessel (enclosure 88) formed as described above is evacuated by an exhaust device through an exhaust pipe (not shown), and the pressure in the vacuum vessel is set to 1.3 × 10 −3 Pa. I did it below.

【0151】フォーミング処理のために各電子放出素子
にパルス電圧を印加するための配線を、図19に模式的
に示す。Y方向配線73は、外部端子Dy1〜Dynを
共通電極1401に接続することにより共通接続され、
パルス発生器1402のグランド側の端子に接続され
る。X方向配線72は外部端子Dx1〜Dxmを介して
制御スイッチング回路1403に接続されている(図で
は、m=20,n=60の場合が示されている。)。制
御スイッチング回路1403は、各端子をパルス発生器
1402またはグランドのいずれかに接続するもので、
図はその機能を模式的に示したものである。
FIG. 19 schematically shows a wiring for applying a pulse voltage to each electron-emitting device for the forming process. The Y-direction wiring 73 is connected in common by connecting the external terminals Dy1 to Dyn to the common electrode 1401,
It is connected to the ground side terminal of pulse generator 1402. The X-direction wiring 72 is connected to the control switching circuit 1403 via the external terminals Dx1 to Dxm (the case where m = 20 and n = 60 is shown in the figure). The control switching circuit 1403 connects each terminal to either the pulse generator 1402 or the ground.
The figure schematically shows the function.

【0152】フォーミング処理は、スイッチング回路1
403によりX方向の素子行を1行選択し、1パルス印
加する毎に選択する素子行を切り替えて、すべての素子
行を同時に処理する方法で行った。
In the forming process, the switching circuit 1
By 403, one element row in the X direction is selected, and every time one pulse is applied, the selected element row is switched, and all element rows are processed simultaneously.

【0153】印加したパルス電圧の波形は、図20
(b)に示したような波高値の漸増する三角波パルスで
ある。パルス幅T1 は1m秒、パルス間隔T2 は10m
秒とした。また、上記のパルスとパルスの間に、波高値
0.1Vの矩形波パルスを挿入し、素子の抵抗値を測定
した。
The waveform of the applied pulse voltage is shown in FIG.
This is a triangular wave pulse whose peak value gradually increases as shown in FIG. Pulse width T 1 is 1 ms, pulse interval T 2 is 10 m
Seconds. Further, a rectangular wave pulse having a peak value of 0.1 V was inserted between the above-mentioned pulses, and the resistance value of the element was measured.

【0154】続いて、活性化処理を行った。このとき真
空容器内の圧力は、2.7×10-3Paであった。印加
したパルスは、波高値14V、パルス幅30μ秒の三角
波パルスで、上記フォーミングと同様に、X方向の行毎
に行った。
Subsequently, an activation process was performed. At this time, the pressure in the vacuum vessel was 2.7 × 10 −3 Pa. The applied pulse was a triangular wave pulse having a peak value of 14 V and a pulse width of 30 μs, and was applied to each row in the X direction as in the above-described forming.

【0155】活性化終了後、真空容器を加熱しながら排
気し、真空容器内の圧力が1.3×10-4Pa以下にな
ったところで、排気管(不図示)をガスバーナーで加熱
して溶着して真空容器を封止し、さらに真空容器内の圧
力を低く維持するため、高周波加熱によりゲッター処理
を行った。
After the activation, the vacuum vessel was evacuated while being heated. When the pressure in the vacuum vessel became 1.3 × 10 −4 Pa or less, an exhaust pipe (not shown) was heated with a gas burner. The vacuum vessel was sealed by welding, and a getter process was performed by high-frequency heating to keep the pressure inside the vacuum vessel low.

【0156】以上のようにして作製した画像形成装置
を、単純マトリクス駆動により、各電子放出素子に順次
電子放出を行わせ、各素子についてIe の値を測定し、
e の値の素子毎のバラツキを求めたところ、バラツキ
の幅は15%であった。
In the image forming apparatus manufactured as described above, each electron-emitting device sequentially emits electrons by simple matrix driving, and the value of Ie is measured for each device.
When the variation of the value of Ie for each element was determined, the width of the variation was 15%.

【0157】[実施例比較例 1において、フォーミング処理をする際に、真空
容器(外囲器88)内を、排気管(不図示)を通じて排
気装置にて排気し、該真空容器内の圧力を1.3×10
-3Pa以下にした後、N298%−H22%の混合ガスを
真空容器内に導入し、圧力を5×10-2Paとしたこと
以外は、比較例1と同様に画像形成装置を製造した。
Example 1 In Comparative Example 1, when performing the forming process, the inside of the vacuum vessel (envelope 88) was evacuated by an exhaust device through an exhaust pipe (not shown). 1.3 × 10 pressure
After the pressure was reduced to -3 Pa or less, image formation was performed in the same manner as in Comparative Example 1 except that a mixed gas of N 2 98% -H 2 2% was introduced into the vacuum vessel and the pressure was set to 5 × 10 -2 Pa. The device was manufactured.

【0158】以上のようにして作製した画像形成装置
を、単純マトリクス駆動により、各電子放出素子に順次
電子放出を行わせ、各素子についてIeの値を測定し、
eの値の素子毎のバラツキを求めたところ、バラツキ
の幅は5%であり、比較例1よりもバラツキが小さかっ
た。
In the image forming apparatus manufactured as described above, each electron-emitting device sequentially emits electrons by simple matrix driving, and the value of Ie is measured for each device.
When the variation of the value of Ie for each element was determined, the variation width was 5%, which was smaller than that of Comparative Example 1.

【0159】これは、フォーミング処理を、凝集促進作
用を有する物質を含む雰囲気下で行うことにより、フォ
ーミング処理に必要な電流が小さくてすみ、配線の抵抗
による電圧降下が小さくなって、フォーミング時に各素
子にかかる実効的な電圧のバラツキが小さくなって、電
子放出部の形成が比較的一様な条件で行われたためでは
ないかと推測している。
This is because the forming process is performed in an atmosphere containing a substance having a coagulation promoting action, so that the current required for the forming process can be reduced, and the voltage drop due to the resistance of the wiring can be reduced. It is presumed that the variation in the effective voltage applied to the element is reduced, and the formation of the electron-emitting portion is performed under relatively uniform conditions.

【0160】[実施例] 本実施例は、比較例1と同じく、基板上に多数の表面伝
導型電子放出素子を配置し、マトリクス配線した電子
源、画像形成装置に関する。配置した素子の数は、カラ
ーの3原色分を含めて20行60列である。
Example 2 This example relates to an electron source and an image forming apparatus in which a large number of surface conduction electron-emitting devices are arranged on a substrate and arranged in a matrix, as in Comparative Example 1. The number of arranged elements is 20 rows and 60 columns including the three primary colors.

【0161】先ず、本実施例の電子源の製造工程を説明
する。
First, the manufacturing process of the electron source of this embodiment will be described.

【0162】本実施例では、比較例1の工程−a〜h及
び封着まで同様の工程を施した。ただし、素子電極間隔
Lは3μm、素子電極幅W1は200μmとし、導電性
膜3はスパッタ法により形成したPt薄膜であり、その
厚さは1.5nm、抵抗はRs=5×104Ω/□であ
った。また、この導電性膜3のパターニングに用いたC
rマスクの厚さは50nmとした。
In this example, the same steps were performed up to the steps -a to h of Comparative Example 1 and sealing. However, the element electrode interval L is 3 μm, the element electrode width W 1 is 200 μm, the conductive film 3 is a Pt thin film formed by a sputtering method, the thickness is 1.5 nm, and the resistance is Rs = 5 × 10 4 Ω. / □. The C used for patterning the conductive film 3
The thickness of the r mask was 50 nm.

【0163】封着工程までを完了した画像形成装置8個
を、以下のような4通りの方法A〜Dによってそれぞれ
2個づつフォーミング処理を行った。なお、各方法でフ
ォーミング処理した内の1個は、フォーミング処理後の
電子放出部を電子顕微鏡により観察するために用いた。
フォーミング処理の際には、図19に示すように、Y方
向配線73は外部端子Dy1〜Dy60を共通電極14
01に接続することにより共通接続され、パルス発生器
1402のグランド側の端子に接続されている。X方向
配線72は外部端子Dx1〜Dx20を介して制御スイ
ッチング回路1403に接続されている。該スイッチン
グ回路は、各端子をパルス発生器1402ないしグラン
ドのいずれかに接続するものである。
Eight image forming apparatuses which completed the sealing process were subjected to forming processing by two in each of the following four methods A to D. In addition, one of the forming processes performed by each method was used for observing the electron-emitting portion after the forming process by an electron microscope.
In the forming process, as shown in FIG. 19, the Y-direction wiring 73 connects the external terminals Dy1 to Dy60 to the common electrode 14.
01 is connected in common, and is connected to the ground side terminal of the pulse generator 1402. The X-direction wiring 72 is connected to the control switching circuit 1403 via external terminals Dx1 to Dx20. The switching circuit connects each terminal to one of the pulse generator 1402 and the ground.

【0164】方法A:外囲器88内を排気管(不図示)
を通じて排気装置にて排気し、圧力を1.3×10-4
a以下に下げた後、素子にパルス電圧を印加した。パル
ス波高値は0Vから徐々に上昇させ、6Vに達したとこ
ろで、上昇をやめて固定した。パルス幅はT1 =100
μ秒、パルス間隔はT2 =833μ秒、すなわち周波数
にしてf=1200Hzとした。同時に素子行選択手段
であるスイッチング制御回路1403は、Dx1〜Dx
20の外部端子の内いずれか一つがパルス発生器140
2に、他はグランドに接続され、T2 と同期して、パル
ス発生器につながる端子がDx1からDx20まで順
次、循環的に切り替わるように動作する。従って、個別
の電子放出素子には、パルス幅がT1 =100μ秒、パ
ルス間隔がT2 =16.7m秒、すなわち周波数にして
f=60Hzのパルスが印加されていることになる。そ
して、パルス波高値を6Vに保って、10分間保持し
た。この間に素子電流は徐々に減少した。この後、パル
ス幅をT1'=500μ秒に変更したところ、各X方向配
線毎にパルス波高値と素子電流から求められる抵抗値
(同一のX方向配線に接続された電子放出素子60個の
並列抵抗)が16.7kΩ(1素子の抵抗値1MΩに相
当)を越えたので、パルス印加を停止した。
Method A: Exhaust pipe (not shown) inside envelope 88
Through the exhaust system, and the pressure is set to 1.3 × 10 -4 P
After reducing the voltage to a or lower, a pulse voltage was applied to the device. The pulse peak value was gradually increased from 0 V, and when it reached 6 V, the increase was stopped and fixed. The pulse width is T 1 = 100
μs, and the pulse interval was T 2 = 833 μs, that is, the frequency was f = 1200 Hz. At the same time, the switching control circuit 1403, which is an element row selection unit, includes Dx1 to Dx
One of the 20 external terminals is a pulse generator 140
2, the other is connected to the ground, in synchronization with the T 2, terminals connected to the pulse generator sequentially from Dx1 to DX20, operates to switch cyclically. Therefore, a pulse having a pulse width of T 1 = 100 μsec and a pulse interval of T 2 = 16.7 msec, that is, a frequency of f = 60 Hz is applied to the individual electron-emitting devices. Then, the pulse crest value was kept at 6 V and kept for 10 minutes. During this time, the device current gradually decreased. After that, when the pulse width was changed to T 1 ' = 500 μsec, the resistance value obtained from the pulse peak value and the device current for each X-direction wiring (for 60 electron-emitting devices connected to the same X-direction wiring). Since the parallel resistance exceeded 16.7 kΩ (corresponding to the resistance of one element of 1 MΩ), the pulse application was stopped.

【0165】方法B:方法Aと同様に外囲器88内を排
気した後、H2 ガスを導入し、圧力を1.3Paとし
た。この後、方法Aと同様のパルスを印加し、波高値を
6Vに固定し10分間保持したところ、各X方向配線毎
にパルス波高値と素子電流から求められる抵抗値が1
6.7kΩを越えたので、パルス印加を停止し、外囲器
内を再度排気した。
Method B: After evacuating the envelope 88 in the same manner as in the method A, H 2 gas was introduced, and the pressure was adjusted to 1.3 Pa. Thereafter, the same pulse as in method A was applied, and the peak value was fixed at 6 V and held for 10 minutes, so that the resistance value obtained from the pulse peak value and the device current was 1 for each X-direction wiring.
Since it exceeded 6.7 kΩ, pulse application was stopped, and the inside of the envelope was evacuated again.

【0166】方法C:方法Aと同様に外囲器88内を排
気した後、X方向配線の内、Dx1のみをパルス発生器
1402に接続し、パルス幅がT1 =100μ秒、パル
ス間隔がT2=16.7m秒、すなわち周波数にしてf
=60Hzのパルスを印加した。パルス波高値は方法A
と同様に変化させ、6Vで10分間保持した後、T1
500μ秒に変更し、抵抗値が16.7kΩを越えるの
を確かめてパルス印加を停止した。この後、スイッチン
グ回路を切り替え、同様に次の素子行のフォーミング処
理を行い、これを繰り返して20行すべてのフォーミン
グ処理を行った。
Method C: After evacuating the inside of the envelope 88 in the same manner as in Method A, only Dx1 of the X-direction wiring is connected to the pulse generator 1402, the pulse width is T 1 = 100 μsec, and the pulse interval is T 2 = 16.7 ms, that is, f in frequency
= 60 Hz pulse was applied. Pulse peak value is calculated by method A
After holding at 6 V for 10 minutes, T 1 was changed to 500 μs, and it was confirmed that the resistance value exceeded 16.7 kΩ, and the pulse application was stopped. Thereafter, the switching circuit was switched and the forming process of the next element row was performed in the same manner, and this was repeated to perform the forming processing of all 20 rows.

【0167】方法D:方法Aと同様に外囲器88内を排
気した後、パルス幅T1 =100μ秒、パルス間隔T2
=833μ秒のパルスを印加した。スイッチング回路1
403の動作は方法Aと同様とした。従って、方法Aと
同様に、個別の電子放出素子には、パルス幅がT1 =1
00μ秒、パルス間隔がT2 =16.7m秒、すなわち
周波数にしてf=60Hzのパルスが印加されているこ
とになる。尚、パルス波高値は0.1Vステップで漸増
させ、波高値が12Vとなったところで、各素子行の抵
抗値が相次いで16.7kΩを越えたので、パルスの印
加を停止した。
Method D: After exhausting the inside of the envelope 88 in the same manner as in Method A, the pulse width T 1 = 100 μsec, and the pulse interval T 2
= 833 μs pulse was applied. Switching circuit 1
The operation of 403 was the same as the method A. Therefore, similarly to the method A, the pulse width of the individual electron-emitting device is T 1 = 1.
This means that a pulse of 00 μsec and a pulse interval of T 2 = 16.7 msec, that is, a pulse of f = 60 Hz in frequency is applied. The pulse peak value was gradually increased in steps of 0.1 V. When the peak value reached 12 V, the application of the pulse was stopped because the resistance value of each element row exceeded 16.7 kΩ one after another.

【0168】このようにして形成された電子放出部2に
は、幅10nm(方法B)及び15nm(方法A,C)
の亀裂が一様に形成されていた。方法Dでは、幅100
〜200nmの不均一な亀裂が形成されていた。
The electron emitting portion 2 thus formed has a width of 10 nm (method B) and a width of 15 nm (methods A and C).
Cracks were uniformly formed. In method D, width 100
Non-uniform cracks of ~ 200 nm were formed.

【0169】次に、パルス電圧を印加して素子を駆動さ
せて活性化処理を行った。本実施例では、矩形波パルス
を用い、パルス幅とパルス間隔およびスイッチング回路
の動作は上記方法Aの場合と同様、パルス電圧の波高値
を15Vとし、外囲器88内にアセトンを導入、圧力を
1.3×10-2Paとし、素子電流If を測定しながら
行った。
Next, an activation process was performed by applying a pulse voltage to drive the device. In this embodiment, a rectangular pulse is used, the pulse width, the pulse interval, and the operation of the switching circuit are set to 15 V as in the case of the above-described method A, acetone is introduced into the envelope 88, and the pressure is increased. Was set to 1.3 × 10 −2 Pa, and the measurement was performed while measuring the device current If .

【0170】この後、安定化工程を行った。外囲器88
を160℃に加熱しながら排気し、内部の圧力を1.3
×10-5Paとした後、排気管(不図示)をガスバーナ
ーで熱することで溶着し、外囲器88の封止を行った。
最後に、封止後の真空度を維持するために、高周波加熱
法でゲッター処理を行った。
Thereafter, a stabilizing step was performed. Envelope 88
Was exhausted while heating to 160 ° C., and the internal pressure was set to 1.3.
After the pressure was set at 10-5 Pa, an exhaust pipe (not shown) was welded by heating with a gas burner, and the envelope 88 was sealed.
Finally, gettering was performed by a high-frequency heating method to maintain the degree of vacuum after sealing.

【0171】以上のようにして完成した本発明による画
像形成装置において、容器外端子Dx1〜Dx20とD
y1〜Dy60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印加することにより電子放出さ
せ、高圧端子87を通じてメタルバック85に7kVの
高圧を印加して、電子ビームを加速し、蛍光膜84に衝
突させ、励起・発光させることで画像を表示した。その
結果、均一で良好な画像が表示された。
In the image forming apparatus according to the present invention completed as described above, terminals Dx1-Dx20 and D
Electrons are emitted by applying a scanning signal and a modulation signal from signal generation means (not shown) through y1 to Dy60, and a high voltage of 7 kV is applied to a metal back 85 through a high voltage terminal 87 to accelerate an electron beam, thereby obtaining a fluorescent light. The image was displayed by colliding with the film 84 to excite and emit light. As a result, a uniform and good image was displayed.

【0172】また、同時に高圧端子87に流入する電流
を測定し、放出電流Ie を測定した。各装置に対して、
1行(60素子)あたりの平均のIe 及び行毎のバラツ
キ△Ie は、表1に示すとおりである。
At the same time, the current flowing into the high voltage terminal 87 was measured, and the emission current Ie was measured. For each device,
Average I e and row-by-row variation △ I e per row (60 devices) are shown in Table 1.

【0173】[0173]

【表1】 [Table 1]

【0174】比較例2−1、実施例2−2、比較例2
3による電子源の△Ieは、比較例2−4の電子源のそ
れに比べて極めて小さく、均一性が高い。これは、比較
例2−1、実施例2−2、比較例2−3の電子源を構成
する電子放出素子の電子放出部が、通電フォーミング処
理において、いずれもパルス波高値をVh(6V)で保
持している間に形成されたものであるのに対し、比較例
−4ではパルス波高値が12Vまで徐々に上昇する間
に、各素子の(フォーミング処理前の)抵抗値のバラツ
キなどに対応したまちまちの電圧で電子放出部が形成さ
れたこと、また比較例2−1、実施例2−2、比較例2
−3と比べパルス電圧自体が高いため、電子放出部形成
の際の投入電力も大きいことなどのため、電子放出部形
成が十分均一に行われなかったためと考えられる。
Comparative Example 2-1, Example 2-2, Comparative Example 2-
ΔI e of the electron source according to No. 3 is extremely small and high in uniformity as compared with that of the electron source of Comparative Example 2-4 . This is a comparison
Example 2 -1, Example 2 -2, the electron emission portion of the electron-emitting devices constituting the electron source of Comparative Example 2 -3, the energization forming process, both to hold the pulse height at V h (6V) Comparative example , while formed during
2 while -4 In the pulse height is gradually raised to 12V, the respective elements (before forming process) that the electron emission portion is mixed in the voltage corresponding to the variations in the resistance value is formed, also a comparative example 2 -1, example 2 -2, Comparative example 2
This is probably because the pulse voltage itself was higher than that of −3, and the input power at the time of forming the electron-emitting portion was large, so that the electron-emitting portion was not formed sufficiently uniformly.

【0175】[実施例] 図17は、実施例の本発明による画像形成装置201
(ディスプレイパネル)を、例えばテレビジョン放送を
初めとする種々の画像情報源より提供される画像情報を
表示できるように構成した表示装置の一例を示す図であ
る。
Embodiment 3 FIG. 17 shows an image forming apparatus 201 according to Embodiment 2 of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a display device configured to display (display panel) image information provided from various image information sources such as a television broadcast.

【0176】図中201はディスプレイパネル、100
1はディスプレイパネルの駆動回路、1002はディス
プレイコントローラ、1003はマルチプレクサ、10
04はデコーダ、1005は入出力インターフェース回
路、1006はCPU、1007は画像生成回路、10
08及び1009及び1010は画像メモリーインター
フェース回路、1011は画像入力インターフェース回
路、1012及び1013はTV信号受信回路、101
4は入力部である。
In the figure, reference numeral 201 denotes a display panel;
1 is a display panel driving circuit, 1002 is a display controller, 1003 is a multiplexer, 10
04 is a decoder, 1005 is an input / output interface circuit, 1006 is a CPU, 1007 is an image generation circuit, 10
08, 1009 and 1010 are image memory interface circuits, 1011 is an image input interface circuit, 1012 and 1013 are TV signal receiving circuits, 101
Reference numeral 4 denotes an input unit.

【0177】尚、本画像形成装置は、例えばテレビジョ
ン信号のように、映像情報と音声情報の両方を含む信号
を受信する場合には当然映像の表示と同時に音声を再生
するものであるが、本発明の特徴と直接関係しない音声
情報の受信、分離、再生、処理、記憶等に関する回路や
スピーカー等については説明を省略する。
When the image forming apparatus receives a signal containing both video information and audio information, such as a television signal, it reproduces the audio simultaneously with the display of the video. Descriptions of circuits, speakers, and the like related to reception, separation, reproduction, processing, storage, and the like of audio information that are not directly related to the features of the present invention are omitted.

【0178】以下、画像信号の流れに沿って各部の機能
を説明する。
Hereinafter, the function of each section will be described along the flow of image signals.

【0179】まず、TV信号受信回路1013は、例え
ば電波や空間光通信等のような無線伝送系を用いて伝送
されるTV信号を受信するための回路である。
First, the TV signal receiving circuit 1013 is a circuit for receiving a TV signal transmitted using a wireless transmission system such as radio waves or spatial optical communication.

【0180】受信するTV信号の方式は特に限られるも
のではなく、例えばNTSC方式、PAL方式、SEC
AM方式等、いずれの方式でもよい。また、これらより
更に多数の走査線よりなるTV信号、例えばMUSE方
式を初めとする所謂高品位TVは、大面積化や大画素数
化に適した前記ディスプレイパネルの利点を生かすのに
好適な信号源である。
The format of the received TV signal is not particularly limited. For example, NTSC, PAL, SEC
Any method such as the AM method may be used. Further, a TV signal comprising a larger number of scanning lines than these, for example, a so-called high-definition TV including the MUSE system is a signal suitable for taking advantage of the display panel suitable for a large area and a large number of pixels. Source.

【0181】TV信号受信回路1013で受信されたT
V信号は、デコーダ1004に出力される。
The T received by the TV signal receiving circuit 1013
The V signal is output to the decoder 1004.

【0182】TV信号受信回路1012は、例えば同軸
ケーブルや光ファイバー等のような有線伝送系を用いて
伝送されるTV信号を受信するための回路である。前記
TV信号受信回路1013と同様に、受信するTV信号
の方式は特に限られるものではなく、また本回路で受信
されたTV信号もデコーダ1004に出力される。
The TV signal receiving circuit 1012 is a circuit for receiving a TV signal transmitted using a wired transmission system such as a coaxial cable or an optical fiber. Similarly to the TV signal receiving circuit 1013, the system of the TV signal to be received is not particularly limited, and the TV signal received by this circuit is also output to the decoder 1004.

【0183】画像入力インターフェース回路1011
は、例えばTVカメラや画像読み取りスキャナーなどの
画像入力装置から供給される画像信号を取り込むための
回路で、取り込まれた画像信号はデコーダ1004に出
力される。
Image input interface circuit 1011
Is a circuit for capturing an image signal supplied from an image input device such as a TV camera or an image reading scanner. The captured image signal is output to the decoder 1004.

【0184】画像メモリーインターフェース回路101
0は、ビデオテープレコーダー(以下VTRと略す)に
記憶されている画像信号を取り込むための回路で、取り
込まれた画像信号はデコーダ1004に出力される。
Image memory interface circuit 101
Reference numeral 0 denotes a circuit for capturing an image signal stored in a video tape recorder (hereinafter abbreviated as VTR). The captured image signal is output to a decoder 1004.

【0185】画像メモリーインターフェース回路100
9は、ビデオディスクに記憶されている画像信号を取り
込むための回路で、取り込まれた画像信号はデコーダ1
004に出力される。
Image memory interface circuit 100
Reference numeral 9 denotes a circuit for capturing an image signal stored in the video disk.
004 is output.

【0186】画像メモリーインターフェース回路100
8は、静止画ディスクのように、静止画像データを記憶
している装置から画像信号を取り込むための回路で、取
り込まれた静止画像データはデコーダ1004に入力さ
れる。
Image memory interface circuit 100
Reference numeral 8 denotes a circuit for taking in an image signal from a device storing still image data, such as a still image disk. The taken still image data is input to the decoder 1004.

【0187】入出力インターフェース回路1005は、
本表示装置と、外部のコンピュータもしくはコンピュー
タネットワークもしくはプリンターなどの出力装置とを
接続するための回路である。画像データや文字・図形情
報の入出力を行うのは勿論のこと、場合によっては本画
像形成装置の備えるCPU1006と外部との間で制御
信号や数値データの入出力などを行うことも可能であ
る。
The input / output interface circuit 1005
A circuit for connecting the display device to an external computer, a computer network, or an output device such as a printer. In addition to inputting and outputting image data and character / graphic information, control signals and numerical data can be input and output between the CPU 1006 of the image forming apparatus and the outside in some cases. .

【0188】画像生成回路1007は、前記入出力イン
ターフェース回路1005を介して外部から入力される
画像データや文字・図形情報や、あるいはCPU100
6より出力される画像データや文字・図形情報に基づ
き、表示用画像データを生成するための回路である。本
回路の内部には、例えば画像データや文字・図形情報を
蓄積するための書き換え可能メモリーや、文字コードに
対応する画像パターンが記憶されている読み出し専用メ
モリーや、画像処理を行うためのプロセッサー等を初め
として、画像の生成に必要な回路が組み込まれている。
The image generation circuit 1007 is provided with image data, character / graphic information input from outside via the input / output interface circuit 1005, or the CPU 100.
6 is a circuit for generating display image data based on the image data and character / graphic information output from 6. Inside this circuit, for example, a rewritable memory for storing image data and character / graphic information, a read-only memory storing an image pattern corresponding to a character code, a processor for performing image processing, etc. And other circuits necessary for generating an image.

【0189】本回路により生成された表示用画像データ
は、デコーダ1004に出力されるが、場合によっては
前記入出力インターフェース回路1005を介して外部
のコンピュータネットワークやプリンターに出力するこ
とも可能である。
The display image data generated by the present circuit is output to the decoder 1004, but may be output to an external computer network or printer via the input / output interface circuit 1005 in some cases.

【0190】CPU1006は、主として本表示装置の
動作制御や、表示画像の生成や選択や編集に関わる作業
を行う。
The CPU 1006 mainly performs operations related to operation control of the display device and generation, selection, and editing of a display image.

【0191】例えば、マルチプレクサ1003に制御信
号を出力し、ディスプレイパネルに表示する画像信号を
適宜選択したり組み合わせたりする。その際には表示す
る画像信号に応じてディスプレイパネルコントローラ1
002に対して制御信号を発生し、画面表示周波数や走
査方法(例えばインターレースかノンインターレース
か)や一画面の走査線の数など表示装置の動作を適宜制
御する。また、前記画像生成回路1007に対して画像
データや文字・図形情報を直接出力したり、あるいは前
記入出力インターフェース回路1005を介して外部の
コンピュータやメモリーをアクセスして画像データや文
字・図形情報を入力する。
For example, a control signal is output to the multiplexer 1003, and an image signal to be displayed on the display panel is appropriately selected or combined. In that case, the display panel controller 1
A control signal is generated for 002 to appropriately control the operation of the display device such as the screen display frequency, the scanning method (for example, interlaced or non-interlaced), and the number of scanning lines on one screen. In addition, image data and character / graphic information are directly output to the image generation circuit 1007, or an external computer or memory is accessed via the input / output interface circuit 1005 to convert the image data or character / graphic information. input.

【0192】尚、CPU1006は、これ以外の目的の
作業にも関わるものであってよい。例えば、パーソナル
コンピュータやワードプロセッサ等のように、情報を生
成したり処理する機能に直接関わってもよい。あるいは
前述したように、入出力インターフェース回路1005
を介して外部のコンピュータネットワークと接続し、例
えば数値計算等の作業を外部機器と協同して行ってもよ
い。
It should be noted that the CPU 1006 may be involved in operations for other purposes. For example, it may directly relate to a function of generating and processing information, such as a personal computer or a word processor. Alternatively, as described above, the input / output interface circuit 1005
The computer may be connected to an external computer network via a computer, and work such as numerical calculation may be performed in cooperation with an external device.

【0193】入力部1014は、前記CPU1006に
使用者が命令やプログラム、あるいはデータなどを入力
するためのものであり、例えばキーボードやマウスの
他、ジョイスティック、バーコードリーダー、音声認識
装置等の多様な入力機器を用いることが可能である。
The input unit 1014 is used by a user to input commands, programs, data, and the like to the CPU 1006. For example, in addition to a keyboard and a mouse, various inputs such as a joystick, a barcode reader, and a voice recognition device. Input devices can be used.

【0194】デコーダ1004は、前記1007ないし
1013より入力される種々の画像信号を3原色信号、
又は輝度信号とI信号、Q信号に逆変換するための回路
である。尚、図中に点線で示すように、デコーダ100
4は内部に画像メモリーを備えるのが望ましい。これ
は、例えばMUSE方式を初めとして、逆変換するに際
して画像メモリーを必要とするようなテレビ信号を扱う
ためである。
A decoder 1004 converts various image signals input from the above 1007 to 1013 into three primary color signals,
Alternatively, it is a circuit for inversely converting a luminance signal into an I signal and a Q signal. As shown by the dotted line in FIG.
4 preferably has an image memory inside. This is for handling a television signal that requires an image memory when performing inverse conversion, such as the MUSE method.

【0195】画像メモリーを備える事により、静止画の
表示が容易になる。あるいは前記画像生成回路1007
及びCPU1006と協同して、画像の間引き、補間、
拡大、縮小、合成を初めとする画像処理や編集が容易に
なるという利点が得られる。
The provision of the image memory facilitates the display of a still image. Alternatively, the image generation circuit 1007
And cooperate with the CPU 1006 to perform image thinning, interpolation,
There is an advantage that image processing and editing including enlargement, reduction, and composition become easy.

【0196】マルチプレクサ1003は、前記CPU1
006より入力される制御信号に基づき、表示画像を適
宜選択するものである。即ち、マルチプレクサ1003
はデコーダ1004から入力される逆変換された画像信
号の内から所望の画像信号を選択して駆動回路1001
に出力する。その場合には、一画面表示時間内で画像信
号を切り換えて選択することにより、所謂多画面テレビ
のように、一画面を複数の領域に分けて領域によって異
なる画像を表示することも可能である。
The multiplexer 1003 is connected to the CPU 1
A display image is appropriately selected based on a control signal input from 006. That is, the multiplexer 1003
Selects a desired image signal from the inversely converted image signals input from the decoder 1004 and selects a driving circuit 1001
Output to In that case, by switching and selecting an image signal within one screen display time, it is also possible to divide one screen into a plurality of areas and display different images depending on the areas, as in a so-called multi-screen television. .

【0197】ディスプレイパネルコントローラ1002
は、前記CPU1006より入力される制御信号に基づ
き、駆動回路1001の動作を制御するための回路であ
る。
Display panel controller 1002
Is a circuit for controlling the operation of the drive circuit 1001 based on a control signal input from the CPU 1006.

【0198】ディスプレイパネルの基本的な動作に関わ
るものとして、例えばディスプレイパネルの駆動用電源
(図示せず)の動作シーケンスを制御するための信号を
駆動回路1001に対して出力する。ディスプレイパネ
ルの駆動方法に関わるものとして、例えば画面表示周波
数や走査方法(例えばインターレースかノンインターレ
ースか)を制御するための信号を駆動回路1001に対
して出力する。また、場合によっては、表示画像の輝度
やコントラストや色調やシャープネスといった画質の調
整に関わる制御信号を駆動回路1001に対して出力す
る場合もある。
As a signal related to the basic operation of the display panel, for example, a signal for controlling an operation sequence of a power supply (not shown) for driving the display panel is output to the drive circuit 1001. For example, a signal for controlling a screen display frequency and a scanning method (for example, interlaced or non-interlaced) is output to the driving circuit 1001 as a signal related to the display panel driving method. In some cases, a control signal relating to image quality adjustment such as luminance, contrast, color tone, and sharpness of a display image may be output to the driving circuit 1001.

【0199】駆動回路1001は、ディスプレイパネル
201に印加する駆動信号を発生するための回路であ
り、前記マルチプレクサ1003から入力される画像信
号と、前記ディスプレイパネルコントローラ1002よ
り入力される制御信号に基づいて動作するものである。
The drive circuit 1001 is a circuit for generating a drive signal to be applied to the display panel 201, based on an image signal input from the multiplexer 1003 and a control signal input from the display panel controller 1002. It works.

【0200】以上、各部の機能を説明したが、図17に
例示した構成により、本画像形成装置においては多様な
画像情報源より入力される画像情報をディスプレイパネ
ル201に表示することが可能である。即ち、テレビジ
ョン放送を初めとする各種の画像信号は、デコーダ10
04におて逆変換された後、マルチプレクサ1003に
おいて適宜選択され、駆動回路1001に入力される。
一方、デイスプレイコントローラ1002は、表示する
画像信号に応じて駆動回路1001の動作を制御するた
めの制御信号を発生する。駆動回路1001は、上記画
像信号と制御信号に基づいてディスプレイパネル201
に駆動信号を印加する。これにより、ディスプレイパネ
ル201において画像が表示される。これらの一連の動
作は、CPU1006により統括的に制御される。
The function of each part has been described above. With the configuration illustrated in FIG. 17, in the present image forming apparatus, image information input from various image information sources can be displayed on the display panel 201. . That is, various image signals including television broadcasting are transmitted to the decoder 10.
After the inverse conversion in 04, the signal is appropriately selected in the multiplexer 1003 and input to the drive circuit 1001.
On the other hand, the display controller 1002 generates a control signal for controlling the operation of the drive circuit 1001 according to an image signal to be displayed. The drive circuit 1001 controls the display panel 201 based on the image signal and the control signal.
Is applied with a drive signal. Thus, an image is displayed on the display panel 201. These series of operations are totally controlled by the CPU 1006.

【0201】本画像形成装置においては、前記デコーダ
1004に内蔵する画像メモリや、画像生成回路100
7及び情報の中から選択したものを表示するだけでな
く、表示する画像情報に対して、例えば拡大、縮小、回
転、移動、エッジ強調、間引き、補間、色変換、画像の
縦横比変換等を初めとする画像処理や、合成、消去、接
続、入れ換え、嵌め込み等を初めとする画像編集を行う
ことも可能である。また、本実施例の説明では特に触れ
なかったが、上記画像処理や画像編集と同様に、音声情
報に関しても処理や編集を行なうための専用回路を設け
てもよい。
In the present image forming apparatus, the image memory built in the decoder 1004 and the image generation circuit 100
7 and information selected from the information, as well as, for example, enlargement, reduction, rotation, movement, edge enhancement, thinning, interpolation, color conversion, image aspect ratio conversion, etc., for the image information to be displayed. It is also possible to perform image processing such as initial image processing and image editing such as combining, erasing, connecting, exchanging, and fitting. Although not specifically mentioned in the description of the present embodiment, a dedicated circuit for processing and editing audio information may be provided as in the above-described image processing and image editing.

【0202】従って、本画像形成装置は、テレビジョン
放送の表示機器、テレビ会議の端末機器、静止画像及び
動画像を扱う画像編集機器、コンピュータの端末機器、
ワードプロセッサを初めとする事務用端末機器、ゲーム
機などの機能を一台で兼ね備えることが可能で、産業用
あるいは民生用として極めて応用範囲が広い。
Therefore, the present image forming apparatus can be used as a television broadcast display device, a video conference terminal device, an image editing device that handles still images and moving images, a computer terminal device,
It can be equipped with the functions of a word processor and other office terminal equipment, game machines, and the like, and has a very wide range of applications for industrial or consumer use.

【0203】尚、図17は、表面伝導型電子放出素子を
電子ビーム源とする表示パネルを用いた画像形成装置と
する場合の構成の一例を示したに過ぎず、本発明を適用
可能な画像形成装置がこれのみに限定されるものでない
ことは言うまでもない。
FIG. 17 shows only an example of the configuration of an image forming apparatus using a display panel using a surface conduction electron-emitting device as an electron beam source, and an image to which the present invention can be applied. It goes without saying that the forming apparatus is not limited to this.

【0204】例えば図17の構成要素の内、使用目的上
必要のない機能に関わる回路は省いても差し支えない。
また、これとは逆に、使用目的によっては更に構成要素
を追加してもよい。例えば、本表示装置をテレビ電話機
として応用する場合には、テレビカメラ、音声マイク、
照明機、モデムを含む送受信回路等を構成要素に追加す
るのが好適である。
For example, of the components shown in FIG. 17, circuits relating to functions not necessary for the intended use may be omitted.
Conversely, additional components may be added depending on the purpose of use. For example, when this display device is applied as a video phone, a TV camera, a voice microphone,
It is preferable to add an illuminator, a transmitting / receiving circuit including a modem, and the like to the components.

【0205】本画像形成装置においては、とりわけ本発
明によるディスプレイパネル201の薄形化が容易なた
め、表示装置の奥行きを小さくすることができる。それ
に加えて、大画面化が容易で輝度が高く視野角特性にも
優れるため、臨場感にあふれ迫力に富んだ画像を視認性
良く表示することが可能である。
In the present image forming apparatus, in particular, since the display panel 201 according to the present invention can be easily made thin, the depth of the display device can be reduced. In addition, since it is easy to enlarge the screen, the brightness is high, and the viewing angle characteristics are excellent, it is possible to display an image full of a sense of reality and full of power with good visibility.

【0206】また、均一で安定な電子放出特性を有する
電子源を用いたことにより、ばらつきのない色再現性に
優れた高品位なカラーフラットテレビが、実現された。
Further, by using an electron source having uniform and stable electron emission characteristics, a high-quality color flat television having excellent color reproducibility without variation has been realized.

【0207】[0207]

【発明の効果】以上説明した様に、本発明によれば、多
数の電子放出素子を配列形成し、入力信号に応じて電子
を放出する電子源において、各電子放出素子から均一で
安定な電子放出を行うことが可能となり、さらに、かか
る電子源を用いた画像形成装置においては、輝度のばら
つきが少なく動作安定性に優れた高品位な画像を表示す
ることが可能となった。
As described above, according to the present invention, in an electron source for arranging a large number of electron-emitting devices and emitting electrons in response to an input signal, uniform and stable electrons are emitted from each electron-emitting device. Emission can be performed, and further, in an image forming apparatus using such an electron source, it is possible to display a high-quality image with little variation in luminance and excellent operation stability.

【0208】以上のように、本発明によれば、カラー画
像にも対応可能で、輝度のばらつきが少なく動作安定性
に優れた表示品位の高い大面積フラットディスプレーが
実現される。
As described above, according to the present invention, a large-area flat display which can handle a color image, has a small variation in luminance, and is excellent in operation stability, and has high display quality is realized.

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

【図1】本発明に適用し得る電子放出素子の一例である
平面型表面伝導型電子放出素子の模式図である。
FIG. 1 is a schematic view of a planar surface conduction electron-emitting device which is an example of an electron-emitting device applicable to the present invention.

【図2】本発明に適用し得る電子放出素子の一例である
垂直型表面伝導型電子放出素子の模式図である。
FIG. 2 is a schematic view of a vertical surface conduction electron-emitting device as an example of an electron-emitting device applicable to the present invention.

【図3】図1の表面伝導型電子放出素子の製造方法の一
例を説明するための図である。
FIG. 3 is a diagram for explaining an example of a method of manufacturing the surface conduction electron-emitting device of FIG.

【図4】本発明にかかるフォーミング処理に用いること
のできる電圧波形の一例である。
FIG. 4 is an example of a voltage waveform that can be used for forming processing according to the present invention.

【図5】本発明に適用し得る電子放出素子の製造に用い
ることのできる真空処理装置(測定評価装置)の一例を
示す概略構成図である。
FIG. 5 is a schematic configuration diagram illustrating an example of a vacuum processing apparatus (measurement and evaluation apparatus) that can be used for manufacturing an electron-emitting device applicable to the present invention.

【図6】本発明に適用し得る電子放出素子の電子放出特
性を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing electron emission characteristics of an electron-emitting device applicable to the present invention.

【図7】本発明を適用可能な単純マトリクス配置の電子
源の概略構成図である。
FIG. 7 is a schematic configuration diagram of an electron source having a simple matrix arrangement to which the present invention can be applied.

【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】本発明を適用可能な梯子型配置の電子源の概
略平面図である。
FIG. 11 is a schematic plan view of a ladder type electron source to which the present invention can be applied.

【図12】梯子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 ladder-type electron source.

【図13】本発明の実施例にかかる単純マトリクス配置
の電子源の部分平面図である。
FIG. 13 is a partial plan view of an electron source having a simple matrix arrangement according to an embodiment of the present invention.

【図14】図13の電子源の部分断面図である。FIG. 14 is a partial cross-sectional view of the electron source of FIG.

【図15】図13の電子源の製造方法を説明するための
図である。
FIG. 15 is a view illustrating a method of manufacturing the electron source in FIG.

【図16】図13の電子源の製造方法を説明するための
図である。
FIG. 16 is a diagram for explaining a method of manufacturing the electron source of FIG.

【図17】実施例における画像形成装置を示すブロッ
ク図である。
FIG. 17 is a block diagram illustrating an image forming apparatus according to a third embodiment.

【図18】従来例の表面伝導型電子放出素子の平面図で
ある。
FIG. 18 is a plan view of a conventional surface conduction electron-emitting device.

【図19】実施例におけるフォーミング処理の配線図を
示す図である。
FIG. 19 is a diagram showing a wiring diagram of a forming process in the embodiment.

【図20】本発明にかかるフォーミング処理に用いるこ
とのできる電圧波形の一例である。
FIG. 20 is an example of a voltage waveform that can be used for forming processing according to the present invention.

【図21】通電フォーミング処理の方法による、パルス
波高値と素子抵抗の関係を示す模式図である。
FIG. 21 is a schematic diagram illustrating a relationship between a pulse peak value and an element resistance according to a method of an energization forming process.

【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 段差形成部 50 電流計 51 電源 52 電流計 53 高圧電源 54 アノード電極 55 真空容器 56 排気ポンプ 71 電子源基板 72 X方向配線 73 Y方向配線 74 表面伝導型電子放出素子 75 結線 81 リアプレート 82 支持枠 83 ガラス基板 84 蛍光膜 85 メタルバック 86 フェースプレート 87 高圧端子 88 外囲器 91 黒色導電材 92 蛍光体 101 表示パネル 102 走査回路 103 制御回路 104 シフトレジスタ 105 ラインメモリ 106 同期信号分離回路 107 変調信号発生器 110 電子源基板 111 電子放出素子 112 共通配線 120 グリッド電極 121 開口 131 層間絶縁層 132 コンタクトホール 133 Cr膜 134 Pt膜 201 ディスプレイパネル 1201 基板 1202 電子放出部 1203 導電性膜 1401 共通電極 1402 パルス発生器 1403 制御スイッチング回路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate 2 Electron emission part 3 Conductive film 4,5 Element electrode 21 Step formation part 50 Ammeter 51 Power supply 52 Ammeter 53 High voltage power supply 54 Anode electrode 55 Vacuum container 56 Exhaust pump 71 Electron source board 72 X direction wiring 73 Y direction Wiring 74 Surface conduction electron-emitting device 75 Connection 81 Rear plate 82 Support frame 83 Glass substrate 84 Phosphor film 85 Metal back 86 Face plate 87 High voltage terminal 88 Enclosure 91 Black conductive material 92 Phosphor 101 Display panel 102 Scanning circuit 103 Control Circuit 104 Shift register 105 Line memory 106 Synchronous signal separation circuit 107 Modulation signal generator 110 Electron source substrate 111 Electron emitting element 112 Common wiring 120 Grid electrode 121 Opening 131 Interlayer insulating layer 132 Contact hole 133 Cr film 134 Pt film 01 display panel 1201 substrate 1202 electron-emitting portion 1203 conductive film 1401 common electrode 1402 pulse generator 1403 controls switching circuit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山野辺 正人 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 三留 正則 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キ ヤノン株式会社内 (56)参考文献 特開 平7−320631(JP,A) 特開 平6−12997(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01J 9/02 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Masato Yamanobe 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc. (72) Inventor Masanori Mitome 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo (56) References JP-A-7-320631 (JP, A) JP-A-6-12997 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01J 9 / 02

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 基体上に、電極間に電子放出部を有する
導電性膜を備える複数の電子放出素子が配列された電子
源の製造方法において、 該電子源は、複数の電子放出素子を共通接続した電子放
出素子行を複数行有するものであって、導電性膜の還元
または凝集を促進するガスを含む雰囲気中にて前記複数
の電子放出素子の導電性膜に電子放出部を形成する際
に、各電子放出素子行毎に1乃至数パルスのパルス電圧
を順次印加し、これを複数回繰り返して行うことを特徴
とする電子源の製造方法。
1. A method of manufacturing an electron source in which a plurality of electron-emitting devices each having a conductive film having an electron-emitting portion between electrodes are arranged on a substrate, wherein the electron sources share a plurality of electron-emitting devices. Having a plurality of connected electron-emitting device rows and reducing the conductive film
Alternatively, when forming electron-emitting portions in the conductive films of the plurality of electron-emitting devices in an atmosphere containing a gas that promotes aggregation, a pulse voltage of one to several pulses is sequentially applied to each electron-emitting device row. And a method for manufacturing the electron source, wherein the method is repeated a plurality of times.
【請求項2】 前記電子放出素子行の複数行からなる複
数のブロック毎に順次電圧印加を行って、各ブロック毎
に順次電子放出部を形成することを特徴とする請求項1
に記載の電子源の製造方法。
2. The method according to claim 1, wherein a voltage is sequentially applied to a plurality of blocks each including a plurality of rows of the electron emission element rows, and an electron emission portion is sequentially formed for each block.
3. The method for manufacturing an electron source according to claim 1.
【請求項3】 基体上に、複数の電子放出素子が配列さ
れた電子源と、該電子源から放出される電子線の照射に
より画像を形成する画像形成部材とを有する画像形成装
置の製造方法において、前記電子源が、請求項1又は2
に記載の方法にて製造されることを特徴とする画像形成
装置の製造方法。
3. A method for manufacturing an image forming apparatus, comprising: an electron source having a plurality of electron-emitting devices arranged on a substrate; and an image forming member that forms an image by irradiating an electron beam emitted from the electron source. , Wherein the electron source comprises:
A method for manufacturing an image forming apparatus, wherein the method is performed by the method described in (1).
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