JPH0620590A - Electron emission element, light emission element and image display - Google Patents

Electron emission element, light emission element and image display

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JPH0620590A
JPH0620590A JP19456492A JP19456492A JPH0620590A JP H0620590 A JPH0620590 A JP H0620590A JP 19456492 A JP19456492 A JP 19456492A JP 19456492 A JP19456492 A JP 19456492A JP H0620590 A JPH0620590 A JP H0620590A
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emitting
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哲也 金子
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一郎 野村
Hidetoshi Suzuki
英俊 鱸
Naohito Nakamura
尚人 中村
Hisami Iwai
久美 岩井
Toshihiko Takeda
俊彦 武田
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  • Cathode-Ray Tubes And Fluorescent Screens For Display (AREA)
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Abstract

PURPOSE:To provide an electron emission element used in an electron source which can be made to correspond to enlargement of an image display. CONSTITUTION:Ni and an alloy material of Ni containing 5-20mol% Ag are used in the electrode 2 and surface electrode layer 3 of an electron emission element, respectively, the element being formed inside a vacuum container fabricated by adhesion through heating. The electric heat treatment voltage of the element can then be restrained from rising even at a heating process for sealing, and cracking of a substrate due to partial heating does not take place, so multi-electron emitting elements can be increased in number and used as an electron emission source to correspond to enlargement of an image display.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は電子放出素子、特に表面
伝導形電子放出素子、及び電子線を用いて蛍光体を発光
させる発光素子、並びにこれらを用いた画像表示装置に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electron-emitting device, particularly a surface-conduction electron-emitting device, a light-emitting device that emits a phosphor by using an electron beam, and an image display device using these.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、簡単な構造で電子の放出が得られ
る素子として、例えば、エム アイエリンソン(M.
I.Elinson)等によって発表された冷陰極素子
が知られている[ラジオ エンジニアリング エレクト
ロン フィジックス](Radio Eng.Elec
tron.Phys.)第10巻、1290〜1296
頁、1965年]。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a device which can emit electrons with a simple structure, for example, MI Elinson (M.
I. A cold cathode device announced by Elinson et al. Is known [Radio Engineering Electron Physics] (Radio Eng. Elec).
tron. Phys. ) Volume 10, 1290-1296
P. 1965].

【0003】これは、基板上に形成された小面積の薄膜
に、膜面に平行に電流を流すことにより、電子放出が生
ずる現象を利用するもので、一般には表面伝導形電子放
出素子と呼ばれている。
This utilizes a phenomenon in which electrons are emitted from a thin film having a small area formed on a substrate by flowing an electric current in parallel with the film surface, and is generally called a surface conduction electron-emitting device. Has been.

【0004】この表面伝導形電子放出素子としては、前
記エリンソン等により開発されたSnO2 (Sb)薄膜
を用いたもの、Au薄膜によるもの[ジー・ディトマー
“スイン ソリド フィルムス”(G.Dittme
r:“Thin SolidFilms”),9巻,3
17頁,(1972年)]、ITO薄膜によるもの[エ
ム ハートウェル アンド シージーフォンスタッド
“アイイーイーイートランス”イーディーコンファレン
(M.Hartwell and C.G.Fonst
ad:“IEEE Trans.ED Conf.”)
519頁,(1975年)]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年)]などが報告されている。
As the surface conduction electron-emitting device, one using a SnO 2 (Sb) thin film developed by Elinson et al., One using an Au thin film [G. Ditmer "Sin Solid Films" (G. Dittme
r: "Thin Solid Films"), 9 volumes, 3
Page 17, (1972)], by ITO thin film [M. Hartwell and CG Fonst (M. Hartwell and CG Fonst)
ad: "IEEE Trans.ED Conf.")
519, (1975)] by carbon thin film [Hiraki Araki et al., "Vacuum", Vol. 26, No. 1, p. 22,
(1983)] and the like are reported.

【0005】これらの表面伝導形電子放出素子の典型的
な素子構成を図20に示す。同図において、201及び
202は電気的接続を得るための電極、203は電子放
出材料で形成される薄膜、204は基板、205は電子
放出部を示す。
FIG. 20 shows a typical device configuration of these surface conduction electron-emitting devices. In the figure, 201 and 202 are electrodes for obtaining electrical connection, 203 is a thin film made of an electron emitting material, 204 is a substrate, and 205 is an electron emitting portion.

【0006】従来、これらの表面伝導形電子放出素子に
おいては、電子放出を行う前に予めフォーミングと呼ば
れる通電加熱処理によって電子放出部を形成する。即
ち、前記電極201と電極202の間に電圧を印加する
事により、薄膜203に通電しこれにより発生するジュ
ール熱で薄膜203を局所的に破壊、変形もしくは変質
せしめ、電気的に高抵抗な状態にした電子放出部205
を形成することにより電子放出機能を得ている。
Conventionally, in these surface conduction electron-emitting devices, an electron-emitting portion is formed in advance by an electric heating process called forming before the electron emission. That is, by applying a voltage between the electrode 201 and the electrode 202, the thin film 203 is energized, and the Joule heat generated thereby locally destroys, deforms or modifies the thin film 203, resulting in an electrically high resistance state. The electron emission unit 205
The electron emission function is obtained by forming the.

【0007】また、本発明者等は鋭意検討した結果、新
型表面伝導形電子放出素子、すなわち、電極間に電子放
出体を配置し、これに通電処理を施すことにより電子放
出部を設ける表面伝導形電子放出素子を技術開示した
(特開平1−279542号公報,特開平1−3207
25号公報等)。
Further, as a result of diligent studies, the present inventors have found that a new-type surface conduction electron-emitting device, that is, a surface-conduction type electron-emitting device in which an electron-emitting member is arranged between electrodes and an electron-emitting portion is provided by subjecting it to an electric current treatment. -Shaped electron-emitting devices have been disclosed (Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 1-279542 and 1-3207).
No. 25, etc.).

【0008】一般に、上記表面伝導形電子放出素子にお
いて、前記一対の電極201,202の電極間隔は0.
01μm〜100μm、前記電子放出部のシート抵抗は
1×103 Ω/□〜1×109 Ω/□である。
Generally, in the surface conduction electron-emitting device, the electrode spacing between the pair of electrodes 201 and 202 is 0.
01 μm to 100 μm, and the sheet resistance of the electron emission portion is 1 × 10 3 Ω / □ to 1 × 10 9 Ω / □.

【0009】この素子を電子放出素子として用いる際に
は、電子ビームを飛翔させるために1×10-4〜1×1
-7Torrの真空度が適当である。すなわち、前記表
面伝導形電子放出素子を真空容器内におき、素子の鉛直
上にフェースプレートを設けて電子放出装置とし、電極
間に電圧を印加せしめ、電子放出部から得られた電子線
を蛍光体に照射することにより発光させ、発光素子や画
像表示装置として用いることができる。
When this device is used as an electron-emitting device, in order to fly an electron beam, 1 × 10 -4 to 1 × 1
A vacuum of 0 -7 Torr is suitable. That is, the surface conduction electron-emitting device is placed in a vacuum container, a face plate is provided vertically above the device to form an electron-emitting device, a voltage is applied between the electrodes, and an electron beam obtained from the electron-emitting portion is fluorescent. It can be used as a light emitting element or an image display device by emitting light by irradiating the body.

【0010】上述の真空度は他の冷陰極素子、例えば電
界放出素子等が真空度として1×10-9〜1×10-10
Torr程度必要であるのに対し、低真空で用いる事が
でき、簡単に製作することができる。
The above-mentioned degree of vacuum is 1 × 10 −9 to 1 × 10 −10 as the degree of vacuum of other cold cathode devices such as field emission devices.
Although it requires about Torr, it can be used in a low vacuum and can be easily manufactured.

【0011】図22は、この表面伝導形電子放出素子の
素子断面を示す図であり、221は基板、222は基板
上に配置された電極で、相互に近接して電極間隔224
を形成している。
FIG. 22 is a view showing an element cross section of this surface conduction electron-emitting device. 221 is a substrate, 222 is electrodes arranged on the substrate, and electrode intervals 224 are close to each other.
Is formed.

【0012】225は電子放出材であり、少なくとも電
極間隔224内に配置されている。具体的には、例え
ば、電極222として厚み約1000ÅのNi薄膜、電
子放出材225としてはSnO2 又はPd微粒子膜、基
板221としてはガラス、電極間隔224は幅2μm,
長さ300μmとしている。
Reference numeral 225 denotes an electron emitting material, which is arranged at least within the electrode gap 224. Specifically, for example, a Ni thin film having a thickness of about 1000Å is used as the electrode 222, SnO 2 or Pd fine particle film is used as the electron emission material 225, glass is used as the substrate 221, and the electrode interval 224 is 2 μm wide.
The length is 300 μm.

【0013】更に、本素子基板と対向した面に蛍光体と
アノード電極を有するフェースプレート(不図示)を配
置し、これを450℃,30分間加熱し、フリットガラ
スの溶解封着により、真空容器を作製する。この真空容
器内を真空度1×10-5Torr下において、電極間隔
224へ電圧を印加すると電子放出材225から電子が
放出され、アノード電極の加速電位によって電子が加速
され蛍光体に衝突し発光を生じる。
Further, a face plate (not shown) having a phosphor and an anode electrode is arranged on the surface facing the element substrate, heated at 450 ° C. for 30 minutes, and melted and sealed with frit glass to form a vacuum container. To make. When a voltage is applied to the electrode interval 224 under a vacuum degree of 1 × 10 −5 Torr in this vacuum container, electrons are emitted from the electron emission material 225, and the electrons are accelerated by the acceleration potential of the anode electrode and collide with the phosphor to emit light. Cause

【0014】この電子放出素子に電圧を印加する際、初
回の電圧印加時に電子放出材であるSnO2 又はPd微
粒子膜が通電加熱処理されて、微粒子が島となって不連
続状態膜化され、電子放出部が形成される。この後、電
極間隔224に約14Vの電圧を印加すると電子が放出
されるものである。
When a voltage is applied to this electron-emitting device, the SnO 2 or Pd fine particle film, which is the electron-emitting material, is electrically heated at the first voltage application, and the fine particles become islands to form a discontinuous state film. An electron emitting portion is formed. After that, when a voltage of about 14 V is applied to the electrode gap 224, electrons are emitted.

【0015】また、従来、電子線による蛍光体発光を用
いた発光素子及び平面型表示装置として、極微細突起表
面からの電界放出電子を蛍光体へ加速照射し発光するも
のが研究開発されてきている。
Further, conventionally, as a light emitting element and a flat-panel display device using phosphor light emission by an electron beam, those which emit light by irradiating the phosphor with field emission electrons from the surface of the ultrafine projections have been researched and developed. There is.

【0016】かかる手段としては、従来Informa
tion Display 1/89 P17〜P19
“Advanced technology flat
cold−cathode CRTs”に記載されて
いるように、基板上に金属から成る極微細突起とそこへ
高電界を与えるためのゲート電極を1μm以下の寸法に
近接して配置する構造となっている。
As such means, the conventional Infoma
tion Display 1/89 P17-P19
"Advanced technology flat
As described in "cold-cathode CRTs", it has a structure in which ultrafine projections made of metal and a gate electrode for applying a high electric field thereto are arranged close to each other on a substrate with a dimension of 1 μm or less.

【0017】かかる構成は、図24に示すように、基板
241上に厚さ約3/4μmの絶縁層242、その上に
約1μm径の開口を有したゲート電極243を設け、更
に、金属から成る極微細突起244をゲート電極243
の開口径中心に配置し、ゲート電極243に印加した電
圧により高電界を生じさせ、極微細突起244より電子
流を生じさせるものである。
In this structure, as shown in FIG. 24, an insulating layer 242 having a thickness of about 3/4 μm is provided on a substrate 241, a gate electrode 243 having an opening having a diameter of about 1 μm is provided thereon, and a metal is used. And the gate electrode 243.
It is arranged at the center of the opening diameter of, and a high electric field is generated by the voltage applied to the gate electrode 243, and an electron flow is generated from the ultrafine protrusion 244.

【0018】また、かかる構成をした素子に対し、図2
5に示すように基板241上方に、基板上あるいは対向
板251上に設けた柱状のスペーサー252を介して、
対向板251に蛍光体面253を配置することで発光素
子とすることができる。ここでアノード電極254に電
圧を印加し、極微細突起244より放出された電子を蛍
光体面253へ加速照射し、蛍光体面を発光させること
ができる。尚、図中蛍光体は便宜上、楕円で示してい
る。
Further, for the device having such a structure, as shown in FIG.
As shown in FIG. 5, above the substrate 241, via a columnar spacer 252 provided on the substrate or on the counter plate 251,
By disposing the phosphor surface 253 on the facing plate 251, a light emitting element can be obtained. Here, a voltage can be applied to the anode electrode 254, and electrons emitted from the ultra-fine projections 244 can be acceleratedly irradiated onto the phosphor surface 253 to cause the phosphor surface to emit light. In the figure, the phosphor is shown as an ellipse for convenience.

【0019】更には、かかる構成をした素子を、図26
に示すように複数個設けて、一つの画面を形成する電子
源とすることができる。図中、261は極微細突起24
4の裏面に接続している水平走査電極、262は図24
のゲート電極243に相当する垂直信号電極である。
今、水平走査電極261と垂直信号電極262に適当な
電圧を印加すると、極微細突起244より電子が任意,
選択的に放出される。この放出電子を、真空容器とした
対向板の蛍光体面253へ電圧印加により加速照射し、
画像表示を行うことができる。また、真空容器は、蛍光
体面253と極微細突起244との空間をスペーサー2
52によって形成し、耐大気圧構造としている。
Further, an element having such a structure is shown in FIG.
It is possible to provide a plurality of electron sources to form one screen as shown in FIG. In the figure, 261 is the ultrafine projection 24.
24 is a horizontal scanning electrode connected to the back surface of the No. 4, and FIG.
Is a vertical signal electrode corresponding to the gate electrode 243 of FIG.
Now, when an appropriate voltage is applied to the horizontal scanning electrode 261 and the vertical signal electrode 262, electrons are arbitrarily generated from the ultrafine protrusions 244.
It is selectively released. The emitted electrons are acceleratingly irradiated by applying a voltage to the phosphor surface 253 of the counter plate, which is a vacuum container,
Images can be displayed. In addition, in the vacuum container, the space between the phosphor surface 253 and the ultrafine projections 244 is formed by the spacer 2.
52 to form an atmospheric pressure resistant structure.

【0020】スペーサー252の寸法は50μm×50
μm×高さ100μmであり、蛍光体面253への印加
電圧が1kVまでならば、スペーサー252での沿面耐
圧は保たれ、異常放電することはない。
The size of the spacer 252 is 50 μm × 50.
If the voltage applied to the phosphor surface 253 is up to 1 kV, the creeping breakdown voltage of the spacer 252 is maintained and abnormal discharge does not occur.

【0021】また、カラー画像表示をする場合は、図2
6における蛍光体面252をR(赤),G(緑),B
(青)の3原色のカラー蛍光体に塗り分けている。
Further, when displaying a color image, FIG.
The phosphor surface 252 of R6 is R (red), G (green), B
The color phosphors of the three primary colors (blue) are separately coated.

【0022】この時、カラー蛍光体の発光効率が各々異
なるため、各色均一輝度のカラー画像を得るために、各
々蛍光体へ衝突する電子線の量を水平走査電極261と
垂直信号電極262の電圧駆動を複雑に調節制御してい
る。
At this time, since the color phosphors have different luminous efficiencies, in order to obtain a color image of uniform brightness for each color, the amount of electron beams colliding with each phosphor is determined by the voltage of the horizontal scanning electrode 261 and the vertical signal electrode 262. The drive is complicatedly regulated and controlled.

【0023】[0023]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例のように、真空容器作製時のフリットガラス溶解封
着のために、電子放出素子を450℃,30分程度の封
着加熱工程を行うことに依り、前記微粒子膜の通電加熱
処理が完了するまでの電圧が上昇するという欠点があっ
た。例えば、図22で示したような従来例の電子放出素
子において、封着加熱工程を経ない場合は、通電加熱処
理電圧が約5Vであったのに対し、封着加熱工程を経た
場合は約13Vまで上昇し、より大きい電力を必要とし
た。
However, as in the above-mentioned conventional example, in order to melt and seal the frit glass at the time of manufacturing the vacuum container, the electron-emitting device is subjected to the sealing heating process at 450 ° C. for about 30 minutes. Therefore, there is a drawback that the voltage is increased until the electric heating treatment of the fine particle film is completed. For example, in the conventional electron-emitting device as shown in FIG. 22, the energization heat treatment voltage was about 5 V when the sealing heating process was not performed, while the energization heating process voltage was about 5 V when the sealing heating process was performed. Raised to 13V and required more power.

【0024】この通電加熱処理電圧の上昇により、電子
放出素子を多数個、同一配線上に配列した場合、配列し
た電子放出素子の数が増すほど、より大電力が必要とな
りマルチ電子放出素子を用いた画像表示装置等の製造時
に大きな問題となる。即ち、大電力電源が必要になり同
一配線上に配列する電子放出素子の数が電源性能限界に
限定されてしまうことと、大電力が素子基板に投入され
て、ジュール熱による局部加熱が発生し基板の割れが発
生するという問題である。
When a large number of electron-emitting devices are arranged on the same wiring due to the increase in the heating voltage for energization, the larger the number of arranged electron-emitting devices, the more power is required and the multi-electron-emitting devices are used. It becomes a big problem at the time of manufacturing the image display device and the like. That is, a large power supply is required, the number of electron-emitting devices arranged on the same wiring is limited to the power supply performance limit, and a large amount of power is applied to the device substrate to cause local heating due to Joule heat. The problem is that the substrate cracks.

【0025】また、上記封着加熱工程による通電加熱処
理電圧の上昇を低減するために、封着加熱工程の加熱温
度の低温化や加熱時間の短縮化等の精密制御が行なわれ
るが、生産性を考慮した場合、より簡易な対応策が要求
される。
Further, in order to reduce the rise in the energization heat treatment voltage in the sealing heating step, precise control such as lowering the heating temperature in the sealing heating step and shortening the heating time is performed, but the productivity is improved. Considering the above, a simpler countermeasure is required.

【0026】また、例えば図20に示したような従来例
の電子放出素子を、特に1×10-4〜1×10-5Tor
r程度の低真空の真空中で長時間駆動すると、図23に
示されるように電子放出部205周辺の正極側、及び正
極側電極201上にコンタミ231が付着し、それが拡
大する事により、電子放出部205が埋まってしまい、
電子放出量が次第に減少するという問題があった。
Further, for example, an electron-emitting device of a conventional example as shown in FIG. 20 may be used, particularly 1 × 10 −4 to 1 × 10 −5 Tor.
When driven for a long time in a low vacuum of about r, as shown in FIG. 23, the contamination 231 adheres to the positive electrode side and the positive electrode side electrode 201 around the electron emission portion 205, and the contamination 231 expands. The electron emitting portion 205 is filled up,
There is a problem that the amount of electron emission decreases gradually.

【0027】特に、この素子を複数並べて、素子の鉛直
上にフェースプレートを設けて画像形成装置とした場
合、通常の画像表示装置に求められる耐久年数より短い
時間内に、電子放出量が低下してしまい、画像の表示に
必要な輝度が得られない。
In particular, when a plurality of these elements are arranged and a face plate is provided vertically above the elements to form an image forming apparatus, the amount of electron emission decreases within a time period shorter than the durability period required for a normal image display apparatus. As a result, the brightness required for displaying an image cannot be obtained.

【0028】また、図25,図26に示したような発光
素子及び画像表示装置では、極微細突起244から放出
された電子を、真空容器とした対向板251の蛍光体面
253への電圧印加により加速照射し、蛍光体を発光さ
せている。従って、真空容器内に電圧印加に対し沿面耐
圧のあるスペーサー252を配置して空間を形成し、耐
大気圧構造とする必要があるため、次のような欠点があ
った。 1)沿面耐圧のあるスペーサーは高アスペクト比の柱状
形が必要であり、製作工数が多く、極微細突起等の電子
放出素子あるいは蛍光体の劣化を防止しながら、これら
の基板上にスペーサーを形成することが難しい。 2)カラー画像表示装置において、赤、緑、青の3原色
に塗り分けたカラー蛍光体対向板を、各々対応する基板
上の極微細突起等の電子放出素子領域上方に精密な位置
合わせを行ない封着固定しなければならず、高精細画素
では、封着時にズレが発生し易く色ズレが発生する。 3)カラー画像表示において、赤、緑、青の3原色のカ
ラー蛍光体の発光効率が異なるため、均一なカラー画像
を得るためには、複雑な電圧駆動制御が必要である。 4)電子放出素子と蛍光体間の空間が大きく、放出電子
の飛翔広がりが発生するため、発光蛍光体の輝点スポッ
トを極めて小さくすることが難しい。
Further, in the light emitting device and the image display device as shown in FIGS. 25 and 26, electrons emitted from the ultrafine protrusions 244 are applied to the phosphor surface 253 of the counter plate 251 which is a vacuum container by applying a voltage. The phosphor is emitted by accelerated irradiation. Therefore, it is necessary to dispose the spacer 252 having a withstand voltage against the applied voltage in the vacuum container to form a space and to have an atmospheric pressure resistant structure, and there are the following drawbacks. 1) Spacers with a high withstand voltage are required to have a columnar shape with a high aspect ratio, and the number of manufacturing steps is large. Spacers are formed on these substrates while preventing deterioration of electron-emitting devices such as ultra-fine protrusions or phosphors. Difficult to do. 2) In the color image display device, the color phosphor facing plates, which are separately coated in the three primary colors of red, green and blue, are precisely aligned above the electron-emitting device regions such as the ultrafine protrusions on the corresponding substrates. It must be fixed by sealing, and in a high-definition pixel, a shift easily occurs at the time of sealing and a color shift occurs. 3) In color image display, since the color phosphors of the three primary colors of red, green and blue have different luminous efficiencies, complicated voltage drive control is required to obtain a uniform color image. 4) Since the space between the electron-emitting device and the phosphor is large and the emitted electrons fly and spread, it is difficult to make the bright spot of the light-emitting phosphor extremely small.

【0029】以上により、発光素子あるいは画像表示装
置において、製作工程が煩雑であり、高精細化、大画面
化することが困難であった。
As described above, in the light emitting element or the image display device, the manufacturing process is complicated, and it is difficult to realize high definition and large screen.

【0030】従って、本発明の目的は、前記封着加熱工
程による通電加熱処理電圧の上昇を低減し、該処理によ
る基板の割れを防止して大面積化に対応した電子源とし
て用いることができる電子放出素子を提供する事にあ
る。
Therefore, the object of the present invention is to reduce the rise of the energization heat treatment voltage in the sealing heating step, prevent the substrate from cracking due to the treatment, and use it as an electron source corresponding to a large area. It is to provide an electron-emitting device.

【0031】また、本発明の他の目的は、低真空度の真
空中の駆動でも、経時変化による電子放出特性の劣化の
無い電子放出素子を提供する事にある。
Another object of the present invention is to provide an electron-emitting device which does not deteriorate in electron emission characteristics due to aging even when it is driven in a vacuum with a low degree of vacuum.

【0032】更に、本発明の他の目的は、製造が容易
で、且つ高精細・大面積の画像表示が可能な発光素子及
びこれを用いた画像表示装置を提供する事にある。
Still another object of the present invention is to provide a light emitting element which is easy to manufacture and is capable of displaying a high-definition and large-area image, and an image display device using the same.

【0033】[0033]

【課題を解決するための手段及び作用】上記目的を達成
するために、本発明第1で構じられた手段は、加熱接着
により作製される真空容器内に、少なくとも金属電極と
電子放出材を有する基板を配置して成る表面伝導形電子
放出素子において、前記金属電極の少なくとも表面電極
層が該金属電極材料の合金から成り、且つ該合金の酸化
物の電気伝導率が該金属電極材料単体の酸化物の電気伝
導率より大きいものとしたことである。
Means and Actions for Solving the Problems In order to achieve the above object, the means constructed in the first aspect of the present invention is such that at least a metal electrode and an electron-emitting material are placed in a vacuum container produced by heat bonding. In a surface conduction electron-emitting device having a substrate arranged thereon, at least a surface electrode layer of the metal electrode is made of an alloy of the metal electrode material, and an oxide of the alloy has an electric conductivity of the metal electrode material alone. That is, the electric conductivity should be higher than that of the oxide.

【0034】上記本発明第1によれば、電子放出素子の
電極の表面電極層が酸化物となった場合に電極材単体よ
りもより低抵抗となる合金金属材料から成っているこ
と、具体的には、例えば電極材料がNiであり表面電極
層がNiとAg又はLiから成る合金を積層することに
より真空容器の封着加熱工程を経た電子放出素子の通電
加熱処理電圧の上昇を低減したものであり、更には、同
一配線上に配列する電子放出素子の数をより一層多くし
ても通電加熱処理が可能であり、また、通電加熱処理時
の局部的な発熱による基板の割れを防止したものであ
る。
According to the first aspect of the present invention, when the surface electrode layer of the electrode of the electron-emitting device is made of an oxide, it is made of an alloy metal material having a lower resistance than that of the electrode material alone. Include an alloy in which the electrode material is Ni and the surface electrode layer is laminated with an alloy of Ni and Ag or Li to reduce the increase in the energization heat treatment voltage of the electron-emitting device that has undergone the sealing and heating step of the vacuum container. Furthermore, even if the number of electron-emitting devices arranged on the same wiring is further increased, electric current heating can be performed, and cracking of the substrate due to local heat generation during electric current heating is prevented. It is a thing.

【0035】以下、本発明第1を詳細に説明する。The first aspect of the present invention will be described in detail below.

【0036】従来の電子放出素子の通電加熱処理電圧の
上昇の原因のひとつとして以下が考えられる。即ち、封
着加熱処理によって電子放出材と接する電極の表面が酸
化され、接触抵抗が上昇することにより電圧上昇が発生
する。この時、電子放出材が微粒子であり、且つこの膜
厚が薄く、部分的に不連続であるような場合は、電子放
出材の微粒子膜が上層にありながら下層の電極材が封着
加熱処理時に大気中の酸素と反応して酸化する度合いが
大きくなる。この電極界面の酸化膜が約100Å以上で
あると、急激に接触抵抗が上昇する。この抵抗上昇分が
通電加熱処理時の電子放出材に印加される電圧を降下さ
せ、その結果通電加熱処理電圧を上昇させることにな
る。この接触抵抗上昇分の通電加熱処理電圧への影響度
は、電子放出材の電気抵抗値によって左右される。即
ち、電子放出材が低抵抗である程、電圧降下の影響を大
きく受け、本来、接触抵抗がゼロに近い素子に比べ、よ
り大きな電圧を要することになる。例えば、接触抵抗値
が上昇して電子放出材の抵抗値と同じになれば、電子放
出材で消費する電力と同量の電力が接触抵抗部分で消費
されてしまう。従って、通電加熱処理電圧は封着加熱処
理を行なわない素子に比べ、配線抵抗による電圧降下も
含めると2倍以上の電力を消費する。
The following can be considered as one of the causes of the increase in the energization heat treatment voltage of the conventional electron-emitting device. That is, the surface of the electrode that is in contact with the electron emitting material is oxidized by the sealing heat treatment, and the contact resistance increases, so that the voltage rises. At this time, if the electron-emitting material is fine particles and the film thickness is thin and partially discontinuous, the fine-particle film of the electron-emitting material is on the upper layer but the electrode material on the lower layer is subjected to the sealing heat treatment. At times, the degree of oxidation by reacting with oxygen in the atmosphere increases. If the oxide film at the electrode interface is about 100 Å or more, the contact resistance rapidly increases. This increase in resistance lowers the voltage applied to the electron-emitting material during the energization heat treatment, and consequently increases the energization heat treatment voltage. The degree of influence of this increase in contact resistance on the applied heat treatment voltage depends on the electric resistance value of the electron-emitting material. That is, the lower the resistance of the electron-emitting material, the more it is affected by the voltage drop, so that a higher voltage is required as compared with an element whose contact resistance is essentially zero. For example, if the contact resistance value increases and becomes the same as the resistance value of the electron emitting material, the same amount of power as that consumed by the electron emitting material will be consumed in the contact resistance portion. Therefore, the energization heat treatment voltage consumes more than twice as much power as the element without the sealing heat treatment, including the voltage drop due to the wiring resistance.

【0037】次に、本発明第1を図面を用いて説明す
る。
Next, the first aspect of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0038】図1は本発明第1の一実施態様を示す電子
放出素子の断面図である。
FIG. 1 is a sectional view of an electron-emitting device showing a first embodiment of the present invention.

【0039】本図に於いて、1はガラス材から成る基
板、2は薄膜から成る電極、3は表面電極層であり電極
2の上に積層されている。一対の電極2及び表面電極層
3は、電極間隔4を有して配置されている。この電極間
隔4内、及びその近傍の表面電極層上に電子放出材5を
配置してある。
In the figure, 1 is a substrate made of a glass material, 2 is an electrode made of a thin film, 3 is a surface electrode layer, which is laminated on the electrode 2. The pair of electrodes 2 and the surface electrode layer 3 are arranged with an electrode interval 4. An electron emitting material 5 is arranged on the surface electrode layer in the electrode gap 4 and in the vicinity thereof.

【0040】本実施態様に於いて、表面電極層3は、金
属であり、且つ、電極材との合金である。この合金の酸
化物の比抵抗は、電極材単体が酸化した時の比抵抗に比
べて小さい値をとる材料から成っている。
In this embodiment, the surface electrode layer 3 is a metal and an alloy with the electrode material. The specific resistance of the oxide of this alloy is made of a material having a smaller value than the specific resistance when the electrode material alone is oxidized.

【0041】例えば、電極材がNiである場合に、表面
電極層3としてAgを10mol%添加したNi合金を
用いると、真空容器封着時の加熱接着工程により、表面
電極層が酸化してAg添加されたNiOとなっても、そ
の比抵抗は1Ω・cm程度である。これに比べ、電極材
であるNiの理想的な定比性の酸化膜の比抵抗は1013
Ω・cm以上の絶縁性を示し、NiとOの定比性からの
ずれが最大に近いNi0.995 Oでも103 Ω・cmとな
り、一般的には105 Ω・cm以上の高抵抗を示す。
For example, when the electrode material is Ni and a Ni alloy containing 10 mol% of Ag is used as the surface electrode layer 3, the surface electrode layer is oxidized by the heat bonding step at the time of sealing the vacuum container, and Ag is oxidized. Even if added NiO, its specific resistance is about 1 Ω · cm. Compared with this, the specific resistance of the ideal stoichiometric oxide film of Ni as the electrode material is 10 13
It exhibits an insulation property of Ω · cm or more, and the deviation from the stoichiometry of Ni and O, which is close to the maximum, is 10 3 Ω · cm even with Ni 0.995 O, and generally exhibits a high resistance of 10 5 Ω · cm or more. .

【0042】この様に、電極材単体の場合、封着熱工程
によって電極表面が酸化され高抵抗化する。この酸化膜
の電気伝導が、例えばP型半導体、N型半導体、金属型
のいずれかを示した場合、適当な添加物を加えることに
よって、ホール濃度、伝導電子濃度、酸素イオン濃度を
各々増加させ、電気伝導度を増し、比抵抗を小さくでき
る。
As described above, in the case of the electrode material alone, the surface of the electrode is oxidized by the heat-sealing process to increase the resistance. When the electrical conductivity of this oxide film shows, for example, a P-type semiconductor, an N-type semiconductor, or a metal type, the hole concentration, conduction electron concentration, and oxygen ion concentration are increased by adding appropriate additives. The electric conductivity can be increased and the specific resistance can be reduced.

【0043】本発明第1に於いて、電極及び表面電極層
の材料としては、Ni電極の場合には、5〜20mol
%のAg又はLiを添加して、NiO表面層のP型半導
体にホール濃度を増加させるもの。また、Zn電極の場
合には、1〜4mol%のAlを添加してZnO表面層
のN型半導体に伝導電子濃度を増加させるものや、5〜
20mol%のCa又はGd等を添加してZrO2 表面
層の金属型伝導層に酸素イオン濃度を増加させるもの。
更には、Cr電極の場合には、0.35〜1.4mol
%のTiか又は、1.25〜5mol%のNiを添加し
てCrO2 表面層の金属型伝導層に酸素イオン濃度を増
加させ、電気伝導度を増し、比抵抗を小さくできるもの
等がある。
In the first aspect of the present invention, the material of the electrode and the surface electrode layer is 5 to 20 mol in the case of Ni electrode.
% Ag or Li to increase the hole concentration in the P-type semiconductor of the NiO surface layer. Further, in the case of a Zn electrode, one in which 1 to 4 mol% of Al is added to increase the conduction electron concentration in the N-type semiconductor of the ZnO surface layer,
20 mol% of Ca or Gd is added to increase the oxygen ion concentration in the metal type conductive layer of the ZrO 2 surface layer.
Furthermore, in the case of a Cr electrode, 0.35-1.4 mol
% Ti or 1.25 to 5 mol% Ni to increase the oxygen ion concentration in the metal type conductive layer of the CrO 2 surface layer to increase the electric conductivity and reduce the specific resistance. .

【0044】尚、上記合金材料として添加する金属の濃
度が上記範囲未満の場合は、本発明の目的を十分達成す
ることができず、また、上記範囲内では添加量と共にそ
の合金の酸化物の電気伝導率は上昇するが上記範囲を超
えると低下する傾向にある。
If the concentration of the metal added as the alloy material is less than the above range, the object of the present invention cannot be sufficiently achieved, and within the above range, the addition amount and the oxide of the alloy are The electric conductivity increases, but when it exceeds the above range, it tends to decrease.

【0045】上記の様な電極及び表面電極層材料を用い
ることにより、真空容器の封着加熱工程時に電極表面層
と電子放出材である微粒子膜の積層部が酸化されたとし
ても電気的接続部であるこの積層部界面での接触抵抗上
昇は従来に比べ大幅に減少させることができ、通電加熱
処理電圧の上昇を低減することができる。
By using the above-mentioned electrode and surface electrode layer material, even if the laminated portion of the electrode surface layer and the fine particle film which is the electron-emitting material is oxidized during the sealing and heating step of the vacuum container, the electrical connection portion is formed. The increase in contact resistance at the interface of the laminated portion can be greatly reduced as compared with the conventional case, and the increase in energization heat treatment voltage can be reduced.

【0046】また、従来から用いられているNi電極材
を用いることができるため、従来の電子放出素子の製造
プロセスや駆動条件を変更せずにそのまま使用できる利
点もある。
Further, since the Ni electrode material which has been used conventionally can be used, there is also an advantage that it can be used as it is without changing the manufacturing process and driving conditions of the conventional electron-emitting device.

【0047】本発明第1に於いて、上記表面電極層の形
成方法としては、電極を真空堆積法により必要な厚みま
で堆積した後、続けて電極材料に加えて合金金属材を同
時蒸着することによって必要な表面電極層の厚みまで堆
積する方法が用いられる。これ以外に電極を真空堆積
し、その上層に電極材を除いた合金金属材を数10Åの
極薄膜で堆積し、封着加熱工程時の温度により合金化し
て表面電極層を形成することも材料の合金開始温度によ
り可能である。
In the first aspect of the present invention, as the method for forming the surface electrode layer, the electrodes are deposited by a vacuum deposition method to a required thickness, and then the alloy metal material is continuously co-evaporated in addition to the electrode material. A method of depositing to the required thickness of the surface electrode layer is used. In addition to this, the electrode is vacuum-deposited, an alloy metal material excluding the electrode material is deposited as an ultrathin film of several tens of liters on the upper layer, and the surface electrode layer is formed by alloying at the temperature during the sealing heating process. This is possible depending on the alloy starting temperature.

【0048】更には、電極材全てを合金としても良いこ
とは言うまでもない。
Further, it goes without saying that all the electrode materials may be alloys.

【0049】上記本発明第1の電子放出素子は通電加熱
処理による基板の割れが無いため、これを複数並べて大
型の電子源を形成でき、これにフェースプレートを対向
配置して画像表示装置を作製した場合、大面積の画像表
示が可能である。
Since the first electron-emitting device of the present invention does not cause the substrate to crack due to the electric current heating treatment, a plurality of these can be arranged to form a large-sized electron source, and a face plate is arranged to face this to manufacture an image display device. In this case, a large area image can be displayed.

【0050】次に、低真空度の真空中の駆動による電子
放出部へのコンタミの付着によって、電子放出素子の電
子放出特性が劣化するという問題を解決するために成さ
れた本発明第2について述べる。
Next, the second aspect of the present invention made to solve the problem that the electron emission characteristic of the electron-emitting device deteriorates due to the adhesion of contaminants to the electron-emitting portion due to driving in a vacuum of a low vacuum degree. Describe.

【0051】即ち、本発明第2は、段差部を有する絶縁
性基板上に、該段差部を挟み電気的に接続された電子放
出材から成る低抵抗部と該低抵抗部に通電するための一
対の電極を設け、前記段差部の上面近傍に電子放出部を
形成している表面伝導形電子放出素子において、電子放
出部が少なくとも正極側の低抵抗部より高い位置に形成
されている電子放出素子である。
That is, according to the second aspect of the present invention, on the insulating substrate having the step portion, the low resistance portion made of the electron-emitting material electrically connected to sandwich the step portion and the low resistance portion are energized. In a surface conduction electron-emitting device in which a pair of electrodes are provided and an electron-emitting portion is formed near the upper surface of the step portion, the electron-emitting portion is formed at a position higher than at least the low resistance portion on the positive electrode side. It is an element.

【0052】図2は、上記本発明第2の一実施態様を示
す素子構成図であり、図3は図2のA−A’断面図であ
る。図中、21は正極側電極、22は負極側電極、23
は電子放出材、24は絶縁性基板、25は段差形成部
材、26は電子放出部、27は段差、28は直流電源で
ある。
FIG. 2 is an element configuration diagram showing the second embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a sectional view taken along line AA ′ of FIG. In the figure, 21 is a positive electrode, 22 is a negative electrode, and 23
Is an electron emitting material, 24 is an insulating substrate, 25 is a step forming member, 26 is an electron emitting portion, 27 is a step, and 28 is a DC power source.

【0053】図に示されるように、本発明第2の電子放
出素子は、図20,21で示した従来の電子放出素子と
違い、電子放出部26の位置が正極側電極21及び正極
側電子放出材よりも高位置にある。
As shown in the figure, in the second electron-emitting device of the present invention, unlike the conventional electron-emitting device shown in FIGS. 20 and 21, the position of the electron-emitting portion 26 is the position of the positive electrode 21 and the positive electron. It is higher than the emission material.

【0054】本発明第2の電子放出素子は、本発明者等
が特開平2−247940で開示した電子放出素子と同
様、電極間に段差を有するため電子放出部の形状と位置
が正確に設計できるので、電子放出特性の制御が可能で
あり、素子の再現性が得られるものである。
Since the second electron-emitting device of the present invention has a step between the electrodes similarly to the electron-emitting device disclosed by the present inventors in Japanese Patent Laid-Open No. 2-247940, the shape and position of the electron-emitting portion are accurately designed. Therefore, the electron emission characteristics can be controlled, and the reproducibility of the device can be obtained.

【0055】即ち、電子放出部は通電加熱処理により段
差部近傍に発生し、通電の方向が微粒子材料の種類,段
差の厚さ等によって段差部の上側か下側または側面のい
ずれかに形成することができる。本発明第2ではこれら
のうち、段差部の上側に電子放出部を設け、且つ、段差
部の上側に位置する電極を負極、下側に位置する電極を
正極として電圧を印加することにより、正極側電極上に
コンタミが積もって電子放出部が埋まることを防いでい
る。
That is, the electron emitting portion is generated in the vicinity of the step portion by the electric heating process, and the direction of the electric current is formed on the upper side, the lower side, or the side surface of the step portion depending on the kind of the particulate material, the thickness of the step, and the like. be able to. In the second aspect of the present invention, among these, the electron emitting portion is provided on the upper side of the step portion, and the voltage is applied by using the electrode positioned on the upper side of the step portion as the negative electrode and the electrode positioned on the lower side as the positive electrode. This prevents the electron emitting portion from being filled with contaminants accumulated on the side electrode.

【0056】即ち、表面伝導形素子においては、図4に
示されるように電子放出部26のごく近傍では、正極側
方向へ角度を持って電子が放出されるが、その一部は正
極側電極方向の電界により正極側電極21上に落ちてし
まう。
That is, in the surface conduction type element, as shown in FIG. 4, in the vicinity of the electron emitting portion 26, electrons are emitted at an angle toward the positive electrode side, but a part thereof is emitted from the positive electrode side electrode. The electric field in the direction causes the electric field to drop onto the positive electrode 21.

【0057】この際、10-5〜10-4Torr程度の低
真空では、真空中に微量存在する排気系からのオイルと
衝突し、重合もしくは分解・堆積が行われ、コンタミと
なる。
At this time, in a low vacuum of about 10 -5 to 10 -4 Torr, it collides with the oil from the exhaust system, which exists in a small amount in the vacuum, and polymerizes or decomposes / accumulates, resulting in contamination.

【0058】この為、低真空中で長時間の電子放出を行
い続けた場合、図23に示したように電子放出部が埋ま
り、電子放出量が低下していく原因となっていた。
Therefore, when the electron emission is continued for a long time in the low vacuum, the electron emission portion is filled up as shown in FIG. 23, which causes the electron emission amount to decrease.

【0059】この点に着目した本発明第2では、少なく
ともコンタミの付着する正極側の電子放出材から成る低
抵抗部より高い位置に電子放出部を設ける事により、上
記問題点を解決している。
In the second aspect of the present invention focusing on this point, the above problem is solved by providing the electron emitting portion at a position higher than at least the low resistance portion made of the electron emitting material on the positive electrode side to which contaminants adhere. .

【0060】つまり、図5に示されるように、低真空中
で長時間の電子放出を行い続けた場合でも、前記コンタ
ミ51は、電子放出部より低い位置にある正極側電極2
1や正極側の低抵抗部上に堆積するため、電子放出部2
6が埋まる事はない。
That is, as shown in FIG. 5, even when the electron emission is continued for a long time in a low vacuum, the contamination 51 has the positive electrode 2 located at a position lower than the electron emission portion.
1 and the low resistance portion on the positive electrode side, the electron emission portion 2
6 is never filled.

【0061】このことにより、低真空度においても電子
放出量を低下させる事なく、長時間の駆動が可能とな
る。
As a result, it becomes possible to drive for a long time without lowering the electron emission amount even at a low vacuum degree.

【0062】更に、この素子を複数並べて電子源とし、
これを用いて画像表示装置を作製した場合、長時間駆動
を行っても輝度が低下する事なく安定した明るい画像が
得られる。
Further, by arranging a plurality of these elements as an electron source,
When an image display device is manufactured using this, a stable bright image can be obtained without lowering the luminance even after long-time driving.

【0063】次に、本発明第3の発光素子について述べ
る。
Next, the third light emitting device of the present invention will be described.

【0064】本発明第3は、少なくとも、基板上に配置
された少なくとも1つの電子放出素子と該素子より放出
される電子の照射を受ける蛍光体とフェースプレートを
有する発光素子において、蛍光体が電子放出素子の電子
放出部を覆って配置され、且つ、電子放出素子を構成し
ているいずれかの電極と電気的接続を有する発光素子で
ある。
In a third aspect of the present invention, at least one electron-emitting device arranged on a substrate, a phosphor that receives irradiation of electrons emitted from the device, and a light-emitting device having a face plate are used. The light-emitting device is arranged so as to cover the electron-emitting portion of the electron-emitting device and has an electrical connection with any of the electrodes forming the electron-emitting device.

【0065】以下、図面を用いて本発明第3を詳細に説
明する。
The third aspect of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

【0066】図11は本発明第3の特徴を最も良く表わ
す素子断面図である。
FIG. 11 is a cross-sectional view of an element that best represents the third feature of the present invention.

【0067】同図に於いて、111は基板であり、11
2a,bは基板111上に形成され、対向した間隔を有
する電極であり、113は対向した電極の片側の電極1
12b上に形成された絶縁層、114は微粒子から成る
電子放出材である。115はガラスビーズから成り基板
111上に分散配置されたスペーサーであり、116は
真空容器を形成するためのフェースプレートであり、基
板111とフェースプレート116の空間は、スペーサ
ー115により一定に保たれている。117は蛍光体で
あり、基板111上に支持され、電子放出材114の電
子放出部を覆う様にフェースプレート116との空間に
配置されている。蛍光体117は便宜上、楕円で示して
いる。
In the figure, 111 is a substrate, and 11
Reference numerals 2a and 2b are electrodes formed on the substrate 111 and facing each other, and 113 is an electrode 1 on one side of the facing electrodes.
An insulating layer formed on 12b and 114 are electron emitting materials made of fine particles. Reference numeral 115 is a spacer made of glass beads and dispersed on the substrate 111, 116 is a face plate for forming a vacuum container, and the space between the substrate 111 and the face plate 116 is kept constant by the spacer 115. There is. Reference numeral 117 denotes a phosphor, which is supported on the substrate 111 and is arranged in a space with the face plate 116 so as to cover the electron emitting portion of the electron emitting material 114. The phosphor 117 is shown as an ellipse for convenience.

【0068】基板111上の電極112及び電子放出材
114から構成されている部分は、表面伝導形電子放出
素子と呼ばれるものである。本素子に於いて、電極11
2a,bの間に電圧を印加すると、電極間に電流が流れ
る。この電圧を10数Vにすると電極間に位置した電子
放出部114より電子放出が行なわれる。ここで、電子
の放出角度は様々な成分があり、蛍光体117へ電子が
照射、衝突し、蛍光体117の発光が生じる。
The part formed on the substrate 111 by the electrode 112 and the electron-emitting material 114 is called a surface conduction electron-emitting device. In this element, the electrode 11
When a voltage is applied between 2a and 2b, a current flows between the electrodes. When this voltage is set to 10 and several volts, electrons are emitted from the electron emitting portion 114 located between the electrodes. Here, the electron emission angle has various components, and the phosphor 117 is irradiated with and collides with the electron, and the phosphor 117 emits light.

【0069】蛍光体117に衝突した電子は、電極11
2aを通じて流れ、蛍光体がチャージアップすることは
無い。
The electrons that have collided with the phosphor 117 are generated by the electrode 11
It flows through 2a and the phosphor does not charge up.

【0070】絶縁層113は電極間に印加された電圧に
よって流れる電流の電極間に配置された蛍光体117に
よって生ずるリーク成分を無くするために形成されてい
る。
The insulating layer 113 is formed in order to eliminate the leak component of the current flowing by the voltage applied between the electrodes, which is caused by the phosphor 117 arranged between the electrodes.

【0071】本発明第3の発光素子に用いられる電子放
出素子は、上記図11で示した表面伝導形電子放出素子
に限定されるものではなく、図24に示したような極微
細突起表面からの電界放出によって電子を放出するスピ
ント型電子放出素子、及び絶縁層を金属層ではさみ、電
圧印加により電子放出するMIM型電子放出素子等があ
る。
The electron-emitting device used in the third light-emitting device of the present invention is not limited to the surface conduction electron-emitting device shown in FIG. There are Spindt-type electron-emitting devices that emit electrons by field emission, MIM-type electron-emitting devices that sandwich an insulating layer between metal layers, and emit electrons by applying a voltage.

【0072】また、本発明第3の発光素子の電子放出素
子に上記の表面伝導形電子放出素子やスピント型電子放
出素子の様に、電極間隙やゲート電極開口の様な開口部
に電子放出部を形成している素子を用いる場合には、上
記開口寸法よりも大きな粒径を有する蛍光体を用い、電
子放出部と蛍光体との間に微小空間を有する事が好まし
い。
Further, in the electron-emitting device of the third light-emitting device of the present invention, as in the case of the surface conduction electron-emitting device or the Spindt-type electron-emitting device described above, an electron-emitting portion is formed in an opening such as an electrode gap or a gate electrode opening. In the case of using the element forming the above, it is preferable to use a phosphor having a particle diameter larger than the above-mentioned opening size and to have a minute space between the electron emitting portion and the phosphor.

【0073】これにより、蛍光体が上記開口部内に堆積
することが無く、電極間に印加された電圧によって流れ
る電流の蛍光体によって生ずるリーク成分を確実に無く
することが可能である。
As a result, the phosphor does not deposit in the opening, and it is possible to reliably eliminate the leak component of the current flowing through the phosphor due to the voltage applied between the electrodes.

【0074】本発明第3に於いて、電子放出素子と蛍光
体の位置関係が重要である。以下、この点について説明
する。
In the third aspect of the present invention, the positional relationship between the electron-emitting device and the phosphor is important. Hereinafter, this point will be described.

【0075】例えば、表面伝導形電子放出素子の電子放
出は、電極間電圧が14Vである場合、放出された電子
線も最高で14eV程度のエネルギーを持つと考えられ
る。更に、放出された電子線の放出角度は、従来より放
出素子からある距離にあるアノード電極を有する蛍光板
の輝点形状の観察により、様々な方向に放出されている
と考えられている。従って、電子放出材から成る電子放
出部から放出された電子は、14eV近くのエネルギー
を有して様々な角度に渡って放出され、電子放出部を覆
って電極間隔上に配置された蛍光体へ照射衝突する。こ
こで、蛍光体の発光閾値電圧が10eV程度以下であれ
ば、充分に発光することが可能である。これに相当する
蛍光体としては、蛍光表示管用のZnO:Znに代表さ
れる低速電子線励起蛍光体がある。蛍光体は電子放出素
子を覆って近傍に配置されるが、この間隔は、電極の厚
みと蛍光体の粒径によって調整することが可能である。
For example, in the electron emission of the surface conduction electron-emitting device, it is considered that the emitted electron beam also has an energy of about 14 eV at maximum when the voltage between electrodes is 14V. Further, the emission angle of the emitted electron beam is conventionally considered to be emitted in various directions by observing the bright spot shape of a fluorescent plate having an anode electrode located at a certain distance from the emitting element. Therefore, the electrons emitted from the electron emitting portion made of the electron emitting material are emitted at various angles with an energy of about 14 eV, and cover the electron emitting portion to the phosphor disposed on the electrode interval. Irradiate and collide. Here, if the emission threshold voltage of the phosphor is about 10 eV or less, it is possible to sufficiently emit light. As a phosphor corresponding to this, there is a slow electron beam excitation phosphor represented by ZnO: Zn for a fluorescent display tube. The phosphor is arranged in the vicinity of the electron-emitting device so as to cover the electron-emitting device, and this interval can be adjusted by the thickness of the electrodes and the particle size of the phosphor.

【0076】次に、スピント型電子放出素子では、電子
放出の駆動は、例えば極微細突起の電位を−20V、ゲ
ート電極の電位を+20Vとしている。従って放出され
た電子線は最高で40eV程度のエネルギーを持つと考
えられる。今、図25に示したような従来例の発光素子
のアノード電極が無い場合、放出電子の電子軌道は電界
に沿って進行してゲート電極へ照射衝突する。しかしな
がら、図11に示したような本発明第3の発光素子の電
子放出素子としてスピント型電子放出素子を用いた場合
でも、蛍光体がゲート電極上に電子放出部である極微細
突起を覆うように配置されれば、アノード電極へ照射さ
れる電子線のいくつかの軌道が蛍光体位置と交差し、電
子線が蛍光体に40eV程度以下のエネルギーを有して
照射衝突し発光する。
Next, in the Spindt-type electron-emitting device, the electron emission is driven, for example, by setting the potential of the ultrafine protrusion to -20V and the potential of the gate electrode to + 20V. Therefore, it is considered that the emitted electron beam has an energy of about 40 eV at maximum. If the conventional light emitting device shown in FIG. 25 does not have the anode electrode, the electron trajectories of the emitted electrons travel along the electric field and collide with the gate electrode. However, even when the Spindt-type electron-emitting device is used as the electron-emitting device of the third light-emitting device of the present invention as shown in FIG. 11, the phosphor covers the gate electrode with the ultrafine projections as the electron-emitting region. , The orbits of the electron beam with which the anode electrode is irradiated cross the phosphor position, and the electron beam irradiates and collides with the phosphor with energy of about 40 eV or less to emit light.

【0077】また、先に述べた、低速電子線励起蛍光体
は、従来、蛍光体の電気抵抗によるアノード電圧の電圧
降下を抑えるため、30μm程度の膜厚の蛍光体層の抵
抗値を500Ω/cm2 までに低くしている。
In the conventional slow-electron-beam-excited phosphor described above, in order to suppress the voltage drop of the anode voltage due to the electric resistance of the phosphor, the resistance value of the phosphor layer having a thickness of about 30 μm is 500 Ω / It is as low as cm 2 .

【0078】従って、蛍光体が、ゲート電極と電気的に
接続していれば低抵抗である蛍光体表面の電位がゲート
電極電位+20Vにまで近くなり、放出電子が蛍光体に
照射衝突する確率は大幅に高まり、より効率良く発光す
ることができる。
Therefore, if the phosphor is electrically connected to the gate electrode, the potential of the phosphor surface, which has a low resistance, becomes close to the gate electrode potential +20 V, and the probability that emitted electrons collide with the phosphor is reduced. It is significantly increased, and light can be emitted more efficiently.

【0079】また、MIM型電子放出素子を用いる場合
は、上層の金属層上に蛍光体を配置すれば良い。下層金
属層と上層金属層間の高電界によって、絶縁層,上層金
属層を突き抜けてきた電子は、低加速励起蛍光体を発光
させるに充分なエネルギーを有して、蛍光体に衝突し、
発光させることができる。
When the MIM type electron-emitting device is used, the phosphor may be arranged on the upper metal layer. Due to the high electric field between the lower metal layer and the upper metal layer, the electrons penetrating the insulating layer and the upper metal layer have sufficient energy to cause the low-acceleration excited phosphor to emit light, and collide with the phosphor,
It can emit light.

【0080】本発明第3の発光素子では、蛍光体発光に
よる輝点寸法は、電子放出部と発光蛍光体が接近してい
るために、電子放出部の長さに相当した配列された蛍光
体の寸法とほぼ同じになる。従って、従来の様に電子放
出部と発光蛍光体までの空間が大きい場合に生じていた
電子光学的な電子の飛翔広がりを極端に小さくおさえる
ことができる。
In the third light emitting device of the present invention, the size of the bright spot due to the light emission of the phosphor is such that the electron emitting portion and the light emitting phosphor are close to each other, and therefore, the phosphors are arranged corresponding to the length of the electron emitting portion. It is almost the same as the size. Therefore, the electron-electron flight spread, which has occurred when the space between the electron-emitting portion and the light-emitting phosphor is large as in the conventional case, can be extremely suppressed.

【0081】ここで、電子の放出点と蛍光体が接触して
いる場合でも、電子が蛍光体へ注入され発光すれば良い
ことが理解される。特に、電子放出に係わる2端子電極
構成では、電子の放出点と蛍光体が接触していても発光
することが可能である。また、電子放出の変調や、ON
/OFFを行なう電極を追加した3端子以上の電極構成
であれば、電子の蛍光体への注入に異常が生じない様
な、電気的な絶縁を部分的に形成すれば良い。
Here, it is understood that the electrons may be injected into the phosphor and emit light even when the emission point of the electron is in contact with the phosphor. In particular, in the two-terminal electrode structure related to electron emission, it is possible to emit light even when the electron emission point and the phosphor are in contact with each other. Also, modulation of electron emission and ON
In the case of an electrode configuration of three terminals or more in which an electrode for turning on / off is added, electrical insulation may be partially formed so that no abnormality occurs in the injection of electrons into the phosphor.

【0082】従って、図11に示したような本発明第3
の発光素子において、電子放出材114が、蛍光体11
7に接触している場合でも、電子の蛍光体への注入、発
光が可能である。
Therefore, the third embodiment of the present invention as shown in FIG.
In the light emitting element of
Even when in contact with 7, it is possible to inject electrons into the phosphor and emit light.

【0083】また、本発明第3によれば、蛍光体が基板
と、フェースプレートの間に挟まれて保持されているた
めに、従来、空間を有して対向板に蛍光体が配置されて
いた場合に発生していた蛍光体の脱落による発光欠陥は
発生しない。
Further, according to the third aspect of the present invention, since the phosphor is sandwiched and held between the substrate and the face plate, conventionally, the phosphor is arranged on the facing plate with a space. In this case, the light emission defect caused by the fall of the phosphor, which has occurred in the above case, does not occur.

【0084】以上述べたように、蛍光体は素子基板上に
支持されて配置されるため、従来、柱状のスペーサーに
より形成していた対向板までの大きな真空空間が不用と
なり、必要な蛍光体層の厚み分だけの小さな真空空間を
形成すれば良いことになる。
As described above, since the phosphor is supported and arranged on the element substrate, the large vacuum space up to the counter plate, which is conventionally formed by the columnar spacer, becomes unnecessary, and the necessary phosphor layer is formed. It suffices to form a small vacuum space for the thickness of.

【0085】従って、従来、電子線蛍光発光型平面画像
表示装置では画素欠陥発生のため、あまり積極的に使用
されてこなかったビーズやフィラー状のばらまきスペー
サーの分散配置を大きな画素欠陥無く、用いることがで
きる。
Therefore, in the conventional electron-beam fluorescent light emission type flat image display device, since the pixel defect occurs, the dispersed arrangement of beads or filler-like spacers, which has not been used very actively, should be used without a large pixel defect. You can

【0086】即ち、蛍光体層の厚みを仮に20μmとす
ると、直径20μmのガラスビーズスペーサーを用いれ
ば良い。また、電子放出素子の電極部開口寸法の例とし
て表面伝導形電子放出素子では、電子放出材を挟む電極
間隔が幅2μm長さ300μmで画像表示装置の1画素
を形成している場合、直径20μmのガラスビーズスペ
ーサーが電子放出部である電極開口部に分散配置された
としても、電子放出長の約7%が未放出部となるだけで
済む。また、スピント型電子放出素子の場合は、ゲート
電極開口が直径1μmとし画像表示装置の1画素をタテ
300μm,ヨコ150μmとして面状に電子放出素子
を複数配列して形成した場合、直径20μmのガラスビ
ーズスペーサーが画素内の電子放出素子の電子放出を妨
げても、画素面積の1%以下が未放出部となるだけで済
む。もし、従来例のように100μmの空間を形成する
ために直径100μmのガラスビーズスペーサーを用い
れば、表面伝導形電子放出素子で約33%、スピント型
電子放出素子で約18%の画素中に未放出部が発生し、
画素欠陥となってしまう。
That is, assuming that the thickness of the phosphor layer is 20 μm, a glass bead spacer having a diameter of 20 μm may be used. In addition, as an example of the opening size of the electrode portion of the electron-emitting device, in the case of the surface conduction electron-emitting device, when one pixel of the image display device is formed with the electrode interval between the electron-emitting materials being 2 μm wide and 300 μm long, the diameter is 20 μm. Even if the glass bead spacers are dispersedly arranged in the electrode opening, which is the electron emitting portion, about 7% of the electron emission length is left as the non-emitting portion. In the case of the Spindt-type electron-emitting device, when the gate electrode opening has a diameter of 1 μm and one pixel of the image display device has a length of 300 μm and a width of 150 μm and a plurality of electron-emitting devices are arranged in a plane, a glass having a diameter of 20 μm is formed. Even if the bead spacer interferes with the electron emission of the electron-emitting device in the pixel, only 1% or less of the pixel area becomes the non-emission portion. If a glass bead spacer with a diameter of 100 μm is used to form a space of 100 μm as in the conventional example, about 33% of the surface conduction electron-emitting devices and about 18% of the Spindt-type electron emitting devices are not yet occupied in the pixel. Emission part occurs,
It becomes a pixel defect.

【0087】更には、ガラスビーズやフィラー状のスペ
ーサーの他に例えば蛍光体層の厚み20μmに対し同等
厚みで基板上に薄膜でスペーサーを形成することも充分
可能となる。
Further, in addition to glass beads and filler-like spacers, it is also possible to form thin-film spacers on the substrate with the same thickness as the thickness of the phosphor layer of 20 μm, for example.

【0088】又、大画面表示装置では、素子の駆動電圧
が配線抵抗の電圧降下によって低下することを防ぐため
に、膜厚の厚い電極配線が用いられる。ここで、電極配
線の膜厚を20μmとして低抵抗配線とし、この凸状の
配線部をそのままフェースプレートとのスペーサーとし
て用いることも可能である。ここで電極配線の形成方法
は薄膜に限られるものではなく、メッキ法、印刷法等が
用いられる。
Further, in the large screen display device, in order to prevent the driving voltage of the element from decreasing due to the voltage drop of the wiring resistance, the electrode wiring having a large film thickness is used. Here, it is also possible to make the electrode wiring a film thickness of 20 μm to form a low resistance wiring and use this convex wiring portion as it is as a spacer with the face plate. Here, the method of forming the electrode wiring is not limited to the thin film, and a plating method, a printing method or the like is used.

【0089】図17は本発明第3の他の態様を示す素子
断面図である。
FIG. 17 is a cross-sectional view of an element showing another third embodiment of the present invention.

【0090】図11に示した本発明第3の発光素子には
図25の従来例で示したような対向板に設けられたアノ
ード電極は用いていないが、図17に示した発光素子で
は、電子放出部114上に開口を有するゲート電極14
2及びアノード電極172を素子電極112上に各々層
間絶縁層141,171を介して形成している。
The third light emitting device of the present invention shown in FIG. 11 does not use the anode electrode provided on the counter plate as shown in the conventional example of FIG. 25, but the light emitting device shown in FIG. Gate electrode 14 having an opening on the electron emission portion 114
2 and the anode electrode 172 are formed on the device electrode 112 via the interlayer insulating layers 141 and 171 respectively.

【0091】またフェースプレート116と基板111
から成る真空容器の内部空間は、アノード配線173の
厚み方向によって形成されており、アノード配線173
がスペーサーとして利用されている。また174は絶縁
層である。
Further, the face plate 116 and the substrate 111
The inner space of the vacuum container made of is formed by the thickness direction of the anode wiring 173.
Is used as a spacer. Reference numeral 174 is an insulating layer.

【0092】上記の様な本発明第3の発光素子を用い
て、カラー画像表示を行う場合、複数種類の蛍光体を各
電子放出素子のアノード電極上に選別配置し、各々の蛍
光体の輝度を均一化するために、各々の蛍光体に合った
アノード電位に制御することが必要となる。本発明で
は、同種類の蛍光体が配置されているアノード電極を電
気的に接続し、異種類の蛍光体が配置されているアノー
ド電極とは絶縁することによって任意のアノード電極を
任意の電位に制御することも可能にしている。
When a color image is displayed using the third light emitting device of the present invention as described above, a plurality of types of phosphors are selectively arranged on the anode electrode of each electron-emitting device, and the brightness of each phosphor is adjusted. In order to make the phosphor uniform, it is necessary to control the anode potential suitable for each phosphor. In the present invention, by electrically connecting the anode electrodes on which the same kind of phosphor is arranged and insulating them from the anode electrodes on which different kinds of phosphors are arranged, any anode electrode can be set to any potential. It is also possible to control.

【0093】本発明第3に於いて、電極材料は特に限定
されるものではないが、本発明第1で説明したような電
極及び表面電極層材料を用いるのが好ましい。即ち、電
極の表面電極層が酸化物となった場合に電極材単体より
も低抵抗となる合金材料を用いることにより、真空容器
の封着加熱工程を経た電極の表面が酸化し高抵抗とな
り、接触している蛍光体との導通が不良となることを防
止するためである。もし蛍光体と電極の電気的導通が不
良となると、電子放出素子より注入された電子により蛍
光体がチャージアップしてしまい、一時的に過電流が流
れ、素子の破壊が生じる場合がある。
In the third aspect of the present invention, the electrode material is not particularly limited, but it is preferable to use the electrode and surface electrode layer materials described in the first aspect of the present invention. That is, by using an alloy material that has a lower resistance than the electrode material alone when the surface electrode layer of the electrode becomes an oxide, the surface of the electrode that has undergone the sealing and heating step of the vacuum container is oxidized to have a high resistance, This is to prevent poor electrical connection with the phosphor in contact. If the electrical continuity between the phosphor and the electrode is poor, the phosphor may be charged up by the electrons injected from the electron-emitting device, and an overcurrent may temporarily flow, resulting in destruction of the device.

【0094】本発明第3に於いて、蛍光体の配置方法と
しては、蛍光体が電子放出素子上に配置されることを利
用して、電子放出素子の電極を電気的に駆動し、電気泳
動法により電子放出素子上へ蛍光体を配置する方法を用
いることができる。これにより蛍光体の塗り分けが可能
となりカラー蛍光体の配置が可能となる。また、低抵抗
蛍光体を用いる場合では、隣接した電子放出素子間の蛍
光体が互いに接触することがなくなり、蛍光体を介して
の電子放出素子の電流リークを防止することができる。
In the third aspect of the present invention, as a method for disposing the phosphor, the fact that the phosphor is arranged on the electron-emitting device is used to electrically drive the electrode of the electron-emitting device to perform electrophoresis. A method of arranging the phosphor on the electron-emitting device by the method can be used. As a result, the phosphors can be separately coated and the color phosphors can be arranged. Further, when the low resistance phosphor is used, the phosphors between the adjacent electron-emitting devices do not come into contact with each other, and the current leakage of the electron-emitting devices through the phosphor can be prevented.

【0095】また、蛍光体が照射された電子を、接続し
ている近傍の電極に電流として流し、蛍光体自身がチャ
ージアップしない程度の抵抗値を有する高抵抗蛍光体の
場合、隣接した電子放出素子間の蛍光体により電流リー
クを非常に小さくすることができるため、基板上の全面
に蛍光体を配置しても良い。この場合、蛍光体の配置は
蛍光体の分散溶液中へ基板を静置する沈降法を用いて、
容易に行なうことができる。
Further, in the case of a high resistance phosphor having a resistance value such that electrons irradiated by the phosphor are allowed to flow as an electric current to the adjacent electrodes connected to the phosphor and the phosphor itself does not charge up, adjacent electron emission is performed. Since the current leakage can be extremely reduced by the phosphor between the elements, the phosphor may be arranged on the entire surface of the substrate. In this case, the placement of the phosphor is performed by using a sedimentation method in which the substrate is left standing in a dispersion solution of the phosphor,
It can be done easily.

【0096】蛍光体の配置方法として、上記方法以外に
スラリー法や印刷法等の一般的な配置方法を用いること
もできる。
As a method for arranging the phosphor, a general method such as a slurry method or a printing method can be used in addition to the above method.

【0097】以上説明したように本発明第3では、蛍光
体が電子放出素子基板上に配置されるために、フェース
プレートと基板上の電子放出部との精密な位置合わせが
不要となった。また、発光蛍光体の輝点スポット寸法を
極微小にすることが可能となり、更にはガラスビーズの
分散配置や電子放出素子の凸部をスペーサーとして利用
するという簡易な方法で真空容器を形成することができ
るため、発光素子及び画像表示装置をより簡易な方法で
作製することができ、高精細化、大面積化が可能とな
る。
As described above, in the third aspect of the present invention, since the phosphor is arranged on the electron-emitting device substrate, precise alignment between the face plate and the electron-emitting portion on the substrate becomes unnecessary. Further, it becomes possible to make the size of the bright spot of the luminescent phosphor extremely small, and further, to form the vacuum container by a simple method of using the dispersed arrangement of glass beads and the convex portion of the electron-emitting device as a spacer. Therefore, the light emitting element and the image display device can be manufactured by a simpler method, and higher definition and larger area can be achieved.

【0098】尚、蛍光体の発光効率は一般に粒径が大き
いほど高い。しかし蛍光体の塗布配置面の質を考慮して
実際に市販実用されているものはφ5〜7μmである。
この寸法は本発明第3で充分使用できる範囲であり、更
に粒径を大きくして発光効率を上げることも可能であ
る。
The luminous efficiency of the phosphor is generally higher as the particle size is larger. However, in view of the quality of the surface on which the phosphor is applied, the diameter of φ5 to 7 μm is actually commercially available.
This size is within a range that can be sufficiently used in the third aspect of the present invention, and it is possible to further increase the particle size to improve the luminous efficiency.

【0099】[0099]

【実施例】以下、本発明を実施例を用いて詳述する。EXAMPLES The present invention will be described in detail below with reference to examples.

【0100】実施例1 本実施例では図1に示したような本発明第1の電子放出
素子を作製した。
Example 1 In this example, the first electron-emitting device of the present invention as shown in FIG. 1 was manufactured.

【0101】この製造方法を説明する。This manufacturing method will be described.

【0102】まず、良く洗浄、脱脂した青板ガラス材か
ら成る基板1上に、電極形成用のリフトオフレジストパ
ターンをホトリソ法により形成する。次に、この基板1
上に電極材となるNiを抵抗加熱蒸着により700Å堆
積した。連続して、10mol%組成となるようにAg
をNiと共に300Å蒸着し電極2及び表面電極層3を
堆積した。その後、レジストパターンを剥離して不用な
堆積膜をリフトオフし電極間隔4を有する形に形成し
た。電極間隔4は幅2μm,長さ300μmとした。
First, a lift-off resist pattern for electrode formation is formed on the substrate 1 made of soda-lime glass material that has been thoroughly washed and degreased by the photolithography method. Next, this substrate 1
Ni, which is an electrode material, was deposited on the upper surface by resistance heating vapor deposition to 700 Å. Ag so that the composition is continuously 10 mol%
Was vapor-deposited with Ni for 300 Å to deposit the electrode 2 and the surface electrode layer 3. After that, the resist pattern was peeled off and the unnecessary deposited film was lifted off to form the electrode gap 4. The electrode interval 4 was 2 μm wide and 300 μm long.

【0103】次に、電極間隔及びその近傍に幅1μm,
長さ30μmの開口を有する形でポリイミドレジストを
パターニングした。ここへSnO2 微粒子1.0gをメ
チルエチルケトン:シクロヘキサン=3:1 800c
cに分散した有機分散溶液をスピンコーターにより塗布
し250℃,12分間焼成した。次に、このポリイミド
レジストをエッチングして不用なSnO2 微粒子を取り
除き、電子放出材5となるSnO2 微粒子膜を形成し
た。
Next, a width of 1 μm was formed between the electrodes and in the vicinity thereof.
The polyimide resist was patterned so as to have openings having a length of 30 μm. 1.0 g of SnO 2 fine particles was added here to methyl ethyl ketone: cyclohexane = 3: 1 800c
The organic dispersion solution dispersed in c was applied by a spin coater and baked at 250 ° C. for 12 minutes. Next, this polyimide resist was etched to remove unnecessary SnO 2 fine particles to form a SnO 2 fine particle film serving as the electron emitting material 5.

【0104】以上の様にして作製した電子放出素子を真
空中で電圧印加し、通電加熱処理を行なったところ約5
Vで完了した。これとは別に本電子放出素子を真空容器
内に配置するために、電子放出素子が形成された基板1
に対向してアノード電極上に蛍光体を有するフェースプ
レートをスペーサーを介して空間を有して配置し、フリ
ットガラスの溶解接着を大気中450℃,30分の封着
加熱工程によって行なった。この封着加熱工程後、真空
容器内を真空排気して通電加熱処理を行なった結果約7
Vで完了した。この電圧は、電子放出素子を100素子
並列に配線上に配列したマルチ電子放出素子の場合で
も、ほぼ同じであった。
The electron-emitting device manufactured as described above was subjected to a current heating treatment by applying a voltage in a vacuum and the result was about 5
Completed with V. Separately from this, the substrate 1 on which the electron-emitting device is formed in order to arrange the present electron-emitting device in the vacuum container.
A face plate having a phosphor was disposed on the anode electrode so as to face the anode with a space interposed therebetween, and the frit glass was melted and adhered in the air by a sealing heating process at 450 ° C. for 30 minutes. After this sealing and heating process, the inside of the vacuum container was evacuated to perform an electric heating process, and the result was about 7
Completed with V. This voltage was almost the same even in the case of the multi electron-emitting device in which 100 electron-emitting devices were arranged in parallel on the wiring.

【0105】本素子の電極間隔4に14Vの電圧を電極
2から与え対向板に配したアノード電極(不図示)によ
って、加速電圧を加えたところ、電子放出材部から電子
が放出され、アノード電極上の蛍光体(不図示)に衝突
し発光を生じた。
When an accelerating voltage was applied by an anode electrode (not shown) arranged on the counter plate by applying a voltage of 14 V to the electrode spacing 4 of the present element from the electrode 2, electrons were emitted from the electron emitting material portion and the anode electrode It collided with the upper phosphor (not shown) and emitted light.

【0106】この時の電子放出素子の駆動電圧は、上記
の封着加熱工程を経ずに真空チャンバー内で発光を行な
った電子放出素子とほぼ同様な電圧であり、駆動電圧の
上昇は認められなかった。また、複数の電子放出素子を
駆動させた時も同様な駆動電圧であった。
At this time, the driving voltage of the electron-emitting device is almost the same as that of the electron-emitting device that emits light in the vacuum chamber without undergoing the above-mentioned sealing and heating process, and an increase in the driving voltage is recognized. There wasn't. Further, the same drive voltage was applied when a plurality of electron-emitting devices were driven.

【0107】また、本実施例のNi電極は表面伝導形電
子放出素子に用いられる代表的な電極であり、従来との
違いは表面電極層にAgが添加されているだけである。
従って、従来用いられていた素子の製造プロセスがその
まま利用することができた。
The Ni electrode of this embodiment is a typical electrode used in the surface conduction electron-emitting device, and the difference from the conventional one is that Ag is added to the surface electrode layer.
Therefore, the element manufacturing process which has been conventionally used can be used as it is.

【0108】更に、本素子は電子放出駆動に関する特性
も従来とほぼ同じであり、従来の素子と同様に使用する
ことができた。
Further, this device has almost the same characteristics as that of the conventional device in terms of electron emission driving, and can be used similarly to the conventional device.

【0109】実施例2 本実施例では電極として厚み700ÅのCrを用い表面
電極層として厚み300Åの0.7mol%のTiを添
加したCrを用いた。その他の部材及び製造方法は実施
例1と同様である。本実施例の電子放出素子の通電加熱
処理電圧はほぼ8Vであり、従来の表面電極層の無い場
合の約13Vに比べ小さくすることができた。また、こ
の電子放出素子を100素子並列に配線上に配列したマ
ルチ電子放出素子の場合も通電加熱処理電圧はほぼ8V
であった。
Example 2 In this example, 700 Å thick Cr was used as the electrode, and 300 Å thick 0.7 mol% Ti-added Cr was used as the surface electrode layer. The other members and the manufacturing method are the same as in the first embodiment. The energization heat treatment voltage of the electron-emitting device of this example was about 8 V, which could be made smaller than the conventional voltage of about 13 V without the surface electrode layer. Also, in the case of a multi electron-emitting device in which 100 electron-emitting devices are arranged in parallel on the wiring, the energization heat treatment voltage is about 8V.
Met.

【0110】実施例3 本実施例では、図2,図3に示した様な本発明第2の電
子放出素子を作製した。
Example 3 In this example, the second electron-emitting device of the present invention as shown in FIGS. 2 and 3 was produced.

【0111】この素子の製造方法は次の通りである。 .絶縁性基板(石英基板)24を十分洗浄し、この基
板上に通常良く用いられる蒸着技術や液体コーティング
法等により段差形成部材となる絶縁体膜を形成する。そ
の材料としてはSiO2 ,ガラス,アルミナ等の材料が
好適であるが、本実施例ではSiO2 を用いた。厚さは
実用的には0.1μm〜1.0μmが望ましく本実施例
では0.2μmに形成した。 .次に通常良く用いられるホトリソ・エッチング技術
により絶縁体膜をエッチングして段差形成部材25を形
成する。 .次に蒸着技術、ホトリソ・エッチング技術を用いて
電極21及び22を形成する。電極の材料としては導電
性を有するものであればどのようなものであっても構わ
ないが、本実施例ではNi金属を用いて形成した。電極
21と電極22は段差27を挟むように形成され、その
電極間隔は実用的には0.5μm〜20μmに形成され
ることが望ましく、本実施例では5μmギャップに形成
した。 .次に電子放出材である有機パラジウムの微粒子を電
極21と22の間に分散塗布する。有機パラジウムは奥
野製薬(株)CCP−4230を用いた。
The manufacturing method of this element is as follows. . The insulating substrate (quartz substrate) 24 is thoroughly washed, and an insulating film serving as a step forming member is formed on this substrate by a vapor deposition technique or a liquid coating method which is usually used. Materials such as SiO 2 , glass and alumina are suitable as the material, but SiO 2 was used in this embodiment. Practically, the thickness is preferably 0.1 μm to 1.0 μm, and in this embodiment, it is 0.2 μm. . Then, the insulator film is etched by a photolitho etching technique which is usually used to form the step forming member 25. . Next, the electrodes 21 and 22 are formed by using a vapor deposition technique and a photolithographic etching technique. Any material may be used as the material for the electrodes as long as it has conductivity, but in the present embodiment, it was formed using Ni metal. The electrode 21 and the electrode 22 are formed so as to sandwich the step 27, and it is desirable that the electrode interval is practically set to 0.5 μm to 20 μm. In this embodiment, the electrode 21 and the electrode 22 are formed to have a gap of 5 μm. . Next, fine particles of organic palladium, which is an electron emitting material, are dispersed and applied between the electrodes 21 and 22. As the organic palladium, Okuno Pharmaceutical Co., Ltd. CCP-4230 was used.

【0112】微粒子を分散したくないところにはテープ
又はレジスト膜を設け、その後ディッピング法又はスピ
ナー法で有機パラジウムを塗布する。次に300℃で1
時間焼成し有機パラジウムを分解し、パラジウムと酸化
パラジウムの混合した電子放出材を形成する。次にテー
プ又はレジスト膜を剥離することにより所定の位置に電
子放出材23を作成した。このとき、パラジウムと酸化
パラジウムの微粒子の径は共に60Å〜150Åであっ
たが本発明はこれに限るものではない。 .次に段差形成部材25上にある電極22をマイナス
側、石英基板24上にある電極21をプラス側となるよ
うに電源に接続し、電子放出材23に通電処理を行っ
た。その結果、図2に示すように段差27に沿って段差
形成部材25上に電子放出部26が形成できた。
A tape or a resist film is provided on a portion where fine particles are not desired to be dispersed, and then organic palladium is applied by a dipping method or a spinner method. Then 1 at 300 ° C
It is fired for a period of time to decompose the organic palladium and form an electron emitting material in which palladium and palladium oxide are mixed. Next, the tape or the resist film was peeled off to form the electron emitting material 23 at a predetermined position. At this time, the diameters of the fine particles of palladium and palladium oxide were both 60Å to 150Å, but the present invention is not limited to this. . Next, the electrode 22 on the step forming member 25 was connected to the power supply so that the electrode 21 on the quartz substrate 24 was on the positive side, and the electron emitting material 23 was energized. As a result, as shown in FIG. 2, the electron emitting portion 26 could be formed on the step forming member 25 along the step 27.

【0113】ここで、通電処理前の電子放出材の厚さは
数十Åから200Åが実用的であるがこれに限るもので
はない。なお、このときの電子放出材のシート抵抗は1
3〜108 Ω/□程度である。又、電子放出材23の
膜厚は段差27を含めて電極間でほぼ均一であると考え
られる。
Here, it is practical that the thickness of the electron-emitting material before the energization treatment is several tens of liters to 200 liters, but the thickness is not limited to this. The sheet resistance of the electron emission material at this time is 1
It is about 0 3 to 10 8 Ω / □. Further, it is considered that the film thickness of the electron emitting material 23 including the step 27 is substantially uniform between the electrodes.

【0114】本実施例では通電加熱処理に於いて、電流
の流れる向きを電極21側から電極22側にしたが、こ
のように設定することにより再現性良く上述した位置に
電子放出部を形成できた。
In this embodiment, the current flow direction is changed from the electrode 21 side to the electrode 22 side in the energization heat treatment, but by setting in this way, the electron emitting portion can be formed at the above-described position with good reproducibility. It was

【0115】更に、本実施例の電子放出素子を上述のよ
うに電源に接続したまま素子の鉛直上方に引き出し電極
を設けて耐久試験を行ったところ、図6に示すように、
1000hで20%以内の減少に留まった。これに対
し、従来の素子の一例として、段差を持たない素子を形
成し、真空度1.0×10-4Torrのチャンバー内で
電圧を印加したところ、図7に示すように100hで初
期の電子放出量の60%減少してしまった。
Further, when the electron-emitting device of this embodiment was connected to the power source as described above and a lead-out electrode was provided vertically above the device to conduct a durability test, as shown in FIG.
It decreased to less than 20% within 1000 hours. On the other hand, as an example of a conventional element, when an element having no step was formed and a voltage was applied in a chamber having a vacuum degree of 1.0 × 10 −4 Torr, as shown in FIG. The amount of electron emission has decreased by 60%.

【0116】これらの結果から明らかなように、本発明
の素子構造より、電子放出量の経時劣化を減らすことが
できた。
As is clear from these results, the device structure of the present invention was able to reduce the deterioration of the electron emission amount over time.

【0117】更に、電極21,22として、実施例1と
同様の材料を用い、同様の作製方法にてNi電極の表面
電極層にAgを添加したものを用いた。その結果、上記
効果に加え、実施例1と同様の効果があった。
Further, as the electrodes 21 and 22, the same material as in Example 1 was used, and the same electrode was added to the surface electrode layer of the Ni electrode by the same manufacturing method. As a result, in addition to the above effects, the same effects as in Example 1 were obtained.

【0118】実施例4 本実施例では、図8に示されるような本発明第2の電子
放出素子を作製した。
Example 4 In this example, a second electron-emitting device of the present invention as shown in FIG. 8 was produced.

【0119】図9は図8のAーA’断面図である。FIG. 9 is a sectional view taken along the line A-A 'in FIG.

【0120】先ず、実施例3の〜と同様の方法を用
いて、絶縁性基板24上に図8に示したような電極2
1,22及び電子放出材23,段差25を設けた。
First, the electrode 2 as shown in FIG. 8 is formed on the insulating substrate 24 by the same method as in the third to third embodiments.
1, 22 and the electron emitting material 23 and the step 25 are provided.

【0121】次に、一対の電極21,22間に電圧を印
加し、電子放出材23に通電処理を行い、電子放出部2
6を形成した。
Next, a voltage is applied between the pair of electrodes 21 and 22 to energize the electron emitting material 23, and the electron emitting portion 2
6 was formed.

【0122】このようにして形成された電子放出素子
を、真空中に設置し、素子間及び素子の鉛直上方に設け
た引き出し電極に電圧を印加したところ、実施例3と同
様の結果を得た。
The electron-emitting device thus formed was placed in a vacuum and a voltage was applied to the extraction electrodes provided between the devices and vertically above the device, and the same results as in Example 3 were obtained. .

【0123】更に、電極21,22として、実施例1と
同様の材料を用い、同様の作製方法にてNi電極の表面
電極層にAgを添加したものを用いた。その結果、上記
効果に加え、実施例1と同様の効果があった。
Further, as the electrodes 21 and 22, the same material as in Example 1 was used, and the same electrode was added to the surface electrode layer of the Ni electrode by the same manufacturing method. As a result, in addition to the above effects, the same effects as in Example 1 were obtained.

【0124】実施例5 図10は本発明第2の電子放出素子を用いた本実施例の
画像表示装置であり、図中、101はグリッド電極、1
02は電子通過孔、106は103のガラス板、104
の蛍光体、105のメタルバックを含むフェースプレー
ト、107は蛍光体の輝点である。
Embodiment 5 FIG. 10 shows an image display apparatus of this embodiment using the second electron-emitting device of the present invention, in which 101 is a grid electrode, 1
02 is an electron passage hole, 106 is a glass plate 103, 104
Of the phosphor, a face plate including a metal back 105, 107 is a bright spot of the phosphor.

【0125】また、21〜27で示される電子源は実施
例3の素子をライン状に複数配置したものである。
Further, the electron sources shown by 21 to 27 are a plurality of the elements of the third embodiment arranged in a line.

【0126】本実施例の画像表示装置を、実施例3と同
様に真空度1×10-4Torrの真空中で電極21が正
極となるように電圧を印加し、電子放出を行ったとこ
ろ、実施例3と同様に、長時間に渡って輝度が低下する
事なく、明るい画像が得られた。更に、本実施例の電子
放出素子は段差を有する事から、電子放出部の位置及び
形状が正確に定まり、各素子の電子放出量が等しくなる
ため、均一な明るさの表示画面が得られた。
In the image display device of this example, a voltage was applied so that the electrode 21 would become a positive electrode in a vacuum having a degree of vacuum of 1 × 10 −4 Torr as in the case of Example 3, and electrons were emitted. Similar to Example 3, a bright image was obtained without the brightness decreasing for a long time. Furthermore, since the electron-emitting device of this embodiment has a step, the position and shape of the electron-emitting portion are accurately determined, and the amount of electron emission of each device becomes equal, so that a display screen with uniform brightness was obtained. .

【0127】更に、電極21,22として、実施例1と
同様の材料を用い、同様の作製方法にてNi電極の表面
電極層にAgを添加したものを用いた。その結果、上記
効果に加え、実施例1と同様の効果があった。
Further, as the electrodes 21 and 22, the same materials as in Example 1 were used, and the same electrode was added to the surface electrode layer of the Ni electrode by the same manufacturing method. As a result, in addition to the above effects, the same effects as in Example 1 were obtained.

【0128】実施例6 本実施例では、図11に示したような本発明第3の発光
素子及びこれを用いて図12に示されるような画像表示
装置を作製した。
Example 6 In this example, the third light emitting device of the present invention as shown in FIG. 11 and an image display device as shown in FIG. 12 were produced using the same.

【0129】以下、本実施例の発光素子及び画像表示装
置の製造方法について説明する。
Hereinafter, a method of manufacturing the light emitting device and the image display device of this embodiment will be described.

【0130】先ず、良く洗浄、脱脂した厚さ1.1mm
のガラス材から成る基板111上にリフトオフ法により
真空蒸着によって厚み50ÅのTiを下引き層として成
膜した。
First, the thickness is 1.1 mm, which has been thoroughly washed and degreased.
A Ti film having a thickness of 50Å was formed as a subbing layer on the substrate 111 made of the glass material by vacuum evaporation by the lift-off method.

【0131】次に、電極112a,112bとなる厚み
1000ÅのNiと絶縁層113としての厚み1000
ÅのSiO2 を電極形状に形成した。
Next, Ni having a thickness of 1000 Å to be the electrodes 112a and 112b and a thickness of 1000 as the insulating layer 113 is formed.
Å SiO 2 was formed into an electrode shape.

【0132】次に、対向した片側の電極112a上面及
び電極間隔部の絶縁層をフォトリソエッチング法により
取り除いた。
Next, the upper surface of the electrode 112a on the opposite side and the insulating layer in the electrode gap portion were removed by photolithography.

【0133】次に、電極112a,112b間の幅2μ
mの間隔部に、リフトオフ法により、有機Pd溶液(奥
野製薬工業社製キャタペーストCCP)をスピンコート
し、300℃,12分焼成して得たPd微粒子膜を形成
した。
Next, the width between the electrodes 112a and 112b is 2 μm.
An organic Pd solution (Catapaste CCP manufactured by Okuno Chemical Industries Co., Ltd.) was spin-coated at intervals of m by a lift-off method, and baked at 300 ° C. for 12 minutes to form a Pd fine particle film.

【0134】次に、蛍光体の電気泳動電着液としてIP
A(イソプロピルアルコール)40lに対し、1gの硝
酸アルミニウム電解質を溶解し、粒径約5μmのZn
O:Zn蛍光体100gを分散させた。
Next, IP was used as an electrophoretic electrodeposition solution for the phosphor.
1 g of aluminum nitrate electrolyte was dissolved in 40 l of A (isopropyl alcohol), and Zn having a particle size of about 5 μm was used.
100 g of O: Zn phosphor was dispersed.

【0135】この電着液中に上記基板111と電着用対
向電極を浸漬して、基板111上の電極と、電着用対向
電極間に15Vの電圧を5分間印加して電気泳動法によ
り蛍光体117を絶縁層113の無い電極112a上,
電極間隔部及びこれらの近傍に電着配置した。
The substrate 111 and the electrodeposition counter electrode were dipped in this electrodeposition solution, and a voltage of 15 V was applied between the electrode on the substrate 111 and the electrodeposition counter electrode for 5 minutes to obtain a phosphor by electrophoresis. 117 on the electrode 112a without the insulating layer 113,
Electrodeposition was carried out in the electrode interval and in the vicinity thereof.

【0136】次に、粒径約φ20μmのガラスビーズを
IPAに分散した分散液を電着液より取り出した基板1
11上に噴霧し、ガラスビーズ115を分散配置した。
Next, the substrate 1 obtained by taking out a dispersion liquid in which glass beads having a particle diameter of about 20 μm are dispersed in IPA from the electrodeposition liquid
It sprayed on 11, and the glass beads 115 were dispersed and arranged.

【0137】次に、フェースプレート116を基板11
1上に乗せ、図12に示されるように周辺部をフリット
ガラス121により封着して容器を形成し、この容器内
を10-6Torr程度の真空に排気して封止し真空容器
とした。
Next, the face plate 116 is attached to the substrate 11
1 and then, as shown in FIG. 12, the peripheral portion is sealed with frit glass 121 to form a container, and the inside of this container is evacuated to a vacuum of about 10 −6 Torr and sealed to form a vacuum container. .

【0138】以上の工程により、図11及び図12の発
光素子及び画像表示装置を得ることができた。
Through the above steps, the light emitting device and the image display device shown in FIGS. 11 and 12 can be obtained.

【0139】以上説明したように本実施例では、フェー
スプレート116と基板111との間に柱状の高アスペ
クト比スペーサーを形成配置する必要はなく、より簡易
に発光素子及び画像表示装置を作製することができた。
As described above, in this embodiment, it is not necessary to form and dispose the columnar high aspect ratio spacer between the face plate 116 and the substrate 111, and the light emitting element and the image display device can be manufactured more easily. I was able to.

【0140】本実施例の発光素子の電極112a,11
2b間に、電圧14Vを印加すると、微粒子から成る電
子放出材114より電子が放出され蛍光体117が発光
する。
Electrodes 112a and 11 of the light emitting device of this embodiment
When a voltage of 14 V is applied between 2b, electrons are emitted from the electron emitting material 114 made of fine particles, and the phosphor 117 emits light.

【0141】更に、図12の画像表示装置において、複
数個配列された電極112a,112b間のうち任意の
電極間に電圧を印加して選択的に任意の電極間隔上の蛍
光体を発光させることができ、平面型画像表示装置とす
ることができた。
Further, in the image display device of FIG. 12, a voltage is applied between any of the electrodes 112a and 112b arranged in a plurality to selectively cause the phosphor on any electrode interval to emit light. Thus, a flat image display device can be obtained.

【0142】実施例7 本実施例では、図13に示されるような本発明第3の発
光素子を作製した。
Example 7 In this example, a third light emitting device of the present invention as shown in FIG. 13 was produced.

【0143】本図において基板111、電極112a,
112b、電子放出材114、フェースプレート11
6、蛍光体117は実施例6と同様である。131は電
極112b上にメッキ法で形成したCu材から成る厚み
約20μmの電極配線であり、113は電極112b及
び電極配線131上に液体コーティング材の塗布、焼成
によって形成したSiO2 材から成る厚み約5000Å
の絶縁層である。
In this figure, the substrate 111, the electrodes 112a,
112b, electron emission material 114, face plate 11
6 and the phosphor 117 are the same as those in the sixth embodiment. Reference numeral 131 denotes an electrode wiring made of a Cu material formed on the electrode 112b by a plating method and having a thickness of about 20 μm. Reference numeral 113 denotes a thickness made of a SiO 2 material formed by applying and baking a liquid coating material on the electrodes 112b and the electrode wiring 131. About 5000Å
Is an insulating layer.

【0144】本実施例ではフェースプレート116と基
板111から成る真空容器の内部空間は電極配線131
の厚み方向によって形成されており、電極配線131が
スペーサーとして利用されている。
In this embodiment, the inner space of the vacuum container composed of the face plate 116 and the substrate 111 is the electrode wiring 131.
The electrode wiring 131 is used as a spacer.

【0145】真空容器とした後、電極112a,112
b間に電圧14Vを印加したところ、蛍光体117を発
光させることができた。
After forming the vacuum container, the electrodes 112a, 112
When a voltage of 14 V was applied between points b, the phosphor 117 was able to emit light.

【0146】本実施例の構造を元にして、300mm角
の基板上に電子放出素子及び蛍光体を配置し、フェース
プレートと封着した画像表示装置を作製した。この時、
画面内全域に渡り均一な発光を得ることができた。
Based on the structure of this embodiment, an image display device was prepared in which an electron-emitting device and a phosphor were arranged on a 300 mm square substrate and the face plate was sealed. At this time,
It was possible to obtain uniform light emission over the entire screen.

【0147】実施例8 本実施例では、図14に示されるような本発明第3の発
光素子及びこれを用いて図15,図16に示されるよう
な画像表示装置を作製した。
Example 8 In this example, a third light emitting device of the present invention as shown in FIG. 14 and an image display device as shown in FIGS. 15 and 16 were produced using the same.

【0148】図14は素子の断面図であり、図15,図
16は画像表示装置の縦横断面図である。
FIG. 14 is a sectional view of the element, and FIGS. 15 and 16 are vertical and horizontal sectional views of the image display device.

【0149】本図において、基板111、電極112、
電子放出材114、フェースプレート116、フリット
ガラス121は実施例6と同様である。141はSiO
2 材から成る厚み約5μmの層間絶縁層であり、電極1
12の上に真空堆積法、フォトリソエッチング法により
形成されており、電極112の間隔上に3μm幅の開口
を有している。142はNi材から成る厚み約5000
Åのゲート電極であり、層間絶縁層141の上に真空堆
積法、フォトリソエッチング法により形成されている。
143はゲート電極142上にメッキ法で形成したCu
材から成る厚み約20μmのゲート配線であり、144
はゲート配線143上に真空堆積法によって形成された
SiO2 から成る厚み約2000Åの絶縁層であり、1
15R,115G,115Bは、粒径約7μmの3種類
の低速電子線励起カラー蛍光体であり、電気泳動法によ
りゲート電極上に選択的に電着配置した。
In this figure, the substrate 111, the electrodes 112,
The electron emitting material 114, the face plate 116, and the frit glass 121 are the same as those in the sixth embodiment. 141 is SiO
It is an interlayer insulating layer consisting of 2 materials and having a thickness of about 5 μm.
It is formed on 12 by a vacuum deposition method and a photolithography etching method, and has an opening of 3 μm width on the interval between the electrodes 112. 142 is made of Ni material and has a thickness of about 5000
The gate electrode of Å is formed on the interlayer insulating layer 141 by a vacuum deposition method or a photolithography etching method.
143 is Cu formed on the gate electrode 142 by a plating method
The gate wiring is made of a material and has a thickness of about 20 μm.
Is an insulating layer made of SiO 2 and having a thickness of about 2000 Å formed on the gate wiring 143 by a vacuum deposition method.
15R, 115G, and 115B are three types of low-speed electron beam excited color phosphors having a particle size of about 7 μm, which were selectively electrodeposited on the gate electrode by the electrophoresis method.

【0150】本実施例ではフェースプレート116と基
板111から成る真空容器の内部空間はゲート配線14
3の厚み方向によって形成されており、ゲート配線14
3がスペーサーとして利用されている。
In this embodiment, the internal space of the vacuum container composed of the face plate 116 and the substrate 111 is the gate wiring 14
3 is formed in the thickness direction of the gate wiring 14
3 is used as a spacer.

【0151】また、図15,図16において、電極11
2とゲート電極142は、各々複数の電子放出素子部を
一列に接続し、これが各々複数本平行して配列している
が、電極112とゲート電極142の各平行配列は相互
に直交した配置となっている。
15 and 16, the electrode 11
2 and the gate electrode 142 respectively connect a plurality of electron-emitting device portions in a line, and a plurality of these are arranged in parallel. The parallel arrangement of the electrode 112 and the gate electrode 142 is orthogonal to each other. Has become.

【0152】即ち、図15では、電極112は紙面横方
向の左右に直線的に配置され、電子放出材114が3ケ
所に配置されており、且つ3ケ所の電子放出素子部11
4が一列に接続している。これに対し、ゲート電極は紙
面垂直方向の奥と手前に直線的に電子放出素子上に配置
され、紙面横方向に隣接したゲート電極同志は接続され
ていない。
That is, in FIG. 15, the electrodes 112 are linearly arranged on the left and right in the lateral direction of the drawing, the electron-emitting materials 114 are arranged at three positions, and the electron-emitting device portions 11 at the three positions are arranged.
4 are connected in a line. On the other hand, the gate electrodes are linearly arranged on the electron-emitting device in the back and front in the direction perpendicular to the paper surface, and the gate electrodes adjacent to each other in the lateral direction on the paper surface are not connected.

【0153】図16では90度回転しており、ゲート電
極114が紙面横方向の左右に、電極112は紙面垂直
方向の奥と手前に配置されている。
In FIG. 16, the gate electrode 114 is rotated 90 degrees, and the gate electrodes 114 are arranged on the left and right in the lateral direction of the drawing, and the electrodes 112 are arranged on the back and front in the direction perpendicular to the drawing.

【0154】また、図15から判るように、カラー蛍光
体151R(赤),151G(緑),151B(青)が
各々独立して配置されている。これは蛍光体を電気泳動
法で電着する際、任意の単色カラー蛍光体の分散液内
で、任意のゲート電極ラインのみに電圧を印加して、各
々単色のカラー蛍光体を配置することによって得てい
る。
As can be seen from FIG. 15, color phosphors 151R (red), 151G (green) and 151B (blue) are arranged independently of each other. This is because when a fluorescent substance is electrodeposited by an electrophoresis method, a voltage is applied only to an arbitrary gate electrode line in a dispersion liquid of an arbitrary monochromatic color phosphor, and each monochromatic color phosphor is arranged. It has gained.

【0155】本発光素子の電極112の任意のラインに
電圧14Vを印加すると、この選択されたラインに接続
する電子放出素子部から電子が放出される。ここで、こ
のラインに直行しているゲート電極142の任意のライ
ンに−30Vを印加すると、このライン同志の交点の電
子放出素子部上の蛍光体へは放出電子が到達できず、発
光は生じない。逆にゲート電極142の任意のラインに
+30Vを印加すると、このライン同志の交点の電子放
出素子部上の蛍光体へ放出電子が到達し発光が生じる。
このように電極112とゲート電極142の各直交した
任意のラインへ電圧印加を行なうことにより、任意の交
点及び発光色を選択して表示することができ、カラー画
像表示装置として使用することができる。
When a voltage of 14 V is applied to an arbitrary line of the electrode 112 of the present light emitting device, electrons are emitted from the electron emitting device portion connected to this selected line. Here, when -30 V is applied to an arbitrary line of the gate electrode 142 which is orthogonal to this line, emitted electrons cannot reach the phosphor on the electron-emitting device portion at the intersection of the lines, and light emission occurs. Absent. On the contrary, when +30 V is applied to an arbitrary line of the gate electrode 142, the emitted electrons reach the phosphor on the electron-emitting device portion at the intersection of the lines and emit light.
In this way, by applying a voltage to each of the orthogonal lines of the electrode 112 and the gate electrode 142, it is possible to select and display an arbitrary intersection and emission color, and it can be used as a color image display device. .

【0156】本実施例では低速電子線励起カラー蛍光体
材料として151R(赤)として(Zn0.2 ,Cd
0.8 )S:Ag,Cl+In23 蛍光体、151G
(緑)としてZnO:Zn蛍光体、151B(青)とし
てZnS:[Zn]+In23 蛍光体を用いた。
In this example, 151R (red) was used as the low-speed electron beam excited color phosphor material (Zn 0.2 , Cd
0.8 ) S: Ag, Cl + In 2 O 3 phosphor, 151G
ZnO: Zn phosphor was used as (green) and ZnS: [Zn] + In 2 O 3 phosphor was used as 151B (blue).

【0157】以上説明したように、本実施例では任意の
カラー蛍光体を基板上に配置できるため、フェースプレ
ートと基板封着時の精密なアライメントが不用である。
As described above, in the present embodiment, since any color phosphor can be arranged on the substrate, precise alignment at the time of sealing the face plate and the substrate is unnecessary.

【0158】また、本実施例の構造を元にして、電子放
出素子の配列ピッチをタテ,ヨコ各50μmとして、2
5mm角内に配置した画像表示装置を作製した。この
時、カラー蛍光体の発光に対し色ズレは生じなかった。
Further, based on the structure of this embodiment, the arrangement pitch of the electron-emitting devices is set to 50 μm in each of the vertical and horizontal directions, and 2
An image display device arranged within a 5 mm square was produced. At this time, there was no color shift with respect to the emission of the color phosphor.

【0159】実施例9 本実施例では、図17の素子断面図に示されるような本
発明第3の発光素子を作製した。
Example 9 In this example, a third light emitting device of the present invention as shown in the device sectional view of FIG. 17 was produced.

【0160】本図において基板111、電極112、電
子放出材114、フェースプレート116、層間絶縁層
141、ゲート電極142、カラー蛍光体117は実施
例8と同様である。171はSiO2 材から成る厚み約
5μmの層間絶縁層であり、ゲート電極142上に真空
堆積法、フォトリソエッチング法により形成されてお
り、電極112の間隔上に4μm幅の開口を有してい
る。172はNi材から成る厚み5000Åのアノード
電極であり、層間絶縁層171上に真空堆積法、フォト
リソエッチング法により形成されている。173はアノ
ード電極172上にメッキ法で形成したCu材から成る
厚み約20μmのアノード配線であり、174はアノー
ド配線173上に真空堆積法によって形成されたSiO
2 から成る厚み約2000Åの絶縁層である。本実施例
において、複数の電子放出素子を配列した場合も含めア
ノード電極172は、全素子に対して+50Vの共通電
位とした。
In this figure, the substrate 111, the electrode 112, the electron emitting material 114, the face plate 116, the interlayer insulating layer 141, the gate electrode 142, and the color phosphor 117 are the same as in the eighth embodiment. Reference numeral 171 is an interlayer insulating layer made of a SiO 2 material and having a thickness of about 5 μm, which is formed on the gate electrode 142 by a vacuum deposition method or a photolithography etching method, and has an opening of 4 μm width on the interval between the electrodes 112. . An anode electrode 172 made of Ni material and having a thickness of 5000 Å is formed on the interlayer insulating layer 171 by a vacuum deposition method or a photolithography etching method. Reference numeral 173 is an anode wire made of a Cu material and having a thickness of about 20 μm, which is formed on the anode electrode 172 by a plating method, and 174 is SiO formed on the anode wire 173 by a vacuum deposition method.
It is an insulating layer consisting of 2 and having a thickness of about 2000Å. In this embodiment, the anode electrode 172 has a common potential of +50 V with respect to all the devices, including the case where a plurality of electron-emitting devices are arranged.

【0161】本素子の電極112間に実施例3と同様に
して0V又は+14V、ゲート電極142に−30V又
は+30Vを印加することにより蛍光体の発光を制御
し、発光素子及び画像表示装置とすることができた。
By applying 0 V or +14 V between the electrodes 112 of this element and -30 V or +30 V to the gate electrode 142 in the same manner as in Example 3, the emission of the phosphor is controlled to form a light emitting element and an image display device. I was able to.

【0162】本実施例では、蛍光体117に接続したア
ノード電極172の電位が+50Vであるため、実質、
蛍光体117に衝突する電子のエネルギーが50eV近
く以下であると考えられる。このアノード電位は常に共
通電位のまま、印加状態にあれば良く、画像表示にとも
なうON/OFF制御は必要ない。従って複雑な駆動を
必要とせず、より発光開始電圧の高い蛍光体を利用でき
るようになった。更には、発光開始電圧の低い蛍光体で
あれば、より高い輝度を得ることもできた。
In this embodiment, since the potential of the anode electrode 172 connected to the phosphor 117 is + 50V, the
It is considered that the energy of electrons colliding with the phosphor 117 is near 50 eV or less. It suffices that the anode potential is always the common potential and is in the applied state, and ON / OFF control accompanying image display is not necessary. Therefore, it becomes possible to use a phosphor having a higher light emission starting voltage without requiring complicated driving. Furthermore, higher brightness could be obtained with a phosphor having a low emission start voltage.

【0163】本実施例では、複数の電子放出素子に対す
るアノード電極の電位を共通としたが、これに限られる
ものではない。
In the present embodiment, the potential of the anode electrode is made common to a plurality of electron-emitting devices, but it is not limited to this.

【0164】例えば、3種類のカラー蛍光体を用いた場
合、各々の蛍光体の輝度を均一化するために、各々の蛍
光体に合わせたアノード電位を制御することも可能であ
った。
For example, when three types of color phosphors were used, it was possible to control the anode potential in accordance with each phosphor in order to make the brightness of each phosphor uniform.

【0165】即ち、アノード電極及びアノード配線を複
数の電子放出素子上に一列のライン状に形成し、これを
複数ライン平行して配列する。電気泳動法によって各々
のカラー蛍光体を電着し塗り分けた。こうして駆動時
に、各アノード電極ライン上のカラー蛍光体に合わせた
アノード電圧を印加することができた。
That is, the anode electrode and the anode wiring are formed in a line form on one of the plurality of electron-emitting devices, and the plurality of lines are arranged in parallel. Each color phosphor was electrodeposited by the electrophoresis method and painted separately. In this way, the anode voltage suitable for the color phosphor on each anode electrode line could be applied during driving.

【0166】この場合、放出電子は各蛍光体画素ごとに
層間絶縁層141,171、ゲート電極142、アノー
ド電極172によって囲まれた空間を進行するため、隣
接したアノード電極の電位が異なっていても電子光学的
な補正は必要なかった。
In this case, since the emitted electrons travel in the space surrounded by the interlayer insulating layers 141, 171, the gate electrode 142, and the anode electrode 172 for each phosphor pixel, even if the potentials of the adjacent anode electrodes are different. No electro-optical correction was necessary.

【0167】以上説明したように本実施例では、複雑な
電圧駆動や電子光学的な補正をせずに、各々の蛍光体に
合わせて蛍光体発光を行なうことができた。
As described above, in the present embodiment, the phosphor emission can be performed in accordance with each phosphor without complicated voltage driving and electro-optical correction.

【0168】また、モノクロ表示の場合、蛍光体の配置
に沈降法を用いれば絶縁層上にも形成できる。従って、
図17におけるアノード電極172をフェースプレート
116の真空容器内面側にITOの様な透明電極として
設ければ、同様に蛍光体電位を上げられ、より輝度を上
げることができる。
Further, in the case of monochrome display, if the sedimentation method is used for disposing the phosphor, it can be formed on the insulating layer. Therefore,
When the anode electrode 172 in FIG. 17 is provided as a transparent electrode such as ITO on the inner surface of the face plate 116 on the inner surface of the vacuum container, the potential of the phosphor can be similarly increased to further increase the brightness.

【0169】実施例10 本実施例では、図17の素子断面図に示されるような本
発明第3の発光素子において、アノード電極172をN
iに10mol%のAgを添加した厚み5000ÅのN
i合金とした以外は実施例9と同様にして素子を作製し
た。
Embodiment 10 In this embodiment, in the third light emitting device of the present invention as shown in the device sectional view of FIG. 17, the anode electrode 172 is replaced by N.
i with 10 mol% Ag added to i with a thickness of 5000Å
An element was produced in the same manner as in Example 9 except that the i alloy was used.

【0170】本実施例の発光素子は、実施例9と同様に
駆動することができ、また、真空容器となるために、4
50℃,1時間の熱処理を行ないフリットガラスによる
封着を行なった。この熱処理により合金Ni電極の表面
層の比抵抗は、約1Ω・cm程度となり、蛍光体との電
気的導通は充分にとることができた。
The light emitting device of this example can be driven in the same manner as in Example 9, and since it is a vacuum container,
Heat treatment was carried out at 50 ° C. for 1 hour, and sealing with frit glass was performed. By this heat treatment, the specific resistance of the surface layer of the alloy Ni electrode became about 1 Ω · cm, and sufficient electrical conduction with the phosphor could be obtained.

【0171】また、アノード電極172を+50Vの電
位としても、蛍光体がチャージアップして一時的に過電
流が流れることは無く、これによる素子の破壊も発生し
なかった。
Further, even when the anode electrode 172 was set to a potential of +50 V, the phosphor was not charged up and an overcurrent did not flow temporarily, and the element was not destroyed due to this.

【0172】更に、アノード電極172の材料として、
Crに2.5mol%のNiを添加したCr合金を用い
た場合も、同様に一時的に過電流が流れるようなことは
無かった。
Further, as the material of the anode electrode 172,
Even when a Cr alloy in which 2.5 mol% of Ni was added to Cr was used, similarly, overcurrent did not flow temporarily.

【0173】更にはまた、Ni合金において、Agの添
加量が5mol%から20mol%の範囲内では、一時
的な過電流が生じることはなく、Liを上記範囲内で添
加した場合も同様であった。
Furthermore, in the Ni alloy, when the addition amount of Ag is within the range of 5 mol% to 20 mol%, temporary overcurrent does not occur, and the same is true when Li is added within the above range. It was

【0174】また、Cr合金において、Niの添加量が
1.25mol%から5mol%の範囲内及びTiの添
加量が0.35mol%から1.4mol%の範囲内で
も、一時的な過電流が生じることは無かった。
In addition, in the Cr alloy, even when the addition amount of Ni is within the range of 1.25 mol% to 5 mol% and the addition amount of Ti is within the range of 0.35 mol% to 1.4 mol%, a temporary overcurrent is generated. It never happened.

【0175】実施例11 本実施例では、図18の素子断面図に示されるようなス
ピント型電子放出素子を用いた本発明第3の発光素子を
作製した。
Example 11 In this example, a third light emitting device of the present invention using a Spindt type electron emission device as shown in the device sectional view of FIG. 18 was produced.

【0176】本図中、111はガラスから成る基板、1
81はストライプ状のCr堆積膜から成る水平走査電
極、182はSiO2 堆積膜から成る絶縁層、183は
Cr堆積膜から成る垂直信号電極である。垂直信号電極
183はホトリソエッチング法により直径約1μmの開
口を有しており、絶縁層182も同様に開口を有してい
る。184は真空堆積によって得られたMoから成る極
微細突起である。上記構成において、水平走査電極18
1に−20V、垂直信号電極183に+20Vの電圧を
印加することにより、極微細突起184より電子が放出
される。
In this figure, 111 is a glass substrate, and 1 is a glass substrate.
Reference numeral 81 is a horizontal scanning electrode made of a stripe-shaped Cr deposited film, 182 is an insulating layer made of a SiO 2 deposited film, and 183 is a vertical signal electrode made of a Cr deposited film. The vertical signal electrode 183 has an opening with a diameter of about 1 μm by the photolithography etching method, and the insulating layer 182 also has an opening. 184 is an ultrafine protrusion made of Mo obtained by vacuum deposition. In the above configuration, the horizontal scanning electrode 18
By applying a voltage of −20 V to 1 and a voltage of +20 V to the vertical signal electrode 183, electrons are emitted from the ultrafine protrusion 184.

【0177】117は粒径5〜7μmのZnO:Znを
主成分とする低速電子線励起蛍光体であり、沈降法によ
り垂直信号電極183及びその開口上に配置してある。
116はガラスから成るフェースプレートであり、基板
111と共に真空容器を形成している。
Reference numeral 117 is a low-speed electron beam excitation phosphor containing ZnO: Zn as a main component and having a particle size of 5 to 7 μm, and is arranged on the vertical signal electrode 183 and its opening by the sedimentation method.
Reference numeral 116 is a face plate made of glass, which forms a vacuum container together with the substrate 111.

【0178】本実施例の発光素子に於て、電子放出素子
より電子を放出させると、蛍光体117に放出電子が注
入されて発光し、フェースプレート116側から観察す
ることができた。
In the light emitting device of this example, when electrons were emitted from the electron emitting device, the emitted electrons were injected into the phosphor 117 to emit light, which could be observed from the face plate 116 side.

【0179】実施例12 本実施例では、図19の素子断面図に示されるようなM
IM型電子放出素子を用いた本発明第3の発光素子を作
製した。
Example 12 In this example, M as shown in the element sectional view of FIG.
A third light emitting device of the present invention using an IM type electron emitting device was produced.

【0180】本図中、111はガラスから成る基板、1
91は抵抗加熱真空蒸着法によって堆積されたAlから
成る下層メタル、192はAlを0.1%H3 BO4
解液中で低成長速度で陽極酸化した高密度Al23
ら成る絶縁層である。絶縁層192の酸化前に、中央の
電子放出領域193はエッチングにより凹部が形成さ
れ、更に、酸化時にレジストで保護した工程を加えた2
度の陽極酸化を行うことにより、他領域よりも絶縁層厚
みを薄くした。194は抵抗加熱真空蒸着法によって堆
積されたAuから成る上層メタルである。各メタル19
1,194は、リボン状に形成され互いに直交した構造
とした。上記構成において、絶縁層192の厚み100
Å、上層メタル194の厚み100Å、放出領域193
の径φ100μmとして、印加電圧7.0Vにより電子
放出量0.36μAを得た。
In the figure, 111 is a glass substrate, and 1 is a glass substrate.
Reference numeral 91 is a lower metal layer made of Al deposited by a resistance heating vacuum deposition method, and 192 is an insulating layer made of high density Al 2 O 3 obtained by anodizing Al in a 0.1% H 3 BO 4 electrolyte solution at a low growth rate. Is. Before the insulating layer 192 was oxidized, a recess was formed in the central electron emission region 193 by etching, and a step of protecting with a resist during oxidation was added.
The thickness of the insulating layer was made smaller than that of other regions by performing anodic oxidation once. Reference numeral 194 is an upper metal layer made of Au deposited by the resistance heating vacuum deposition method. Each metal 19
1, 194 are formed in a ribbon shape and have a structure orthogonal to each other. In the above structure, the insulating layer 192 has a thickness of 100.
Å, upper metal 194 thickness 100 Å, emission area 193
The electron emission amount was 0.36 μA when the applied voltage was 7.0 V and the diameter was 100 μm.

【0181】117はZnO:Zn蛍光体であり沈降法
により上層メタル194の上に配置してある。116は
ガラスから成るフェースプレートであり、基板111と
共に真空容器を形成している。
Reference numeral 117 denotes a ZnO: Zn phosphor, which is arranged on the upper metal layer 194 by the sedimentation method. Reference numeral 116 is a face plate made of glass, which forms a vacuum container together with the substrate 111.

【0182】本実施例の発光素子に於て、電子放出素子
より電子を放出させると、蛍光体117に放出電子が注
入されて発光し、フェースプレート116側から観察す
ることができた。
In the light emitting device of this example, when electrons were emitted from the electron emitting device, the emitted electrons were injected into the phosphor 117 to emit light, which could be observed from the face plate 116 side.

【0183】[0183]

【発明の効果】以上説明したように、表面電極層が電極
材料に対して添加物を加えた合金から成る本発明第1の
電子放出素子では、封着加熱工程を行なっても、素子の
通電加熱処理電圧の上昇を小さくおさえることができ、
マルチ電子放出素子をより小電力で実施することがで
き、大電力が素子基板に投入されないため、従来のよう
な局所発熱による基板割れが発生しない。
As described above, in the electron-emitting device according to the first aspect of the present invention in which the surface electrode layer is made of an alloy in which an additive is added to the electrode material, even if the sealing and heating process is performed, the device is turned on. The rise in heat treatment voltage can be suppressed to a small level,
Since the multi-electron emitting device can be implemented with lower power and a large amount of power is not applied to the device substrate, substrate cracking due to local heat generation unlike the conventional case does not occur.

【0184】従って、マルチ電子放出素子の素子数をよ
り増やすことが可能であり、画像表示装置の大面積化に
対応した、電子放出源として用いることが可能である。
Therefore, it is possible to further increase the number of elements of the multi-electron emitting device, and it can be used as an electron emitting source corresponding to an increase in the area of the image display device.

【0185】更には、電極材料の堆積時に添加物を同時
堆積するという極めて簡易な構造,方法で実施されるた
め、従来製造プロセスの大幅な変更も必要ない。
Furthermore, since it is carried out by an extremely simple structure and method in which the additive is simultaneously deposited at the time of depositing the electrode material, it is not necessary to drastically change the conventional manufacturing process.

【0186】また、電子放出部が少なくとも正極側の低
抵抗部よりも高い位置に形成されている本発明第2の電
子放出素子では、低真空度の真空中でも、その耐久性を
向上させ、経時変化による電子放出特性の劣化する事が
ない。
Further, in the second electron-emitting device of the present invention in which the electron-emitting portion is formed at a position higher than at least the positive electrode side low-resistance portion, its durability is improved even in a vacuum of low vacuum, and The electron emission characteristics are not deteriorated due to the change.

【0187】また、基板上に段差を有する事により、電
子放出部の形状及び位置制御が可能であり、電子放出量
の均一な素子となる。
Further, by forming the step on the substrate, the shape and position of the electron emitting portion can be controlled, and the device has a uniform electron emitting amount.

【0188】更に、この素子を複数並べて電子源とし、
これを用いた画像表示装置では、長時間駆動を行って
も、輝度ムラ、及び輝度の低下がなく、安定した明るい
画像が得られる。
Further, by arranging a plurality of these elements as an electron source,
In the image display device using this, even if it is driven for a long time, there is no uneven brightness and no decrease in brightness, and a stable bright image can be obtained.

【0189】また、本発明第3の発光素子では、蛍光体
が電子放出素子基板上に電子放出部を覆って配置され、
電子放出素子が電子放出部に対して開口を有する構造の
場合、配置する蛍光体の粒径をこの開口寸法よりも大き
くすることによって、 真空容器のフェースプレートと、電子放出素子基板と
の精密な位置合わせが不要となった。 放出された電子が蛍光体へ衝突するまでの距離、すな
わち電子光学的空間が非常に小さくなるため、放出電子
の空間広がりを非常に小さくして蛍光体の輝点スポット
寸法を極微小にすることが可能となり、高解像の画像表
示装置を作製可能である。 電子光学的空間が非常に小さく、放出電子の飛翔空間
が蛍光体膜と基板上の電子放出点で形成される空間であ
り、従来のような、フェースプレートと電子放出素子基
板との空間が不要であるため、スペーサーは蛍光体を含
めた構造体を大気圧から保護する機能を有するのみで良
いことになり、従来に比べスペーサー高さが蛍光体厚み
程度と非常に小さく、パネルの構造が簡易であり、製造
が容易となった。 電極の少なくとも表面電極層が、酸化物となった場合
に、電極材単体の酸化物よりもより低抵抗となる合金材
料とすることによって、真空容器の封着加熱工程を経て
も、電極表面の高抵抗化を防ぎ、蛍光体と電極間での電
気的接続を充分に行なうことができ、蛍光体のチャージ
アップが生じない。 この素子を用いた画像表示装置は、高精細、大面積の
画像表示が可能である。
In the third light emitting device of the present invention, the phosphor is arranged on the electron emitting device substrate so as to cover the electron emitting portion,
In the case where the electron-emitting device has a structure having an opening for the electron-emitting portion, the particle size of the phosphor to be arranged is made larger than this opening size, so that the face plate of the vacuum container and the electron-emitting device substrate can be precisely adjusted. Alignment is no longer necessary. Since the distance until the emitted electrons collide with the phosphor, that is, the electro-optical space is extremely small, the spatial spread of the emitted electrons is made extremely small to make the spot size of the bright spot of the phosphor extremely small. It becomes possible to manufacture a high resolution image display device. The electron-optical space is very small, and the flight space of emitted electrons is the space formed by the phosphor film and the electron emission point on the substrate, which eliminates the conventional space between the face plate and the electron-emitting device substrate. Therefore, the spacer only needs to have a function of protecting the structure including the phosphor from the atmospheric pressure, and the spacer height is much smaller than the thickness of the phosphor as compared with the conventional structure, and the structure of the panel is simple. Therefore, the manufacturing is easy. At least the surface electrode layer of the electrode, when it becomes an oxide, by using an alloy material having a lower resistance than the oxide of the electrode material alone, even after undergoing the sealing heating step of the vacuum container, the electrode surface It is possible to prevent an increase in resistance, to sufficiently perform electrical connection between the phosphor and the electrode, and prevent the phosphor from being charged up. The image display device using this element is capable of high-definition and large-area image display.

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

【図1】本発明第1の電子放出素子の断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view of a first electron-emitting device of the present invention.

【図2】本発明第2の電子放出素子の斜視図である。FIG. 2 is a perspective view of a second electron-emitting device of the present invention.

【図3】図2のAーA’断面図である。3 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG.

【図4】電子放出の様子を説明する為の説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining a state of electron emission.

【図5】本発明第2の電子放出素子駆動時のコンタミの
堆積状況を説明する為の説明図である。
FIG. 5 is an explanatory view for explaining a situation of contamination deposition when the second electron-emitting device of the present invention is driven.

【図6】本発明第2の電子放出素子の駆動時間と放出電
子量の関係を示した図である。
FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the driving time and the amount of emitted electrons of the second electron-emitting device of the present invention.

【図7】従来例の電子放出素子の駆動時間と放出電子量
の関係を示した図である。
FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the driving time and the amount of emitted electrons of an electron-emitting device of a conventional example.

【図8】本発明第2の電子放出素子の一実施例を示す概
略図である。
FIG. 8 is a schematic view showing an embodiment of the second electron-emitting device of the present invention.

【図9】図8のA−A’断面図である。9 is a cross-sectional view taken along the line A-A ′ of FIG.

【図10】本発明第2の電子放出素子を用いた画像形成
装置の概略構成図である。
FIG. 10 is a schematic configuration diagram of an image forming apparatus using the second electron-emitting device of the present invention.

【図11】本発明第3の発光素子の一実施例を示す素子
断面図である。
FIG. 11 is an element cross-sectional view showing an example of the third light emitting element of the present invention.

【図12】図11の素子を真空容器内に形成したときの
断面図である。
FIG. 12 is a cross-sectional view when the device of FIG. 11 is formed in a vacuum container.

【図13】本発明第3の発光素子の他の実施例を示す素
子断面図である。
FIG. 13 is an element cross-sectional view showing another embodiment of the third light emitting element of the present invention.

【図14】本発明第3の発光素子の他の実施例を示す素
子断面図である。
FIG. 14 is an element cross-sectional view showing another embodiment of the third light-emitting element of the present invention.

【図15】図14の素子を真空容器内に形成したときの
一断面図である。
15 is a cross-sectional view of the device of FIG. 14 formed in a vacuum container.

【図16】図14の素子を真空容器内に形成したときの
一断面図である。
16 is a cross-sectional view of the device of FIG. 14 formed in a vacuum container.

【図17】本発明第3の発光素子の他の実施例を示す素
子断面図である。
FIG. 17 is an element cross-sectional view showing another embodiment of the third light emitting element of the present invention.

【図18】本発明第3の発光素子の他の実施例を示す素
子断面図である。
FIG. 18 is an element cross-sectional view showing another embodiment of the third light emitting element of the present invention.

【図19】本発明第3の発光素子の他の実施例を示す素
子断面図である。
FIG. 19 is an element cross-sectional view showing another embodiment of the third light-emitting element of the present invention.

【図20】従来例の電子放出素子の構成図である。FIG. 20 is a configuration diagram of a conventional electron-emitting device.

【図21】図20のA−A’断面図である。21 is a cross-sectional view taken along the line A-A ′ of FIG.

【図22】従来例の電子放出素子の断面図である。FIG. 22 is a cross-sectional view of a conventional electron-emitting device.

【図23】従来例の電子放出素子駆動時のコンタミの堆
積状況を説明する為の説明図である。
FIG. 23 is an explanatory diagram for explaining a situation of accumulation of contaminants at the time of driving an electron-emitting device of a conventional example.

【図24】従来例の電子放出素子の断面図である。FIG. 24 is a cross-sectional view of a conventional electron-emitting device.

【図25】従来例の発光素子の断面図である。FIG. 25 is a cross-sectional view of a conventional light emitting device.

【図26】従来例の発光素子を用いた画像表示装置の構
成図である。
FIG. 26 is a configuration diagram of an image display device using a light emitting element of a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 基板 2 電極 3 表面電極層 4 電極間隔 5 電子放出材 21,22 電極 23 電子放出材 24 絶縁性基板 25 段差形成部材 26 電子放出部 27 段差 28 電源 51 コンタミ 101 グリッド電極 102 電子通過孔 103 ガラス板 104 蛍光体 105 メタルバック 106 フェースプレート 107 蛍光体の輝点 111 基板 112,112a,112b 電極 113 絶縁層 114 電子放出材 115 スペーサー 116 フェースプレート 117 蛍光体 121 フリットガラス 131 電極配線 141 層間絶縁層 142 ゲート電極 143 ゲート配線 144 絶縁層 151R 蛍光体(赤) 151G 蛍光体(緑) 151B 蛍光体(青) 171 層間絶縁層 172 アノード電極 173 アノード配線 174 絶縁層 181 水平走査電極 182 絶縁層 183 垂直信号電極 184 極微細突起 191 下層メタル 192 絶縁層 193 電子放出領域 194 上層メタル 201,202 電極 203 薄膜 204 電子放出部 205 基板 221 基板 222 電極 224 電極間隔 225 電子放出材 231 コンタミ 232 電源 241 基板 242 絶縁層 243 ゲート電極 244 極微細突起 251 対向板 252 スペーサー 253 蛍光体 254 アノード電極 261 水平走査電極 262 垂直信号電極 1 Substrate 2 Electrode 3 Surface Electrode Layer 4 Electrode Interval 5 Electron Emitting Material 21, 22 Electrode 23 Electron Emitting Material 24 Insulating Substrate 25 Step Forming Member 26 Electron Emitting Section 27 Step Difference 28 Power Supply 51 Contamination 101 Grid Electrode 102 Electron Passing Hole 103 Glass Plate 104 Phosphor 105 Metal back 106 Face plate 107 Phosphor bright spot 111 Substrate 112, 112a, 112b Electrode 113 Insulating layer 114 Electron emitting material 115 Spacer 116 Face plate 117 Phosphor 121 121 Frit glass 131 Electrode wiring 141 Interlayer insulating layer 142 Gate electrode 143 Gate wiring 144 Insulating layer 151R Phosphor (red) 151G Phosphor (green) 151B Phosphor (blue) 171 Interlayer insulating layer 172 Anode electrode 173 Anode wiring 174 Insulating layer 181 Horizontal running Electrode 182 Insulation layer 183 Vertical signal electrode 184 Ultrafine protrusion 191 Lower metal 192 Insulation layer 193 Electron emission region 194 Upper metal 201, 202 Electrode 203 Thin film 204 Electron emission part 205 Substrate 221 Substrate 222 Electrode 224 Electrode spacing 225 Electron emission material 231 Contamination 232 Power source 241 Substrate 242 Insulating layer 243 Gate electrode 244 Ultra fine protrusion 251 Counter plate 252 Spacer 253 Fluorescent substance 254 Anode electrode 261 Horizontal scanning electrode 262 Vertical signal electrode

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中村 尚人 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 岩井 久美 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 武田 俊彦 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 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Naoto Nakamura 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc. (72) Inventor Kumi Iwai 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Kya Non-Incorporated (72) Inventor Toshihiko Takeda 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc.

Claims (17)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 加熱接着により作製される真空容器内
に、少なくとも金属電極と電子放出材を有する基板を配
置して成る電子放出素子において、前記金属電極の少な
くとも表面電極層が該金属電極材料の合金から成り、且
つ該合金の酸化物の電気伝導率が該金属電極材料単体の
酸化物の電気伝導率より大きいことを特徴とする電子放
出素子。
1. An electron-emitting device comprising a substrate having at least a metal electrode and an electron-emitting material arranged in a vacuum container produced by heat bonding, wherein at least a surface electrode layer of the metal electrode is made of the metal electrode material. An electron-emitting device comprising an alloy, wherein an oxide of the alloy has an electric conductivity higher than that of an oxide of the metal electrode material alone.
【請求項2】 請求項1記載の電子放出素子において、
前記金属電極がNi電極であり、前記表面電極層がNi
に5〜20mol%のAg又はLiを含む合金で形成さ
れていることを特徴とする電子放出素子。
2. The electron-emitting device according to claim 1, wherein
The metal electrode is a Ni electrode, and the surface electrode layer is Ni.
An electron-emitting device characterized by being formed of an alloy containing 5 to 20 mol% of Ag or Li.
【請求項3】 請求項1記載の電子放出素子において、
前記金属電極がCr電極であり、前記表面電極層がCr
に0.35〜1.4mol%のTi又は1.25〜5m
ol%のNiを含む合金で形成されていることを特徴と
する電子放出素子。
3. The electron-emitting device according to claim 1,
The metal electrode is a Cr electrode, and the surface electrode layer is Cr.
0.35 to 1.4 mol% Ti or 1.25 to 5 m
An electron-emitting device formed of an alloy containing ol% of Ni.
【請求項4】 段差部を有する絶縁性基板上に、該段差
部を挟み電気的に接続された電子放出材から成る低抵抗
部と該低抵抗部に通電するための一対の金属電極を設
け、前記段差部の上面近傍に電子放出部を形成している
電子放出素子において、電子放出部が少なくとも正極側
の低抵抗部より高い位置に形成されていることを特徴と
する電子放出素子。
4. A low resistance portion made of an electron-emitting material, which is electrically connected across the step portion, and a pair of metal electrodes for energizing the low resistance portion are provided on an insulating substrate having the step portion. In the electron-emitting device in which the electron-emitting portion is formed near the upper surface of the step portion, the electron-emitting portion is formed at a position higher than at least the positive electrode side low resistance portion.
【請求項5】 請求項4記載の電子放出素子において、
前記金属電極がNi電極であり、前記表面電極層がNi
に5〜20mol%のAg又はLiを含む合金で形成さ
れていることを特徴とする電子放出素子。
5. The electron-emitting device according to claim 4,
The metal electrode is a Ni electrode, and the surface electrode layer is Ni.
An electron-emitting device characterized by being formed of an alloy containing 5 to 20 mol% of Ag or Li.
【請求項6】 請求項4記載の電子放出素子において、
前記金属電極がCr電極であり、前記表面電極層がCr
に0.35〜1.4mol%のTi又は1.25〜5m
ol%のNiを含む合金で形成されていることを特徴と
する電子放出素子。
6. The electron-emitting device according to claim 4,
The metal electrode is a Cr electrode, and the surface electrode layer is Cr.
0.35 to 1.4 mol% Ti or 1.25 to 5 m
An electron-emitting device formed of an alloy containing ol% of Ni.
【請求項7】 請求項1〜6いずれかに記載の電子放出
素子を複数配置した電子源にフェースプレートを対向配
置したことを特徴とする画像表示装置。
7. An image display device, characterized in that a face plate is arranged opposite to an electron source in which a plurality of electron-emitting devices according to claim 1 are arranged.
【請求項8】 少なくとも、基板上に配置された少なく
とも1つの電子放出素子と該素子より放出される電子の
照射を受ける蛍光体とフェースプレートを有する発光素
子において、蛍光体が電子放出素子の電子放出部を覆っ
て配置され、且つ、電子放出素子を構成しているいずれ
かの電極と電気的接続を有することを特徴とする発光素
子。
8. In a light emitting device having at least one electron-emitting device arranged on a substrate, a phosphor irradiated with electrons emitted from the device, and a face plate, the phosphor is an electron of the electron-emitting device. A light emitting device, which is arranged so as to cover the emitting portion and has an electrical connection with any of the electrodes forming the electron emitting device.
【請求項9】 請求項8記載の発光素子において、前記
電子放出素子は開口部を有すると共に、該開口部に電子
放出部を形成しており、且つ、前記蛍光体の粒径は該開
口部寸法よりも大きく、電子放出部と蛍光体との間に空
間を有することを特徴とする発光素子。
9. The light emitting device according to claim 8, wherein the electron-emitting device has an opening, and an electron-emitting portion is formed in the opening, and the particle size of the phosphor is the opening. A light emitting device having a size larger than a size and having a space between an electron emitting portion and a phosphor.
【請求項10】 電子放出素子の電気的駆動を行ない、
蛍光体を電気泳動法により該電子放出素子に配置したこ
とを特徴とする請求項6又は7記載の発光素子。
10. An electron-emitting device is electrically driven,
The light emitting device according to claim 6 or 7, wherein a phosphor is arranged on the electron emitting device by an electrophoretic method.
【請求項11】 請求項8又は9記載の発光素子におい
て、前記基板とフェースプレートは真空容器を形成して
おり、且つ、前記蛍光体層の厚みと同等の寸法を有する
ビーズ或いはフィラー状のスペーサーを真空容器内に分
散配置していることを特徴とする発光素子。
11. The light emitting device according to claim 8 or 9, wherein the substrate and the face plate form a vacuum container, and a spacer in the form of beads or filler having a size equivalent to the thickness of the phosphor layer. A light-emitting element characterized in that the elements are dispersed in a vacuum container.
【請求項12】 請求項8又は9記載の発光素子におい
て、前記基板とフェースプレートは真空容器を形成して
おり、且つ、前記電子放出素子の構成部材の一部が基板
とフェースプレートとのスペーサーとなる凸部を形成し
ていることを特徴とする発光素子。
12. The light emitting device according to claim 8, wherein the substrate and the face plate form a vacuum container, and a part of a constituent member of the electron-emitting device is a spacer between the substrate and the face plate. A light-emitting element characterized in that a convex portion is formed.
【請求項13】 複数の電子放出素子を有する請求項8
又は9記載の発光素子において、該電子放出素子は電子
放出部上に開口を有するアノード電極を具備し、複数種
類の蛍光体が各電子放出素子のアノード電極上に選別配
置されており、同種類の蛍光体が配置されているアノー
ド電極は電気的に接続されており、且つ、異種類の蛍光
体が配置されているアノード電極とは絶縁されているこ
とを特徴とする発光素子。
13. The device according to claim 8, which has a plurality of electron-emitting devices.
Alternatively, in the light-emitting device according to item 9, the electron-emitting device includes an anode electrode having an opening on an electron-emitting portion, and plural kinds of phosphors are selectively arranged on the anode electrode of each electron-emitting device. The light-emitting element characterized in that the anode electrode on which the fluorescent substance is placed is electrically connected and is insulated from the anode electrode on which the different type of fluorescent substance is placed.
【請求項14】 請求項8又は9記載の発光素子におい
て、前記基板とフェースプレートは加熱接着により真空
容器を形成しており、前記蛍光体と電気的接続を有する
電極が金属電極であり、該金属電極の少なくとも表面電
極層が該金属電極材料の合金から成り、且つ、該合金の
酸化物の電気伝導率が該金属電極材料単体の酸化物の電
気伝導率より大きいことを特徴とする発光素子。
14. The light emitting device according to claim 8 or 9, wherein the substrate and the face plate form a vacuum container by heat adhesion, and the electrode having electrical connection with the phosphor is a metal electrode. At least the surface electrode layer of the metal electrode is made of an alloy of the metal electrode material, and the electrical conductivity of the oxide of the alloy is higher than the electrical conductivity of the oxide of the single metal electrode material. .
【請求項15】 請求項14記載の発光素子において、
前記金属電極がNi電極であり、前記表面電極層がNi
に5〜20mol%のAg又はLiを含む合金で形成さ
れていることを特徴とする発光素子。
15. The light emitting device according to claim 14, wherein
The metal electrode is a Ni electrode, and the surface electrode layer is Ni.
A light-emitting element characterized by being formed of an alloy containing 5 to 20 mol% of Ag or Li.
【請求項16】 請求項14記載の発光素子において、
前記金属電極がCr電極であり、前記表面電極層がCr
に0.35〜1.4mol%のTi又は1.25〜5m
ol%のNiを含む合金で形成されていることを特徴と
する発光素子。
16. The light emitting device according to claim 14, wherein
The metal electrode is a Cr electrode, and the surface electrode layer is Cr.
0.35 to 1.4 mol% Ti or 1.25 to 5 m
A light-emitting element, which is formed of an alloy containing ol% Ni.
【請求項17】 請求項8〜16いずれかに記載の発光
素子を用いて画像表示を行なう画像表示装置。
17. An image display device for displaying an image using the light emitting device according to claim 8.
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JP2006066199A (en) * 2004-08-26 2006-03-09 Hitachi Displays Ltd Self-emitting flat panel display device and its manufacturing method
KR100738217B1 (en) * 2005-08-23 2007-07-12 엘지전자 주식회사 Surface Conduction Electron Emission Apparatus and Making Method Thereof

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