JPH09190765A - Electron source, device for manufacturing electron source, its manufacture, and image forming device using the same - Google Patents

Electron source, device for manufacturing electron source, its manufacture, and image forming device using the same

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JPH09190765A
JPH09190765A JP277296A JP277296A JPH09190765A JP H09190765 A JPH09190765 A JP H09190765A JP 277296 A JP277296 A JP 277296A JP 277296 A JP277296 A JP 277296A JP H09190765 A JPH09190765 A JP H09190765A
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JP
Japan
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pulse
electron source
row
electron
manufacturing
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JP277296A
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Japanese (ja)
Inventor
Tomotake Suzuki
朝岳 鈴木
Hidetoshi Suzuki
英俊 鱸
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Original Assignee
Canon Inc
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electron source in which all elements are activated sufficiently. SOLUTION: In an electron source in which surface conduction type emission elements are placed on a matrix, a row of the elements connected to common wiring in predetermined order is selected (S501), and an activating pulse is applied to that row to measure current (S503). Thereafter, whether or not the current measured is greater than the previously measured one by not less than a predetermined value dIf is determined (S504), and if it is smaller, activation of the row is judged to have finished, and the next row is activated (S506); if it is greater, the current value measured is stored (S507), and an activating pulse is imparted (S508) after a certain time. Thus activation is carried out as the current is monitored, to determine whether or nor the activation has been sufficient and to enable sufficient activation according to the determination result.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、電子源とそのの製
造装置及び製造方法、及びそれを用いた画像形成装置に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electron source, a manufacturing apparatus and manufacturing method therefor, and an image forming apparatus using the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、電子放出素子として熱陰極素子と
冷陰極素子の2種類が知られている。このうち冷陰極素
子では、たとえば電界放出型素子(以下FE型と記す)
や、金属/絶縁層/金属型放出素子(以下MIM型と記
す)や、表面伝導型放出素子などが知られている。
2. Description of the Related Art Conventionally, two types of electron-emitting devices are known, a hot cathode device and a cold cathode device. Among them, the cold cathode device is, for example, a field emission device (hereinafter referred to as FE type).
Also known are a metal / insulating layer / metal type emitting element (hereinafter referred to as MIM type), a surface conduction type emitting element, and the like.

【0003】FE型の例としては、たとえば、W.P.Dyke
& W.W.Dolan, "Field emission",Advance in Electron
Physics,8,89(1956)や、あるいは、C.A.Spindt,"Physi
calproperties of thin-film field emission cathodes
with molybdenium cones",J.Appl.Phys.,47,5248(197
6)などが知られている。
As an example of the FE type, for example, WPDyke
& WWDolan, "Field emission", Advance in Electron
Physics, 8,89 (1956) or CASpindt, "Physi
calproperties of thin-film field emission cathodes
with molybdenium cones ", J.Appl.Phys., 47,5248 (197
6) etc. are known.

【0004】また、MIM型の例としては、たとえば、
C.A.Mead, "Operation of tunnel-emission Devices,J.
Appl.Phys.,32,646(1961)などが知られている。
As an example of the MIM type, for example,
CAMead, "Operation of tunnel-emission Devices, J.
Appl.Phys., 32,646 (1961) and the like are known.

【0005】また、表面伝導型放出素子としては、たと
えば、M.I.Elinson, Radio Eng.Electron Phys.,10,12
90,(1965)や、後述する他の例が知られている。
The surface conduction electron-emitting device is, for example, MIElinson, Radio Eng. Electron Phys., 10, 12
90, (1965) and other examples described below.

【0006】表面伝導型放出素子は、基板上に形成され
た小面積の薄膜に、膜面に平行に電流を流すことにより
電子放出が生ずる現象を利用するものである。この表面
伝導型放出素子としては、前記エリンソン等によるSn
O2薄膜を用いたものの他に、Au薄膜によるもの[G.Di
ttmer:"Thin Solid Films",9,317(1972)]や、In2O3
/SnO2薄膜によるもの[M.Hartwell & C.G.Fonstad:"
IEEE Trans.ED Conf.",519(1975)]や、カーボン薄膜に
よるもの[荒木久 他:真空、第26巻、第1号、22
(1983)]等が報告されている。
[0006] The surface conduction electron-emitting device utilizes a phenomenon in which an electron is emitted when a current flows in a small-area thin film formed on a substrate in parallel with the film surface. As this surface conduction type emission element, Sn described by Elinson et al.
In addition to those using O2 thin films, those using Au thin films [G. Di
ttmer: "Thin Solid Films", 9,317 (1972)], In2O3
/ SnO2 thin film [M.Hartwell & CGFonstad: "
IEEE Trans.ED Conf. ", 519 (1975)] and carbon thin films [Hiraki Araki et al .: Vacuum, Vol. 26, No. 1, 22]
(1983)] and the like have been reported.

【0007】これらの表面伝導型放出素子の素子構成の
典型的な例として、図23に前述のM.Hartwel
lらによる素子の平面図を示す。同図において、300
1は基板で、3004はスパッタで形成された金属酸化
物よりなる導電性薄膜である。導電性薄膜3004は図
示のようにH字形の平面形状に形成されている。該導電
性薄膜3004に後述の通電フォーミングと呼ばれる通
電処理を施すことにより、電子放出部3005が形成さ
れる。図中の間隔Lは、0.5〜1[mm],Wは、
0.1[mm]で設定されている。尚、図示の便宜か
ら、電子放出部3005は導電性薄膜3004の中央に
矩形の形状で示したが、これは模式的なものであり、実
際の電子放出部の位置や形状を忠実に表現しているわけ
ではない。
As a typical example of the device configuration of these surface conduction electron-emitting devices, FIG. Hartwel
1 shows a plan view of an element according to the present invention. In FIG.
Reference numeral 1 denotes a substrate, and reference numeral 3004 denotes a conductive thin film made of a metal oxide formed by sputtering. The conductive thin film 3004 is formed in an H-shaped planar shape as shown. An electron emission portion 3005 is formed by performing an energization process called energization forming described later on the conductive thin film 3004. The interval L in the figure is 0.5 to 1 [mm], and W is
It is set at 0.1 [mm]. In addition, for convenience of illustration, the electron emitting portion 3005 is shown in a rectangular shape at the center of the conductive thin film 3004, but this is a schematic one, and the position and shape of the actual electron emitting portion are faithfully represented. Not necessarily.

【0008】M.Hartwellらによる素子をはじ
めとして上述の表面伝導型放出素子においては、電子放
出を行う前に導電性薄膜3004に通電フォーミングと
呼ばれる通電処理を施すことにより電子放出部3005
を形成するのが一般的であった。すなわち、通電フォー
ミングとは、前記導電性薄膜3004の両端に一定の直
流電圧、もしくは、例えば1V/分程度の非常にゆっく
りとしたレートで昇圧する直流電圧を印加して通電し、
導電性薄膜3004を局所的に破壊もしくは変形もしく
は変質せしめ、電気的に高抵抗な状態の電子放出部30
05を形成することである。尚、局所的に破壊もしくは
変形もしくは変質した導電性薄膜3004の一部には亀
裂が発生する。前記通電フォーミング後に導電性薄膜3
004に適宜の電圧を印加した場合には、前記亀裂付近
において電子放出が行われる。
M. In the above-described surface conduction electron-emitting device including the device by Hartwell et al., The electron-emitting portion 3005 is formed by subjecting the conductive thin film 3004 to an energization process called energization forming before electron emission.
It was common to form That is, the energization forming energizes by applying a constant DC voltage or a DC voltage boosting at a very slow rate of, for example, about 1 V / min to both ends of the conductive thin film 3004,
The electron emitting portion 30 in a state where the conductive thin film 3004 is locally destroyed, deformed or deteriorated, and is in an electrically high resistance state.
05 is formed. Note that a crack is generated in a part of the conductive thin film 3004 that is locally broken, deformed, or altered. After the energization forming, the conductive thin film 3
When an appropriate voltage is applied to 004, electrons are emitted near the crack.

【0009】上述の表面伝導型放出素子は、構造が単純
で製造も容易であることから、大面積にわたり多数の素
子を形成できる利点がある。そこで、たとえば本出願人
による特開昭64−31332において開示されるよう
に、多数の素子を配列して駆動するための方法が研究さ
れている。
The above surface conduction electron-emitting device has an advantage that a large number of devices can be formed over a large area because the structure is simple and the production is easy. Therefore, for example, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 64-31332 by the present applicant, a method for arranging and driving a large number of elements has been studied.

【0010】また、表面伝導型放出素子の応用について
は、たとえば、画像表示装置、画像記録装置などの画像
形成装置や、荷電ビーム源、等が研究されている。
As for applications of the surface conduction electron-emitting device, for example, image forming devices such as image display devices and image recording devices, and charged beam sources have been studied.

【0011】特に、画像表示装置への応用としては、た
とえば本出願人によるUSP5,066,883や特開
平2−257551において開示されているように、表
面伝導型放出素子と電子ビームの照射により発光する蛍
光体とを組み合わせて用いた画像表示装置が研究されて
いる。表面伝導型放出素子と蛍光体とを組み合わせて用
いた画像表示装置は、従来の他の方式の画像表示装置よ
りも優れた特性が期待されている。たとえば、近年普及
してきた液晶表示装置と比較しても、自発光型であるた
めバックライトを必要としない点や、視野角が広い点が
優れていると言える。
In particular, as an application to an image display device, as disclosed in US Pat. No. 5,066,883 by the present applicant and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-257551, a surface conduction electron-emitting device emits light by irradiation with an electron beam. An image display device using a combination of a phosphor and a phosphor has been studied. An image display device using a combination of a surface conduction electron-emitting device and a phosphor is expected to have better characteristics than other conventional image display devices. For example, compared to a liquid crystal display device that has become widespread in recent years, it can be said that it is superior in that it does not require a backlight because it is a self-luminous type and that it has a wide viewing angle.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】発明者らは、上記従来
技術に記載したものをはじめとして、さまざまな材料、
製法、構造の表面伝導型放出素子を試みてきた。さら
に、多数の表面伝導型放出素子を配列したマルチ電子ビ
ーム源、ならびにこのマルチ電子ビーム源を応用した画
像表示装置について研究を行ってきた。
SUMMARY OF THE INVENTION The present inventors have developed various materials, including those described in the above-mentioned prior art.
A surface conduction electron-emitting device having a manufacturing method and a structure has been tried. Furthermore, research has been conducted on a multi-electron beam source in which a number of surface conduction electron-emitting devices are arranged, and on an image display device using the multi-electron beam source.

【0013】発明者らは、たとえば図24に示す電気的
な配線方法によるマルチ電子ビーム源を試みてきた。す
なわち、表面伝導型放出素子を2次元的に多数個配列
し、これらの素子を図示のようにマトリクス状に配線し
たマルチ電子ビーム源である。
The inventors have tried a multi-electron beam source by the electric wiring method shown in FIG. 24, for example. That is, it is a multi-electron beam source in which a large number of surface conduction electron-emitting devices are arranged two-dimensionally and these devices are arranged in a matrix as shown in the drawing.

【0014】図中、4001は表面伝導型放出素子を模
式的に示したもの、4002は行方向配線、4003は
列方向配線である。行方向配線4002および列方向配
線4003は、実際には有限の電気抵抗を有するもので
あるが、図においては配線抵抗4004および4005
として示されている。上述のような配線方法を、単純マ
トリクス配線と呼ぶ。
In the figure, 4001 schematically shows a surface conduction electron-emitting device, 4002 shows a wiring in a row direction, and 4003 shows a wiring in a column direction. The row wiring 4002 and the column wiring 4003 actually have a finite electric resistance, but in the figure, the wiring resistances 4004 and 4005
It is shown as The above-described wiring method is called simple matrix wiring.

【0015】なお、図示の便宜上、6x6のマトリクス
で示しているが、マトリクスの規模はむろんこれに限っ
たわけではなく、たとえば画像表示装置用のマルチ電子
ビーム源の場合には、所望の画像表示を行うのに足りる
だけの素子を配列し配線するものである。
Although a 6 × 6 matrix is shown for convenience of illustration, the scale of the matrix is not limited to this. For example, in the case of a multi-electron beam source for an image display device, a desired image display can be performed. It arranges and wires the elements enough to carry out.

【0016】表面伝導型放出素子を単純マトリクス配線
したマルチ電子ビーム源においては、所望の電子ビーム
を出力させるため、行方向配線4002および列方向配
線4003に適宜の電気信号を印加する。たとえば、マ
トリクスの中の任意の1行の表面伝導型放出素子を駆動
するには、選択する行の行方向配線4002には選択電
圧Vsを印加し、同時に非選択の行の行方向配線400
2には非選択電圧Vnsを印加する。これと同期して列
方向配線4003に電子ビームを出力するための駆動電
圧Veを印加する。この方法によれば、配線抵抗400
4および4005による電圧降下を無視すれば、選択す
る行の表面伝導型放出素子には、Ve−Vsの電圧が印
加され、また非選択行の表面伝導型放出素子にはVe−
Vnsの電圧が印加される。Ve,Vs,Vnsを適宜
の大きさの電圧にすれば、選択する行の表面伝導型放出
素子だけから所望の強度の電子ビームが出力されるはず
であり、また列方向配線の各々に異なる駆動電圧Veを
印加すれば、選択する行の素子の各々から異なる強度の
電子ビームが出力されるはずである。また、表面伝導型
放出素子の応答速度は高速であるため、駆動電圧Veを
印加する時間の長さを変えれば、電子ビームが出力され
る時間の長さも変えることができるはずである。
In a multi-electron beam source in which surface conduction electron-emitting devices are arranged in a simple matrix, an appropriate electric signal is applied to the row wiring 4002 and the column wiring 4003 in order to output a desired electron beam. For example, in order to drive any one row of surface conduction electron-emitting devices in the matrix, the selection voltage Vs is applied to the row direction wiring 4002 of the selected row, and at the same time, the row direction wiring 400 of the non-selected row is applied.
2, a non-selection voltage Vns is applied. In synchronization with this, a drive voltage Ve for outputting an electron beam is applied to the column wiring 4003. According to this method, the wiring resistance 400
Neglecting the voltage drop due to Nos. 4 and 4005, a voltage of Ve-Vs is applied to the surface conduction type emission devices of the selected row, and Ve-Vs is applied to the surface conduction type emission devices of the non-selected row.
A voltage of Vns is applied. By setting Ve, Vs, and Vns to appropriate voltages, an electron beam with a desired intensity should be output only from the surface conduction electron-emitting devices of the selected row, and different driving is applied to each of the column-direction wirings. When the voltage Ve is applied, an electron beam of different intensity should be output from each of the elements in the selected row. Further, since the response speed of the surface conduction electron-emitting device is high, if the length of time for applying the driving voltage Ve is changed, the length of time for outputting the electron beam should be changed.

【0017】したがって、表面伝導型放出素子を単純マ
トリクス配線したマルチ電子ビーム源にはいろいろな用
途が考えられており、たとえば画像情報に応じた電圧信
号を適宜印加すれば、画像表示装置用の電子源として応
用できるものと期待される。
Therefore, various applications are considered for the multi-electron beam source in which the surface conduction electron-emitting devices are wired in a simple matrix. For example, if a voltage signal according to image information is appropriately applied, an electron for an image display device can be obtained. Expected to be applicable as a source.

【0018】一方、発明者らは表面伝導型放出素子の特
性を改善するための研究を鋭意行った結果、製造工程に
おいて通電活性化処理を行うことが効果的であることを
見いだした。
On the other hand, the inventors of the present invention have earnestly conducted research to improve the characteristics of the surface conduction electron-emitting device, and as a result, found that conducting current activation treatment is effective in the manufacturing process.

【0019】すでに述べたように、表面伝導型放出素子
の電子放出部を形成する際には、導電性薄膜に電流を流
して該薄膜を局所的に破壊もしくは変形もしくは変質さ
せて亀裂を形成する処理(通電フォーミング処理)を行
う。この後さらに通電活性化処理を行うことにより電子
放出特性を大幅に改善することが可能である。
As described above, when forming the electron emitting portion of the surface conduction electron-emitting device, an electric current is applied to the conductive thin film to locally break, deform or alter the thin film to form a crack. Process (energizing forming process) is performed. After that, the electron emission characteristic can be significantly improved by further performing the energization activation treatment.

【0020】すなわち、通電活性化処理とは通電フォー
ミング処理により形成された電子放出部に適宜の条件で
通電を行なって、その近傍に炭素もしくは炭素化合物を
堆積せしめる処理のことである。たとえば、適宜の分圧
の有機物が存在し、全圧が10のマイナス4乗ないし1
0のマイナス5乗[torr]の真空雰囲気中におい
て、電圧パルスを定期的に印加することにより、電子放
出部の近傍に単結晶グラファイト、多結晶グラファイ
ト、非晶質カーボン、のいずれかか、もしくはその混合
物を500[オングストローム]以下の膜厚で堆積させ
る。ただし、この条件はほんの一例であって、表面伝導
型放出素子の材質や形状により適宜変更されるべきであ
るのは言うまでもない。
That is, the energization activation process is a process of energizing the electron-emitting portion formed by the energization forming process under appropriate conditions to deposit carbon or a carbon compound in the vicinity thereof. For example, an organic substance having an appropriate partial pressure exists, and the total pressure is 10 -4 or 1
By periodically applying a voltage pulse in a vacuum atmosphere of 0 minus 5 [torr], one of single crystal graphite, polycrystalline graphite, and amorphous carbon in the vicinity of the electron emission portion, or The mixture is deposited to a film thickness of 500 [angstroms] or less. However, it is needless to say that this condition is just an example and should be appropriately changed depending on the material and shape of the surface conduction electron-emitting device.

【0021】このような処理を行うことにより、通電フ
ォーミング直後と比較して、同じ印加電圧における放出
電流を典型的には100倍以上増加させることが可能で
ある。なお、通電活性化終了後には、真空雰囲気中の有
機物の分圧を低減させるのが望ましい。
By carrying out such a treatment, it is possible to increase the emission current at the same applied voltage typically 100 times or more as compared with immediately after the energization forming. It should be noted that it is desirable to reduce the partial pressure of the organic substance in the vacuum atmosphere after the completion of the energization activation.

【0022】したがって、上述の多数の表面伝導型放出
素子を単純マトリクス配線したマルチ電子ビーム源を製
造する際においても、各素子に通電活性化処理を行うの
が望ましいことは言うまでもない。
Therefore, it is needless to say that it is desirable to perform the energization activation process on each element even when manufacturing a multi-electron beam source in which a large number of surface conduction electron-emitting elements described above are wired in a simple matrix.

【0023】該工程を付加することで、表面伝導型放出
素子の電子放出特性の安定化が計られたが、これを単純
マトリクス配線などのマルチ表面伝導型放出素子に適用
した場合には、さらに以下のような問題点が発生した。
By adding this step, the electron emission characteristics of the surface conduction electron-emitting device were stabilized, but when this was applied to a multi-surface conduction electron-emitting device such as a simple matrix wiring, it was further improved. The following problems occurred.

【0024】例えばm行n列の単純マトリクス素子の場
合、1〜m行までのラインを、図25に示したような波
形で順番に一定時間活性化していくことになる。この単
純マトリクス素子を活性化する際の等価回路図を図26
に示す。図26においては上から2ライン目に活性化の
ための電圧波形を印加している様子を示している。各ラ
インの活性化時間は、図27に示したような単素子の活
性化特性等から求めて決定されるが、実際には個々の素
子で活性化の進行速度が異なる。これを図28に示す。
活性化終了時間T1として図に示す時間に取ってしまっ
たとするとa,bの素子については十分活性化が行われ
ているがcの素子については不十分になってしまう。こ
れと同様なことがライン単位に活性を実施した場合にも
生じ、できたマルチ表面伝導型放出素子の電子放出特性
が不十分になってしまう問題が発生した。
For example, in the case of a simple matrix element with m rows and n columns, the lines from 1 to m rows are sequentially activated for a certain period of time with a waveform as shown in FIG. FIG. 26 shows an equivalent circuit diagram when activating this simple matrix element.
Shown in FIG. 26 shows a state in which a voltage waveform for activation is applied to the second line from the top. The activation time of each line is determined by being obtained from the activation characteristics of the single element as shown in FIG. 27, etc. However, in actuality, the progress rate of activation is different in each element. This is shown in FIG.
If the activation end time T1 is set to the time shown in the figure, the elements a and b are sufficiently activated, but the element c is insufficient. The same phenomenon occurs when the activation is performed on a line-by-line basis, resulting in a problem that the electron emission characteristics of the resulting multi-surface conduction electron-emitting device become insufficient.

【0025】このような問題は図29に示す梯子状に配
線した表面伝導型放出素子を多数並べたもの(以降梯子
型配線と呼ぶ)についても同様で、活性化が不十分なラ
インが生じてしまい、電子放出特性が不十分になる問題
が発生した。
Such a problem also occurs in a case where a large number of surface conduction electron-emitting devices arranged in a ladder shape shown in FIG. 29 are arranged (hereinafter referred to as a ladder type wiring), and a line which is not sufficiently activated is generated. Therefore, there arises a problem that the electron emission characteristic becomes insufficient.

【0026】本発明は上述した課題を解決するためにな
されたものであり、活性化時のラインに流れる電流をモ
ニタすることにより、ラインごとの活性化の進行状況を
確認し、全体の電子放出特性が十分に良い電子源とそれ
を製造する製造装置及び製造方法、及び画像形成装置を
提供することを目的とする。
The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and the progress of activation for each line is confirmed by monitoring the current flowing through the line at the time of activation, and the entire electron emission is confirmed. An object is to provide an electron source having sufficiently good characteristics, a manufacturing apparatus and manufacturing method for manufacturing the same, and an image forming apparatus.

【0027】[0027]

【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
ために、本発明の製造装置は以下の構成を備える。即
ち、複数の表面伝導型放出素子を行単位で配置して成る
電子源における各素子の放出特性を活性化する電子源の
製造装置であって、所定の順序で1つの行を選択する選
択手段と、前記選択手段により選択された行の素子群に
ついて、所定波形のパルスを印加するパルス印加手段
と、前記パルス印加手段によりパルスが印加された際に
流れる電流を測定する電流測定手段と、前記測定手段に
より前回測定した電流値に対する最近測定した電流値の
増加量が所定値以下となるまで、前記選択手段と前記パ
ルス印加手段とを制御して、各行についてパルスの印加
をくり返し行わせる制御手段とを備える。
In order to achieve the above-mentioned object, the manufacturing apparatus of the present invention has the following configuration. That is, an electron source manufacturing apparatus for activating the emission characteristics of each element in an electron source in which a plurality of surface conduction electron-emitting devices are arranged in row units, and selecting means for selecting one row in a predetermined order. Pulse applying means for applying a pulse of a predetermined waveform to the element group of the row selected by the selecting means, current measuring means for measuring a current flowing when the pulse is applied by the pulse applying means, Control means for controlling the selecting means and the pulse applying means to repeatedly apply the pulse for each row until the amount of increase of the current value measured recently by the measuring means with respect to the current value measured last time becomes equal to or less than a predetermined value. With.

【0028】更に望ましくは、前記制御手段は、前記選
択手段により選択した行について、行ごとに前記電流値
の増加量が所定値以下となるまでパルスの印加を繰り返
し、その後前記選択手段によりつぎの行を選択せしめ
る。
More preferably, the control means repeats the pulse application for each row selected by the selection means until the amount of increase in the current value becomes equal to or less than a predetermined value, and then the selection means performs the following operation. Select a row.

【0029】更に望ましくは、前記制御手段は、前記パ
ルス印加手段による1回のパルス印加ごとに、前記選択
手段により前記電流値の増加量が所定値以下となった行
については飛び越して、次の行を選択せしめる。
More preferably, the control means skips a row in which the increase amount of the current value is equal to or less than a predetermined value by the selection means every time the pulse application is performed by the pulse application means, and skips to the next line. Select a row.

【0030】更に望ましくは、前記制御手段は、前記パ
ルス印加手段による1回のパルス印加ごとに次の行を選
択せしめ、すべての行について前記電流値の増加量が所
定値以下となるまでパルスの印加を繰り返させる。
More preferably, the control means causes the next row to be selected for each pulse application by the pulse application means, and the pulse is applied until the increase amount of the current value becomes less than a predetermined value for all rows. The application is repeated.

【0031】更に望ましくは、前記電子源は、複数の表
面伝導型放出素子を、行列状に接続して成る。
More preferably, the electron source is formed by connecting a plurality of surface conduction electron-emitting devices in a matrix.

【0032】更に望ましくは、前記電子源は、複数の表
面伝導型放出素子を、梯子状に接続して成る。
More preferably, the electron source is formed by connecting a plurality of surface conduction electron-emitting devices in a ladder shape.

【0033】更に望ましくは、前記パルス印加手段は、
所定時間幅かつ所定電圧の矩形パルスを印加する。
More preferably, the pulse applying means is
A rectangular pulse having a predetermined time width and a predetermined voltage is applied.

【0034】更に望ましくは、前記制御手段は、前記パ
ルス印加手段による各行に対するパルス印加を、所定時
間間隔で行わせる。
More preferably, the control means causes the pulse application means to apply a pulse to each row at predetermined time intervals.

【0035】更に望ましくは、前記制御手段は、前記電
流測定手段により測定された電流値を記憶する記憶手段
を有し、該記憶手段に記憶された値と、前記電流測定手
段により測定された値とを比較し、前記所定値以上の差
がある場合には、測定された値を前記記憶手段に記憶す
る。
More preferably, the control means has a storage means for storing the current value measured by the current measuring means, and the value stored in the storage means and the value measured by the current measuring means. When there is a difference equal to or more than the predetermined value, the measured value is stored in the storage means.

【0036】また、本発明の製造方法は次のような構成
から成る。即ち、複数の表面伝導型放出素子を行単位で
配置して成る電子源における各素子の放出特性を活性化
する電子源の製造方法であって、所定の順序で1つの行
を選択する選択工程と、前記選択工程により選択された
行の素子群について、所定波形のパルスを印加するパル
ス印加工程と、前記パルス印加工程によりパルスが印加
された際に流れる電流を測定する電流測定工程とを備
え、前記測定工程により前回測定した電流値に対する最
近測定した電流値の増加量が所定値以下となるまで、前
記選択手段と前記パルス印加手段とを制御して、各行に
ついてパルスの印加をくり返し行わせる。
The manufacturing method of the present invention has the following structure. That is, a method of manufacturing an electron source in which a plurality of surface conduction electron-emitting devices are arranged row by row to activate the emission characteristics of each element, and a selection step of selecting one row in a predetermined order And a pulse applying step of applying a pulse of a predetermined waveform to the element group of the row selected in the selecting step, and a current measuring step of measuring a current flowing when the pulse is applied in the pulse applying step. By the control step, the selection means and the pulse application means are controlled to repeatedly apply the pulse to each row until the increase amount of the current value measured recently by the measurement step becomes smaller than a predetermined value. .

【0037】更に望ましくは、前記選択工程により選択
した行について、行ごとに前記電流値の増加量が所定値
以下となるまでパルスの印加を繰り返し、その後前記選
択手段によりつぎの行を選択せしめる。
More preferably, for the row selected in the selecting step, the pulse application is repeated until the amount of increase in the current value becomes a predetermined value or less for each row, and then the next row is selected by the selecting means.

【0038】更に望ましくは、前記パルス印加工程によ
る1回のパルス印加ごとに、前記電流値の増加量が所定
値以下となった行については飛び越して、次の行を選択
せしめる。
More preferably, each time a pulse is applied in the pulse applying step, a row in which the amount of increase in the current value becomes a predetermined value or less is skipped and the next row is selected.

【0039】更に望ましくは、前記パルス印加工程によ
る1回のパルス印加ごとに次の行を選択せしめ、すべて
の行について前記電流値の増加量が所定値以下となるま
でパルスの印加を繰り返させる。
More preferably, the next row is selected for each pulse application in the pulse application step, and the pulse application is repeated for all rows until the amount of increase in the current value becomes equal to or less than a predetermined value.

【0040】更に望ましくは、前記電子源は、複数の表
面伝導型放出素子を、行列状に接続して成る。
More preferably, the electron source is formed by connecting a plurality of surface conduction electron-emitting devices in a matrix.

【0041】更に望ましくは、前記電子源は、複数の表
面伝導型放出素子を、梯子状に接続して成る。
More preferably, the electron source is formed by connecting a plurality of surface conduction electron-emitting devices in a ladder shape.

【0042】更に望ましくは、前記パルス印加工程は、
所定時間幅かつ所定電圧の矩形パルスを印加する。
More preferably, in the pulse applying step,
A rectangular pulse having a predetermined time width and a predetermined voltage is applied.

【0043】更に望ましくは、前記パルス印加工程によ
る各行に対するパルス印加を、所定時間間隔で行わせ
る。
More preferably, pulse application to each row in the pulse application step is performed at predetermined time intervals.

【0044】更に望ましくは、前記電流測定工程により
測定された電流値を記憶する記憶手段に記憶された値
と、前記電流測定工程により測定された値とを比較し、
前記所定値以上の差がある場合には、測定された値を前
記記憶手段に記憶する。
More preferably, the value stored in the storage means for storing the current value measured in the current measuring step is compared with the value measured in the current measuring step,
If there is a difference equal to or more than the predetermined value, the measured value is stored in the storage means.

【0045】また、本発明の電子源はつぎのような構成
から成る。即ち、請求項10乃至18のいずれかに記載
の製造方法により製造される。
The electron source of the present invention has the following structure. That is, it is manufactured by the manufacturing method according to any one of claims 10 to 18.

【0046】また、本発明の画像形成装置は次のような
構成から成る。即ち、請求項19に記載の電子源と、前
記電子源から放出された電荷に応じた輝度で発光する発
光手段とを備える。
The image forming apparatus of the present invention has the following structure. That is, the electron source according to claim 19 is provided, and the light emitting means for emitting light with the brightness according to the electric charge emitted from the electron source.

【0047】[0047]

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態につい
て、図面を参照にして説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0048】[第1の実施形態]図1に実施の形態とし
て表面伝導型放出素子の通電活性化装置の例を示す。本
図において101は、通電活性化をするために接続され
ている、マトリクス配線されたフォーミング処理済みの
マルチ表面伝導型放出素子基板であり、不図示の真空排
気装置に接続されており10のマイナス4乗〜マイナス
5乗Torr程度に真空排気されている。また、102
は活性化電流検出部、103は活性化ライン選択部、1
04は通電活性化に必要な電圧を発生する電源、106
は通電活性化波形及びライン選択部を制御する制御部で
ある。
[First Embodiment] FIG. 1 shows an example of an energization activation device for a surface conduction electron-emitting device as an embodiment. In the figure, reference numeral 101 denotes a matrix-formed multi-surface conduction electron-emitting device substrate that has been subjected to a forming process and is connected to activate electricity, and is connected to a vacuum exhaust device (not shown) and has a minus 10 It is evacuated to about 4 to minus 5 Torr. Also, 102
Is an activation current detector, 103 is an activation line selector, 1
A power source 04 generates a voltage necessary for energization activation, 106
Is a control unit that controls the energization activation waveform and the line selection unit.

【0049】図1を用いて通電活性化装置の動作につい
て説明する。電源104は通電活性化に必要な電圧波形
を発生するもので図4に示すようなパルス波形を出力す
る。図4においてT3及びT4のそれぞれは電圧波形の
パルス幅とパルス間隔をしめしており、本実施形態では
T3を1ミリ秒、T4を10ミリ秒とした。またVac
は電圧の波高値を示し、本実施形態の場合は14Vとし
た。制御部106はあらかじめ記憶された電圧値に基づ
いて電源104をコントロールすると共に、ライン選択
部103に選択ラインを指示する。電源104から出力
された電圧波形はライン選択部103に入力され電子源
基板101の選択ラインに印加される。
The operation of the energization activation device will be described with reference to FIG. The power supply 104 generates a voltage waveform required for energization activation, and outputs a pulse waveform as shown in FIG. In FIG. 4, each of T3 and T4 indicates a pulse width and a pulse interval of the voltage waveform. In the present embodiment, T3 is 1 millisecond and T4 is 10 milliseconds. Also Vac
Indicates the peak value of voltage, and in the case of the present embodiment, it is set to 14V. The control unit 106 controls the power supply 104 based on the voltage value stored in advance, and instructs the line selection unit 103 to select a selected line. The voltage waveform output from the power supply 104 is input to the line selection unit 103 and applied to the selected line of the electron source substrate 101.

【0050】ここでライン選択部103について図2を
用いて説明する。ライン選択部103はリレー、アナロ
グスイッチなどのスイッチで構成されており、表面伝導
型放出素子基板101がm×nのマトリクスであると
き、それらスイッチsw1〜swmは、m個が並列に並
べられて電流検出部102を介して電子源基板101の
x配線端子Dx1からDxmに接続されている。また該
スイッチは制御部106にてコントロールされ、通電活
性化するべきラインに電源104からの電圧波形が加わ
るように作動する。図2においてはライン1が選択さ
れ、sw1が作動しておりその他のラインはグラウンド
に接続されている。
Here, the line selection unit 103 will be described with reference to FIG. The line selection unit 103 is composed of switches such as a relay and an analog switch. When the surface-conduction type electron-emitting device substrate 101 is an m × n matrix, m of the switches sw1 to swm are arranged in parallel. The x wiring terminals Dx1 to Dxm of the electron source substrate 101 are connected via the current detection unit 102. The switch is controlled by the control unit 106 and operates so that the voltage waveform from the power source 104 is applied to the line to be energized and activated. In FIG. 2, line 1 is selected, sw1 is activated and the other lines are connected to ground.

【0051】ライン選択部103から出力された通電活
性化電圧は電流検出部102に入力される。電流検出部
102について図3を用いて説明する。ライン選択部1
03からの出力は配線Sxmを通して入力される。電流
検出部は検出用抵抗Rs1からRsmと該抵抗の両端電
圧を計測する電圧計から構成される。今、図2の通りラ
イン1のみが選択されているとき、その他のラインには
電流が流れない。そこで抵抗Rs1の電圧がV1の時、
ライン1に流れている電流I1は I1=V1/Rs1 で算出することができる。Rs1からRsmの抵抗値
は、素子電流Ifが流れるときの電圧降下によって表面
伝導型放出素子基板への印加電圧に影響を与えないよう
に十分低い値に設定してある。この電圧計はADコンバ
ータを使うことで検出値を制御部に出力することができ
る。
The energization activation voltage output from the line selection unit 103 is input to the current detection unit 102. The current detector 102 will be described with reference to FIG. Line selector 1
The output from 03 is input through the wiring Sxm. The current detector is composed of detection resistors Rs1 to Rsm and a voltmeter that measures the voltage across the resistors. Now, when only the line 1 is selected as shown in FIG. 2, no current flows in the other lines. Therefore, when the voltage of the resistor Rs1 is V1,
The current I1 flowing in the line 1 can be calculated by I1 = V1 / Rs1. The resistance values of Rs1 to Rsm are set to sufficiently low values so that the voltage drop when the device current If flows does not affect the voltage applied to the surface conduction electron-emitting device substrate. This voltmeter can output the detected value to the control unit by using an AD converter.

【0052】次に検出された電流値に基づいて制御部が
どのようにして活性化パルスを印加するラインを切り替
えていくかについて図5に示したフローチャートに沿っ
て説明する。なお、レジスタIf0は、制御部106内
のメモリ1061に含まれる。また、図5以下のフロー
チャートは、メモリ1061に格納されたプログラムを
制御部106内のCPU1062により実行することで
実現できる。
Next, how the control unit switches the line to which the activation pulse is applied based on the detected current value will be described with reference to the flow chart shown in FIG. The register If0 is included in the memory 1061 in the control unit 106. The flowcharts in FIG. 5 and subsequent figures can be realized by executing the program stored in the memory 1061 by the CPU 1062 in the control unit 106.

【0053】最初にライン選択部102は1ライン目を
選択し(ステップS501)、この時、測定された電流
Ifが記憶されるレジスタIf0は0にリセットされる
(ステップS502)。電流値は一定の時間間隔毎に測
定されるが(ステップS503)、制御部106は前回
の測定値If0と比較して(ステップS504)、その
差が予め記憶してある値dIfよりも小さくなったとき
に現在選択されているラインの活性化が終了したと判断
し、活性化されていないラインが残っている場合には
(ステップS505−Yes)、ライン選択部102に
次のラインに切り換えるように信号を送る(ステップS
506)。つまり電流Ifの増加の傾きが一定値以下に
なったことで活性化が終了したと判断するのである。こ
のようにして1ライン目からmライン目まで順次活性化
を実施していく。
First, the line selection unit 102 selects the first line (step S501), and at this time, the register If0 in which the measured current If is stored is reset to 0 (step S502). The current value is measured at regular time intervals (step S503), but the control unit 106 compares it with the previous measured value If0 (step S504), and the difference becomes smaller than the previously stored value dIf. When it is determined that the activation of the currently selected line has ended, and there is an inactive line remaining (step S505-Yes), the line selection unit 102 is switched to the next line. Signal to (step S
506). That is, it is determined that the activation is completed when the slope of the increase of the current If becomes a certain value or less. In this way, activation is sequentially performed from the first line to the m-th line.

【0054】電流Ifの増加の傾きが所定の値以上であ
る場合には(ステップS504−No)、レジスタIf
0に現在のIfを記憶し(ステップS507)、つぎの
測定時間まで待って(ステップS508)、ステップS
503から繰り返す。
When the slope of the increase of the current If is equal to or more than a predetermined value (step S504-No), the register If
The current If is stored in 0 (step S507), waits until the next measurement time (step S508), and then step S508.
Repeat from 503.

【0055】以上説明したように本実施形態の通電活性
化装置を用いてマルチ表面伝導型放出素子を活性化した
ところ全てのラインで良好な電子放出特性が得られた。
尚、本実施形態では、マルチ表面伝導型放出素子として
梯子型配線のものが接続されていても同様に適用可能で
ある。
As described above, when the multi-surface conduction electron-emitting device was activated using the current activation device of this embodiment, good electron emission characteristics were obtained in all lines.
In the present embodiment, the multi-surface conduction electron-emitting device can be similarly applied even if a ladder-type wiring is connected.

【0056】[第2実施形態]以下に、本発明に係る第
2実施形態について詳細に説明する。
[Second Embodiment] The second embodiment according to the present invention will be described in detail below.

【0057】第2実施形態における通電活性化装置は第
1実施形態と同様であるが、マルチ表面伝導型放出素子
としては課題図7のような梯子型配線のものを使用する
例について説明する。これを図6に示す。図6におい
て、上述した第1実施形態に示す図1と同様の構成につ
いては同一番号を付し、説明を省略する。
The energization activation device in the second embodiment is the same as that in the first embodiment, but an example of using a multi-surface conduction type emission device having a ladder type wiring as shown in FIG. 7 will be described. This is shown in FIG. 6, the same components as those in FIG. 1 shown in the above-described first embodiment are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

【0058】本図において110は通電活性化をするた
めに接続されているマルチ表面伝導型放出素子基板(本
実施形態における電子源は梯子型配線されたもの、フォ
ーミングは完了している)であり、不図示の真空排気装
置に接続されており10のマイナス4乗からマイナス5
乗Torr程度に真空排気されている。なお、図6に示
す通電活性化装置の全体的な動作は上述した第1実施形
態と同様であるため、説明を省略するが、第1実施形態
と異なる電源104で発生される電圧波形とライン切り
替えをする手順について以下で説明する。
In the figure, reference numeral 110 denotes a multi-surface conduction electron-emitting device substrate (the electron source in this embodiment is a ladder-type wiring, the forming is completed) which is connected to activate electricity. , Which is connected to a vacuum exhaust device (not shown) and is a power of 10 minus 4 to 5
It is evacuated to about Torr. The overall operation of the energization activation device shown in FIG. 6 is the same as that of the first embodiment described above, and thus the description thereof will be omitted. However, the voltage waveform generated by the power supply 104 different from that of the first embodiment and the line The procedure for switching will be described below.

【0059】まず、電源104で発生する活性化電圧の
波形であるが、この波形は図4に示したような連続的な
パルス波形であり、本実施形態においては、T3は1ms
ec,T4は2msecを採用した。
First, the waveform of the activation voltage generated by the power supply 104 is a continuous pulse waveform as shown in FIG. 4. In the present embodiment, T3 is 1 ms.
2msec is used for ec and T4.

【0060】次にライン選択部の切り換えのタイミング
について図7を用いて説明する。印加される電圧波形は
上述したように連続したパルス波形で有り、これを表し
たのが図7の一番上の波形である。また、その下はライ
ン選択部102の各スイッチsw1〜swmのオン/オ
フの状態を示している。
Next, the switching timing of the line selection section will be described with reference to FIG. The applied voltage waveform is a continuous pulse waveform as described above, and this is represented by the top waveform in FIG. 7. Below that, the on / off states of the switches sw1 to swm of the line selection unit 102 are shown.

【0061】パルス出力が始まるとまず最初にsw1が
オンになり、パルス波形を電流検出部102を通してマ
ルチ表面伝導型放出素子基板110のD1端子に出力す
る。しかしsw1がオンになっているのは1パルス分で
あり、すぐにオフとなって直後にsw2がオンになる。
この様にしてパルス出力に合わせて、sw1からswm
が順次切り替わり、1パルスずつがD1からDmに印加
された後、またsw1から順に繰り返される。
When the pulse output starts, sw1 first turns on, and the pulse waveform is output to the D1 terminal of the multi-surface conduction electron-emitting device substrate 110 through the current detection unit 102. However, sw1 is turned on for one pulse, and immediately turned off and sw2 is turned on immediately thereafter.
In this way, according to the pulse output, sw1 to swm
Are sequentially switched, and after one pulse is applied from D1 to Dm, the process is repeated from sw1.

【0062】この様にして、ラインをスクロールしなが
ら基板全面を活性化していく。活性化終了のアルゴリズ
ムについて図8に示すフローチャートに基づいて説明す
る。レジスタIfo(1)〜Ifo(m)は制御部10
6のメモリ1061に含まれている。また、図8の手順
は、メモリ1061に含まれるプログラムをCPU10
62により実行することで実現できる。
In this way, the entire surface of the substrate is activated while scrolling the line. The algorithm for ending activation will be described based on the flowchart shown in FIG. The registers Ifo (1) to Ifo (m) are controlled by the control unit 10.
6 memory 1061. Further, in the procedure of FIG. 8, the program included in the memory 1061 is executed by the CPU 10
This can be realized by executing the method according to 62.

【0063】まず、活性化が始まると前回測定された電
流Ifの測定値を記憶するレジスタIfo(1)〜If
o(m)を0にリセットする(ステップS801)。一
定時間間隔で各ラインの電流If(1)〜If(m)を
電流検出部102にて測定する(ステップS802)。
ライン毎に前回の測定との差を求め、予め記憶されてい
る設定値dIfと比較して(ステップS803)、全て
のラインで設定値よりも小さくなった時点で活性化が終
了したと判断して、制御部106は電源104に波形の
出力を終了させる(ステップS803−Yes)。つま
り全てのラインでIfの増加の傾きが設定値よりも小さ
くなったときに活性化を完了させるのである。
First, when the activation is started, the registers Ifo (1) to If which store the measured value of the current If measured last time.
o (m) is reset to 0 (step S801). The current detection unit 102 measures the currents If (1) to If (m) of each line at regular time intervals (step S802).
The difference from the previous measurement is obtained for each line, and compared with the pre-stored set value dIf (step S803), and it is determined that the activation is completed when all lines become smaller than the set value. Then, the control unit 106 causes the power supply 104 to end the output of the waveform (step S803-Yes). That is, the activation is completed when the slope of the increase in If becomes smaller than the set value in all lines.

【0064】すべてのラインで電流Ifの増加の傾きが
設定値よりも小さくない場合には、Ifo(1)〜If
o(m)にステップS802で測定した値をセットし、
所定時間経過した後(ステップS805)、ステップS
802からくり返し行う。
If the slope of the increase of the current If is not smaller than the set value on all lines, Ifo (1) to If (1)
Set the value measured in step S802 to o (m),
After a predetermined time has elapsed (step S805), step S
Repeat from 802.

【0065】以上説明したように本実施形態の通電活性
化装置を用いてマルチ表面伝導型放出素子を活性化した
ところ全てのラインで良好な電子放出特性が得られた。
また、本実施形態では第1実施形態と比べて全体の活性
化時間が5分の1程度に短縮された。尚本実施形態で
は、マルチ表面伝導型放出素子としてマトリクス配線の
ものが接続されていても同様に適用可能である。
As described above, when the multi-surface conduction electron-emitting device was activated using the current activation device of this embodiment, good electron emission characteristics were obtained in all lines.
Moreover, in the present embodiment, the entire activation time is shortened to about 1/5 as compared with the first embodiment. In the present embodiment, the multi-surface conduction electron-emitting device can be similarly applied even if a matrix wiring is connected.

【0066】[第3実施形態]以下に本発明に係る第3
実施形態について詳細に説明する。
[Third Embodiment] The third embodiment of the present invention will be described below.
The embodiment will be described in detail.

【0067】第3実施形態における通電活性化装置は第
1実施形態と同様であるが、マルチ表面伝導型放出素子
としてはマトリクス配線のものを両側から給電して使用
する例について説明する。これを図9に示す。図9にお
いて、上述した第1実施形態に示す図1と同様の構成に
ついては同一番号を付し、説明を省略する。
The energization activation device in the third embodiment is similar to that in the first embodiment, but an example in which a multi-surface conduction electron-emitting device having matrix wiring is used by supplying power from both sides will be described. This is shown in FIG. In FIG. 9, the same components as those shown in FIG. 1 according to the first embodiment described above are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

【0068】本図において120は通電活性化をするた
めに接続されているマルチ表面伝導型放出素子基板(本
実施形態における電子源はマトリクス配線されX配線の
両側から給電されるものであり、フォーミングは完了し
ている)であり、不図示の真空排気装置に接続されてい
て10のマイナス4乗からマイナス5乗Torr程度に
真空排気されている。なお、図6に示す通電活性化装置
の全体的な動作は上述した第1実施形態と同様であり、
電源104で発生される電圧波形については第2実施形
態と同様であるため、説明を省略するが、第1、第2実
施形態と異なるライン切り替えをする手順について以下
で図7、図11を用いて説明する。
In the figure, reference numeral 120 denotes a multi-surface conduction electron-emitting device substrate connected for energization activation (electron sources in this embodiment are matrix-wired and power is supplied from both sides of the X-wiring. Is completed), and is connected to an evacuation device (not shown) and is evacuated to about 10 −4 to −5 Torr. The overall operation of the energization activation device shown in FIG. 6 is similar to that of the first embodiment described above,
The voltage waveform generated by the power supply 104 is the same as that in the second embodiment, and therefore the description thereof is omitted. However, the procedure for performing line switching different from that in the first and second embodiments will be described below with reference to FIGS. 7 and 11. Explain.

【0069】まず活性化の初期状態での切り換えを示し
たのが図7である。印加される電圧波形は上述したよう
に連続したパルス波形であり、これを表したのが図7の
一番上のラインである。パルス出力が始まるとまず最初
にsw1がオンになり、パルス波形を電流検出部102
を通してマルチ表面伝導型放出素子基板110のD1端
子に出力する。しかしsw1がオンになっているのは1
パルス分であり、すぐにオフとなって直後のsw2がオ
ンになる。この様にしてパルス出力に合わせて、sw1
からswmが順次切り替わり、1パルスずつがD1から
Dmに印加された後、またsw1から順に繰り返され
る。以上、活性化の初期状態については第2実施形態と
同じである。
First, FIG. 7 shows switching in the initial state of activation. The applied voltage waveform is a continuous pulse waveform as described above, and this is represented by the top line in FIG. 7. When pulse output starts, sw1 first turns on, and the pulse waveform is detected by the current detection unit 102.
To the D1 terminal of the multi-surface conduction electron-emitting device substrate 110. But sw1 is turned on is 1
It is a pulse, and immediately after it is turned off, sw2 immediately after is turned on. In this way, sw1
To swm are sequentially switched, and after one pulse is applied to D1 to Dm, the process is repeated from sw1. As described above, the initial state of activation is the same as in the second embodiment.

【0070】この様にして、ラインをスクロールしなが
ら基板全面を活性化していくが、各ラインを活性化して
いくアルゴリズムについて図10のフローチャート及び
図11のタイミングチャートに基づいて説明する。な
お、レジスタIfo(1)〜Ifo(m)は制御部10
6のメモリ1061に含まれている。また、図8の手順
は、メモリ1061に含まれるプログラムをCPU10
62により実行することで実現できる。
In this way, the entire surface of the substrate is activated while scrolling the lines. An algorithm for activating each line will be described with reference to the flowchart of FIG. 10 and the timing chart of FIG. The registers Ifo (1) to Ifo (m) are controlled by the control unit 10.
6 memory 1061. Further, in the procedure of FIG. 8, the program included in the memory 1061 is executed by the CPU 10
This can be realized by executing the method according to 62.

【0071】活性化がスタートすると、まず前回測定し
た電流値Ifを記憶しているレジスタIfo(1)〜I
fo(m)がリセットされて0になる(ステップS10
01)。
When the activation is started, first, the registers Ifo (1) to Ifo which store the previously measured current value If are stored.
fo (m) is reset to 0 (step S10).
01).

【0072】一定時間間隔で各ラインの電流値If
(1)〜If(m)を電流検出部102にて測定する
が、ライン毎に前回の測定値Ifo(1)〜Ifo
(m)との差を求め、予め記憶されている設定値dIf
と比較し、各ラインで設定値よりも小さくなった時点で
活性化が終了したと判断して、制御部106はそのライ
ンの選択スイッチswkをオンにするのを中止する。つ
まり各ラインでIfの増加の傾きが設定値よりも小さく
なったときに活性化を完了させるのである。また、活性
化が終了したラインについては次の測定タイミング時に
もIfの測定は行われなくなる。
The current value If of each line at regular time intervals
(1) to If (m) are measured by the current detection unit 102, but the previous measured values Ifo (1) to Ifo are measured line by line.
The difference from (m) is calculated, and the set value dIf stored in advance is calculated.
On the other hand, the control unit 106 determines that the activation is completed when the value becomes smaller than the set value in each line, and the control unit 106 stops turning on the selection switch swk of the line. That is, the activation is completed when the slope of increase of If becomes smaller than the set value in each line. If the activated line is completed, the If measurement will not be performed even at the next measurement timing.

【0073】このために、まずライン番号iを1に初期
化し(ステップS1002)、それが終了しているかテ
ストする(ステップS1003)。終了していなければ
ラインiの電流値If(i)を測定し(ステップS10
04)、その値と、レジスタに記憶されている前回の測
定値Ifo(i)との差を所定値dIfと比較し(ステ
ップS1005)、dIfが大きければラインiの活性
化は終了して、メモリ1061に終了したライン番号を
記憶する等により終了したラインを識別できるようにし
ておく(ステップS1006)。そうでなければ次回の
通電のためにIf(i)をレジスタに記憶する(ステッ
プS1007)。
For this purpose, first the line number i is initialized to 1 (step S1002), and it is tested whether or not it has been completed (step S1003). If not completed, the current value If (i) of the line i is measured (step S10).
04), the difference between that value and the previous measured value Ifo (i) stored in the register is compared with a predetermined value dIf (step S1005), and if dIf is large, the activation of the line i is finished, The finished line can be identified by storing the finished line number in the memory 1061 (step S1006). If not, If (i) is stored in the register for the next energization (step S1007).

【0074】この後ラインiが最終ラインmに達したか
テストし(ステップS1008)、そうでなければつぎ
のラインについて同様の制御を行い(ステップS101
0)、最終ラインが終了したならすべてのラインについ
て活性化を終了したかテストし(ステップS100
9)、一定時間待ってから(ステップS1011)、上
記手順を繰り返す。
Thereafter, it is tested whether the line i has reached the final line m (step S1008). If not, the same control is performed for the next line (step S101).
0), if the final line is finished, test whether activation is finished for all lines (step S100).
9) Then, after waiting for a fixed time (step S1011), the above procedure is repeated.

【0075】図11に最初にライン2の活性化が完了し
てsw2がオンされなくなった状態を示す。sw2がオ
ンされなくなった替わりにsw3がsw1に続いてオン
されるようになっていることがわかる。このように順次
活性化が完了したラインより電源104からの電圧波形
が印加されなくなり、最後の1ラインが完了した時点で
制御部106は電源104に電圧波形の出力を終了させ
て、表面伝導型放出素子基板全体の活性化が完了する。
FIG. 11 shows a state in which the activation of the line 2 is first completed and the sw2 is not turned on. It can be seen that instead of sw2 being turned off, sw3 is turned on subsequently to sw1. In this way, the voltage waveform from the power source 104 is no longer applied from the lines that have been sequentially activated, and when the last one line is completed, the control unit 106 terminates the output of the voltage waveform to the power source 104 and the surface conduction type. The activation of the entire emission element substrate is completed.

【0076】以上説明したように本実施形態の通電活性
化装置を用いてマルチ表面伝導型放出素子を活性化した
ところ全てのラインで良好な電子放出特性が得られた。
また、本実施形態では第1実施形態と比べて全体の活性
化時間が10分の1程度に短縮された。尚本実施形態で
は、マルチ表面伝導型放出素子として梯子型配線のもの
が接続されていても同様に適用可能である。 (表示パネルの構成と製造法)次に、本発明を適用した
画像表示装置の表示パネルの構成と製造法について、具
体的な例を示して説明する。
As described above, when the multi-surface conduction electron-emitting device was activated using the current activation device of this embodiment, good electron emission characteristics were obtained in all lines.
Further, in the present embodiment, the entire activation time is shortened to about 1/10 as compared with the first embodiment. In the present embodiment, the multi-surface conduction electron-emitting device can be similarly applied even if a ladder wiring is connected. (Configuration and Manufacturing Method of Display Panel) Next, the configuration and manufacturing method of the display panel of the image display device to which the present invention is applied will be described with reference to specific examples.

【0077】図12は、実施形態に用いた表示パネルの
斜視図であり、内部構造を示すためにパネルの1部を切
り欠いて示している。
FIG. 12 is a perspective view of the display panel used in the embodiment, in which a part of the panel is cut away to show the internal structure.

【0078】図中、1005はリアプレート、1006
は側壁、1007はフェースプレートであり、1005
〜1007により表示パネルの内部を真空に維持するた
めの気密容器を形成している。気密容器を組み立てるに
あたっては、各部材の接合部に十分な強度と気密性を保
持させるため封着する必要があるが、たとえばフリット
ガラスを接合部に塗布し、大気中あるいは窒素雰囲気中
で、摂氏400〜500度で10分以上焼成することに
より封着を達成した。気密容器内部を真空に排気する方
法については後述する。
In the figure, 1005 is a rear plate, and 1006.
Is a side wall, 1007 is a face plate, 1005
˜1007 form an airtight container for maintaining a vacuum inside the display panel. When assembling an airtight container, it is necessary to seal the joints of each member to maintain sufficient strength and airtightness.For example, apply frit glass to the joints, and in air or nitrogen atmosphere, Sealing was achieved by baking at 400 to 500 degrees for 10 minutes or more. A method of evacuating the inside of the airtight container to a vacuum will be described later.

【0079】リアプレート1005には、基板1001
が固定されているが、該基板上には表面伝導型放出素子
1002がNxM個形成されている。N,Mは2以上の
正の整数であり、目的とする表示画素数に応じて適宜設
定される。たとえば、高品位テレビジョンの表示を目的
とした表示装置においては、N=3000,M=100
0以上の数を設定することが望ましい。本実施形態にお
いては、N=3072,M=1024とした。前記Nx
M個の表面伝導型放出素子は、M本の行方向配線100
3とN本の列方向配線1004により単純マトリクス配
線されている。前記、1001〜1004によって構成
される部分をマルチ電子ビーム源と呼ぶ。なお、マルチ
電子ビーム源の製造方法や構造については、後で詳しく
述べる。
The rear plate 1005 has a substrate 1001.
Are fixed, but N × M surface conduction electron-emitting devices 1002 are formed on the substrate. N and M are positive integers of 2 or more and are appropriately set according to the target number of display pixels. For example, in a display device for displaying high-definition television, N = 3000, M = 100
It is desirable to set a number of 0 or more. In this embodiment, N = 3072 and M = 1024. Nx
The M surface conduction electron-emitting devices have M row-direction wirings 100.
Simple matrix wiring is provided by 3 and N column-direction wirings 1004. The portion constituted by 1001 to 1004 is called a multi-electron beam source. The manufacturing method and structure of the multi-electron beam source will be described later in detail.

【0080】本実施形態においては、気密容器のリアプ
レート1005にマルチ電子ビーム源の基板1001を
固定する構成としたが、マルチ電子ビーム源の基板10
01が十分な強度を有するものである場合には、気密容
器のリアプレートとしてマルチ電子ビーム源の基板10
01自体を用いてもよい。
In this embodiment, the multi-electron beam source substrate 1001 is fixed to the rear plate 1005 of the airtight container, but the multi-electron beam source substrate 10 is fixed.
01 has sufficient strength, the substrate 10 of the multi-electron beam source is used as a rear plate of the hermetic container.
01 itself may be used.

【0081】また、フェースプレート1007の下面に
は、蛍光膜1008が形成されている。本実施形態はカ
ラー表示装置であるため、蛍光膜1008の部分にはC
RTの分野で用いられる赤、緑、青、の3原色の蛍光体
が塗り分けられている。各色の蛍光体は、たとえば図1
3(a)に示すようにストライプ状に塗り分けられ、蛍
光体のストライプの間には黒色の導電体1010が設け
てある。黒色の導電体1010を設ける目的は、電子ビ
ームの照射位置に多少のずれがあっても表示色にずれが
生じないようにする事や、外光の反射を防止して表示コ
ントラストの低下を防ぐ事、電子ビームによる蛍光膜の
チャージアップを防止する事などである。黒色の導電体
1010には、黒鉛を主成分として用いたが、上記の目
的に適するものであればこれ以外の材料を用いても良
い。
A fluorescent film 1008 is formed on the lower surface of the face plate 1007. Since the present embodiment is a color display device, the fluorescent film 1008 has C
Phosphors of three primary colors of red, green and blue used in the field of RT are separately applied. The phosphors of each color are shown in FIG.
As shown in FIG. 3A, the stripes are separately coated, and black conductors 1010 are provided between the stripes of the phosphor. The purpose of providing the black conductor 1010 is to prevent the display color from shifting even if the electron beam irradiation position is slightly shifted, and to prevent the reflection of external light to prevent the display contrast from lowering. And preventing charge-up of the fluorescent film by the electron beam. Although graphite was used as a main component for the black conductor 1010, other materials may be used as long as they are suitable for the above purpose.

【0082】また、3原色の蛍光体の塗り分け方は前記
図13(a)に示したストライプ状の配列に限られるも
のではなく、たとえば図13(b)に示すようなデルタ
状配列や、それ以外の配列であってもよい。
The method of separately coating the phosphors of the three primary colors is not limited to the stripe-shaped arrangement shown in FIG. 13 (a). For example, the delta arrangement shown in FIG. 13 (b) or Other arrangements may be used.

【0083】なお、モノクロームの表示パネルを作成す
る場合には、単色の蛍光体材料を蛍光膜1008に用い
ればよく、また黒色導電材料は必ずしも用いなくともよ
い。
When a monochrome display panel is produced, a monochromatic phosphor material may be used for the phosphor film 1008, and a black conductive material is not necessarily used.

【0084】また、蛍光膜1008のリアプレート側の
面には、CRTの分野では公知のメタルバック1009
を設けてある。メタルバック1009を設けた目的は、
蛍光膜1008が発する光の一部を鏡面反射して光利用
率を向上させる事や、負イオンの衝突から蛍光膜100
8を保護する事や、電子ビーム加速電圧を印加するため
の電極として作用させる事や、蛍光膜1008を励起し
た電子の導電路として作用させる事などである。メタル
バック1009は、蛍光膜1008をフェースプレート
基板1007上に形成した後、蛍光膜表面を平滑化処理
し、その上にAlを真空蒸着する方法により形成した。
なお、蛍光膜1008に低電圧用の蛍光体材料を用いた
場合には、メタルバック1009は用いない。
On the rear plate side surface of the fluorescent film 1008, a metal back 1009 known in the field of CRT is used.
Is provided. The purpose of providing the metal back 1009 is
A part of the light emitted from the fluorescent film 1008 is specularly reflected to improve the light utilization rate, or the fluorescent film 1008
8 to protect it, to act as an electrode for applying an electron beam acceleration voltage, and to act as a conductive path for excited electrons of the fluorescent film 1008. The metal back 1009 was formed by forming a fluorescent film 1008 on the face plate substrate 1007, smoothing the surface of the fluorescent film, and vacuum-depositing Al thereon.
The metal back 1009 is not used when a low voltage fluorescent material is used for the fluorescent film 1008.

【0085】また、本実施形態では用いなかったが、加
速電圧の印加用や蛍光膜の導電性向上を目的として、フ
ェースプレート基板1007と蛍光膜1008との間
に、たとえばITOを材料とする透明電極を設けてもよ
い。
Although not used in this embodiment, for the purpose of applying an accelerating voltage and improving the conductivity of the fluorescent film, a transparent material such as ITO is formed between the face plate substrate 1007 and the fluorescent film 1008. Electrodes may be provided.

【0086】また、Dx1〜DxmおよびDy1〜Dynおよび
Hvは、当該表示パネルと不図示の電気回路とを電気的
に接続するために設けた気密構造の電気接続用端子であ
る。Dx1〜Dxmはマルチ電子ビーム源の行方向配線10
03と、Dy1〜Dynはマルチ電子ビーム源の列方向配線
1004と、Hvはフェースプレートのメタルバック1
009と電気的に接続している。
Further, Dx1 to Dxm and Dy1 to Dyn and Hv are electric connection terminals having an airtight structure provided for electrically connecting the display panel and an electric circuit (not shown). Dx1 to Dxm are the row wirings 10 of the multi-electron beam source.
03, Dy1 to Dyn are column direction wirings 1004 of the multi-electron beam source, and Hv is the metal back 1 of the face plate.
009 electrically.

【0087】また、気密容器内部を真空に排気するに
は、気密容器を組み立てた後、不図示の排気管と真空ポ
ンプとを接続し、気密容器内を10のマイナス7乗[T
orr]程度の真空度まで排気する。その後、排気管を
封止するが、気密容器内の真空度を維持するために、封
止の直前あるいは封止後に気密容器内の所定の位置にゲ
ッター膜(不図示)を形成する。ゲッター膜とは、たと
えばBaを主成分とするゲッター材料をヒーターもしく
は高周波加熱により加熱し蒸着して形成した膜であり、
該ゲッター膜の吸着作用により気密容器内は1×10マ
イナス5乗ないしは1×10マイナス7乗[Torr]
の真空度に維持される。
To evacuate the inside of the airtight container to a vacuum, after assembling the airtight container, an exhaust pipe (not shown) and a vacuum pump are connected, and the inside of the airtight container is reduced to the power of 10 −7 [T].
orr]. Then, the exhaust pipe is sealed, but in order to maintain the degree of vacuum in the airtight container, a getter film (not shown) is formed at a predetermined position in the airtight container immediately before or after the sealing. The getter film is, for example, a film formed by heating and depositing a getter material containing Ba as a main component by a heater or high-frequency heating,
Due to the adsorption action of the getter film, the inside of the airtight container is 1 × 10−5 or 1 × 10−7 [Torr].
Is maintained at a vacuum degree.

【0088】以上、表面伝導型素子を利用した表示パネ
ルの基本構成と製法を説明した。
The basic structure and manufacturing method of the display panel using the surface conduction type element have been described above.

【0089】次に、前記表示パネルに用いたマルチ電子
ビーム源の製造方法について説明する。画像表示装置に
用いるマルチ電子ビーム源は、表面伝導型放出素子を単
純マトリクス配線した電子源であれば、表面伝導型放出
素子の材料や形状あるいは製法に制限はない。しかしな
がら、発明者らは、表面伝導型放出素子の中では、電子
放出部もしくはその周辺部を微粒子膜から形成したもの
が電子放出特性に優れ、しかも製造が容易に行えること
を見いだしている。したがって、高輝度で大画面の画像
表示装置のマルチ電子ビーム源に用いるには、最も好適
であるといえる。そこで、上記実施形態の表示パネルに
おいては、電子放出部もしくはその周辺部を微粒子膜か
ら形成した表面伝導型放出素子を用いた。そこで、まず
好適な表面伝導型放出素子について基本的な構成と製法
および特性を説明し、その後で複数の素子を単純マトリ
クス配線したマルチ電子ビーム源の構造について述べ
る。 (表面伝導型放出素子の好適な素子構成と製法)電子放
出部もしくはその周辺部を微粒子膜から形成する表面伝
導型放出素子の代表的な構成には、平面型と垂直型の2
種類があげられる。 (平面型の表面伝導型放出素子)まず最初に、平面型の
表面伝導型放出素子の素子構成と製法について説明す
る。図14に示すのは、平面型の表面伝導型放出素子の
構成を説明するための平面図(a)および断面図(b)
である。図中、1101は基板、1102と1103は
素子電極、1104は導電性薄膜、1105は通電フォ
ーミング処理により形成した電子放出部、1113は通
電活性化処理により形成した薄膜である。
Next, a method of manufacturing the multi-electron beam source used for the display panel will be described. The multi-electron beam source used in the image display device is not limited to the material, shape, or manufacturing method of the surface conduction electron-emitting device as long as it is an electron source in which the surface conduction electron-emitting device is wired in a simple matrix. However, the inventors have found that among the surface conduction electron-emitting devices, those in which the electron-emitting portion or its peripheral portion is formed of a fine particle film have excellent electron-emitting characteristics and can be easily manufactured. Therefore, it can be said that it is most suitable for use in a multi-electron beam source of a high-luminance, large-screen image display device. Therefore, in the display panel of the above embodiment, a surface conduction electron-emitting device in which the electron-emitting portion or its peripheral portion is formed of a fine particle film is used. Therefore, the basic configuration, manufacturing method, and characteristics of a suitable surface conduction electron-emitting device will be first described, and then the structure of a multi-electron beam source in which a plurality of devices are wired in a simple matrix will be described. (Preferable element structure and manufacturing method of surface conduction electron-emitting device) A typical structure of a surface conduction electron-emitting device in which an electron emitting portion or its peripheral portion is formed of a fine particle film is a flat type or a vertical type.
There are different types. (Plane-type surface conduction electron-emitting device) First, the element structure and manufacturing method of the plane-type surface conduction electron-emitting device will be described. FIG. 14 shows a plan view (a) and a cross-sectional view (b) for explaining the structure of a flat surface conduction electron-emitting device.
It is. In the figure, 1101 is a substrate, 1102 and 1103 are element electrodes, 1104 is a conductive thin film, 1105 is an electron emission portion formed by an energization forming process, and 1113 is a thin film formed by an energization activation process.

【0090】基板1101としては、たとえば、石英ガ
ラスや青板ガラスをはじめとする各種ガラス基板や、ア
ルミナをはじめとする各種セラミクス基板、あるいは上
述の各種基板上にたとえばSiO2を材料とする絶縁層
を積層した基板、などを用いることができる。
As the substrate 1101, for example, various glass substrates such as quartz glass and soda lime glass, various ceramic substrates such as alumina, or an insulating layer made of, for example, SiO 2 is laminated on the above various substrates. Substrate, etc. can be used.

【0091】また、基板1101上に基板面と平行に対
向して設けられた素子電極1102と1103は、導電
性を有する材料によって形成されている。たとえば、N
i,Cr,Au,Mo,W,Pt,Ti,Cu,Pd,
Ag等をはじめとする金属、あるいはこれらの金属の合
金、あるいはIn2O3−SnO2をはじめとする金属酸
化物、ポリシリコンなどの半導体、などの中から適宜材
料を選択して用いればよい。電極を形成するには、たと
えば真空蒸着などの製膜技術とフォトリソグラフィー、
エッチングなどのパターニング技術を組み合わせて用い
れば容易に形成できるが、それ以外の方法(たとえば印
刷技術)を用いて形成してもさしつかえない。
Further, the device electrodes 1102 and 1103 provided on the substrate 1101 so as to face each other in parallel to the substrate surface are made of a conductive material. For example, N
i, Cr, Au, Mo, W, Pt, Ti, Cu, Pd,
A material may be appropriately selected from metals such as Ag, alloys of these metals, metal oxides such as In2O3-SnO2, semiconductors such as polysilicon, and the like. To form the electrodes, film-forming techniques such as vacuum deposition and photolithography,
It can be easily formed by using a combination of patterning techniques such as etching, but it may be formed by using other methods (for example, printing techniques).

【0092】素子電極1102と1103の形状は、当
該電子放出素子の応用目的に合わせて適宜設計される。
一般的には、電極間隔Lは通常は数百オングストローム
から数百マイクロメーターの範囲から適当な数値を選ん
で設計されるが、なかでも表示装置に応用するために好
ましいのは数マイクロメーターより数十マイクロメータ
ーの範囲である。また、素子電極の厚さdについては、
通常は数百オングストロームから数マイクロメーターの
範囲から適当な数値が選ばれる。
The shapes of the device electrodes 1102 and 1103 are appropriately designed according to the application purpose of the electron-emitting device.
Generally, the electrode spacing L is usually designed by selecting an appropriate value from the range of several hundreds of angstroms to several hundreds of micrometers. It is in the range of ten micrometers. Further, regarding the thickness d of the device electrode,
Usually, an appropriate numerical value is selected from the range of several hundred angstroms to several micrometers.

【0093】また、導電性薄膜1104の部分には、微
粒子膜を用いる。ここで述べた微粒子膜とは、構成要素
として多数の微粒子を含んだ膜(島状の集合体も含む)
のことをさす。微粒子膜を微視的に調べれば、通常は、
個々の微粒子が離間して配置された構造か、あるいは微
粒子が互いに隣接した構造か、あるいは微粒子が互いに
重なり合った構造が観測される。
A fine particle film is used for the conductive thin film 1104. The fine particle film mentioned here is a film containing many fine particles as a constituent element (including an island-shaped aggregate).
I mean If you examine the microparticle film microscopically, usually
A structure in which the individual particles are spaced apart, a structure in which the particles are adjacent to each other, or a structure in which the particles overlap each other is observed.

【0094】微粒子膜に用いた微粒子の粒径は、数オン
グストロームから数千オングストロームの範囲に含まれ
るものであるが、なかでも好ましいのは10オングスト
ロームから200オングストロームの範囲のものであ
る。また、微粒子膜の膜厚は、以下に述べるような諸条
件を考慮して適宜設定される。すなわち、素子電極11
02あるいは1103と電気的に良好に接続するのに必
要な条件、後述する通電フォーミングを良好に行うのに
必要な条件、微粒子膜自身の電気抵抗を後述する適宜の
値にするために必要な条件、などである。
The particle diameter of the fine particles used for the fine particle film is in the range of several angstroms to several thousand angstroms, but the range of 10 angstroms to 200 angstroms is particularly preferable. Further, the thickness of the fine particle film is appropriately set in consideration of various conditions described below. That is, the device electrode 11
02, or 1103, conditions necessary for satisfactorily performing energization forming described later, conditions necessary for setting the electric resistance of the fine particle film itself to an appropriate value described later. , And so on.

【0095】具体的には、数オングストロームから数千
オングストロームの範囲のなかで設定するが、なかでも
好ましいのは10オングストロームから500オングス
トロームの間である。
Specifically, it is set within the range of several angstroms to several thousand angstroms, but the range of 10 angstroms to 500 angstroms is particularly preferable.

【0096】また、微粒子膜を形成するのに用いられう
る材料としては、たとえば、Pd,Pt,Ru,Ag,
Au,Ti,In,Cu,Cr,Fe,Zn,Sn,T
a,W,Pb,などをはじめとする金属や、PdO,S
nO2,In2O3,PbO,Sb2O3,などをはじめと
する酸化物や、HfB2,ZrB2,LaB6,CeB6,
YB4,GdB4,などをはじめとする硼化物や、Ti
C,ZrC,HfC,TaC,SiC,WC,などをは
じめとする炭化物や、TiN,ZrN,HfN,などを
はじめとする窒化物や、Si,Ge,などをはじめとす
る半導体や、カーボン、などがあげられ、これらの中か
ら適宜選択される。
Materials that can be used to form the fine particle film include, for example, Pd, Pt, Ru, Ag,
Au, Ti, In, Cu, Cr, Fe, Zn, Sn, T
a, W, Pb, and other metals, PdO, S
Oxides such as nO2, In2O3, PbO, Sb2O3, etc .; HfB2, ZrB2, LaB6, CeB6,
Borides such as YB4, GdB4, etc., Ti
Carbides including C, ZrC, HfC, TaC, SiC, WC, etc., nitrides including TiN, ZrN, HfN, etc., semiconductors including Si, Ge, etc., carbon, etc. And these are appropriately selected from these.

【0097】以上述べたように、導電性薄膜1104を
微粒子膜で形成したが、そのシート抵抗値については、
10の3乗から10の7乗[オーム/sq]の範囲に含
まれるよう設定した。
As described above, the conductive thin film 1104 is formed of a fine particle film, and its sheet resistance value is
It was set to be included in the range of 10 3 to 10 7 [Ohm / sq].

【0098】なお、導電性薄膜1104と素子電極11
02および1103とは、電気的に良好に接続されるの
が望ましいため、互いの一部が重なりあうような構造を
とっている。その重なり方は、図14の例においては、
下から、基板、素子電極、導電性薄膜の順序で積層した
が、場合によっては下から基板、導電性薄膜、素子電
極、の順序で積層してもさしつかえない。
The conductive thin film 1104 and the device electrode 11
Since it is desirable that the wires 02 and 1103 be electrically connected well, they have a structure in which a part of each overlaps with the other. In the example of FIG. 14, the overlapping manner is as follows.
Although the substrate, the device electrode, and the conductive thin film are stacked in this order from the bottom, in some cases, the substrate, the conductive thin film, and the device electrode may be stacked in this order from the bottom.

【0099】また、電子放出部1105は、導電性薄膜
1104の一部に形成された亀裂状の部分であり、電気
的には周囲の導電性薄膜よりも高抵抗な性質を有してい
る。亀裂は、導電性薄膜1104に対して、後述する通
電フォーミングの処理を行うことにより形成する。亀裂
内には、数オングストロームから数百オングストローム
の粒径の微粒子を配置する場合がある。なお、実際の電
子放出部の位置や形状を精密かつ正確に図示するのは困
難なため、図14においては模式的に示した。
Further, the electron emitting portion 1105 is a crack-like portion formed in a part of the conductive thin film 1104, and has an electrically higher resistance than the surrounding conductive thin film. The crack is formed by performing a later-described energization forming process on the conductive thin film 1104. Fine particles having a particle diameter of several angstroms to several hundred angstroms may be arranged in the cracks. Since it is difficult to accurately and accurately show the actual position and shape of the electron-emitting portion, it is schematically shown in FIG.

【0100】また、薄膜1113は、炭素もしくは炭素
化合物よりなる薄膜で、電子放出部1105およびその
近傍を被覆している。薄膜1113は、通電フォーミン
グ処理後に、後述する通電活性化の処理を行うことによ
り形成する。
The thin film 1113 is a thin film made of carbon or a carbon compound and covers the electron emitting portion 1105 and its vicinity. The thin film 1113 is formed by performing an energization activation process described later after the energization forming process.

【0101】薄膜1113は、単結晶グラファイト、多
結晶グラファイト、非晶質カーボンのいずれかか、もし
くはその混合物であり、膜厚は500[オングストロー
ム]以下とするが、300[オングストローム]以下と
するのがさらに好ましい。
The thin film 1113 is made of any one of single crystal graphite, polycrystalline graphite and amorphous carbon, or a mixture thereof, and the film thickness is 500 [angstrom] or less, but 300 [angstrom] or less. Is more preferable.

【0102】なお、実際の薄膜1113の位置や形状を
精密に図示するのは困難なため、図14においては模式
的に示した。また、平面図14(a)においては、薄膜
1113の一部を除去した素子を図示した。
Since it is difficult to accurately illustrate the actual position and shape of the thin film 1113, it is schematically shown in FIG. Further, in the plan view (a), an element in which a part of the thin film 1113 is removed is shown.

【0103】以上、好ましい素子の基本構成を述べた
が、本実施形態の素子については以下のような素子を用
いた。
The basic structure of a preferable element has been described above, but the following element is used as the element of the present embodiment.

【0104】すなわち、基板1101には青板ガラスを
用い、素子電極1102と1103にはNi薄膜を用い
た。素子電極の厚さdは1000[オングストロー
ム]、電極間隔Lは2[マイクロメータ]とした。
That is, soda lime glass was used for the substrate 1101, and Ni thin films were used for the device electrodes 1102 and 1103. The thickness d of the device electrode was 1000 [angstrom], and the electrode interval L was 2 [micrometer].

【0105】微粒子膜の主要材料としてPdもしくはP
dOを用い、微粒子膜の厚さは約100[オングストロ
ーム]、幅Wは100[マイクロメータ]とした。
Pd or P as the main material of the fine particle film
The thickness of the fine particle film was about 100 [angstrom] and the width W was 100 [micrometer] using dO.

【0106】次に、好適な平面型の表面伝導型放出素子
の製造方法について説明する。図15の(a)〜(d)
は、表面伝導型放出素子の製造工程を説明するための断
面図で、各部材の表記は前記図14と同一である。
Next, a method of manufacturing a suitable flat type surface conduction electron-emitting device will be described. 15 (a) to (d)
FIG. 14 is a cross-sectional view for explaining a manufacturing process of the surface conduction electron-emitting device, and the notation of each member is the same as that in FIG.

【0107】1)まず、図15(a)に示すように、基
板1101上に素子電極1102および1103を形成
する。
1) First, as shown in FIG. 15A, device electrodes 1102 and 1103 are formed on a substrate 1101.

【0108】形成するにあたっては、あらかじめ基板1
101を洗剤、純水、有機溶剤を用いて十分に洗浄後、
素子電極の材料を堆積させる。堆積する方法としては、
たとえば、蒸着法やスパッタ法などの真空成膜技術を用
ればよい。その後、堆積した電極材料を、フォトリソグ
ラフィー・エッチング技術を用いてパターニングし、図
15(a)に示した一対の素子電極(1102と110
3)を形成する。
Before forming, the substrate 1 is formed.
After sufficiently washing 101 with a detergent, pure water and an organic solvent,
The material of the device electrode is deposited. As a method of depositing,
For example, a vacuum film forming technique such as an evaporation method or a sputtering method may be used. Then, the deposited electrode material is patterned by using a photolithography / etching technique to form a pair of device electrodes (1102 and 110) shown in FIG.
Form 3).

【0109】2)次に、同図(b)に示すように、導電
性薄膜1104を形成する。
2) Next, a conductive thin film 1104 is formed as shown in FIG.

【0110】形成するにあたっては、まず図15(a)
の基板に有機金属溶液を塗布して乾燥し、加熱焼成処理
して微粒子膜を成膜した後、フォトリソグラフィー・エ
ッチングにより所定の形状にパターニングする。ここ
で、有機金属溶液とは、導電性薄膜に用いる微粒子の材
料を主要元素とする有機金属化合物の溶液である。具体
的には、本実施形態では主要元素としてPdを用いた。
また、実施形態では塗布方法として、ディッピング法を
用いたが、それ以外のたとえばスピンナー法やスプレー
法を用いてもよい。
In forming the film, first, FIG.
The substrate is coated with an organic metal solution, dried, heated and baked to form a fine particle film, and then patterned into a predetermined shape by photolithography and etching. Here, the organometallic solution is a solution of an organometallic compound whose main element is a material of fine particles used for the conductive thin film. Specifically, Pd is used as the main element in this embodiment.
Further, although the dipping method is used as the coating method in the embodiment, other methods such as a spinner method and a spray method may be used.

【0111】また、微粒子膜で作られる導電性薄膜の成
膜方法としては、本実施形態で用いた有機金属溶液の塗
布による方法以外の、たとえば真空蒸着法やスパッタ
法、あるいは化学的気相堆積法などを用いる場合もあ
る。
Further, as a method for forming a conductive thin film made of a fine particle film, other than the method of applying the organometallic solution used in this embodiment, for example, a vacuum vapor deposition method, a sputtering method, or a chemical vapor deposition method. The law may be used.

【0112】3)次に、図15(c)に示すように、フ
ォーミング用電源1110から素子電極1102と11
03の間に適宜の電圧を印加し、通電フォーミング処理
を行って、電子放出部1105を形成する。
3) Next, as shown in FIG. 15C, from the forming power supply 1110 to the device electrodes 1102 and 11
The electron emitting portion 1105 is formed by applying an appropriate voltage during the period 03 and performing the energization forming process.

【0113】通電フォーミング処理とは、微粒子膜で作
られた導電性薄膜1104に通電を行って、その一部を
適宜に破壊、変形、もしくは変質せしめ、電子放出を行
うのに好適な構造に変化させる処理のことである。微粒
子膜で作られた導電性薄膜のうち電子放出を行うのに好
適な構造に変化した部分(すなわち電子放出部110
5)においては、薄膜に適当な亀裂が形成されている。
なお、電子放出部1105が形成される前と比較する
と、形成された後は素子電極1102と1103の間で
計測される電気抵抗は大幅に増加する。
The energization forming treatment means that the electroconductive thin film 1104 made of a fine particle film is energized, and a part of it is appropriately destroyed, deformed or altered to change into a structure suitable for electron emission. It is a process that causes it. A portion of the conductive thin film made of a fine particle film that has been changed to a structure suitable for emitting electrons (that is, the electron emitting portion 110
In 5), an appropriate crack is formed in the thin film.
Note that the electric resistance measured between the element electrodes 1102 and 1103 after the formation is significantly increased as compared with before the formation of the electron emission portion 1105.

【0114】通電方法をより詳しく説明するために、図
16に、フォーミング用電源1110から印加する適宜
の電圧波形の一例を示す。微粒子膜で作られた導電性薄
膜をフォーミングする場合には、パルス状の電圧が好ま
しく、本実施形態の場合には同図に示したようにパルス
幅T1の三角波パルスをパルス間隔T2で連続的に印加
した。その際には、三角波パルスの波高値Vpfを、順
次昇圧した。また、電子放出部1105の形成状況をモ
ニターするためのモニターパルスPmを適宜の間隔で三
角波パルスの間に挿入し、その際に流れる電流を電流計
1111で計測した。
In order to describe the energization method in more detail, FIG. 16 shows an example of an appropriate voltage waveform applied from the forming power supply 1110. When forming a conductive thin film made of a fine particle film, a pulsed voltage is preferable, and in the case of the present embodiment, a triangular wave pulse having a pulse width T1 is continuously formed at a pulse interval T2 as shown in FIG. Applied to. At that time, the peak value Vpf of the triangular wave pulse was sequentially increased. In addition, a monitor pulse Pm for monitoring the state of formation of the electron-emitting portion 1105 was inserted between triangular-wave pulses at appropriate intervals, and the current flowing at that time was measured by an ammeter 1111.

【0115】実施形態においては、たとえば10のマイ
ナス5乗[torr]程度の真空雰囲気下において、た
とえばパルス幅T1を1[ミリ秒]、パルス間隔T2を
10[ミリ秒]とし、波高値Vpfを1パルスごとに
0.1[V]ずつ昇圧した。そして、三角波を5パルス
印加するたびに1回の割りで、モニターパルスPmを挿
入した。フォーミング処理に悪影響を及ぼすことがない
ように、モニターパルスの電圧Vpmは0.1[V]に
設定した。そして、素子電極1102と1103の間の
電気抵抗が1×10の6乗[オーム]になった段階、す
なわちモニターパルス印加時に電流計1111で計測さ
れる電流が1×10のマイナス7乗[A]以下になった
段階で、フォーミング処理にかかわる通電を終了した。
In the embodiment, for example, in a vacuum atmosphere of about 10 −5 [torr], for example, the pulse width T1 is 1 [millisecond], the pulse interval T2 is 10 [millisecond], and the peak value Vpf is The voltage was increased by 0.1 [V] for each pulse. Then, the monitor pulse Pm was inserted at a rate of one every time five triangular waves were applied. The monitor pulse voltage Vpm was set to 0.1 [V] so as not to adversely affect the forming process. Then, when the electric resistance between the element electrodes 1102 and 1103 reaches 1 × 10 6 [ohm], that is, the current measured by the ammeter 1111 when the monitor pulse is applied is 1 × 10 −7 [A]. ] At the stage below, the energization related to the forming process was terminated.

【0116】なお、上記の方法は、本実施形態の表面伝
導型放出素子に関する好ましい方法であり、たとえば微
粒子膜の材料や膜厚、あるいは素子電極間隔Lなど表面
伝導型放出素子の設計を変更した場合には、それに応じ
て通電の条件を適宜変更するのが望ましい。
The above method is a preferable method for the surface conduction electron-emitting device of this embodiment, and the design of the surface conduction electron-emitting device such as the material and film thickness of the fine particle film or the element electrode spacing L is changed. In this case, it is desirable to appropriately change the energization conditions accordingly.

【0117】4)次に、図15の(d)に示すように、
活性化用電源1112から素子電極1102と1103
の間に適宜の電圧を印加し、通電活性化処理を行って、
電子放出特性の改善を行う。
4) Next, as shown in FIG.
The device electrodes 1102 and 1103 are supplied from the activation power source 1112.
During the energization activation process, apply an appropriate voltage during
The electron emission characteristics are improved.

【0118】通電活性化処理とは、前記通電フォーミン
グ処理により形成された電子放出部1105に適宜の条
件で通電を行って、その近傍に炭素もしくは炭素化合物
を堆積せしめる処理のことである。図15(d)におい
ては、炭素もしくは炭素化合物よりなる堆積物を部材1
113として模式的に示した。なお、通電活性化処理を
行うことにより、行う前と比較して、同じ印加電圧にお
ける放出電流を典型的には100倍以上に増加させるこ
とができる。
The energization activation process is a process of energizing the electron emitting portion 1105 formed by the energization forming process under appropriate conditions to deposit carbon or a carbon compound in the vicinity thereof. In FIG. 15D, the deposit made of carbon or a carbon compound is used as the member 1
It is shown schematically as 113. Note that by performing the energization activation process, the emission current at the same applied voltage can be typically increased by 100 times or more as compared with before the energization activation process.

【0119】具体的には、10のマイナス6乗[tor
r]の範囲内の真空雰囲気中で、電圧パルスを定期的に
印加することにより、真空雰囲気中に存在する有機化合
物を起源とする炭素もしくは炭素化合物を堆積させる。
堆積物1113は、単結晶グラファイト、多結晶グラフ
ァイト、非晶質カーボン、のいずれかか、もしくはその
混合物であり、膜厚は500[オングストローム]以
下、より好ましくは300[オングストローム]以下で
ある。
Specifically, 10 −6 [tor]
By periodically applying a voltage pulse in a vacuum atmosphere in the range of r], carbon or a carbon compound originating from an organic compound existing in the vacuum atmosphere is deposited.
The deposit 1113 is one of single-crystal graphite, polycrystalline graphite, and amorphous carbon, or a mixture thereof, and has a thickness of 500 Å or less, and more preferably 300 Å or less.

【0120】通電方法をより詳しく説明するために、図
4に、活性化用電源1112から印加する適宜の電圧波
形の一例を示す。本実施形態においては、一定電圧の矩
形波を定期的に印加して通電活性化処理を行ったが、具
体的には,矩形波の電圧Vacは14[V],パルス幅
T3は1[ミリ秒],パルス間隔T4は10[ミリ秒]
とした。なお、上述の通電条件は、本実施形態の表面伝
導型放出素子に関する好ましい条件であり、表面伝導型
放出素子の設計を変更した場合には、それに応じて条件
を適宜変更するのが望ましい。
In order to explain the energization method in more detail, FIG. 4 shows an example of an appropriate voltage waveform applied from the activation power supply 1112. In the present embodiment, the rectangular wave having a constant voltage is periodically applied to perform the energization activation process. Specifically, the rectangular wave voltage Vac is 14 [V] and the pulse width T3 is 1 [millimeter. Second], pulse interval T4 is 10 [millisecond]
And Note that the above-described energization conditions are preferable conditions for the surface conduction electron-emitting device of the present embodiment, and when the design of the surface conduction electron-emitting device is changed, it is desirable to appropriately change the conditions accordingly.

【0121】図15(d)に示す1114は該表面伝導
型放出素子に流れる活性化電流Ifを検出するための電
流計である。活性化用電源1112から電圧を印加する
間、電流計1114で活性化電流Ifを計測して通電活
性化処理の進行状況をモニターし、活性化用電源111
2の動作を制御する。電流計1114で計測された活性
化電流Ifの一例を図17に示すが、活性化電源111
2からパルス電圧を印加しはじめると、時間の経過とと
もに活性化電流Ifは急激に増加するが、やがて増加率
が減少して一定になる。活性化電流Ifの増加率が一定
になった時点で活性化用電源1112からの電圧印加を
停止し、通電活性化処理を終了する。
Reference numeral 1114 shown in FIG. 15 (d) is an ammeter for detecting the activation current If flowing in the surface conduction electron-emitting device. While applying a voltage from the activation power supply 1112, the activation current If is measured by the ammeter 1114 to monitor the progress of the energization activation process, and the activation power supply 111 is detected.
2 is controlled. FIG. 17 shows an example of the activation current If measured by the ammeter 1114.
When the pulse voltage is started to be applied from 2, the activation current If rapidly increases with the passage of time, but the rate of increase gradually decreases and becomes constant. When the rate of increase of the activation current If becomes constant, the voltage application from the activation power supply 1112 is stopped, and the energization activation process ends.

【0122】なお、上述の通電条件は、本実施形態の表
面伝導型放出素子に関する好ましい条件であり、表面伝
導型放出素子の設計を変更した場合には、それに応じて
条件を適宜変更するのが望ましい。
The above energization conditions are preferable conditions for the surface-conduction type electron-emitting device of this embodiment, and when the design of the surface-conduction type electron-emitting device is changed, the conditions should be changed accordingly. desirable.

【0123】以上のようにして、図15(e)に示す平
面型の表面伝導型放出素子を製造した。 (垂直型の表面伝導型放出素子)次に、電子放出部もし
くはその周辺を微粒子膜から形成した表面伝導型放出素
子のもうひとつの代表的な構成、すなわち垂直型の表面
伝導型放出素子の構成について説明する。
As described above, the plane type surface conduction electron-emitting device shown in FIG. 15 (e) was manufactured. (Vertical type surface conduction electron-emitting device) Next, another typical configuration of the surface conduction type electron emission device in which the electron emission portion or its periphery is formed of a fine particle film, that is, the configuration of the vertical type surface conduction electron emission device. Will be described.

【0124】図18は、垂直型の基本構成を説明するた
めの模式的な断面図であり、図中の1201は基板、1
202と1203は素子電極、1206は段差形成部
材、1204は微粒子膜を用いた導電性薄膜、1205
は通電フォーミング処理により形成した電子放出部、1
213は通電活性化処理により形成した薄膜、である。
FIG. 18 is a schematic sectional view for explaining the basic structure of the vertical type, in which 1201 is a substrate.
202 and 1203 are device electrodes, 1206 is a step forming member, 1204 is a conductive thin film using a fine particle film, 1205
Are electron-emitting portions formed by an energization forming process;
213 is a thin film formed by the activation process.

【0125】垂直型が先に説明した平面型と異なる点
は、素子電極のうちの片方(1202)が段差形成部材
1206上に設けられており、導電性薄膜1204が段
差形成部材1206の側面を被覆している点にある。し
たがって、前記図14の平面型における素子電極間隔L
は、垂直型においては段差形成部材1206の段差高L
sとして設定される。なお、基板1201、素子電極1
202および1203、微粒子膜を用いた導電性薄膜1
204、については、前記平面型の説明中に列挙した材
料を同様に用いることが可能である。また、段差形成部
材1206には、たとえばSiO2のような電気的に絶
縁性の材料を用いる。
The vertical type is different from the above-described flat type in that one of the element electrodes (1202) is provided on the step forming member 1206, and the conductive thin film 1204 covers the side surface of the step forming member 1206. The point is that they are covered. Therefore, the device electrode spacing L in the planar type shown in FIG.
Is the step height L of the step forming member 1206 in the vertical type.
s. In addition, the substrate 1201, the element electrode 1
202 and 1203, conductive thin film 1 using fine particle film
204, the materials listed in the description of the planar type can be used in the same manner. An electrically insulating material such as SiO2 is used for the step forming member 1206.

【0126】次に、垂直型の表面伝導型放出素子の製法
について説明する。図19の(a)〜(f)は、製造工
程を説明するための断面図で、各部材の表記は前記図1
8と同一である。
Next, a method of manufacturing a vertical surface conduction electron-emitting device will be described. 19A to 19F are cross-sectional views for explaining the manufacturing process, and the notation of each member is the same as in FIG.
Same as 8.

【0127】1)まず、図19(a)に示すように、基
板1201上に素子電極1203を形成する。
1) First, as shown in FIG. 19A, a device electrode 1203 is formed on a substrate 1201.

【0128】2)次に、同図(b)に示すように、段差
形成部材を形成するための絶縁層を積層する。絶縁層
は、たとえばSiO2をスパッタ法で積層すればよい
が、たとえば真空蒸着法や印刷法などの他の成膜方法を
用いてもよい。
2) Next, as shown in FIG. 11B, an insulating layer for forming the step forming member is laminated. The insulating layer may be formed by laminating, for example, SiO2 by a sputtering method. However, another film forming method such as a vacuum evaporation method or a printing method may be used.

【0129】3)次に、同図(c)に示すように、絶縁
層の上に素子電極1202を形成する。
3) Next, as shown in FIG. 11C, the device electrode 1202 is formed on the insulating layer.

【0130】4)次に、同図(d)に示すように、絶縁
層の一部を、たとえばエッチング法を用いて除去し、素
子電極1203を露出させる。
4) Next, as shown in FIG. 10D, a part of the insulating layer is removed by using, for example, an etching method to expose the device electrode 1203.

【0131】5)次に、同図(e)に示すように、微粒
子膜を用いた導電性薄膜1204を形成する。形成する
には、前記平面型の場合と同じく、たとえば塗布法など
の成膜技術を用いればよい。
5) Next, as shown in FIG. 13E, a conductive thin film 1204 using a fine particle film is formed. For the formation, as in the case of the flat type, a film forming technique such as a coating method may be used.

【0132】6)次に、前記平面型の場合と同じく、通
電フォーミング処理を行い、電子放出部を形成する。図
15(c)を用いて説明した平面型の通電フォーミング
処理と同様の処理を行えばよい。
6) Next, as in the case of the flat type, an energization forming process is performed to form an electron emitting portion. The same process as the planar energization forming process described with reference to FIG. 15C may be performed.

【0133】7)次に、前記平面型の場合と同じく、通
電活性化処理を行い、電子放出部近傍に炭素もしくは炭
素化合物を堆積させる。図15(d)を用いて説明した
平面型の通電活性化処理と同様の処理を行えばよい。
7) Next, as in the case of the planar type, an energization activation process is performed to deposit carbon or a carbon compound in the vicinity of the electron emitting portion. The same process as the planar energization activation process described with reference to FIG. 15D may be performed.

【0134】以上のようにして、図19(f)に示す垂
直型の表面伝導型放出素子を製造した。 (表示装置に用いた表面伝導型放出素子の特性)以上、
平面型と垂直型の表面伝導型放出素子について素子構成
と製法を説明したが、次に表示装置に用いた素子の特性
について述べる。
As described above, the vertical type surface conduction electron-emitting device shown in FIG. 19F was manufactured. (Characteristics of surface conduction electron-emitting device used for display device)
The device configuration and manufacturing method of the planar and vertical type surface conduction electron-emitting devices have been described. Next, the characteristics of the device used in the display device will be described.

【0135】図20に、表示装置に用いた素子の、(放
出電流Ie)対(素子印加電圧Vf)特性、および(素
子電流If)対(素子印加電圧Vf)特性の典型的な例
を示す。なお、放出電流Ieは素子電流Ifに比べて著
しく小さく、同一尺度で図示するのが困難であるうえ、
これらの特性は素子の大きさや形状等の設計パラメータ
を変更することにより変化するものであるため、2本の
グラフは各々任意単位で図示した。
FIG. 20 shows typical examples of the (emission current Ie) vs. (device applied voltage Vf) characteristic and the (device current If) vs. (device applied voltage Vf) characteristic of the device used in the display device. . Note that the emission current Ie is significantly smaller than the element current If, and it is difficult to show the same current on the same scale.
Since these characteristics are changed by changing design parameters such as the size and shape of the element, the two graphs are shown in arbitrary units.

【0136】表示装置に用いた素子は、放出電流Ieに
関して以下に述べる3つの特性を有している。
The element used in the display device has the following three characteristics regarding the emission current Ie.

【0137】第一に、ある電圧(これを閾値電圧Vth
と呼ぶ)以上の大きさの電圧を素子に印加すると急激に
放出電流Ieが増加するが、一方、閾値電圧Vth未満
の電圧では放出電流Ieはほとんど検出されない。
First, a certain voltage (this is referred to as a threshold voltage Vth
The emission current Ie sharply increases when a voltage of the above magnitude is applied to the element, while the emission current Ie is hardly detected at a voltage lower than the threshold voltage Vth.

【0138】すなわち、放出電流Ieに関して、明確な
閾値電圧Vthを持った非線形素子である。
That is, a non-linear element having a clear threshold voltage Vth with respect to the emission current Ie.

【0139】第二に、放出電流Ieは素子に印加する電
圧Vfに依存して変化するため、電圧Vfで放出電流I
eの大きさを制御できる。
Secondly, since the emission current Ie changes depending on the voltage Vf applied to the element, the emission current Ie varies with the voltage Vf.
The magnitude of e can be controlled.

【0140】第三に、素子に印加する電圧Vfに対して
素子から放出される電流Ieの応答速度が速いため、電
圧Vfを印加する時間の長さによって素子から放出され
る電子の電荷量を制御できる。
Third, since the response speed of the current Ie emitted from the element is faster with respect to the voltage Vf applied to the element, the amount of charge of the electrons emitted from the element depends on the length of time during which the voltage Vf is applied. Can control.

【0141】以上のような特性を有するため、表面伝導
型放出素子を表示装置に好適に用いることができた。た
とえば多数の素子を表示画面の画素に対応して設けた表
示装置において、第一の特性を利用すれば、表示画面を
順次走査して表示を行うことが可能である。すなわち、
駆動中の素子には所望の発光輝度に応じて閾値電圧Vt
h以上の電圧を適宜印加し、非選択状態の素子には閾値
電圧Vth未満の電圧を印加する。駆動する素子を順次
切り替えてゆくことにより、表示画面を順次走査して表
示を行うことが可能である。
Because of the above characteristics, the surface conduction electron-emitting device could be suitably used for a display device. For example, in a display device in which a large number of elements are provided corresponding to pixels of a display screen, if the first characteristic is used, display can be performed by sequentially scanning the display screen. That is,
The driving element has a threshold voltage Vt according to a desired light emission luminance.
h or higher, and a voltage lower than the threshold voltage Vth is applied to the non-selected elements. By sequentially switching the elements to be driven, the display screen can be sequentially scanned and displayed.

【0142】また、第二の特性かまたは第三の特性を利
用することにより、発光輝度を制御することができるた
め、諧調表示を行うことが可能である。 (多数素子を単純マトリクス配線したマルチ電子ビーム
源の構造)次に、上述の表面伝導型放出素子を基板上に
配列して単純マトリクス配線したマルチ電子ビーム源の
構造について述べる。
Further, by using the second characteristic or the third characteristic, the light emission luminance can be controlled, so that a gradation display can be performed. (Structure of multi-electron beam source in which a large number of elements are wired in a simple matrix) Next, the structure of a multi-electron beam source in which the above surface conduction electron-emitting devices are arranged on a substrate and wired in a simple matrix will be described.

【0143】図21に示すのは、前記図12の表示パネ
ルに用いたマルチ電子ビーム源の平面図である。基板上
には、前記図14で示したものと同様な表面伝導型放出
素子が配列され、これらの素子は行方向配線電極100
3と列方向配線電極1004により単純マトリクス状に
配線されている。行方向配線電極1003と列方向配線
電極1004の交差する部分には、電極間に絶縁層(不
図示)が形成されており、電気的な絶縁が保たれてい
る。
FIG. 21 is a plan view of the multi-electron beam source used in the display panel of FIG. Surface conduction electron-emitting devices similar to those shown in FIG. 14 are arranged on the substrate, and these devices are arranged in the row-direction wiring electrode 100.
3 and the column-direction wiring electrodes 1004 are wired in a simple matrix. An insulating layer (not shown) is formed between the row-directional wiring electrodes 1003 and the column-directional wiring electrodes 1004 where they intersect, so that electrical insulation is maintained.

【0144】図21のA−A’に沿った断面を、図22
に示す。
A cross section taken along the line AA 'of FIG. 21 is shown in FIG.
Shown in

【0145】なお、このような構造のマルチ電子源は、
あらかじめ基板上に行方向配線電極1003、列方向配
線電極1004、電極間絶縁層(不図示)、および表面
伝導型放出素子の素子電極と導電性薄膜を形成した後、
行方向配線電極1003および列方向配線電極1004
を介して各素子に給電して通電フォーミング処理と通電
活性化処理を行うことにより製造した。
The multi-electron source having such a structure is
After previously forming a row direction wiring electrode 1003, a column direction wiring electrode 1004, an interelectrode insulating layer (not shown), and a device electrode and a conductive thin film of a surface conduction electron-emitting device on a substrate,
Row-direction wiring electrode 1003 and column-direction wiring electrode 1004
The device was manufactured by supplying power to each element through the device and performing an energization forming process and an energization activation process.

【0146】尚、本発明は、複数の機器から構成される
システムに適用しても、1つの機器から成る装置に適用
しても良い。また、本発明はシステム或は装置にプログ
ラムを供給することによって達成される場合にも適用で
きることはいうまでもない。
The present invention may be applied to a system composed of a plurality of devices or an apparatus composed of one device. Needless to say, the present invention can be applied to a case where the present invention is achieved by supplying a program to a system or an apparatus.

【0147】[0147]

【発明の効果】以上説明した様に本発明によれば、活性
化に際して、各ラインの電流を測定し、その結果に基づ
いて各ラインの活性化の完了を判断することにより、基
板全体で特性の優れた電子源が得られる。また、その電
子源を用いて、輝度分布の少なく、輝度が高い高品位な
画像形成装置を実現することができる。
As described above, according to the present invention, at the time of activation, the current of each line is measured, and the completion of activation of each line is judged based on the result, so that the characteristics of the entire substrate are improved. An excellent electron source can be obtained. Further, by using the electron source, it is possible to realize a high-quality image forming apparatus having a small luminance distribution and a high luminance.

【0148】[0148]

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

【図1】本発明に係る一実施形態におけるマルチ表面伝
導型放出素子の通電活性化装置を示すブロック図であ
る。
FIG. 1 is a block diagram showing an energization activation device for a multi-surface conduction electron-emitting device according to an embodiment of the present invention.

【図2】本実施形態におけるライン選択部の詳細構成を
示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a detailed configuration of a line selection unit in the present embodiment.

【図3】本実施形態における電流検出部の詳細構成を示
す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a detailed configuration of a current detection unit in the present embodiment.

【図4】活性化電源からの出力電圧の波形を示す図であ
る。
FIG. 4 is a diagram showing a waveform of an output voltage from an activation power supply.

【図5】第1の実施の形態における活性化の制御手順を
示すフローチャートである。
FIG. 5 is a flow chart showing an activation control procedure in the first embodiment.

【図6】本発明に係る第2実施形態におけるマルチ表面
伝導型放出素子素子の通電活性化装置構成を示すブロッ
ク図である。
FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of an energization activation device for a multi-surface conduction electron-emitting device according to a second embodiment of the present invention.

【図7】第2、第3実施形態におけるライン切り換えの
タイミングを説明するための図である。
FIG. 7 is a diagram for explaining a line switching timing in the second and third embodiments.

【図8】第2の実施の形態における活性化の制御手順を
示すフローチャートである。
FIG. 8 is a flowchart showing an activation control procedure in the second embodiment.

【図9】本発明に係る第3実施形態におけるマルチ表面
伝導型放出素子の通電活性化装置構成を示すブロック図
である。
FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of an energization activation device for a multi-surface conduction type emission device according to a third embodiment of the present invention.

【図10】第3の実施の形態における活性化の制御手順
を示すフローチャートである。
FIG. 10 is a flowchart showing an activation control procedure according to the third embodiment.

【図11】第3実施形態におけるライン切り換えのタイ
ミングを説明するための図である。
FIG. 11 is a diagram for explaining a line switching timing in the third embodiment.

【図12】実施形態における表示パネルの構成を示す図
である。
FIG. 12 is a diagram showing a configuration of a display panel in the embodiment.

【図13】実施形態における表示パネルの蛍光体の配置
例を示す図である。
FIG. 13 is a diagram showing an arrangement example of phosphors of the display panel in the embodiment.

【図14】実施形態における平面型の表面伝導型放出素
子の平面図及び断面図である。
14A and 14B are a plan view and a cross-sectional view of a planar surface conduction electron-emitting device according to an embodiment.

【図15】実施形態における平面型の表面伝導型放出素
子の製法を示す図である。
FIG. 15 is a diagram showing a method of manufacturing a planar surface conduction electron-emitting device according to the embodiment.

【図16】実施形態における表面伝導型放出素子のフォ
ーミング電圧の波形を示す図である。
FIG. 16 is a diagram showing a waveform of a forming voltage of the surface conduction electron-emitting device according to the embodiment.

【図17】実施形態における表面伝導型放出素子の活性
化電流の波形を示す図である。
FIG. 17 is a diagram showing a waveform of an activation current of the surface conduction electron-emitting device according to the embodiment.

【図18】実施形態における垂直型の表面伝導型放出素
子の断面図である。
FIG. 18 is a sectional view of a vertical surface conduction electron-emitting device according to an embodiment.

【図19】実施形態における垂直型の表面伝導型放出素
子の製法を示す図である。
FIG. 19 is a diagram showing a method of manufacturing the vertical surface conduction electron-emitting device according to the embodiment.

【図20】実施形態における表面伝導型放出素子の特性
を示す図である。
FIG. 20 is a diagram showing characteristics of the surface conduction electron-emitting device according to the embodiment.

【図21】実施形態における表示パネルに用いたマルチ
電子ビーム源の平面図である。
FIG. 21 is a plan view of a multi-electron beam source used for the display panel in the embodiment.

【図22】実施形態における表示パネルに用いたマルチ
電子ビーム源の矢視断面図である。
FIG. 22 is a cross-sectional view of the multi-electron beam source used for the display panel in the embodiment as viewed in the direction of arrows.

【図23】従来の表面伝導型放出素子の平面図である。FIG. 23 is a plan view of a conventional surface conduction electron-emitting device.

【図24】従来のマルチ電子ビーム源の配線を示す図で
ある。
FIG. 24 is a diagram showing wiring of a conventional multi-electron beam source.

【図25】従来の表面伝導型放出素子の活性化電圧の波
形を示す図である。
FIG. 25 is a diagram showing a waveform of an activation voltage of a conventional surface conduction electron-emitting device.

【図26】従来の単純マトリクス型のマルチ電子ビーム
源を活性化する等価回路を示す図である。
FIG. 26 is a diagram showing an equivalent circuit for activating a conventional simple matrix type multi-electron beam source.

【図27】従来の単素子の表面伝導型放出素子の活性化
特性を示す図である。
FIG. 27 is a diagram showing activation characteristics of a conventional single element surface conduction electron-emitting device.

【図28】従来の表面伝導型放出素子の活性化特性を示
す図である。
FIG. 28 is a diagram showing activation characteristics of a conventional surface conduction electron-emitting device.

【図29】従来の梯子型のマルチ電子ビーム源を活性化
する等価回路を示す図である。
FIG. 29 is a diagram showing an equivalent circuit for activating a conventional ladder-type multi-electron beam source.

Claims (20)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 複数の表面伝導型放出素子を行単位で配
置して成る電子源における各素子の放出特性を活性化す
る電子源の製造装置であって、 所定の順序で1つの行を選択する選択手段と、 前記選択手段により選択された行の素子群について、所
定波形のパルスを印加するパルス印加手段と、 前記パルス印加手段によりパルスが印加された際に流れ
る電流を測定する電流測定手段と、 前記測定手段により前回測定した電流値に対する最近測
定した電流値の増加量が所定値以下となるまで、前記選
択手段と前記パルス印加手段とを制御して、各行につい
てパルスの印加をくり返し行わせる制御手段とを備える
ことを特徴とする電子源の製造装置。
1. An electron source manufacturing apparatus for activating the emission characteristics of each element in an electron source comprising a plurality of surface conduction electron-emitting devices arranged in rows, wherein one row is selected in a predetermined order. Selecting means, pulse applying means for applying a pulse of a predetermined waveform to the element group of the row selected by the selecting means, and current measuring means for measuring a current flowing when the pulse is applied by the pulse applying means And, until the increase amount of the current value measured recently by the measuring means with respect to the current value measured last time is less than or equal to a predetermined value, the selecting means and the pulse applying means are controlled to repeatedly apply the pulse for each row. An electron source manufacturing apparatus, comprising:
【請求項2】 前記制御手段は、前記選択手段により選
択した行について、行ごとに前記電流値の増加量が所定
値以下となるまでパルスの印加を繰り返し、その後前記
選択手段によりつぎの行を選択せしめることを特徴とす
る請求項1に記載の電子源の製造装置。
2. The control means repeats application of a pulse for each row selected by the selecting means until the amount of increase in the current value becomes equal to or less than a predetermined value, and then the next row is selected by the selecting means. The electron source manufacturing apparatus according to claim 1, wherein the manufacturing apparatus is an electron source.
【請求項3】 前記制御手段は、前記パルス印加手段に
よる1回のパルス印加ごとに、前記選択手段により前記
電流値の増加量が所定値以下となった行については飛び
越して、次の行を選択せしめることを特徴とする請求項
1に記載の電子源の製造装置。
3. The control means skips a row in which the increase amount of the current value is equal to or less than a predetermined value by the selection means and skips to the next row every time the pulse application means applies one pulse. The electron source manufacturing apparatus according to claim 1, wherein the manufacturing apparatus is an electron source.
【請求項4】 前記制御手段は、前記パルス印加手段に
よる1回のパルス印加ごとに次の行を選択せしめ、すべ
ての行について前記電流値の増加量が所定値以下となる
までパルスの印加を繰り返させることを特徴とする請求
項1に記載の電子源の製造装置。
4. The control means selects the next row for each pulse application by the pulse applying means, and applies the pulse until the increase amount of the current value becomes equal to or less than a predetermined value for all rows. The apparatus for manufacturing an electron source according to claim 1, wherein the apparatus is repeated.
【請求項5】 前記電子源は、複数の表面伝導型放出素
子を、行列状に接続して成ることを特徴とする請求項1
乃至3いずれかに記載の電子源の製造装置。
5. The electron source comprises a plurality of surface conduction electron-emitting devices connected in a matrix.
4. The electron source manufacturing apparatus according to any one of 3 to 3.
【請求項6】 前記電子源は、複数の表面伝導型放出素
子を、梯子状に接続して成ることを特徴とする請求項1
または4に記載の電子源の製造装置。
6. The electron source comprises a plurality of surface conduction electron-emitting devices connected in a ladder shape.
Or the manufacturing apparatus of the electron source according to 4.
【請求項7】 前記パルス印加手段は、所定時間幅かつ
所定電圧の矩形パルスを印加することを特徴とする請求
項1乃至6いずれかに記載の電子源の製造装置。
7. The apparatus for manufacturing an electron source according to claim 1, wherein the pulse applying means applies a rectangular pulse having a predetermined time width and a predetermined voltage.
【請求項8】 前記制御手段は、前記パルス印加手段に
よる各行に対するパルス印加を、所定時間間隔で行わせ
ることを特徴とする請求項1乃至7いずれかに記載の電
子源の製造装置。
8. The electron source manufacturing apparatus according to claim 1, wherein the control means causes the pulse application means to apply a pulse to each row at a predetermined time interval.
【請求項9】 前記制御手段は、前記電流測定手段によ
り測定された電流値を記憶する記憶手段を有し、該記憶
手段に記憶された値と、前記電流測定手段により測定さ
れた値とを比較し、前記所定値以上の差がある場合に
は、測定された値を前記記憶手段に記憶することを特徴
とする請求項1乃至8いずれかに記載の電子源の製造装
置。
9. The control means has a storage means for storing the current value measured by the current measuring means, and stores the value stored in the storage means and the value measured by the current measuring means. 9. The apparatus for manufacturing an electron source according to claim 1, wherein the measured value is stored in the storage means when the difference is equal to or more than the predetermined value by comparison.
【請求項10】 複数の表面伝導型放出素子を行単位で
配置して成る電子源における各素子の放出特性を活性化
する電子源の製造方法であって、 所定の順序で1つの行を選択する選択工程と、 前記選択工程により選択された行の素子群について、所
定波形のパルスを印加するパルス印加工程と、 前記パルス印加工程によりパルスが印加された際に流れ
る電流を測定する電流測定工程とを備え、 前記測定工程により前回測定した電流値に対する最近測
定した電流値の増加量が所定値以下となるまで、前記選
択手段と前記パルス印加手段とを制御して、各行につい
てパルスの印加をくり返し行わせることを特徴とする電
子源の製造方法。
10. A method of manufacturing an electron source in which a plurality of surface conduction electron-emitting devices are arranged row by row to activate the emission characteristics of each element, wherein one row is selected in a predetermined order. Selecting step, a pulse applying step of applying a pulse of a predetermined waveform to the element group of the row selected in the selecting step, and a current measuring step of measuring a current flowing when the pulse is applied in the pulse applying step And, until the increase amount of the current value measured recently with respect to the current value measured last time by the measurement step is equal to or less than a predetermined value, by controlling the selection means and the pulse applying means, to apply a pulse for each row. A method of manufacturing an electron source, which is characterized by being repeatedly performed.
【請求項11】 前記選択工程により選択した行につい
て、行ごとに前記電流値の増加量が所定値以下となるま
でパルスの印加を繰り返し、その後前記選択手段により
つぎの行を選択せしめることを特徴とする請求項10に
記載の電子源の製造方法。
11. For the row selected in the selecting step, pulse application is repeated until the amount of increase in the current value becomes a predetermined value or less for each row, and then the next row is selected by the selecting means. The method for manufacturing an electron source according to claim 10.
【請求項12】 前記パルス印加工程による1回のパル
ス印加ごとに、前記電流値の増加量が所定値以下となっ
た行については飛び越して、次の行を選択せしめること
を特徴とする請求項10に記載の電子源の製造方法。
12. The method according to claim 12, wherein each time a pulse is applied in the pulse applying step, a row in which the amount of increase in the current value is equal to or less than a predetermined value is skipped and the next row is selected. 10. The method for manufacturing an electron source according to 10.
【請求項13】 前記パルス印加工程による1回のパル
ス印加ごとに次の行を選択せしめ、すべての行について
前記電流値の増加量が所定値以下となるまでパルスの印
加を繰り返させることを特徴とする請求項10に記載の
電子源の製造方法。
13. The next row is selected for each pulse application in the pulse applying step, and pulse application is repeated for all rows until the amount of increase in the current value is equal to or less than a predetermined value. The method for manufacturing an electron source according to claim 10.
【請求項14】 前記電子源は、複数の表面伝導型放出
素子を、行列状に接続して成ることを特徴とする請求項
10乃至12いずれかに記載の電子源の製造装方法。
14. The method for manufacturing an electron source according to claim 10, wherein the electron source is formed by connecting a plurality of surface conduction electron-emitting devices in a matrix.
【請求項15】 前記電子源は、複数の表面伝導型放出
素子を、梯子状に接続して成ることを特徴とする請求項
10または13に記載の電子源の製造方法。
15. The method of manufacturing an electron source according to claim 10, wherein the electron source is formed by connecting a plurality of surface conduction electron-emitting devices in a ladder shape.
【請求項16】 前記パルス印加工程は、所定時間幅か
つ所定電圧の矩形パルスを印加することを特徴とする請
求項10乃至15いずれかに記載の電子源の製造方法。
16. The method of manufacturing an electron source according to claim 10, wherein the pulse applying step applies a rectangular pulse having a predetermined time width and a predetermined voltage.
【請求項17】 前記パルス印加工程による各行に対す
るパルス印加を、所定時間間隔で行わせることを特徴と
する請求項10乃至16いずれかに記載の電子源の製造
方法。
17. The method for manufacturing an electron source according to claim 10, wherein the pulse application to each row in the pulse application step is performed at a predetermined time interval.
【請求項18】 前記電流測定工程により測定された電
流値を記憶する記憶手段に記憶された値と、前記電流測
定工程により測定された値とを比較し、前記所定値以上
の差がある場合には、測定された値を前記記憶手段に記
憶することを特徴とする請求項10乃至17いずれかに
記載の電子源の製造方法。
18. When the value stored in the storage means for storing the current value measured in the current measuring step is compared with the value measured in the current measuring step, and there is a difference of not less than the predetermined value. 18. The method of manufacturing an electron source according to claim 10, wherein the measured value is stored in the storage means.
【請求項19】 請求項10乃至18のいずれかに記載
の製造方法により製造されることを特徴とする電子源。
19. An electron source manufactured by the manufacturing method according to claim 10.
【請求項20】 請求項19に記載の電子源と、 前記電子源から放出された電荷に応じた輝度で発光する
発光手段とを備えることを特徴とする画像形成装置。
20. An image forming apparatus, comprising: the electron source according to claim 19; and a light emitting unit that emits light with a brightness according to an electric charge emitted from the electron source.
JP277296A 1996-01-11 1996-01-11 Electron source, device for manufacturing electron source, its manufacture, and image forming device using the same Withdrawn JPH09190765A (en)

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