JPH10279760A - Metal compound composition for producing electron emission element, production of electron emission element by using the same, electron emission element and image formation apparatus - Google Patents

Metal compound composition for producing electron emission element, production of electron emission element by using the same, electron emission element and image formation apparatus

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JPH10279760A
JPH10279760A JP10401697A JP10401697A JPH10279760A JP H10279760 A JPH10279760 A JP H10279760A JP 10401697 A JP10401697 A JP 10401697A JP 10401697 A JP10401697 A JP 10401697A JP H10279760 A JPH10279760 A JP H10279760A
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JP
Japan
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metal compound
electron
compound composition
emitting device
water
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JP10401697A
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Japanese (ja)
Inventor
Yasuko Tomita
康子 富田
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Original Assignee
Canon Inc
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain the subject composition used for producing a homogeneous element hardly precipitating a crystal of metal compound when producing an electron emission element, by using a liquid consisting essentially of water and containing a metal compound and a specific vinyl alcohol. SOLUTION: The objective composition is a liquid consisting essentially of water and containing (A) a water-soluble metal compound and (B) a partially esterified polyvinyl alcohol having <400 average polymerization degree. Further, the component B is preferably a water-soluble organic metal compound of a platinum group element, especially the one containing palladium, acetic acid group and ethanolamine, e.g. (monoethanolamine) (acetic acid)palladium, and further the composition preferably contains (C) a water-soluble polyhydric alcohol and (D) a monohydric alcohol.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、電子放出素子製造
用水溶性金属化合物組成物、それを用いた電子放出素子
の製造方法、電子放出素子および画像形成装置に関す
る。更に詳しくはインクジェット方式を利用して形成し
た電子放出素子、それを用いた表示素子、および画像形
成装置に関する。
The present invention relates to a water-soluble metal compound composition for manufacturing an electron-emitting device, a method for manufacturing an electron-emitting device using the composition, an electron-emitting device, and an image forming apparatus. More specifically, the present invention relates to an electron-emitting device formed using an ink-jet method, a display device using the same, and an image forming apparatus.

【0002】[0002]

【従来の技術】冷陰極電子源として表面伝導型電子放出
素子(以下SCE素子と略す)が知られている。SCE
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、電子放出が起こる現象を利用
するものである。この表面伝導型電子放出素子としては
エリンソン等によるSnO2 薄膜を用いたもの[M.
I.E1inson,Radio Eng.Elect
ron Pys.,10,(1965)]のほか、Au
薄膜を用いたもの[G.Dittmer.“Thin
Solid Films”、9,317(197
2)]、In/SnO薄膜を用いたもの
[M.Hartwell and C.G.Fonst
ad:”IEEE Trans.ED Conf.”,
519(1975)],カ−ボン薄膜を用いたもの[荒
木久 他:真空、第26巻、第1号、22頁(198
3)]等が報告されている。
2. Description of the Related Art A surface conduction electron-emitting device (hereinafter abbreviated as SCE device) is known as a cold cathode electron source. SCE
The element utilizes a phenomenon in which electron emission occurs when a current flows in a small-area thin film formed on a substrate in parallel with the film surface. As the surface conduction electron-emitting device, a device using a SnO 2 thin film by Elinson et al. [M.
I. E1 inson, Radio Eng. Elect
ron Pys. , 10, (1965)] and Au
Using a thin film [G. Dittmer. “Thin
Solid Films ", 9, 317 (197
2)], using an In 2 O 3 / SnO 2 thin film [M. Hartwell and C.M. G. FIG. Fonst
ad: “IEEE Trans. ED Conf.”,
519 (1975)], using carbon thin film [Hisashi Araki et al .: Vacuum, Vol. 26, No. 1, p. 22 (198
3)] has been reported.

【0003】これらSCE素子の典型的な素子構成とし
て前述のM.ハートウェルの素子構成を図1により説明
する。同図において1は絶縁性基板である。4は電子放
出部を含む薄膜で、後述のフォーミングと呼ばれる通電
処理を行い電子放出部3を形成したものである。また図
中の素子の長さL1はおよそ0.5mm〜1mm、素子
の幅W1は約0.1mmである。
As a typical device configuration of these SCE devices, the above-mentioned M.S. The device configuration of the Hartwell will be described with reference to FIG. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an insulating substrate. Reference numeral 4 denotes a thin film including an electron-emitting portion, on which an electron-emitting portion 3 is formed by conducting an energizing process called forming, which will be described later. The element length L1 in the figure is about 0.5 mm to 1 mm, and the element width W1 is about 0.1 mm.

【0004】従来、これらのSCE素子においては、電
子放出を行う前に電子放出部形成用薄膜を予めフォーミ
ングと呼ばれる通電処理によって電子放出部3を形成す
るのが一般的であった。即ち、フォーミングとは前記電
子放出部形成用薄膜の両端に電極5,6を用いて電圧を
印加通電し、電子放出部形成用薄膜を局所的に破壊、変
形もしくは変質させることにより、電気的の高抵抗な状
態の電子放出部3 を形成することである。尚、フォーミ
ングにより電子放出部形成用薄膜の一部に亀裂が発生し
その亀裂付近から電子放出が行われ電子放出部3となる
場合もある。
Heretofore, in these SCE devices, it has been general to form the electron-emitting portion 3 by applying a current called a forming process to the thin film for forming the electron-emitting portion before emitting the electron. That is, forming is a process of applying and applying a voltage to both ends of the thin film for forming an electron emission portion using the electrodes 5 and 6 and locally breaking, deforming or altering the thin film for forming an electron emission portion, thereby forming an electrical connection. This is to form the electron-emitting portion 3 in a high resistance state. In some cases, a crack is generated in a part of the thin film for forming an electron emission portion by forming, and electrons are emitted from the vicinity of the crack to form the electron emission portion 3.

【0005】前記のフォーミング処理をしたSCE素子
は、上述の電子放出部を含む薄膜4に電圧を印加して素
子表面に電流を流すことにより、上述の電子放出部3よ
り電子を放出するものである。
The SCE element subjected to the above-mentioned forming process emits electrons from the above-mentioned electron emitting section 3 by applying a voltage to the thin film 4 including the above-mentioned electron emitting section and causing a current to flow through the element surface. is there.

【0006】電子放出部を含む薄膜は絶縁性基板上に導
電性材料が堆積された導電性薄膜からなるものであっ
て、絶縁性基板上に導電性材料を蒸着、スパッタリング
等の堆積技術で直接形成することが知られている。また
最近では、真空装置を必要とせず大面積の基板上でも安
価に素子を形成可能な方法として、有機金属化合物組成
物の溶液を塗布乾燥し加熱焼成により有機成分を熱分解
除去して金属もしくは金属酸化物の導電性薄膜を作成す
る方法も提案されている。さらに前述の塗布乾燥、加熱
焼成を行う有機金属化合物組成物における好適なものと
して、水溶性有機金属化合物を用いた方法(特開平8−
277294)、あるいは金属化合物組成物中に部分エ
ステル化ポリビニルアルコールを含有する電子放出素子
製造用金属化合物組成物も提案されている。
The thin film including the electron-emitting portion is formed of a conductive thin film having a conductive material deposited on an insulating substrate. The conductive material is directly deposited on the insulating substrate by a deposition technique such as evaporation or sputtering. It is known to form. Recently, as a method for forming an element at a low cost even on a large-area substrate without the need for a vacuum device, a solution of an organometallic compound composition is applied and dried, and the organic component is thermally decomposed and removed by heating and baking to remove metal or metal. A method of forming a conductive thin film of a metal oxide has also been proposed. Further, as a preferable example of the organometallic compound composition which is subjected to the above-mentioned coating, drying and heating and baking, a method using a water-soluble organometallic compound (Japanese Unexamined Patent Publication No.
277294) Alternatively, a metal compound composition for producing an electron-emitting device, which contains a partially esterified polyvinyl alcohol in the metal compound composition, has been proposed.

【0007】上記のようにいったん金属化合物組成物溶
液を基板に塗布し、さらにこれを加熱焼成して導電性薄
膜を形成するために用いられる金属化合物組成物溶液
は、有機金属化合物、特に水溶性有機金属化合物を含有
する場合が多い。このような有機金属化合物としては蟻
酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、イソ酪酸、シュウ酸、
マロン酸、コハク酸などの金属有機酸塩やアンミン錯
体、有機アンミン錯体などの有機金属錯体を挙げること
ができる。また、金属化合物組成物中に含まれる部分エ
ステル化ポリビニルアルコールとしては、金属化合物組
成物の塗膜を安定に形成するため重合度が400以上2
000以下、好ましくは450以上1200以下の部分
エステル化ポリビニルアルコールが用いられている。
[0007] As described above, a metal compound composition solution used for forming a conductive thin film by applying a metal compound composition solution to a substrate once and then heating and baking the same is an organometallic compound, especially a water-soluble compound. It often contains an organometallic compound. Such organometallic compounds include formic acid, acetic acid, propionic acid, butyric acid, isobutyric acid, oxalic acid,
Examples thereof include metal organic acid salts such as malonic acid and succinic acid, and organic metal complexes such as ammine complexes and organic ammine complexes. Further, the partially esterified polyvinyl alcohol contained in the metal compound composition has a polymerization degree of 400 or more and 2 in order to stably form a coating film of the metal compound composition.
000 or less, preferably 450 or more and 1200 or less partially esterified polyvinyl alcohol is used.

【0008】上記のような有機金属錯体と部分エステル
化ポリビニルアルコールを含有する金属化合物組成物を
用いて電子放出素子を作製する工程において、有機金属
錯体と部分エステル化ポリビニルアルコールの結合性が
強い場合は、金属化合物組成物の液滴を基板上に付与す
る工程中に、あるいは液滴を付与してから次の工程に移
行する間に金属化合物の結晶が析出して導電性薄膜が著
しく不均一化し、均質な素子が作製できないという問題
が発生する。このような金属化合物の結晶折出は、電子
放出素子が大面積化そて液滴の付与工程が長時間を要す
るにつれて顕著となり、問題はより重大である。
In the step of producing an electron-emitting device using the above-described metal compound composition containing an organometallic complex and a partially esterified polyvinyl alcohol, when the binding property between the organometallic complex and the partially esterified polyvinyl alcohol is strong. During the process of applying droplets of the metal compound composition on the substrate, or during the process of applying the droplets and moving to the next step, crystals of the metal compound precipitate and the conductive thin film is extremely uneven. This causes a problem that a homogeneous element cannot be manufactured. Such a problem of crystal deposition of the metal compound becomes more remarkable as the electron-emitting device becomes larger in area and the step of applying droplets takes longer time.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】従って本発明の目的
は、電子放出素子を作製する場合に金属化合物の結晶が
折出することのない均質な素子を製造するための金属化
合物組成物の提供、および均一な素子の製造方法を提供
することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a metal compound composition for producing a homogeneous device in which crystals of the metal compound do not break out when manufacturing an electron-emitting device. And a method for manufacturing a uniform element.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明者は鋭意検討した
結果、電子放出素子製造用金属化合物組成物として、水
を主成分とし金属化合物と平均重合度400未満の部分
エステル化ポリビニルアルコールを含有する液体を用い
ることによって上記課題が解決されることを見出し本発
明に至った。すなわち、本発明は以下の(1)〜(1
6)である。 (1)水を主成分とし、水溶性金属化合物と平均重合度
400未満の部分エステル化ポリビニルアルコールを含
有する液体であることを特徴とする電子放出素子製造用
金属化合物組成物。 (2)前記の水溶性金属化合物が白金族元素の水溶性有
機金属化合物であることを特徴とする上記(1)記載の
電子放出素子製造用金属化合物組成物。 (3)前記の水溶性有機金属化合物がパラジウムと酢酸
基とエタノール−アミンとを含有することを特徴とする
上記(2)記載の電子放出素子製造用金属化合物組成
物。 (4)前記の金属化合物組成物が水溶性多価アルコール
を含有することを特徴とする上記(1)記載の電子放出
素子製造用金属化合物組成物。 (5)前記の金属化合物組成物が一価アルコールを含有
することを特徴とする上記(1)記載の電子放出素子製
造用金属化合物組成物。 (6)対向する電極間に金属化合物組成物を付与し、前
記金属化合物組成物を加熱焼成して、導電性薄膜を形成
する工程と該導電性薄膜に電子放出部を形成する工程と
を具備する電子放出素子の製造において、前記の金属化
合物組成物が水を主成分とし、金属化合物と平均重合度
400未満の部分エステル化ポリビニルアルコールを含
有する液体であることを特徴とする電子放出素子の製造
方法。 (7)前記の金属が白金族元素の水溶性有機金属化合物
であることを特徴とする上記(6)記載の電子放出素子
の製造方法。 (8)前記の水溶性有機金属化合物がパラジウムと酢酸
基とエタノールアミンとを含有することを特徴とする上
記(7)項記載の電子放出素子の製造方法。 (9)前記の金属化合物組成物が水溶性多価アルコール
を含有することを特徴とする上記(6)記載の電子放出
素子の製造方法。 (10)前記の金属化合物組成物が一価アルコールを含
有することを特徴とする上記(6)記載の電子放出素子
の製造方法。 (11)前記の金属化合物組成物を付与する工程が、前
記金属化合物組成物の液滴を付与する工程であることを
特徴とする上記(6)ないし(10)記載の電子放出素
子の製造方法。 (12)前記の液滴付与手段がインクジェット方式であ
ることを特徴とする上記(11)記載の電子放出素子の
製造方法。 (13)前記のインクジェット方式がバブルジェット方
式であることを特徴とする上記(12)記載の電子放出
素子の製造方法。 (14)上記(6)ないし(13)記載の製造方法に従
い製造されたことを特徴とする電子放出素子。 (15)上記(14)記載の電子放出素子を用いたこと
を特徴とする表示素子。 (16)上記(15)記載の電子放出素子を用いたこと
を特徴とする画像形成装置。
As a result of intensive studies, the present inventors have found that a metal compound composition for producing an electron-emitting device contains a metal compound containing water as a main component and a partially esterified polyvinyl alcohol having an average degree of polymerization of less than 400. It has been found that the above-mentioned problems can be solved by using a liquid that can be used, and the present invention has been accomplished. That is, the present invention provides the following (1) to (1)
6). (1) A metal compound composition for producing an electron-emitting device, which is a liquid containing water as a main component, a water-soluble metal compound and a partially esterified polyvinyl alcohol having an average degree of polymerization of less than 400. (2) The metal compound composition for producing an electron-emitting device according to the above (1), wherein the water-soluble metal compound is a water-soluble organic metal compound of a platinum group element. (3) The metal compound composition for producing an electron-emitting device according to the above (2), wherein the water-soluble organic metal compound contains palladium, an acetate group, and ethanol-amine. (4) The metal compound composition for producing an electron-emitting device according to the above (1), wherein the metal compound composition contains a water-soluble polyhydric alcohol. (5) The metal compound composition for producing an electron-emitting device according to the above (1), wherein the metal compound composition contains a monohydric alcohol. (6) a step of forming a conductive thin film by applying a metal compound composition between opposed electrodes and heating and firing the metal compound composition, and a step of forming an electron-emitting portion in the conductive thin film; In the manufacture of an electron-emitting device, the metal compound composition is a liquid containing a metal compound and a partially esterified polyvinyl alcohol having an average degree of polymerization of less than 400 with water as a main component. Production method. (7) The method according to (6), wherein the metal is a water-soluble organometallic compound of a platinum group element. (8) The method for producing an electron-emitting device according to the above (7), wherein the water-soluble organic metal compound contains palladium, an acetate group, and ethanolamine. (9) The method for producing an electron-emitting device according to the above (6), wherein the metal compound composition contains a water-soluble polyhydric alcohol. (10) The method for producing an electron-emitting device according to (6), wherein the metal compound composition contains a monohydric alcohol. (11) The method for producing an electron-emitting device according to the above (6) to (10), wherein the step of applying the metal compound composition is a step of applying droplets of the metal compound composition. . (12) The method for manufacturing an electron-emitting device according to the above (11), wherein the droplet applying means is an ink jet system. (13) The method for manufacturing an electron-emitting device according to the above (12), wherein the ink jet system is a bubble jet system. (14) An electron-emitting device manufactured according to the manufacturing method described in (6) to (13). (15) A display device using the electron-emitting device according to (14). (16) An image forming apparatus using the electron-emitting device according to the above (15).

【0011】本発明で用いられる前記の水溶性金属化合
物としては、金属のハロゲン化合物、硝酸化合物、亜硝
酸化合物、アンミン錯体、有機アミン錯体等の金属塩あ
るいは金属錯体が挙げられる。特に有機金属化合物が焼
成の容易さから適当である。前記の有機金属化合物の例
としては金属の有機酸塩を挙げることができ、その有機
酸としては具体例をあげるならば蟻酸、酢酸、プロピオ
ン酸、酪酸、イソ酪酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸
等の炭素数1ないし4のカルボキシル基を有する酸のい
ずれかをあげることができる。特には酢酸、プロピオン
酸が好適に用いられる。炭素数5以上の酸の金属塩では
水への溶解度が低くなり、電子放出素子の製造方法にお
いて基板に付与する溶液における金属の含有量が低くな
るため使用しがたくなる。
The water-soluble metal compound used in the present invention includes metal salts or metal complexes such as metal halogen compounds, nitrate compounds, nitrite compounds, ammine complexes and organic amine complexes. In particular, an organometallic compound is suitable because of the ease of firing. Examples of the organometallic compounds include metal organic acid salts. Specific examples of the organic acids include formic acid, acetic acid, propionic acid, butyric acid, isobutyric acid, oxalic acid, malonic acid, and succinic acid. Any acid having a carboxyl group having 1 to 4 carbon atoms, such as an acid, can be mentioned. In particular, acetic acid and propionic acid are preferably used. A metal salt of an acid having 5 or more carbon atoms has low solubility in water, and the content of a metal in a solution applied to a substrate in a method for manufacturing an electron-emitting device is low, so that it is difficult to use the metal salt.

【0012】前記金属化合物組成物の金属濃度範囲は、
用いる金属化合物の種類によって最適な範囲が多少異な
るが、一般には重量で0.1%以上8%以下、より好ま
しくは0.2%以上、3%以下の範囲が適当である。金
属濃度が低すぎる場合、基板に所望の量の金属を付与す
るために多量の前記溶液の液滴の付与が必要になり、そ
の結果液滴付与に要する時間が長くなるのみならず、基
板上に無用に大きな液溜りを生じてしまい所望の位置の
みに金属を付与する目的が達成できなくなる。逆に前記
溶液の金属濃度が高すぎると、基板に付与された液滴が
後の工程で乾燥あるいは焼成される際に著しく不均一化
し、その結果として電子放出部の導電膜が不均一になり
電子放出素子の特性を悪化させる。
The metal concentration range of the metal compound composition is as follows:
Although the optimum range slightly varies depending on the type of the metal compound used, generally, the range of 0.1% to 8% by weight, more preferably 0.2% to 3% by weight is appropriate. If the metal concentration is too low, it will be necessary to apply a large amount of the solution droplets in order to apply the desired amount of metal to the substrate. Unnecessarily large liquid pools are generated unnecessarily, and the purpose of applying metal only to desired positions cannot be achieved. Conversely, if the metal concentration of the solution is too high, the droplets applied to the substrate will be significantly non-uniform when dried or fired in a later step, resulting in a non-uniform conductive film in the electron-emitting portion. It deteriorates the characteristics of the electron-emitting device.

【0013】本発明で用いられる前記の有機金属化合物
の金属元素としては、白金、パラジウム、ルテニウム等
の白金族元素、金、銀、銅、クロム、タンタル、鉄、タ
ングステン、鉛、亜鉛、スズ等を用いることができる。
The metal element of the organometallic compound used in the present invention includes platinum group elements such as platinum, palladium and ruthenium, gold, silver, copper, chromium, tantalum, iron, tungsten, lead, zinc, tin and the like. Can be used.

【0014】特に水に対する溶解性が良好で溶液が長期
にわたり保存可能な安定性を有し、焼成の容易な有機金
属化合物として、金属のエタノールアミン・カルボン酸
錯体をあげることができる。具体的には、エタノールア
ミンと酢酸基とパラジウムとからなる有機金属化合物が
良好に用いられる。
In particular, as an organometallic compound which has good solubility in water, has a stability that allows the solution to be stored for a long time, and is easily calcined, a metal ethanolamine / carboxylic acid complex can be mentioned. Specifically, an organometallic compound composed of ethanolamine, an acetic acid group, and palladium is preferably used.

【0015】本発明で用いられる、電子放出部が形成さ
れた導電性膜の形成のために基板に付与される前記の金
属化合物組成物液体は、水を主成分とし金属化合物と平
均重合度400未満の部分エステル化ポリビニルアルコ
ールを含有する液体である。
The metal compound composition liquid used in the present invention, which is applied to a substrate for forming a conductive film having an electron emitting portion formed thereon, contains water as a main component and has an average polymerization degree of 400. Liquid containing less than partially esterified polyvinyl alcohol.

【0016】前記の部分エステル化ポリビニルアルコー
ルとは、ビニルアルコール単位とビニルエステル単位と
を含んでなる高分子である。例えば通常に入手可能な
「完全」加水分解ポリビニルアルコールを各種のアシル
化剤、すなわち無水酢酸等のカルボン酸無水物や塩化ア
セチル等のカルボン酸無水物により部分的にエステル化
して得られる部分エステル化ポリビニルアルコールであ
る。また通常のポリビニルアルコールの製造工程すなわ
ちポリ酢酸ビニルの加水分解によるポリビニルアルコー
ルの製造において、ポリ酢酸ビニルの加水分解を反応途
中で停止し完全に加水分解せずに得られるいわゆる部分
加水分解ポリビニルアルコールもまた部分エステル化ポ
リビニルアルコールにあたる。入手の容易性とコストの
面からは、この部分加水分解ポリビニルアルコールが本
発明に用いられる部分エステル化ポリビニルアルコール
として最も有用である。
The partially esterified polyvinyl alcohol is a polymer containing a vinyl alcohol unit and a vinyl ester unit. For example, partial esterification obtained by partially esterifying commonly available "completely" hydrolyzed polyvinyl alcohol with various acylating agents, that is, carboxylic anhydrides such as acetic anhydride and carboxylic anhydrides such as acetyl chloride. Polyvinyl alcohol. Also, in the production process of polyvinyl alcohol, that is, in the production of polyvinyl alcohol by hydrolysis of polyvinyl acetate, the so-called partially hydrolyzed polyvinyl alcohol obtained without stopping hydrolysis of polyvinyl acetate during the reaction and completely hydrolyzing the polyvinyl alcohol is also used. It also corresponds to partially esterified polyvinyl alcohol. From the viewpoint of availability and cost, this partially hydrolyzed polyvinyl alcohol is most useful as the partially esterified polyvinyl alcohol used in the present invention.

【0017】前記エステルを形成するアシル基としては
上ですでに明らかにしたアセチル基のほか、プロピオニ
ル基、ブチロイル基、ステアロイル基等の脂肪族カルボ
ン酸由来のアシル基が利用可能である。これらアシル基
は炭素原子数2以上であることが必要である。いっぽう
本発明に利用できるアシル基の炭素原子数の上限につい
ては明確な限界がみいだされず、少なくとも実験的には
炭素数18のアシル基は有効であることが判明してい
る。
As the acyl group forming the ester, an acyl group derived from an aliphatic carboxylic acid such as a propionyl group, a butyroyl group, and a stearoyl group can be used in addition to the acetyl group already described above. These acyl groups need to have 2 or more carbon atoms. On the other hand, no clear limit has been found on the upper limit of the number of carbon atoms of the acyl group that can be used in the present invention, and it has been proved at least experimentally that an acyl group having 18 carbon atoms is effective.

【0018】前記の部分エステル化ポリビニルアルコー
ルの重合度は非常に重要である。本発明で問題となって
いる金属化合物の結晶析出は、金属化合物組成物中の部
分エステル化ポリビニルアルコールの重合度が高い場合
により顕著となるからである。本発明の金属化合物組成
物は、部分エステル化ポリビニルアルコールの重合度を
400未満とすることで、より好ましくは300未満と
することで金属化合物の結晶析出を抑制し、均一な電子
放出素子を作製可能とする。重合度400以上、特に5
00以上の部分エステル化ポリビニルアルコールを用い
た場合は金属化合物組成物の液滴を基板上に付与する工
程中に、あるいは液滴を付与してから次の工程に移行す
る間に金属化合物の結晶が析出して導電性薄膜が著しく
不均一化し、均質な素子が作製できない場合があった。
The degree of polymerization of the partially esterified polyvinyl alcohol is very important. This is because the crystal precipitation of the metal compound which is a problem in the present invention becomes more remarkable when the degree of polymerization of the partially esterified polyvinyl alcohol in the metal compound composition is high. The metal compound composition of the present invention controls the degree of polymerization of the partially esterified polyvinyl alcohol to less than 400, more preferably to less than 300, thereby suppressing the crystal deposition of the metal compound and producing a uniform electron-emitting device. Make it possible. Polymerization degree 400 or more, especially 5
When a partially esterified polyvinyl alcohol of 00 or more is used, the crystal of the metal compound is crystallized during the step of applying droplets of the metal compound composition on the substrate, or during the transition from the application of the droplets to the next step. Was deposited, and the conductive thin film was remarkably non-uniform, so that a homogeneous element could not be produced in some cases.

【0019】前記の部分エステル化ポリビニルアルコー
ルのエステル化率は5モル%以上25モル%以下が好ま
しく、特にモル8%以上22モル%以下の範囲において
最も有効である。なおここで言うエステル化率とは、高
分子の全ビニルアルコール繰り返し単位数に対する結合
したアシル基の数の割合のことで、これは元素分析や赤
外吸収分析などの手段で定量することができる。
The esterification rate of the above-mentioned partially esterified polyvinyl alcohol is preferably 5 mol% or more and 25 mol% or less, and is most effective particularly in the range of 8 mol% or more and 22 mol% or less. In addition, the esterification rate referred to here is a ratio of the number of acyl groups bonded to the total number of vinyl alcohol repeating units of the polymer, and can be quantified by means such as elemental analysis or infrared absorption analysis. .

【0020】本発明で用いる前記金属化合物組成物にお
ける前記の部分エステル化ポリビニルアルコールの濃度
は0.01%以上0.5%以下が適当である。この濃度
以下においては前記高分子の添加の効果が充分認められ
ない。この濃度以上においては金属化合物組成物の粘度
の上昇により塗布工程に問題が生じたり、加熱焼成の際
に高分子成分の分解消失が完全に進まず電子放出部に有
機成分が残留する結果になる場合がある。
The concentration of the partially esterified polyvinyl alcohol in the metal compound composition used in the present invention is suitably from 0.01% to 0.5%. Below this concentration, the effect of the addition of the polymer is not sufficiently recognized. Above this concentration, a problem arises in the coating process due to an increase in the viscosity of the metal compound composition, or the decomposition and disappearance of the polymer component do not proceed completely during heating and firing, resulting in the organic component remaining in the electron-emitting portion. There are cases.

【0021】本発明で用いる前記金属化合物組成物は、
水溶性多価アルコールを含むことが望ましい。ここで言
う多価アルコールとは分子内に複数のアルコール性水酸
基を有する化合物のことである。特に炭素数2ないし4
の常温において液体の多価アルコール、具体的にはエチ
レングリコール、プロピレングリコール、1,3−プロ
パンジオール、3・メトキシ−1,2・プロパンジオー
ル、2−ヒドロキシメチル−1,3・プロパンジオー
ル,ジエチレングリコール,グリセリン,1,2,4−
ブタントリオール等が本発明の金属化合物組成物への添
加に有用である。
The metal compound composition used in the present invention comprises:
It is desirable to include a water-soluble polyhydric alcohol. The polyhydric alcohol referred to here is a compound having a plurality of alcoholic hydroxyl groups in the molecule. Especially 2 to 4 carbon atoms
Polyhydric alcohols which are liquid at room temperature, specifically, ethylene glycol, propylene glycol, 1,3-propanediol, 3, methoxy-1,2-propanediol, 2-hydroxymethyl-1,3-propanediol, diethylene glycol , Glycerin, 1,2,4-
Butanetriol and the like are useful for addition to the metal compound composition of the present invention.

【0022】前記の多価アルコールは本発明で用いる前
記金属化合物組成物に5%以下、特に0.05%ないし
3%の範囲で含有させることが望ましい。これより高濃
度では基板に塗布した金属化合物組成物の乾燥が遅くな
り好ましくない。
The above-mentioned polyhydric alcohol is desirably contained in the metal compound composition used in the present invention in an amount of 5% or less, particularly 0.05% to 3%. If the concentration is higher than this, drying of the metal compound composition applied to the substrate becomes slow, which is not preferable.

【0023】また本発明で用いる前記金属化合物組成物
は、水溶性一価アルコールを含むことが望ましい。用い
ることのできる水溶性一価アルコールは炭素原子数1な
いし4の常温で液体の水溶性一価アルコールで、具体例
としてはメタノール,エタノール,プロパノール,2・
ブタノール等をあげることができる。
The metal compound composition used in the present invention preferably contains a water-soluble monohydric alcohol. The water-soluble monohydric alcohol which can be used is a water-soluble monohydric alcohol having 1 to 4 carbon atoms and which is liquid at normal temperature, and specific examples thereof include methanol, ethanol, propanol, 2.
Butanol and the like.

【0024】前記の水溶性一価アルコールは前記の金属
化合物組成物に対して35重量%以下となるように加え
られるべきで、これ以上の添加は前記の水溶性有機金属
化合物の溶解性を低下せしめたり、基板に部分的に塗布
した場合に基板上で塗膜が広がってしまい所望の領域に
限って塗膜を形成することが困難になる場合がある。前
記の金属化合物組成物を基板に部分的に塗布する場合に
は特に好ましくは前記の水溶性一価アルコールを5ない
し35重量%の範囲とすべきである。
The water-soluble monohydric alcohol should be added in an amount of 35% by weight or less based on the metal compound composition, and further addition thereof lowers the solubility of the water-soluble organometallic compound. In some cases, when the coating is partially applied to the substrate, the coating spreads on the substrate, making it difficult to form the coating only in a desired region. When the metal compound composition is partially applied to a substrate, the content of the water-soluble monohydric alcohol should particularly preferably be in the range of 5 to 35% by weight.

【0025】前記の金属化合物組成物を絶縁性基板上に
塗布して塗膜とした後、後述するように乾燥加熱焼成す
ることにより有機成分が分解消失して導電性薄膜が基板
上に形成される。前記の塗布手段としてはディッピグ、
スピン塗布、スプレー塗布等の従来公知の液体塗布手段
を用いることができる。特に前述した水を主成分とし金
属化合物と部分エステル化ポリビニルアルコールを含有
する液体である金属化合物組成物を用いるならば塗布す
る基板の材質や塗布手段にほとんど依存することなく容
易に均質な塗膜を形成することができ、均質な導電性薄
膜とすることができる。
After the above-mentioned metal compound composition is applied on an insulating substrate to form a coating film, the organic component is decomposed and disappeared by drying and heating as described later to form a conductive thin film on the substrate. You. Dip pig,
Conventionally known liquid coating means such as spin coating and spray coating can be used. In particular, if a metal compound composition which is a liquid containing water as a main component and containing a metal compound and partially esterified polyvinyl alcohol as described above is used, a homogeneous coating film can be easily formed almost without depending on the material of the substrate to be coated and the coating method. Can be formed, and a uniform conductive thin film can be obtained.

【0026】通常、電子放出素子を作成する目的におい
て前記の導電性薄膜は基板上の所定の位置に所定の形状
として形成する必要がある。そのような導電性薄膜の部
分的形成の方法としては、導電性薄膜をいったん基板上
に形成した後に不要部分を除去することにより所定位置
にのみ導電性薄膜を残す方法あるいは、前記の金属化合
物組成物塗膜をいったん基板上に形成した後に不要な塗
膜部分を除去してから加熱焼成して所定位置にのみ導電
性薄膜を形成する方法あるいは、基板上の所定の位置の
みに前記の金属化合物組成物を塗布して加熱焼成するこ
とにより所定位置にのみ導電性薄膜を形成する方法を用
いることができる。
Usually, for the purpose of producing an electron-emitting device, it is necessary to form the conductive thin film at a predetermined position on a substrate in a predetermined shape. As a method of partially forming such a conductive thin film, a method of forming a conductive thin film once on a substrate and then removing an unnecessary portion to leave the conductive thin film only at a predetermined position, or a method of forming the metal compound composition described above. A method of forming an electrically conductive thin film only at a predetermined position by removing unnecessary coating portions after forming an object coating film on a substrate and then heating and baking, or the metal compound only at a predetermined position on the substrate A method in which a conductive thin film is formed only at a predetermined position by applying the composition and heating and baking can be used.

【0027】前記の基板上の所定位置のみに金属化合物
組成物を塗布する工程は、マスクを介してディッピグ、
スピン塗布、スプレー塗布等の従来公知の液体塗布手段
を用いて行う工程であってもよいが、マスクを用いるこ
となく基板上の所定の位置にのみ前記金属化合物組成物
の液滴を付与する工程であってもよい。
In the step of applying the metal compound composition only to a predetermined position on the substrate, the step of applying
A step of using a conventionally known liquid coating means such as spin coating or spray coating may be performed, but a step of applying droplets of the metal compound composition only to predetermined positions on a substrate without using a mask It may be.

【0028】上記の金属化合物組成物液滴を基板に付与
する手段は、液滴を形成し付与することが可能ならば任
意の方法でよいが、特に微小な液滴を効率良く適度な精
度で発生付与でき制御性も良好なインクジェット方式が
便利である。インクジェット方式にはピエゾ素子等のメ
カニカルな衝撃により液滴を発生付与するものや、微小
ヒータ等で液を加熱し突沸により液滴を発生付与するバ
ブルジェット方式などがあるがいずれの方式でも十ナノ
グラム程度から数十マイクログラム程度までの微小液滴
を再現性良く発生し基板に付与することができる。
The means for applying the metal compound composition droplets to the substrate may be any method as long as the droplets can be formed and applied. It is convenient to use an ink jet system which can generate and provide good controllability. Ink jet methods include those that generate and apply droplets by mechanical impact such as piezo elements, and bubble jet methods that generate and apply liquid droplets by heating the liquid with a minute heater or the like, but any method uses 10 nanograms. Micro droplets of about 10 to several tens of micrograms can be generated with good reproducibility and applied to the substrate.

【0029】前記液滴付与工程においては基板上の同一
位置に液滴を必ずしも一回付与するのみに限る必要はな
く、液滴を複数回付与して所望量の金属化合物組成物を
基板上に与えてもよい。液滴を基板上に独立した状態に
付与するならば一般には基板上に円形かそれに近い形状
の小塗膜となる。しかし基板上の付与位置を前記の円形
の直径より小さい距離だけ離れた位置にずらして複数の
液滴を付与することにより、連続した任意の形状の大き
な塗膜を形成することが可能である。
In the droplet applying step, it is not always necessary to apply the droplet only once to the same position on the substrate, but the droplet is applied plural times to deposit a desired amount of the metal compound composition on the substrate. May be given. When the droplets are applied independently on the substrate, a small coating film having a circular shape or a shape close thereto is generally formed on the substrate. However, it is possible to form a continuous large coating film of any shape by shifting the application position on the substrate to a position separated by a distance smaller than the diameter of the circle and applying a plurality of droplets.

【0030】上記手段で基板に付与された金属化合物組
成物は乾燥、焼成工程を経て導電性無期微粒子膜とする
ことにより、基板上に電子放出のための無機微粒子膜を
形成する。なおここで述べる微粒子膜とは複数の微粒子
が集合した膜であり、微視的に微粒子が個々に分散配置
した状態のみならず、微粒子が互いに隣接あるいは重な
り合った状態(島状も含む)の膜をさす。また微粒子膜
の粒径とは、前記状態で粒子形状が認識可能な微粒子に
ついての径を意味する。
The metal compound composition applied to the substrate by the above-described means is dried and fired to form a conductive indefinite fine particle film, thereby forming an inorganic fine particle film for emitting electrons on the substrate. Note that the fine particle film described here is a film in which a plurality of fine particles are aggregated, and not only in a state where the fine particles are individually dispersed and arranged microscopically, but also in a state where the fine particles are adjacent to each other or overlap each other (including an island shape). Point out. The particle diameter of the fine particle film means the diameter of the fine particles whose particle shape can be recognized in the above state.

【0031】乾燥工程は通常用いられる自然乾燥、送風
乾燥、熱乾燥等を用いればよい。前記の液体付与された
基板を例えば70℃ないし130℃の電気乾燥器に30
秒ないし2分程度入れることにより乾燥することができ
る。焼成工程は通常用いられる加熱手段を用いればよ
い。焼成の温度は有機金属化合物が分解して無機微粒子
が生成するに充分な温度となすべきであるが、通常は1
50℃以上、500℃以下とする。焼成は還元性気体雰
囲気、酸化性気体雰囲気、不活性気体雰囲気あるいは真
空のいずれも利用し得る。還元性あるいは真空の条件下
では有機金属化合物の熱分解により金属微粒子が生成す
ることが多い。いっぽう酸化性の条件下では金属酸化物
の微粒子が生成することが多い。しかし焼成雰囲気と生
成微粒子の酸化状態は単純に前記のように定まるもので
はない。例えば酸化性気体雰囲気下での焼成工程であっ
ても有機金属化合物が分解して最初に生成するものは金
属微粒子であって、さらに焼成を続けることにより前記
の金属が酸化されて金属酸化物の微粒子が生成するとい
う場合もある。生成したものが金属であれ、金属酸化物
であれ、導電性を有する微粒子膜を形成しているならば
本発明の電子放出素子に利用することができる。焼成装
置の簡略化や製造コストの低減の観点からは空気雰囲気
下で行う焼成工程が優れている。最適な焼成時間は用い
る有機金属化合物の種類、焼成雰囲気や焼成温度により
変わるものであるが、通常は2分ないし40分程度であ
る。焼成温度は一定でもよいが、所定のプログラムにし
たがって変化させてもよい。前記の乾燥工程と焼成工程
とは必ずしも区別された別工程として行う必要はなく、
連続して同時に行ってもかまわない。
In the drying step, natural drying, blast drying, heat drying and the like may be used. The liquid-coated substrate is placed in an electric dryer at 70 ° C. to 130 ° C., for example, for 30 minutes.
It can be dried by putting it for about 2 to 2 minutes. The baking step may use a heating means that is usually used. The firing temperature should be a temperature sufficient to decompose the organometallic compound to produce inorganic fine particles.
50 ° C. or more and 500 ° C. or less. For firing, any of a reducing gas atmosphere, an oxidizing gas atmosphere, an inert gas atmosphere, and a vacuum can be used. Under reducing or vacuum conditions, metal fine particles are often generated by thermal decomposition of the organometallic compound. On the other hand, under oxidizing conditions, fine particles of metal oxide are often generated. However, the firing atmosphere and the oxidation state of the produced fine particles are not simply determined as described above. For example, even in the firing step under an oxidizing gas atmosphere, the first thing generated by the decomposition of the organometallic compound is metal fine particles, and the metal is oxidized by continuing the firing and the metal oxide is formed. In some cases, fine particles are generated. Regardless of what is produced, whether it is a metal or a metal oxide, it can be used for the electron-emitting device of the present invention as long as it forms a conductive fine particle film. From the viewpoint of simplification of the firing apparatus and reduction of the manufacturing cost, the firing step performed in an air atmosphere is excellent. The optimum firing time varies depending on the type of the organometallic compound used, the firing atmosphere and the firing temperature, but is usually about 2 to 40 minutes. The firing temperature may be constant, but may be changed according to a predetermined program. The drying step and the firing step do not necessarily need to be performed as separate steps,
It may be performed continuously and simultaneously.

【0032】[0032]

【作用】本発明の電子放出素子製造用金属化合物組成物
は、液滴を付与して電子放出素子を作製する場合に金属
化合物の結晶が析出することのない均質な素子を製造す
るための金属化合物組成物である。具体的には、金属薄
膜を形成するための金属化合物組成物中の部分エステル
化ポリビニルアルコールの重合度を400未満にするこ
とにより、金属化合物の結晶析出を抑制した金属化合物
組成物である。本発明者は金属化合物組成物の結晶析出
性に関して金属化合物、具体的には有機金属錯体の種類
や含有量をかえたり、また金属化合物組成物中の多価ア
ルコールや一価アルコールの種類や含有量、さらには部
分エステル化ポリビニルアルコールの種類や含有量をか
えて検討したところ、部分エステル化ポリビニルアルコ
ールの重合度が高い場合に結晶析出が著しくなることを
見出した。ここで、部分エステル化ポリビニルアルコー
ルの含有量を低減すると金属化合物の結晶析出は制御さ
れるが金属化合物組成物の塗布膜が所望の位置に均一に
作製できなくなってしまう。そこで結晶の析出を防止し
且つ所望の金属薄膜を作製するためには部分エステル化
ポリビニルアルコールの重合度を400未満にすること
が有効であることを見出し、本発明にいたったものであ
る。
The metal compound composition for producing an electron-emitting device according to the present invention is a metal compound for producing a homogeneous device in which crystals of a metal compound are not deposited when an electron-emitting device is produced by applying droplets. It is a compound composition. Specifically, it is a metal compound composition in which the degree of polymerization of the partially esterified polyvinyl alcohol in the metal compound composition for forming a metal thin film is less than 400, thereby suppressing crystal deposition of the metal compound. The present inventors have changed the type and content of the metal compound, specifically, the organometallic complex with respect to the crystal deposition property of the metal compound composition, and the type and content of the polyhydric alcohol and the monohydric alcohol in the metal compound composition. When the amount and further the type and the content of the partially esterified polyvinyl alcohol were changed and examined, it was found that when the degree of polymerization of the partially esterified polyvinyl alcohol was high, crystal precipitation was remarkable. Here, when the content of the partially esterified polyvinyl alcohol is reduced, the crystallization of the metal compound is controlled, but the coating film of the metal compound composition cannot be uniformly formed at a desired position. Therefore, it has been found that it is effective to reduce the degree of polymerization of partially esterified polyvinyl alcohol to less than 400 in order to prevent precipitation of crystals and to produce a desired metal thin film, and have accomplished the present invention.

【0033】(製造方法の説明)本発明が適用される好
ましい電子放出素子の形態、即ち表面伝導型電子放出素
子の製造について説明する。なお、ここでは平面構造の
電子放出素子について述べるが、本発明の製造方法はこ
の平面型電子放出素子の製造に限られるものではない。
(Explanation of Manufacturing Method) A preferred form of the electron-emitting device to which the present invention is applied, that is, manufacturing of a surface conduction electron-emitting device will be described. Here, an electron-emitting device having a planar structure will be described, but the manufacturing method of the present invention is not limited to the manufacture of the flat-type electron-emitting device.

【0034】図1は、それぞれ、本発明に好適な基本的
な表面伝導型電子放出素子の構成を示す模式的平面図及
び断面図である。図1において、本発明に好適な電子放
出素子の基本的な構成を説明する。
FIGS. 1A and 1B are a schematic plan view and a sectional view, respectively, showing the structure of a basic surface conduction electron-emitting device suitable for the present invention. FIG. 1 illustrates a basic configuration of an electron-emitting device suitable for the present invention.

【0035】図1において1は基板、5と6は素子電
極、4は導電性薄膜、3は電子放出部である。基板1と
しては、石英ガラス、Na等の不純物含有量を減少した
ガラス、青板ガラス、青板ガラスにスパッタ法等により
形成したSiO2 を積層したガラス基板等及びアルミナ
等のセラミックス等が、用いられる。
In FIG. 1, 1 is a substrate, 5 and 6 are device electrodes, 4 is a conductive thin film, and 3 is an electron emitting portion. As the substrate 1, quartz glass, glass having a reduced content of impurities such as Na, blue plate glass, a glass substrate obtained by laminating SiO 2 formed on a blue plate glass by a sputtering method or the like, and ceramics such as alumina are used.

【0036】対向する素子電極5,6の材料としては、
一般的導体材料が用いられ、例えばNi、Cr,Au,
Mo,W,Pt,Ti,Al,Cu,Pd等の金属或は
合金及びPd,Ag,Au,RuO2,Pd・Ag等の
金属或は金属酸化物とガラス等から構成される印刷導
体、In23 −SnO2 等の透明導電体及びポリシリ
コン等の半導体導体材料等から適宜選択される。素子電
極間隔L1、素子電極長さW1、導電性薄膜4の形状等
は、応用される形態等によって、設計される。
The materials of the opposing device electrodes 5 and 6 are as follows.
Common conductor materials are used, for example, Ni, Cr, Au,
Printed conductor composed of a metal or alloy such as Mo, W, Pt, Ti, Al, Cu, Pd and a metal such as Pd, Ag, Au, RuO2, Pd.Ag or a metal oxide and glass; It is appropriately selected from a transparent conductor such as 2 O 3 —SnO 2 and a semiconductor conductor material such as polysilicon. The element electrode interval L1, the element electrode length W1, the shape of the conductive thin film 4, and the like are designed depending on the form to be applied.

【0037】素子電極間隔L1は、好ましくは、数百オ
ングストロームより数百マイクロメートルであり、より
好ましくは、素子電極間に印加する電圧等により、数マ
イクロメートルより数十マイクロメートルである。
The element electrode interval L1 is preferably from several hundreds of angstroms to several hundreds of micrometers, more preferably from several micrometers to several tens of micrometers depending on the voltage applied between the element electrodes.

【0038】素子電極長さW1は、好ましくは、電極の
抵抗値、電子放出特性により、数マイクロメートルより
数百マイクロメートルであり、また素子電極5,6の膜
厚d、数百オングストロームより数マイクロメートルで
ある。
The device electrode length W1 is preferably from several micrometers to several hundred micrometers depending on the resistance value and electron emission characteristics of the electrode, and the film thickness d of the device electrodes 5 and 6 and several hundred Angstroms. Micrometer.

【0039】尚、図1の構成だけでなく、基板1上に、
導電性薄膜4、対向する素子電極5,6の電極順に積層
構成してもよい。導電性薄膜4は、良好な電子放出特性
を得るためには、微粒子で構成された微粒子膜が、特
に、好ましく、その膜厚は、素子電極5,6へのステッ
プカバレージ、素子電極5,6間の抵抗値及び後述する
通電フォーミング条件等によって、適宜設定され、好ま
しくは、数オングストロームより数千オングストローム
で、特に、好ましくは10オングストロームより500
オングストロームあり、その抵抗値は、10の3乗より
10の7乗オ−ム/□のシート抵抗値を示す。
It should be noted that not only the structure of FIG.
The conductive thin film 4 and the opposing device electrodes 5 and 6 may be laminated in the order of the electrodes. In order to obtain good electron emission characteristics, the conductive thin film 4 is particularly preferably a fine particle film composed of fine particles. The film thickness is determined by the step coverage of the device electrodes 5 and 6 and the device electrodes 5 and 6. It is appropriately set according to the resistance value between the electrodes and the energizing forming conditions described later, and is preferably from several Angstroms to several thousand Angstroms, particularly preferably from 10 Angstroms to 500 Angstroms.
Angstrom, and its resistance value shows a sheet resistance value of 10 7 ohms / square from 10 3 powers.

【0040】電子放出部3は、導電性薄膜4の一部に形
成された高抵抗の亀裂であり、導電性薄膜4の膜厚、膜
質、材料及び後述する通電フォーミング等の製法に依存
して形成される。前記の亀裂部は数オングストロームよ
り数百オングストロームの粒径の導電性微粒子を有する
こともある。この導電性微粒子は、導電性薄膜4を構成
する材料の元素の一部、あるいは全てと同様の物であ
る。また、電子放出部3及びその近傍の導電性薄膜4に
は、炭素及び炭素化合物を有することもある。
The electron-emitting portion 3 is a high-resistance crack formed in a part of the conductive thin film 4 and depends on the film thickness, film quality, material, and manufacturing method such as energization forming to be described later. It is formed. The crack may have conductive fine particles having a particle size of several Angstroms to several hundred Angstroms. The conductive fine particles are similar to some or all of the elements of the material constituting the conductive thin film 4. Further, the electron emitting portion 3 and the conductive thin film 4 in the vicinity thereof may include carbon and a carbon compound.

【0041】上述の表面伝導型電子放出素子の製造方法
としては様々な方法が考えられるが、その一例を図2に
示す。以下、順をおって製造方法の説明を図1及び図2
に基ずいて説明する。尚、図1と同一の符号のものは、
同一である。
Various methods are conceivable as a method for manufacturing the above-mentioned surface conduction electron-emitting device. One example is shown in FIG. Hereinafter, the manufacturing method will be described in order with reference to FIGS.
The description will be made based on FIG. In addition, the thing with the same code | symbol as FIG.
Are identical.

【0042】1)基板1を洗剤、純水および有機溶剤に
より十分に洗浄後、真空蒸着法、スパッタ法等により素
子電極材料を堆積後、フォトリソグラフィ−技術により
該基板1上に素子電極5,6を形成する(図2
(a))。
1) After sufficiently washing the substrate 1 with a detergent, pure water, and an organic solvent, depositing element electrode materials by a vacuum evaporation method, a sputtering method, or the like, and then depositing the element electrodes 5 on the substrate 1 by a photolithography technique. 6 (FIG. 2)
(A)).

【0043】2)素子電極5,6を設けた基板1上に、
前記の本発明の電子放出素子製造用金属化合物組成物を
塗布して塗膜を形成する。塗布の手段としてはスピン塗
布、ディッピング、スプレー塗布等の通常の液体塗布手
段を用いることができる。また別の塗布手段としてピエ
ゾ方式や加熱発泡(バブルジェット)方式等のインクジ
ェットに代表される。液滴付与手段を用いることもでき
る(図2(b))。この後、前記の塗膜を加熱焼成して
有機成分を分解させて導電性薄膜4を得る(図2
(c))。導電性薄膜4を所望の平面形状とするために
は前記の塗膜の加熱焼成前あるいは後にリフトオフ、エ
ッチング、レーザートリミング等のパターニング処理を
行い不要部分を除去すればよい。適当な液滴付与手段を
用いた場合には所望の導電性薄膜のパターン形状の塗膜
を形成可能であり、この場合には前記パターニング処理
を省略することができる。
2) On the substrate 1 provided with the device electrodes 5 and 6,
The metal compound composition for manufacturing an electron-emitting device of the present invention is applied to form a coating film. As a means for coating, a usual liquid coating means such as spin coating, dipping, spray coating or the like can be used. Another application means is represented by an inkjet method such as a piezo method or a heating and foaming (bubble jet) method. Droplet applying means can also be used (FIG. 2B). Thereafter, the above-mentioned coating film is heated and baked to decompose organic components, thereby obtaining a conductive thin film 4.
(C)). In order to form the conductive thin film 4 into a desired planar shape, unnecessary portions may be removed by performing a patterning process such as lift-off, etching, laser trimming or the like before or after the above-mentioned heating and baking of the coating film. When an appropriate droplet applying means is used, a coating film having a desired conductive thin film pattern can be formed. In this case, the patterning process can be omitted.

【0044】前記の液滴付与手段とは、液体を1000
μm以下1μm以上の大さの小滴とし、これを一滴もし
くは複数滴用いて被塗布面に塗布を行う手段である。ま
たインクジェットとは、前記の液体小滴を形成したうえ
被塗布面に向けて射出して主に液体小滴の慣性により前
記の液体小滴を被塗布面に移行させる液滴付与手段であ
る。通常前記のインクジェットは被塗布面上の所望の位
置に液体小滴を移行させる目的で、液滴射出部と被塗布
面との相対位置を変化させる手段や、前記の慣性により
移行中の液体小滴に対して静電気等の非接触による外力
を作用させて液体小滴の飛行方向を調整する手段を併用
する場合が多い。
The above-mentioned droplet applying means means that the liquid is
This is a means for applying a small droplet having a size of 1 μm or more to 1 μm or less and using one or a plurality of droplets on the surface to be coated. Ink-jet is a droplet applying means for forming the above-mentioned liquid droplets, ejecting them toward the surface to be coated, and transferring the liquid droplets to the surface to be coated mainly by inertia of the liquid droplets. Normally, the above-mentioned ink jet is a means for changing a relative position between a droplet emitting unit and a surface to be coated, and a liquid droplet being transferred due to the inertia for the purpose of transferring a liquid droplet to a desired position on the surface to be coated. In many cases, means for adjusting the flight direction of the liquid droplet by applying an external force due to non-contact such as static electricity to the droplet is also used.

【0045】前記のピエゾ方式とはインクジェットの一
方式であって、液体小滴の形成と射出に圧電体に、電圧
を印加した際の変形力を利用する方式である。また前記
のパブルジェット方式とはインクジェットの一方式であ
って、液体小滴の形成と射出に、液体を小空間で加熱し
た際の突沸の力を利用する方式である。
The piezo method is an ink-jet method in which the deformation force when a voltage is applied to the piezoelectric body is used for forming and ejecting the liquid droplets. The above-mentioned bubble jet method is a type of ink jet, and uses a bumping force generated when a liquid is heated in a small space to form and eject liquid droplets.

【0046】上記のように塗布を行った有機金属薄膜を
加熱焼成すると、通常有機成分は1000度以下、ほと
んどの場合300度前後で分解して金属、金属酸化物な
どの無機化合物、あるいはそれらの表面に炭素数の小さ
な簡単な有機物が吸着した組成物に変化する。本発明の
金属化合物組成物の特徴は部分エステル化ポリビニルア
ルコールを含有することである。ポリビニルアルコール
は単独では空気中で加熱した場合に200度程度で分解
が始まり、約500度で有機成分が観測されなくなる。
しかし金属化合物と混合した状態で加熱を行うと約30
0度までに有機成分が観測されなくなる場合が多かっ
た。これは金属化合物、あるいはそれらの加熱焼成によ
って生じた金属や金属酸化物がポリビニルアルコールの
熱分解を促進しているものと考えられる。上述のような
ことから前記の基板加熱焼成温度はほとんどの金属化合
物組成物の場合に、200度から500度であり、低温
熱分解で目的とする導電性薄膜4を得ることができる。
When the organometallic thin film coated as described above is heated and baked, the organic components are usually decomposed at 1000 ° C. or less, in most cases at about 300 ° C., and inorganic compounds such as metals and metal oxides, or their inorganic compounds. The composition changes to a composition in which a simple organic substance having a small carbon number is adsorbed on the surface. A feature of the metal compound composition of the present invention is that it contains partially esterified polyvinyl alcohol. Polyvinyl alcohol alone starts to decompose at about 200 degrees when heated in air, and no organic components are observed at about 500 degrees.
However, if heating is performed in a state of being mixed with a metal compound, about 30
In many cases, no organic component was observed by 0 degrees. This is considered to be due to the fact that the metal compound or the metal or metal oxide generated by heating and firing them promotes the thermal decomposition of polyvinyl alcohol. As described above, the substrate heating and firing temperature is 200 to 500 degrees for most metal compound compositions, and the desired conductive thin film 4 can be obtained by low-temperature pyrolysis.

【0047】通常前記のようにして形成された導電性薄
膜は、微視的には金属化合物組成物に含まれていた金属
原子が、数個から数千個凝集した微粒子が多数集合した
形態を有する。
Usually, the conductive thin film formed as described above microscopically has a form in which a large number of fine particles in which several to thousands of metal atoms contained in the metal compound composition are aggregated. Have.

【0048】3)つづいて、通電フォーミングと呼ばれ
る通電処理を行う。素子電極5,6間に、不図示の電源
より、通電すると、導電性薄膜4の部位に、構造の変化
した電子放出部3が形成される(図2(d))。この通
電フォーミングにより導電性薄膜4を局所的に破壊、変
形もしくは変質せしめ、構造の変化した部位を電子放出
部3と呼ぶ。
3) Subsequently, an energization process called energization forming is performed. When electricity is supplied from a power supply (not shown) between the device electrodes 5 and 6, the electron-emitting portion 3 having a changed structure is formed at the portion of the conductive thin film 4 (FIG. 2D). The conductive thin film 4 is locally destroyed, deformed or deteriorated by the energization forming, and a portion where the structure is changed is called an electron emitting portion 3.

【0049】通電フォーミングの電圧波形の例を図4に
示す。電圧波形は、特に、パルス波形が、好ましく、パ
ルス波高値を定電圧としたパルスを連続的に印加する場
合(図4a)とパルス波高値を増加させながら、電圧パ
ルスを印加する場合(図4b)がある。まず、パルス波
高値を定電圧とした場合(図4a)について説明する。
FIG. 4 shows an example of the voltage waveform of the energization forming. The voltage waveform is particularly preferably a pulse waveform. When a pulse with a constant pulse peak value is applied continuously (FIG. 4a), and when a voltage pulse is applied while increasing the pulse peak value (FIG. 4b) ). First, the case where the pulse peak value is a constant voltage (FIG. 4A) will be described.

【0050】図4aにおけるT1及びT2は電圧波形の
パルス幅とパルス間隔であり、T1を1マイクロ秒〜1
0ミリ秒、T2を10マイクロ秒〜100ミリ秒とし、
三角波の波高値(通電フォーミング時のピーク電圧)
は、表面伝導型電子放出素子の前述した形態に応じて、
適宜選択し、適当な真空度で、数秒から数十分印加す
る。尚、素子の電極間に印加する波形は三角波に限定す
ることはなく、矩形波など所望の波形を用いても良い。
In FIG. 4A, T1 and T2 are the pulse width and pulse interval of the voltage waveform.
0 milliseconds, T2 is 10 microseconds to 100 milliseconds,
Peak value of triangular wave (peak voltage during energization forming)
Is, according to the above-described embodiment of the surface conduction electron-emitting device,
Appropriately selected and applied at a suitable degree of vacuum for several seconds to tens of minutes. The waveform applied between the electrodes of the element is not limited to a triangular wave, and a desired waveform such as a rectangular wave may be used.

【0051】図4bにおけるT1及びT2は、図4aと
同様であり、三角波の波高値(通電フォーミング時のピ
ーク電圧)は、例えば0.1Vステップ程度づつ、増加
させ、適当な真空雰囲気下で印加する。
T1 and T2 in FIG. 4B are the same as those in FIG. 4A. The peak value of the triangular wave (peak voltage at the time of energization forming) is increased by, for example, about 0.1 V step and applied under an appropriate vacuum atmosphere. I do.

【0052】尚、この場合の通電フォーミング処理の終
了は、パルス間隔T2中に導電性薄膜4を局所的に破
壊、変形しない程度の電圧、例えば0.1V程度の電圧
で、素子電流を測定し、抵抗値を求め、例えば1MΩ以
上の抵抗値を示した時、通電フォーミングを終了とす
る。
In this case, when the energization forming process is completed, the element current is measured at a voltage that does not locally destroy or deform the conductive thin film 4 during the pulse interval T2, for example, a voltage of about 0.1 V. When the resistance value is, for example, 1 MΩ or more, the energization forming is terminated.

【0053】4)好ましくは、次に、通電フォーミング
が終了した表面伝導型電子放出素子に活性化行程と呼ぶ
処理を施す。活性行程とは、例えば、10-4〜10-5
orr程度の真空度で、通電フォーミング同様、パルス
波高値を定電圧のパルス印加を繰り返す処理のことを言
い、真空中に存在する有機物質から、炭素および炭素化
合物を堆積することで、素子電流(If)、放出電流
(Ie)が著しく変化する処理である。素子電流(I
f)と放出電流(Ie)を測定しながら、例えば、放出
電流が飽和した時点で上記活性化行程を終了する。ま
た、パルス波高値は、好ましくは、動作電圧である。
4) Preferably, the surface conduction electron-emitting device after the completion of the energization forming is subjected to a process called an activation step. The activation step is, for example, 10 −4 to 10 −5 T
Similar to energization forming, it refers to a process of repeating pulse application of a constant peak voltage with a constant voltage at a degree of vacuum of about orr. By depositing carbon and a carbon compound from an organic substance existing in a vacuum, the device current ( If), the emission current (Ie) changes significantly. Device current (I
The activation step is terminated, for example, when the emission current is saturated while measuring f) and the emission current (Ie). Further, the pulse peak value is preferably an operating voltage.

【0054】尚、ここで、炭素および炭素化合物とは、
グラファイト(単結晶、多結晶双方を指す)、非晶質カ
ーボン(非晶質カーボンおよび多結晶グラファイトとの
混合物を指す)であり、その膜厚は、好ましくは、50
0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。
Here, the carbon and the carbon compound are as follows.
Graphite (indicating both single crystal and polycrystalline) and amorphous carbon (indicating a mixture of amorphous carbon and polycrystalline graphite).
0 Å or less, more preferably 300 Å or less.

【0055】5)こうして作成した表面伝導型電子放出
素子を、フォーミング工程、活性化工程での真空度より
高い真空度の真空雰囲気にし、好ましく動作駆動する。
また、より好ましくは、このより高い真空度の真空雰囲
気下で、80℃〜150℃の加熱後、動作駆動する。
5) The surface-conduction electron-emitting device thus produced is put into a vacuum atmosphere having a higher vacuum degree than that in the forming step and the activation step, and is preferably operated and driven.
In addition, more preferably, in a vacuum atmosphere with a higher degree of vacuum, the operation is performed after heating at 80 ° C. to 150 ° C.

【0056】尚、フォーミング工程、活性化処理した真
空度より高い真空度の真空雰囲気とは、例えば、約10
の−6乗以上の真空度を有する真空度であり、より好ま
しくは、超高真空系であり、炭素、および炭素化合物が
新たに、ほぼ、堆積しない真空度である。したがって、
これによって、これ以上の炭素および炭素化合物の堆積
を抑制することが可能となり、素子電流If、放出電流
Ieが、安定する。上述のような素子構成と製造方法に
よって作成された本発明に好適な電子放出素子の基本特
性について図3、図5を用いて説明する。
The vacuum atmosphere having a degree of vacuum higher than that of the forming step and the activation treatment is, for example, about 10
And more preferably an ultra-high vacuum system, in which carbon and carbon compounds are newly and substantially not deposited. Therefore,
This makes it possible to suppress further deposition of carbon and carbon compounds, and the device current If and the emission current Ie are stabilized. The basic characteristics of an electron-emitting device suitable for the present invention produced by the above-described device configuration and manufacturing method will be described with reference to FIGS.

【0057】図3は、図1で示した構成を有する素子の
電子放出特性を測定するための測定評価装置の概略構成
図である。図3において、図1と同様の符号は、同一の
ものを示す。また、31は、電子放出素子に素子電圧V
fを印加するための電源、30は素子電極5〜6間の導
電性薄膜4を流れる素子電流Ifを測定するための電流
計、34は、素子の電子放出部より放出される放出電流
Ieを捕捉するためのアノード電極、33は、アノード
電極34に電圧を印加するための高圧電源、32は、素
子の電子放出部3より放出される放出電流Ieを測定す
るための電流計、35は真空装置である。
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a measurement and evaluation device for measuring the electron emission characteristics of the device having the configuration shown in FIG. 3, the same reference numerals as those in FIG. 1 denote the same components. 31 is a device voltage V applied to the electron-emitting device.
f is a power supply for applying f, 30 is an ammeter for measuring an element current If flowing through the conductive thin film 4 between the element electrodes 5 and 6, and 34 is an emission current Ie emitted from an electron emission portion of the element. An anode electrode for capturing, 33 is a high-voltage power supply for applying a voltage to the anode electrode, 32 is an ammeter for measuring an emission current Ie emitted from the electron emission section 3 of the device, and 35 is a vacuum. Device.

【0058】また、電子放出素子およびアノード電極3
4等は真空装置35内に設置され、その真空装置には、
不図示の真空計等の真空装置に必要な機器が具備されて
おり、所望の真空下で本素子の測定評価を行なえるよう
になっている。したがって、本測定装置では、前述の通
電フォーミング以降の工程も行なうことができる。な
お、アノード電極の電圧は1kV〜10kV、アノード
電極と電子放出素子との距離Hは2mm〜8mmの範囲
で測定した。
The electron-emitting device and the anode 3
4 and the like are installed in a vacuum device 35, and the vacuum device includes
Necessary equipment for a vacuum device such as a vacuum gauge (not shown) is provided so that measurement and evaluation of the present element can be performed under a desired vacuum. Therefore, the present measuring apparatus can also perform the steps after the energization forming described above. The voltage of the anode electrode was measured in the range of 1 kV to 10 kV, and the distance H between the anode electrode and the electron-emitting device was measured in the range of 2 mm to 8 mm.

【0059】図3に示した測定評価装置により測定され
た放出電流Ieおよび素子電流Ifと素子電圧Vfの関
係の典型的な例を図5に示す。なお、図5は放出電流I
eは素子電流Ifに比べて著しく小さいので、任意単位
で示されている。
FIG. 5 shows a typical example of the relationship between the emission current Ie, the device current If, and the device voltage Vf measured by the measurement and evaluation apparatus shown in FIG. FIG. 5 shows the emission current I
Since e is much smaller than the element current If, it is shown in arbitrary units.

【0060】図5からも明らかなように、本発明に好適
な表面伝導型電子放出素子は、放出電流Ieに対する三
つの特徴的特性を有する。
As is apparent from FIG. 5, the surface conduction electron-emitting device suitable for the present invention has three characteristic characteristics with respect to the emission current Ie.

【0061】まず第一に、本素子はある電圧(しきい値
電圧と呼ぶ、図5中のVth)以上の素子電圧を印加す
ると急激に放出電流Ieが増加し、一方しきい値電圧V
th以下では放出電流Ieがほとんど検出されない。す
なわち、放出電流Ieに対する明確なしきい値電圧Vt
hを持った非線形素子である。
First, when an element voltage higher than a certain voltage (called a threshold voltage, Vth in FIG. 5) is applied to the present element, the emission current Ie sharply increases, while the threshold voltage Ve is increased.
Below th, the emission current Ie is hardly detected. That is, a clear threshold voltage Vt for the emission current Ie
h is a non-linear element.

【0062】第二に、放出電流Ieが素子電圧Vfに単
調増加依存するため、放出電流Ieは素子電圧Vfで制
御できる。
Second, since the emission current Ie depends monotonically on the device voltage Vf, the emission current Ie can be controlled by the device voltage Vf.

【0063】第三に、アノード電極34に捕捉される放
出電荷は、素子電圧Vfを印加する時間に依存する。す
なわち、アノード電極34に捕捉される電荷量は、素子
電圧Vfを印加する時間により制御できる。
Thirdly, the amount of charge emitted by the anode electrode 34 depends on the time during which the device voltage Vf is applied. That is, the amount of charge captured by the anode electrode 34 can be controlled by the time during which the device voltage Vf is applied.

【0064】以上のような本発明に好適な表面伝導型電
子放出素子の特徴的特性のため、入力信号に応じて、電
子放出特性が、複数の電子放出素子を配置した電子源、
画像形成装置等でも容易に制御できることとなり、多方
面への応用ができる。
Because of the characteristic characteristics of the surface conduction electron-emitting device suitable for the present invention as described above, the electron emission characteristics of the electron source in which a plurality of electron-emitting devices are arranged according to an input signal;
The image forming apparatus can be easily controlled, and can be applied to various fields.

【0065】次に、本発明に好適な電子源および画像形
成装置について、述べる。本発明に好適な表面伝導型電
子放出素子を複数個、基板上に配列し、電子源あるい
は、画像形成装置が構成できる。
Next, an electron source and an image forming apparatus suitable for the present invention will be described. By arranging a plurality of surface conduction electron-emitting devices suitable for the present invention on a substrate, an electron source or an image forming apparatus can be configured.

【0066】基板上の配列の方式には、例えば、従来例
で述べた、多数の表面伝導型電子放出素子を並列に配置
し、個々の素子の両端を配線で接続し、電子放出素子の
行を多数配列し(行方向と呼ぶ)、この配線と直交する
方向に(列方向と呼ぶ)、該電子源の上方の空間に設置
された制御電極(グリッドとも呼ぶ)により、電子放出
素子からの電子を制御駆動するはしご状配置や、次に述
べるm本のX方向配線の上にn本のY方向配線を、層間
絶縁層を介して、設置し表面伝導型電子放出素子の一対
の素子電極にそれぞれ、X方向配線、Y方向配線を接続
した配置法があげられる。これを単純マトリクス配置と
以降呼ぶ。まず、単純マトリクス配置について詳述す
る。
In the arrangement on the substrate, for example, as described in the conventional example, a number of surface conduction electron-emitting devices are arranged in parallel, the both ends of each device are connected by wiring, and the row of electron-emitting devices is formed. Are arranged in a row (referred to as a row direction), and in a direction perpendicular to the wiring (referred to as a column direction), a control electrode (also referred to as a grid) provided in a space above the electron source causes a signal from the electron-emitting device to be generated. A ladder-like arrangement for controlling and driving electrons, or a pair of device electrodes of a surface conduction electron-emitting device, in which n Y-direction wires are placed on an m number of X-direction wires described below via an interlayer insulating layer. An arrangement method in which an X-direction wiring and a Y-direction wiring are connected to each other can be given. This is hereinafter referred to as a simple matrix arrangement. First, the simple matrix arrangement will be described in detail.

【0067】前述した本発明の表面伝導型電子放出素子
の3つの基本的特性の特徴によれば、単純マトリクス配
置された表面伝導型電子放出素子においても、表面伝導
型電子放出素子からの放出電子は、しきい値電圧以上で
は、対向する素子電極間に印加するパルス状電圧の波高
値と巾で制御される。一方、しきい値電圧以下では、殆
ど放出されない。この特性によれば、多数の電子放出素
子を配置した場合においても、個々の素子に、上記パル
ス状電圧を適宜印加すれば、入力信号に応じて、表面伝
導型電子放出素子を選択し、その電子放出量が、制御で
きることとなる。
According to the characteristics of the three basic characteristics of the surface conduction electron-emitting device according to the present invention described above, even in a surface conduction electron-emitting device arranged in a simple matrix, the emitted electrons from the surface conduction electron-emitting device can be obtained. Is controlled by the peak value and the width of the pulse-like voltage applied between the opposing element electrodes when the threshold voltage or more is exceeded. On the other hand, when the voltage is equal to or lower than the threshold voltage, it is hardly emitted. According to this characteristic, even when a large number of electron-emitting devices are arranged, if the pulse-like voltage is appropriately applied to each of the devices, a surface conduction electron-emitting device is selected according to the input signal, and The amount of electron emission can be controlled.

【0068】図6において、電子源基板71は、前述し
たガラス基板等であり、用途に応じて、設置される表面
伝導型電子放出素子の個数および個々の素子の設計上の
形状が、適宜設定される。
In FIG. 6, the electron source substrate 71 is the above-mentioned glass substrate or the like, and the number of surface conduction electron-emitting devices to be installed and the design shape of each device are appropriately set according to the application. Is done.

【0069】m本のX方向配線72は、DX1,DX
2,・・・・・・DXmからなり、真空蒸着法、印刷法、スパ
ッタ法等で形成した導電性金属等である。また、多数の
表面伝導型素子にほぼ均等な電圧が供給されるように、
材料、膜厚、配線巾が適宜設定される。Y方向配線73
は、DY1,DY2,・・・・・・DYnのn本の配線よりな
り、X方向配線72と同様に作成される。これらm本の
X方向配線72とn本のY方向配線73間には、不図示
の層間絶縁層が設置され、電気的に分離されて、マトリ
ックス配線を構成する。(このm,nは、共に正の整
数) 不図示の層間絶縁層は、真空蒸着法、印刷法、スパッタ
法等で形成されたSiO2 等であり、X方向配線72を
形成した基板71の全面域は一部に所望の形状で形成さ
れ、特に、X方向配線72とY方向配線73の交差部の
電位差に耐え得るように、膜厚、材料、製法が、適宜設
定される。X方向配線72とY方向配線73は、それぞ
れ外部端子として引き出されている。
The m X-directional wirings 72 are DX1, DX
2,... DXm, a conductive metal formed by a vacuum deposition method, a printing method, a sputtering method, or the like. Also, so that a substantially equal voltage is supplied to many surface conduction type elements,
The material, film thickness, and wiring width are appropriately set. Y direction wiring 73
, DYn, DY2,..., DYn are formed in the same manner as the X-direction wiring 72. An interlayer insulating layer (not shown) is provided between the m X-directional wirings 72 and the n Y-directional wirings 73, and is electrically separated to form a matrix wiring. (The m and n are both positive integers.) The interlayer insulating layer (not shown) is SiO 2 or the like formed by a vacuum deposition method, a printing method, a sputtering method, or the like. The entire surface area is partially formed in a desired shape, and in particular, the film thickness, material, and manufacturing method are appropriately set so as to withstand the potential difference at the intersection of the X-directional wiring 72 and the Y-directional wiring 73. The X-direction wiring 72 and the Y-direction wiring 73 are respectively drawn out as external terminals.

【0070】更に、表面伝導型放出素子74の対向する
電極(不図示)が、m本のX方向配線72とn本のY方
向配線73と、真空蒸着法、印刷法、スパッタ等で形成
された導電性金属等からなる結線75によって電気的に
接続されているものである。
Further, opposing electrodes (not shown) of the surface conduction electron-emitting device 74 are formed by m X-directional wirings 72 and n Y-directional wirings 73, by vacuum deposition, printing, sputtering, or the like. Are electrically connected by a connection 75 made of a conductive metal or the like.

【0071】ここで、m本のX方向配線72とn本のY
方向配線73と結線75と対向する素子電極の導電性金
属は、その構成元素の一部あるいは全部が同一であって
も、またそれぞれ異なってもよく、前述の素子電極の材
料等より適宜選択される。尚、これら素子電極への配線
は、素子電極と配線材料が同一である場合は、素子電極
と総称する場合もある。また表面伝導型電子放出素子
は、基板71あるいは、不図示の層間絶縁層上どちらに
形成してもよい。
Here, m X-directional wires 72 and n Y wires
The conductive metal of the element electrode facing the directional wiring 73 and the connection 75 may have some or all of the same or different constituent elements, and may be appropriately selected from the above-described material of the element electrode and the like. You. Note that the wirings to these device electrodes may be collectively referred to as device electrodes when the device electrode and the wiring material are the same. The surface conduction electron-emitting device may be formed on either the substrate 71 or an interlayer insulating layer (not shown).

【0072】また詳しくは、後述するが、前記X方向配
線72には、X方向に配列する表面伝導型放出素子74
の行を、入力信号に応じて、走査するための走査信号を
印加するための不図示の走査信号発生手段と電気的に接
続されている。一方、Y方向配線73には、Y方向に配
列する表面伝導型放出素子74の列の各列を入力信号に
応じて、変調するための変調信号を印加するための不図
示の変調信号発生手段と電気的に接続されている。
As will be described later in detail, the X-directional wiring 72 has a surface conduction type emitting element 74 arranged in the X-direction.
Are electrically connected to a scanning signal generating means (not shown) for applying a scanning signal for scanning according to an input signal. On the other hand, the Y-direction wiring 73 has a modulation signal generating means (not shown) for applying a modulation signal for modulating each of the rows of the surface conduction electron-emitting devices 74 arranged in the Y-direction in accordance with an input signal. Is electrically connected to

【0073】更に、表面伝導型電子放出素子の各素子に
印加される駆動電圧は、当該素子に印加される走査信号
と変調信号の差電圧として供給されるものである。上記
構成において、単純マトリクス配線だけで個別の素子を
選択して独立に駆動可能になる。
Further, the driving voltage applied to each element of the surface conduction electron-emitting device is supplied as a difference voltage between the scanning signal and the modulation signal applied to the element. In the above configuration, individual elements can be selected and driven independently only by simple matrix wiring.

【0074】つぎに、以上のようにして作成した単純マ
トリクス配置の電子源による表示等にもちいる画像形成
装置について、図7と図8および図9を用いて説明す
る。図7は、画像形成装置の表示パネルの基本構成図で
あり、図8は、蛍光膜、図9は画像形成装置をNTSC
方式のテレビ信号に応じて表示を行なう例の駆動回路の
ブロック図である。
Next, an image forming apparatus which is used for display by an electron source having a simple matrix arrangement created as described above will be described with reference to FIGS. 7, 8 and 9. FIG. FIG. 7 is a basic configuration diagram of a display panel of the image forming apparatus, FIG. 8 is a fluorescent film, and FIG.
FIG. 2 is a block diagram of a drive circuit of an example in which display is performed according to a television signal of a system.

【0075】図7において71は、上述のようにして電
子放出素子を作製した電子源基板、81は、電子源基板
71を固定したリアプレート、86はガラス基板83の
内面に蛍光膜84とメタルバック85等が形成されたフ
ェースプレート、82は支持枠であり、リアプレート8
1、支持枠82およびフェースプレート86をフリット
ガラス等を塗布し、大気中あるいは、窒素中で、400
〜500度で10分以上焼成することで、封着して、外
囲器88を構成する。図7において、74は図1におけ
る電子放出部に相当する。72,73は、表面伝導型電
子放出素子の一対の素子電極と接続されたX方向配線お
よびY方向配線である。
In FIG. 7, reference numeral 71 denotes an electron source substrate on which the electron-emitting device is manufactured as described above; 81, a rear plate on which the electron source substrate 71 is fixed; 86, a fluorescent film 84 and a metal on the inner surface of a glass substrate 83; A face plate on which a back 85 and the like are formed, a support frame 82, and a rear plate 8
1. The support frame 82 and the face plate 86 are coated with frit glass or the like, and
The envelope 88 is formed by baking at a temperature of 500 degrees or more for 10 minutes or more, thereby sealing. 7, reference numeral 74 corresponds to the electron-emitting portion in FIG. Reference numerals 72 and 73 denote an X-direction wiring and a Y-direction wiring connected to a pair of device electrodes of the surface conduction electron-emitting device.

【0076】外囲器88は、上述の如く、フェースプレ
ート86、支持枠82、リアプレート81で外囲器88
を構成したが、リアプレート81は主に基板71の強度
を補強する目的で設けられるため、基板71自体で十分
な強度を持つ場合は別体のリアプレート81は不要であ
り、基板71に直接支持枠82を封着し、フェースプレ
ート86、支持枠82、基板71にて外囲器88を構成
しても良い。また、さらには、フェースプレート86、
リアプレート81間に、スペーサーとよばれる不図示の
支持体を設置することで、大気圧に対して十分な強度を
もつ外囲器88の構成にすることもできる。
As described above, the envelope 88 is formed by the face plate 86, the support frame 82, and the rear plate 81.
However, since the rear plate 81 is provided mainly for the purpose of reinforcing the strength of the substrate 71, if the substrate 71 itself has sufficient strength, the separate rear plate 81 is unnecessary, and the rear plate 81 is directly attached to the substrate 71. The support frame 82 may be sealed, and the envelope 88 may be configured by the face plate 86, the support frame 82, and the substrate 71. Further, the face plate 86,
By providing a support (not shown) called a spacer between the rear plates 81, the configuration of the envelope 88 having sufficient strength against the atmospheric pressure can be obtained.

【0077】図8は、蛍光膜である。蛍光膜84は、モ
ノクロームの場合は蛍光体のみから成るが、カラーの蛍
光膜の場合は、蛍光体の配列によりブラックストライプ
あるいはブラックマトリクスなどと呼ばれる黒色導電材
91と蛍光体92とで構成される。ブラックストライ
プ、ブラックマトリクスが設けられる目的は、カラー表
示の場合必要となる三原色蛍光体の、各蛍光体92間の
塗り分け部を黒くすることで混色等を目立たなくするこ
とと、蛍光膜84における外光反射によるコントラスト
の低下を抑制することである。ブラックストライプの材
料としては、通常良く用いられている黒鉛を主成分とす
る材料だけでなく、導電性があり、光の透過および反射
が少ない材料であればこれに限るものではない。
FIG. 8 shows a fluorescent film. The fluorescent film 84 is composed of only a phosphor in the case of a monochrome, but is composed of a black conductive material 91 called a black stripe or a black matrix and a phosphor 92 depending on the arrangement of the phosphor in the case of a color fluorescent film. . The purpose of providing the black stripes and the black matrix is to make the three-color phosphors necessary for color display black by separating the coating portions between the phosphors 92 so as to make the color mixture and the like inconspicuous. The purpose is to suppress a decrease in contrast due to external light reflection. The material of the black stripe is not limited to a commonly used material containing graphite as a main component, as long as it is conductive and has little light transmission and reflection.

【0078】ガラス基板83に蛍光体を塗布する方法は
モノクローム、カラーによらず、沈澱法や印刷法が用い
られる。
The method of applying the fluorescent substance to the glass substrate 83 is not limited to monochrome or color, but a precipitation method or a printing method is used.

【0079】また、蛍光膜84の内面側には通常メタル
バック85が設けられる。メタルバックの目的は、蛍光
体の発光のうち内面側への光をフェースプレート86側
へ鏡面反射することにより輝度を向上すること、電子ビ
ーム加速電圧を印加するための電極として作用するこ
と、外囲器内で発生した負イオンの衝突によるダメージ
からの蛍光体の保護等である。メタルバックは、蛍光膜
作製後、蛍光膜の内面側表面の平滑化処理(通常フィル
ミングと呼ばれる)を行ない、その後Alを真空蒸着等
で堆積することで作製できる。
A metal back 85 is usually provided on the inner side of the fluorescent film 84. The purpose of the metal back is to improve the brightness by mirror-reflecting the light emitted from the phosphor toward the inner surface side to the face plate 86 side, to act as an electrode for applying an electron beam acceleration voltage, This is to protect the phosphor from damage due to collision of negative ions generated in the enclosure. The metal back can be produced by performing a smoothing process (usually called filming) on the inner surface of the phosphor film after producing the phosphor film, and then depositing Al by vacuum deposition or the like.

【0080】フェースプレート86には、更に蛍光膜8
4の導電性を高めるため、蛍光膜84の外面側に透明電
極(不図示)が設けてもよい。前述の封着を行なう際、
カラーの場合は各色蛍光体と電子放出素子とを対応させ
なくてはいけないため、十分な位置合わせを行なう必要
がある。
The face plate 86 further has the fluorescent film 8
A transparent electrode (not shown) may be provided on the outer surface side of the fluorescent film 84 in order to increase the conductivity of the phosphor film 4. When performing the aforementioned sealing,
In the case of color, since the phosphors of each color must correspond to the electron-emitting devices, it is necessary to perform sufficient alignment.

【0081】外囲器88は、不図示の排気管を通じ、1
0のマイナス7乗トール程度の真空度にされ、封止をお
こなわれる。また、外囲器88の封止後の真空度を維持
するために、ゲッター処理を行なう場合もある。これ
は、外囲器88の封止を行なう直前あるいは封止後に、
抵抗加熱あるいは高周波加熱等の加熱法により、外囲器
88内の所定の位置(不図示)に配置されたゲッターを
加熱し、蒸着膜を形成する処理である。ゲッターは通常
Ba等が主成分であり、該蒸着膜の吸着作用により、た
とえば1×10-5ないしは1×10-7[Torr]の真
空度を維持するものである。尚、表面伝導型電子放出素
子のフォーミング以降の工程は、適宜設定される。
The envelope 88 is connected to an exhaust pipe (not shown) to
The degree of vacuum is reduced to about 0 to the seventh power of Torr, and sealing is performed. Further, a getter process may be performed to maintain the degree of vacuum after sealing the envelope 88. This is performed immediately before or after sealing the envelope 88.
This is a process of heating a getter disposed at a predetermined position (not shown) in the envelope 88 by a heating method such as resistance heating or high-frequency heating to form a deposited film. The getter is usually composed mainly of Ba or the like, and maintains a degree of vacuum of, for example, 1 × 10 −5 or 1 × 10 −7 [Torr] by the adsorption action of the deposited film. Steps after the forming of the surface conduction electron-emitting device are appropriately set.

【0082】次に、単純マトリクス配置の電子源を用い
て構成した表示パネルを、NTSC方式のテレビ信号に
もとずきテレビジョン表示を行なうための駆動回路の概
略構成を、図9のブロック図を用いて説明する。101
は前記表示パネルであり、また、102は走査回路、1
03は制御回路、104はシストレジスト、105はラ
インメモリ、106は同期信号分離回路、107は変調
信号発生器、VxおよびVaは直流電圧源である。
Next, a schematic configuration of a driving circuit for performing a television display based on an NTSC television signal on a display panel constituted by using electron sources in a simple matrix arrangement is shown in a block diagram of FIG. This will be described with reference to FIG. 101
Is the display panel, and 102 is a scanning circuit, 1
03 is a control circuit, 104 is a cyst resist, 105 is a line memory, 106 is a synchronization signal separation circuit, 107 is a modulation signal generator, and Vx and Va are DC voltage sources.

【0083】以下、各部の機能を説明してゆくが、まず
表示パネル101は、端子Dox1ないしDoxm、お
よび端子Doy1ないしDoyn、および高圧端子Hv
を介して外部の電気回路と接続している。このうち、端
子Dox1ないしDoxmには、前記表示パネル内に設
けられている電子源、すなわちM行N列の行列状にマト
リクス配線された表面伝導型電子放出素子群を一行(N
素子)ずつ順次駆動してゆくための走査信号が印加され
る。
Hereinafter, the function of each part will be described. First, the display panel 101 includes terminals Dox1 to Doxm, terminals Doy1 to Doyn, and a high voltage terminal Hv.
Connected to an external electric circuit via Of these terminals, the terminals Dox1 to Doxm are connected to an electron source provided in the display panel, that is, a group of surface conduction electron-emitting devices arranged in a matrix of M rows and N columns in one row (N
A scanning signal for sequentially driving each element is applied.

【0084】一方、端子Dy1ないしDynには、前記
走査信号により選択された一行の表面伝導型電子放出素
子の各素子の出力電子ビームを制御するための変調信号
が印加される。また、高圧端子Hvには、直流電圧源V
aより、たとえば10K[V]の直流電圧が供給される
が、これは表面伝導型電子放出素子より出力される電子
ビームに蛍光体を励起するのに十分なエネルギーを付与
するための加速電圧である。
On the other hand, to the terminals Dy1 to Dyn, a modulation signal for controlling the output electron beam of each of the surface conduction electron-emitting devices in one row selected by the scanning signal is applied. A DC voltage source V is connected to the high voltage terminal Hv.
a supplies a DC voltage of, for example, 10 K [V], which is an accelerating voltage for applying sufficient energy to the electron beam output from the surface conduction electron-emitting device to excite the phosphor. is there.

【0085】次に、走査回路102について説明する。
同回路は、内部にM個のスイッチング素子を備えるもの
で(図中、S1ないしSmで模式的に示している)、各
スイッチング素子は、直流電圧源Vxの出力電圧もしく
は0[V](グランドベル)のいずれか一方を選択し、
表示パネル101の端子Dx1ないしDxmと電気的に
接続するものである。S1ないしSmの各スイッチング
素子は、接続回路103が出力する制御信号Tscan
にもとずいて動作するものだが、実際にはたとえばFE
Tのようなスイッチング素子を組み合わせることにより
容易に構成することが可能である。
Next, the scanning circuit 102 will be described.
This circuit includes M switching elements inside (in the figure, schematically indicated by S1 to Sm), and each switching element is connected to an output voltage of a DC voltage source Vx or 0 [V] (ground). Bell)
It is electrically connected to the terminals Dx1 to Dxm of the display panel 101. Each of the switching elements S1 to Sm is connected to a control signal Tscan output from the connection circuit 103.
It works based on the
It can be easily configured by combining switching elements such as T.

【0086】尚、前記直流電圧源Vxは、本実施態様の
場合には前記表面伝導型電子放出素子の特性(電子放出
しきい値電圧)にもとづき、走査されていない素子に印
加される駆動電圧が電子放出しきい値電圧以下となるよ
うな一定電圧を出力するよう設定されている。
In the case of the present embodiment, the DC voltage source Vx is a drive voltage applied to an unscanned device based on the characteristics (electron emission threshold voltage) of the surface conduction electron-emitting device. Is set so as to output a constant voltage that is equal to or lower than the electron emission threshold voltage.

【0087】また、制御回路103は、外部より入力す
る画像信号にもとずいて適切な表示が行なわれるように
各部の動作を整合させる働きをもつものである。次に説
明する同期信号分離回路106より送られる同期信号T
syncにもとずいて、各部に対してTscanおよび
TsftおよびTmryの各制御信号を発生する。
The control circuit 103 has a function of matching the operations of the respective components so that appropriate display is performed based on an image signal input from the outside. The synchronization signal T sent from the synchronization signal separation circuit 106 described below
Based on sync, each control signal of Tscan, Tsft, and Tmry is generated for each unit.

【0088】同期信号分離回路106は、外部から入力
されるNTSC方式のテレビ信号から、同期信号成分と
輝度信号成分とを分離するための回路で、良く知られて
いるように周波数分離(フィルター)回路を用いれば、
容易に構成できるものである。同期信号分離回路106
により分離された同期信号は、良く知られるように垂直
同期信号と水平同期信号よりなるが、ここでは説明の便
宜上、Tsync信号として図示した。一方、前記テレ
ビ信号から分離された画像の輝度信号成分を便宜上DA
TA信号と表すが、同信号はシフトレジスタ104に入
力される。
The synchronizing signal separating circuit 106 is a circuit for separating a synchronizing signal component and a luminance signal component from an NTSC television signal input from the outside. As is well known, a frequency separating (filter) is used. With the circuit,
It can be easily configured. Sync signal separation circuit 106
The synchronizing signal separated by is composed of a vertical synchronizing signal and a horizontal synchronizing signal, as is well known, but is illustrated here as a Tsync signal for convenience of explanation. On the other hand, the luminance signal component of the image separated from the television signal is referred to as DA for convenience.
This signal is input to the shift register 104 as a TA signal.

【0089】シフトレジスタ104は、時系列的にシリ
アルに入力される前記DATA信号を、画像の1ライン
毎にシリアル/パラレル変換するためのもので、前記制
御回路103より送られる制御信号Tsftにもとづい
て動作する。(すなわち、制御信号Tsftは、シフト
レジスタ104のシフトクロックであると言い換えても
良い。)シルアル/パラレル変換された画像1ライン分
(電子放出素子N素子分の駆動データに相当する)のデ
ータは、IdlないしIdnのN個の並列信号として前
記シフトレジスタ104より出力される。
The shift register 104 is for serially / parallel-converting the DATA signal input serially in time series for each line of an image, and is based on a control signal Tsft sent from the control circuit 103. Works. (That is, the control signal Tsft may be rephrased as a shift clock of the shift register 104.) The data of one line of the serial / parallel-converted image (corresponding to the drive data of N electron-emitting devices) is , Idl to Idn are output from the shift register 104 as N parallel signals.

【0090】ラインメモリ105は、画像1ライン分の
データを必要時間の間だけ記憶するための記憶装置であ
り、制御回路103より送られる制御信号Tmryにし
たがって適宜IdlないしIdnの内容を記憶する。記
憶された内容は、I′dlないしI′dnとして出力さ
れ、変調信号発生器107に入力される。
The line memory 105 is a storage device for storing data of one line of an image for a necessary time only, and stores the contents of Idl to Idn as appropriate according to a control signal Tmry sent from the control circuit 103. The stored contents are output as I'dl to I'dn and input to modulation signal generator 107.

【0091】変調信号発生器107は、前記画像データ
I′dlないしI′dnの各々に応じて、表面伝導型電
子放出素子の各々を適切に駆動変調するための信号源
で、その出力信号は、端子Doy1ないしDoynを通
じて表示パネル101内の表面伝導型電子放出素子に印
加される。
The modulation signal generator 107 is a signal source for appropriately driving and modulating each of the surface conduction electron-emitting devices in accordance with each of the image data I'dl to I'dn. Are applied to the surface conduction electron-emitting devices in the display panel 101 through the terminals Doy1 to Doyn.

【0092】前述したように、本発明に関わる電子放出
素子は放出電流Ieに対して以下の基本特性を有してい
る。すなわち、前述したように、電子放出には明確なし
きい値電圧Vthがあり、Vth以上の電圧を印加され
た時のみ電子放出が生じる。また、電子放出しきい値以
上の電圧に対しては、素子への印加電圧の変化に応じて
放出電流も変化してゆく。尚、電子放出素子の材料や構
成、製造方法を変えることにより、電子放出しきい値電
圧Vthの値や、印加電圧に対する放出電流の変化の度
合いが変わる場合もあるが、いずれにしても以下のよう
なことがいえる。
As described above, the electron-emitting device according to the present invention has the following basic characteristics with respect to the emission current Ie. That is, as described above, electron emission has a clear threshold voltage Vth, and electron emission occurs only when a voltage higher than Vth is applied. For a voltage equal to or higher than the electron emission threshold, the emission current also changes in accordance with the change in the voltage applied to the element. Note that the value of the electron emission threshold voltage Vth and the degree of change of the emission current with respect to the applied voltage may be changed by changing the material, configuration, and manufacturing method of the electron emission element. The same can be said.

【0093】すなわち、本素子にパルス状の電圧を印加
する場合、例えば電子放出閾値以下の電圧を印加しても
電子放出は生じないが、電子放出閾値以上の電圧を印加
する場合には電子ビームが出力される。その際、第一に
は、パルスの波高値Vmを変化させることにより出力電
子ビームの強度を制御することが可能である。第二に
は、パルスの幅Pwを変化させることにより出力される
電子ビームの電荷の総量を制御することが可能である。
That is, when a pulse-like voltage is applied to the device, for example, when a voltage lower than the electron emission threshold is applied, no electron emission occurs, but when a voltage higher than the electron emission threshold is applied, an electron beam is applied. Is output. At that time, first, it is possible to control the intensity of the output electron beam by changing the peak value Vm of the pulse. Second, it is possible to control the total amount of charges of the output electron beam by changing the pulse width Pw.

【0094】したがって、入力信号に応じて、電子放出
素子を変調する方式としては、電圧変調方式、パルス幅
変調方式等があげられ、電圧変調方式を実施するには、
変調信号発生器107としては、一定の長さの電圧パル
スを発生するが入力されるデータに応じて適宜パルスの
波高値を変調するような電圧変調方式の回路を用いる。
また、パルス幅変調方式を実施するには、変調信号発生
器107としては、一定の波高値の電圧パルスを発生す
るが入力されるデータに応じて適宜電圧パルスの幅を変
調するようなパルス幅変調方式の回路を用いるものであ
る。
Therefore, as a method of modulating the electron-emitting device in accordance with the input signal, there are a voltage modulation method, a pulse width modulation method, and the like.
As the modulation signal generator 107, a voltage modulation type circuit that generates a voltage pulse of a fixed length but modulates the peak value of the pulse appropriately according to input data is used.
In order to implement the pulse width modulation method, the modulation signal generator 107 generates a voltage pulse having a constant peak value, and modulates the width of the voltage pulse appropriately according to input data. A modulation type circuit is used.

【0095】以上に説明した一連の動作により、表示パ
ネル101を用いてテレビジョンの表示を行なえる。
尚、上記説明中、特に記載しなかったが、シフトレジス
タ104やラインメモリ105は、デジタル信号式のも
のでもアナログ信号式のものでも差し支えなく、要は画
像信号のシリアル/パラレル変換や記憶が所定の速度で
行なわれればよい。
By the series of operations described above, television display can be performed using the display panel 101.
Although not particularly described in the above description, the shift register 104 and the line memory 105 may be of a digital signal type or an analog signal type, that is, serial / parallel conversion and storage of image signals are predetermined. It may be performed at a speed of.

【0096】デジタル信号式を用いる場合には、同期信
号分離回路106の出力信号DATAをデジタル信号化
する必要があるが、これは106の出力部にA/D変換
器を備えれば容易に可能であることは言うまでもない。
また、これと関連してラインメモリ105の出力信号が
デジタル信号かアナログ信号かにより、変調信号発生器
107に用いられる回路が若干異なったものとなるのは
言うまでもない。すなわち、デジタル信号の場合には、
電圧変調方式の場合、変調信号発生器107には、たと
えばよく知られるD/A変換回路を用い、必要に応じて
増幅回路などを付け加えればよい。またパルス幅変調方
式の場合、変調信号発生器107は、たとえば高速の発
振器および発振器の出力する波数を計数する計数器(カ
ウンタ)および計数器の出力値と前記メモリの出力値を
比較する比較器(コンパレータ)を組み合わせた回路を
用いれば当業者であれば容易に構成できる。必要に応じ
て、比較器の出力するパルス幅変調された変調信号を表
面伝導型電子放出素子の駆動電圧にまで電圧増幅するた
めの増幅器を付け加えてもよい。
When the digital signal type is used, it is necessary to convert the output signal DATA of the synchronizing signal separating circuit 106 into a digital signal, but this can be easily achieved by providing an A / D converter at the output of the 106. Needless to say,
In connection with this, it goes without saying that the circuit used for the modulation signal generator 107 differs slightly depending on whether the output signal of the line memory 105 is a digital signal or an analog signal. That is, in the case of a digital signal,
In the case of the voltage modulation method, for example, a well-known D / A conversion circuit may be used as the modulation signal generator 107, and an amplification circuit or the like may be added as necessary. In the case of the pulse width modulation system, the modulation signal generator 107 includes, for example, a high-speed oscillator, a counter for counting the number of waves output from the oscillator, and a comparator for comparing the output value of the counter with the output value of the memory. Those skilled in the art can easily configure a circuit using a combination of (comparators). If necessary, an amplifier for voltage-amplifying the pulse-width-modulated signal output from the comparator to the drive voltage of the surface-conduction electron-emitting device may be added.

【0097】一方、アナログ信号の場合には、電圧変調
方式の場合、変調信号発生器107には、たとえばよく
知られるオペアンプなどを用いた増幅回路を用いればよ
く、必要に応じてレベルシフト回路などを付け加えても
よい。また、パルス幅変調方式の場合には、たとえばよ
く知られた電圧制御型発振回路(VCO)を用いればよ
く、必要に応じて表面伝導型電子放出素子の駆動電圧に
まで電圧増幅するための増幅器を付け加えてもよい。
On the other hand, in the case of an analog signal, in the case of a voltage modulation method, an amplification circuit using, for example, a well-known operational amplifier may be used as the modulation signal generator 107. If necessary, a level shift circuit or the like may be used. May be added. In the case of the pulse width modulation system, for example, a well-known voltage controlled oscillator (VCO) may be used, and an amplifier for amplifying the voltage up to the drive voltage of the surface conduction electron-emitting device as necessary. May be added.

【0098】以上のように完成した本発明に好適な画像
表示装置において、こうして、各電子放出素子には、容
器外端子Dox1ないしDoxm、Doy1ないしDo
ynを通じ、電圧を印加することにより、電子放出さ
せ、高圧端子 Hvを通じ、メタルバック85、あるい
は透明電極(不図示)に高圧を印加し、電子ビームを加
速し、蛍光膜84に衝突させ、励起・発光させることで
画像を表示することができる。
In the image display device suitable for the present invention completed as described above, the external terminals Dox1 to Doxm, Doy1 to Doy are respectively connected to the electron-emitting devices.
Electrons are emitted by applying a voltage through yn, and a high voltage is applied to the metal back 85 or a transparent electrode (not shown) through the high voltage terminal Hv to accelerate the electron beam and collide with the fluorescent film 84 to excite it. -Images can be displayed by emitting light.

【0099】以上述べた構成は、表示等に用いられる好
適な画像形成装置を作製する上で必要な概略構成であ
り、例えば各部材の材料等、詳細な部分は上述内容に限
られるものではなく、画像形成装置の用途に適するよう
適宜選択する。また、入力信号例として、NTSC方式
をあげたが、これに限るものでなく、PAL、SECA
M方式などの諸方式でもよく、また、これよりも、多数
の走査線からなるTV信号(例えば、MUSE方式をは
じめとする商品位TV)方式でもよい。
The configuration described above is a schematic configuration necessary for producing a suitable image forming apparatus used for display and the like. For example, detailed portions such as materials of each member are not limited to the above-described contents. Is appropriately selected so as to be suitable for the use of the image forming apparatus. Also, the NTSC system has been described as an example of the input signal, but the present invention is not limited to this, and PAL, SECA
Various systems such as the M system may be used, and a TV signal (for example, a commercial TV including the MUSE system) including a larger number of scanning lines may be used.

【0100】次に、前述のはしご型配置の電子源および
画像形成装置について図10、図11を用いて説明す
る。
Next, the above-described ladder-shaped arrangement of the electron source and the image forming apparatus will be described with reference to FIGS.

【0101】図10において、110は、電子源基板、
111は、電子放出素子、112は、Dx1〜Dx10
は、前記電子放出素子を配線するための共通配線であ
る。電子放出素子111は、基板110上に、X方向に
並列に複数個配置される。(これを素子行と呼ぶ)。こ
の素子行が複数個配置され、電子源となる。各素子行の
共通配線間に適宜駆動電圧を印加することで、各素子行
を独立に駆動することが、可能である。すなわち、電子
ビームを放出したい素子行には、電子放出しきい値以上
の電圧を、電子ビームを放出しない素子行には、電子放
出しきい値以下の電圧を印加すればよい。また、各素子
行間の共通配線Dx2〜Dx9を、例えばDx2、Dx
3を同一配線とするようにしても良い。
In FIG. 10, reference numeral 110 denotes an electron source substrate,
111 is an electron-emitting device, 112 is Dx1 to Dx10
Is a common wiring for wiring the electron-emitting devices. A plurality of electron-emitting devices 111 are arranged on the substrate 110 in parallel in the X direction. (This is called an element row). A plurality of the element rows are arranged and serve as an electron source. By appropriately applying a drive voltage between the common wires of each element row, each element row can be driven independently. That is, a voltage equal to or higher than the electron emission threshold may be applied to an element row that wants to emit an electron beam, and a voltage equal to or lower than the electron emission threshold may be applied to an element row that does not emit an electron beam. Further, the common wirings Dx2 to Dx9 between the element rows are replaced with, for example, Dx2, Dx
3 may be the same wiring.

【0102】図11は、はしご型配置の電子源を備えた
画像形成装置の表示パネル構造を示すための図である。
120はグロッド電極、121は電子が通過するため空
孔、122はDox,Dox2,・・・・・・Doxmよりな
る容器外端子、123は、グリッド電極120と接続さ
れたG1、G2、・・・・・・Gnからなる容器外端子、11
0は、前述のように、各素子行間の共通配線を同一配線
とした電子源基板である。尚、図7、10と同一の符号
は、同一のものを示す。前述の単純マトリクス配置の画
像形成装置(図7に示した)との大きな違いは、電子源
基板110とフェースプレート86の間にグリッド電極
120を備えていることである。
FIG. 11 is a diagram showing a display panel structure of an image forming apparatus having a ladder-type arrangement of electron sources.
120 is a grod electrode, 121 is a hole for passing electrons, 122 is an outer container terminal made of Dox, Dox2,... Doxm, and 123 is G1, G2,. .... Outer terminal made of Gn, 11
Reference numeral 0 denotes an electron source substrate in which the common wiring between the element rows is the same as described above. 7 and 10 indicate the same components. A major difference from the image forming apparatus having the simple matrix arrangement (shown in FIG. 7) is that a grid electrode 120 is provided between the electron source substrate 110 and the face plate 86.

【0103】基板110とフェースプレート86の中間
には、グリッド電極120が設けられている。グリッド
電極120は、表面伝導型放出素子から放出された電子
ビームを変調することができるもので、はしご型配置の
素子行と直交して設けられたストライプ状の電極に電子
ビームを通過させるため、各素子に対応して1個ずつ円
形の開口121が設けられている。グリッドの形状や設
置位置は必ずしも図11のようなものでなくともよく、
開口としてメッシュ状に多数の通過口をもうけることも
あり、またたとえば表面伝導型放出素子の周囲や近傍に
設けてもよい。容器外端子122およびグリッド容器外
端子123は、不図示の制御回路と電気的に接続されて
いる。
A grid electrode 120 is provided between the substrate 110 and the face plate 86. The grid electrode 120 can modulate the electron beam emitted from the surface conduction electron-emitting device.In order to allow the electron beam to pass through a stripe-shaped electrode provided orthogonally to the ladder-shaped element row, One circular opening 121 is provided for each element. The shape and installation position of the grid do not necessarily have to be as shown in FIG.
A large number of passage openings may be formed in a mesh shape as openings, and may be provided, for example, around or near the surface conduction electron-emitting device. The outer container terminal 122 and the outer grid container terminal 123 are electrically connected to a control circuit (not shown).

【0104】本画像形成装置では、素子行を1列ずつ順
次駆動(走査)していくのと同期してグリッド電極列に
画像1ライン分の変調信号を同時に印加することによ
り、各電子ビームの蛍光体への照射を制御し、画像を1
ラインずつ表示することができる。
In the present image forming apparatus, a modulation signal for one line of an image is simultaneously applied to the grid electrode rows in synchronization with the sequential driving (scanning) of the element rows one by one. By controlling the irradiation of the phosphor, one image
Can be displayed line by line.

【0105】また、本発明の思想によれば、テレビジョ
ン放送の表示装置のみならず、テレビ会議システム、コ
ンピュータ等の表示装置として、好適な画像形成装置が
提供される。さらには、感光性ドラム等とで構成された
光プリンターとしての画像形成装置としても用いること
もできる。
According to the concept of the present invention, an image forming apparatus suitable as a display device for a television conference system, a computer, etc. as well as a display device for a television broadcast is provided. Further, it can be used as an image forming apparatus as an optical printer including a photosensitive drum and the like.

【0106】[0106]

【実施例】以下に本発明の実施例について説明するが、
本発明は以下の実施例に限定されるものではない。 実施例1 本実施例の電子放出素子製造用金属化合物組成物の調製
法を以下に示す。酢酸パラジウムモノエタノールアミン
1.0g、92%ケン化ポリビニルアルコール(平均重
合度300)0.1g、エチレングリコール1.0gを
とり水を加えて100gとし、混合、溶解した。このパ
ラジウム化合物溶液をポアサイズ0.25μmのメンブ
レンフィルターでろ過して実施例1の金属化合物組成物
を得た。 この実施例1の金属化合物組成物をバブルジ
ェットプリンタヘッドBC−01(キヤノン(株)社
製)に充填し、所定のヘッド内ヒーターに外部より20
vの直流電圧を7μ秒印加して、石英基板にパラジウム
化合物溶液を吐出、付与して導電性薄膜を形成した。こ
の導電性薄膜を25℃、50%PHの環境下で2時間放
置して金属化合物の結晶が析出するか否か光学顕微鏡に
て評価したところ、結晶析出は観察されず、均一な薄膜
であった。
EXAMPLES Examples of the present invention will be described below.
The present invention is not limited to the following examples. Example 1 A method for preparing a metal compound composition for manufacturing an electron-emitting device of this example is described below. 1.0 g of palladium acetate monoethanolamine, 0.1 g of 92% saponified polyvinyl alcohol (average degree of polymerization: 300), and 1.0 g of ethylene glycol were added to water to make 100 g, mixed and dissolved. This palladium compound solution was filtered through a membrane filter having a pore size of 0.25 μm to obtain a metal compound composition of Example 1. The metal compound composition of Example 1 was charged into a bubble jet printer head BC-01 (manufactured by Canon Inc.), and a predetermined amount of heat was applied to a heater in the head from the outside.
A DC voltage of v was applied for 7 μs, and a palladium compound solution was discharged and applied to a quartz substrate to form a conductive thin film. When this conductive thin film was allowed to stand for 2 hours in an environment of 25 ° C. and 50% PH and evaluated with an optical microscope whether or not crystals of the metal compound were precipitated, no crystal precipitation was observed and the film was uniform. Was.

【0107】比較例1 実施例1において、使用する92%ケン化ポリビニルア
ルコールの平均重合度を300のものから500のもの
へ変更した以外は実施例1と同様にして比較例1の金属
化合物組成物を調製した。この比較例1の金属化合物組
成物を実施例1と同様にして結晶析出を評価したとこ
ろ、導電性薄膜中に多数の結晶が析出して不均一化して
いた。
Comparative Example 1 The metal compound composition of Comparative Example 1 was the same as in Example 1 except that the average degree of polymerization of the 92% saponified polyvinyl alcohol used was changed from 300 to 500. Was prepared. When the crystal deposition of this metal compound composition of Comparative Example 1 was evaluated in the same manner as in Example 1, a large number of crystals were precipitated in the conductive thin film and became non-uniform.

【0108】実施例2 本実施例の電子放出素子製造用金属化合物組成物の調製
法を以下に示す。酢酸パラジウムジエタノールアミン
1.5g、88%ケン化ポリビニルアルコール(平均重
合度200)0.05g、イソプロピルアルコール15
gをとり水を加えて100gとし、混合、溶解した。こ
のパラジウム化合物溶液をポアサイズ0.25μmのメ
ンブレンフィルターでろ過して実施例2の金属化合物組
成物を得た。この実施例2の金属化合物組成物を実施例
1と同様にして結晶析出を評価したところ、結晶析出は
観察されず、均一な薄膜であった。
Example 2 A method for preparing a metal compound composition for manufacturing an electron-emitting device of this example is described below. 1.5 g of palladium acetate diethanolamine, 0.05 g of 88% saponified polyvinyl alcohol (average degree of polymerization 200), 15 isopropyl alcohol
g was taken and water was added to make 100 g, mixed and dissolved. This palladium compound solution was filtered through a membrane filter having a pore size of 0.25 μm to obtain a metal compound composition of Example 2. When the crystal deposition of the metal compound composition of Example 2 was evaluated in the same manner as in Example 1, no crystal precipitation was observed, and the film was a uniform thin film.

【0109】比較例2 実施例2において、使用する88%ケン化ポリビニルア
ルコールの平均重合度を200のものから600のもの
へ変更した以外は実施例2と同様にして比較例2の金属
化合物組成物を調製した。この比較例2の金属化合物組
成物を実施例2と同様にして結晶析出を評価したとこ
ろ、導電性薄膜中に多数の針状結晶が析出して不均一化
していた。
Comparative Example 2 The metal compound composition of Comparative Example 2 was the same as in Example 2 except that the average degree of polymerization of the 88% saponified polyvinyl alcohol used was changed from 200 to 600. Was prepared. When the crystal deposition of this metal compound composition of Comparative Example 2 was evaluated in the same manner as in Example 2, a large number of needle-like crystals were precipitated in the conductive thin film and became non-uniform.

【0110】実施例3 本実施例の電子放出素子製造用金属化合物組成物の調製
法を以下に示す。酢酸パラジウムトリエタノールアミン
2.3g、78%ケン化ポリビニルアルコール(平均重
合度300)0.03g、イソプロピルアルコール25
g、エチレングリコール1.0gをとり水を加えて10
0gとし、混合、溶解した。このパラジウム化合物溶液
をポアサイズ0.25μmのメンブレンフィルターでろ
過して実施例3の金属化合物組成物を得た。この実施例
3の金属化合物組成物を実施例1と同様にして結晶析出
を評価したところ、結晶析出は観察されず、均一な薄膜
であった。
Example 3 A method for preparing a metal compound composition for manufacturing an electron-emitting device of this example is described below. 2.3 g of palladium acetate triethanolamine, 0.03 g of 78% saponified polyvinyl alcohol (average degree of polymerization 300), 25 isopropyl alcohol
g, 1.0 g of ethylene glycol and water
0 g, mixed and dissolved. This palladium compound solution was filtered through a membrane filter having a pore size of 0.25 μm to obtain a metal compound composition of Example 3. When the crystal deposition of this metal compound composition of Example 3 was evaluated in the same manner as in Example 1, no crystal precipitation was observed, and the film was a uniform thin film.

【0111】比較例3 実施例3において、使用する78%ケン化ポリビニルア
ルコールの平均重合度を300のものから1000のも
のへ変更した以外は実施例3と同様にして比較例3の金
属化合物組成物を調製した。この比較例3の金属化合物
組成物を実施例3と同様にして結晶析出を評価したとこ
ろ、導電性薄膜中に多数の針状結晶が析出して不均一化
していた。
Comparative Example 3 The metal compound composition of Comparative Example 3 was the same as in Example 3 except that the average degree of polymerization of the 78% saponified polyvinyl alcohol used was changed from 300 to 1,000. Was prepared. The metal compound composition of Comparative Example 3 was evaluated for crystal precipitation in the same manner as in Example 3. As a result, a large number of needle-like crystals were deposited in the conductive thin film and became non-uniform.

【0112】実施例4 本実施例の電子放出素子として図1(a)、(b)に示
すタイプの電子放出素子を作成した。図1(a)は本素
子の平面図を、図1(b)は断面図を示している。ま
た、図1(a),(b)中の1は絶縁性基板、5および
6は素子に電圧を印加するための素子電極、4は電子放
出部を含む薄膜、3は電子放出部を示す。なお、図中の
L1は素子電極5と素子電極6の素子電極間隔、Wは素
子電極の幅、dは素子電極の厚さ、W2は素子の幅を表
している。
Example 4 An electron-emitting device of the type shown in FIGS. 1A and 1B was prepared as an electron-emitting device of this example. FIG. 1A is a plan view of the device, and FIG. 1B is a cross-sectional view. 1 (a) and 1 (b), 1 denotes an insulating substrate, 5 and 6 denote device electrodes for applying a voltage to the device, 4 denotes a thin film including an electron emitting portion, and 3 denotes an electron emitting portion. . In the drawing, L1 represents the element electrode interval between the element electrode 5 and the element electrode 6, W represents the width of the element electrode, d represents the thickness of the element electrode, and W2 represents the width of the element.

【0113】図2を用いて、本実施例の電子放出素子の
作成方法を述べる。絶縁性基板1として石英基板を用
い、これを有機溶剤により充分に洗浄後、該基板1面上
に、白金からなる素子電極5,6を形成した(図2
(a))。この時、素子電極間隔L1は10μmとし、
素子電極の幅W1を500μm、その厚さdを1000
Åとした。次に前記の素子電極5,6の対向ギャップ部
分を中心とする幅W2が320μm、長さ160μmの
矩形の外側にCr膜を厚さ1000Å形成した。(図2
(a1))。
A method for manufacturing the electron-emitting device of this embodiment will be described with reference to FIG. A quartz substrate was used as the insulating substrate 1, and after sufficiently washing it with an organic solvent, device electrodes 5 and 6 made of platinum were formed on the surface of the substrate 1.
(A)). At this time, the element electrode interval L1 is set to 10 μm,
The width W1 of the device electrode is 500 μm, and the thickness d is 1000
Å Next, a Cr film having a thickness of 1000 Å was formed on the outside of a rectangle having a width W2 of 320 μm and a length of 160 μm centered on the opposing gap portions of the device electrodes 5 and 6. (Figure 2
(A1)).

【0114】実施例2のパラジウム化合物溶液を100
0rpm、60秒の条件でスピン塗布して前記素子電極
5,6を形成した絶縁性基板1上に製膜した。これを大
気雰囲気350℃のオーブン中で15分加熱して前記金
属化合物を基板上で分解堆積させたところ、酸化パラジ
ウム微粒子からなる微粒子膜が生成した。次に前記のC
r膜上に生成した酸化パラジウム微粒子膜をCr膜とと
もに酸エッチャントにより除去し、矩形に残った酸化パ
ラジウム微粒子膜を電子放出部形成用薄膜2とした(図
2の(b))。
The palladium compound solution of Example 2 was
A film was formed on the insulating substrate 1 on which the device electrodes 5 and 6 were formed by spin coating under the conditions of 0 rpm and 60 seconds. This was heated in an air atmosphere oven at 350 ° C. for 15 minutes to decompose and deposit the metal compound on the substrate. As a result, a fine particle film composed of fine palladium oxide particles was formed. Next, C
The palladium oxide fine particle film formed on the r film was removed together with the Cr film by an acid etchant, and the rectangular palladium oxide fine particle film was used as an electron emission portion forming thin film 2 (FIG. 2B).

【0115】次に、図2(c)に示すように、電子放出
部3を素子電極5および6の間に電圧を印加し、電子放
出部形成用薄膜2を通電処理(フォーミング処理)する
ことにより作成した。フォーミング処理の電圧波形を図
4に示す。
Next, as shown in FIG. 2C, a voltage is applied to the electron-emitting portion 3 between the device electrodes 5 and 6, and the thin-film 2 for forming the electron-emitting portion is subjected to an energizing process (forming process). Created by FIG. 4 shows a voltage waveform of the forming process.

【0116】図4中、T1およびT2は電圧波形のパル
ス幅とパルス間隔であり、本実施例ではT1を1ミリ
秒、T2を10ミリ秒とし、三角波の波高値(フォーミ
ング時のピーク電圧)は5Vとし、フォーミング処理は
約1×10-6torrの真空雰囲気下で60秒間行っ
た。以上のようして作成された素子について、その電子
放出特性の測定を行った。図3に測定評価装置の概略構
成図を示す。
In FIG. 4, T1 and T2 are the pulse width and pulse interval of the voltage waveform. In this embodiment, T1 is 1 millisecond, T2 is 10 milliseconds, and the peak value of the triangular wave (peak voltage during forming). Was 5 V, and the forming process was performed in a vacuum atmosphere of about 1 × 10 −6 torr for 60 seconds. The electron emission characteristics of the device prepared as described above were measured. FIG. 3 shows a schematic configuration diagram of the measurement evaluation apparatus.

【0117】図3においても、1は絶縁性基板、5およ
び6は素子電極、4は電子放出部を含む薄膜、3は電子
放出部を示し、31は素子に電圧を印加するための電
源、30は素子電流Ifを測定するための電流計、34
は素子より発生する放出電流Ieを測定するためのアノ
ード電極、33はアノード電極34に電圧を印加するた
めの高圧電源、32は放出電流を測定するための電流計
である。電子放出素子の上記素子電流If、放出電流I
eの測定にあたっては、素子電極5,6に電源31と電
流計30とを接続し、該電子放出素子の上方に電源33
と電流計32とを接続したアノード電極34を配置して
いる。また、本電子放出素子およびアノード電極34は
真空装置内に設置されており、その真空装置には不図示
の排気ポンプおよび真空計等の真空装置に必要な機器が
具備されており、所望の真空下で本素子の測定評価を行
えるようになっている。なお本実施例では、アノード電
極と電子放出素子間の距離を4mm、アノード電極の電
位を1kV、電子放出特性測定時の真空装置内の真空度
を1×10-6torrとした。
Also in FIG. 3, 1 is an insulating substrate, 5 and 6 are device electrodes, 4 is a thin film including an electron emitting portion, 3 is an electron emitting portion, 31 is a power supply for applying a voltage to the device, 30 is an ammeter for measuring the element current If, 34
Is an anode electrode for measuring an emission current Ie generated from the element, 33 is a high voltage power supply for applying a voltage to the anode electrode 34, and 32 is an ammeter for measuring the emission current. The device current If and the emission current I of the electron-emitting device
In measuring e, a power supply 31 and an ammeter 30 are connected to the device electrodes 5 and 6, and a power supply 33 is provided above the electron-emitting device.
And an anode electrode 34 connected to the ammeter 32. Further, the electron-emitting device and the anode electrode 34 are installed in a vacuum device, and the vacuum device is provided with equipment necessary for a vacuum device such as an exhaust pump (not shown) and a vacuum gauge. The device can be measured and evaluated below. In this example, the distance between the anode electrode and the electron-emitting device was 4 mm, the potential of the anode electrode was 1 kV, and the degree of vacuum in the vacuum apparatus when measuring the electron emission characteristics was 1 × 10 −6 torr.

【0118】以上のような測定評価装置を用いて、本電
子放出素子の電極5および6の間に素子電圧を印加し、
その時に流れる素子電流Ifおよび放出電流Ieを測定
したところ、図5に示したような電流−電圧特性が得ら
れた。本素子では、素子電圧7.4V程度から急激に放
出電流Ieが増加し、素子電圧16Vでは素子電流If
が2.6mA、放出電流Ieが1.0μAとなり、電子
放出効率η=Ie/If(%)は0.038%であっ
た。
Using the measurement and evaluation apparatus as described above, a device voltage is applied between the electrodes 5 and 6 of the electron-emitting device.
When the device current If and emission current Ie flowing at that time were measured, current-voltage characteristics as shown in FIG. 5 were obtained. In this device, the emission current Ie rapidly increases from the device voltage of about 7.4 V, and the device current If at the device voltage of 16 V.
Was 2.6 mA, the emission current Ie was 1.0 μA, and the electron emission efficiency η = Ie / If (%) was 0.038%.

【0119】アノード電極34の替わりに、前述した蛍
光膜とメタルバックを有するフェースプレートを真空装
置内に配置した。こうして電子源からの電子放出を試み
たところ蛍光膜の一部が発光し、素子電流Ifに応じて
発光の強さが変化した。こうして本素子が発光表示素子
として機能することがわかった。
Instead of the anode electrode 34, a face plate having the above-described fluorescent film and metal back was arranged in a vacuum device. When electron emission from the electron source was attempted in this way, a part of the phosphor film emitted light, and the intensity of light emission changed according to the device current If. Thus, it was found that this element functions as a light-emitting display element.

【0120】以上説明した実施例中、電子放出部を形成
する際に、素子の電極間に三角波パルスを印加してフォ
ーミング処理を行っているが、素子の電極間に印加する
波形は三角波に限定することはなく、矩形波など所望の
波形を用いても良く、その波高値およびパルス幅・パル
ス間隔等についても上述の値に限ることなく、電子放出
部が良好に形成されれば所望の値を選択することができ
る。
In the embodiments described above, when forming the electron-emitting portion, the forming process is performed by applying a triangular wave pulse between the electrodes of the device, but the waveform applied between the electrodes of the device is limited to a triangular wave. However, a desired waveform such as a rectangular wave may be used, and the peak value, pulse width, pulse interval, and the like are not limited to the above-described values. Can be selected.

【0121】実施例5 絶縁性基板1として石英基板を用い、これを有機溶剤に
より充分に洗浄後、該基板1面上に、Ptからなる素子
電極5,6を形成した。素子電極間隔L1は20μmと
し、素子電極の幅W1を500μm、その厚さdを10
00Åとした。実施例3の金属化合物組成物をピエゾジ
ェットプリンタFP510(キヤノン(株)社製)の吐
出ヘッドに充填し、外部より30vの直流電圧を5μ秒
印加して、前述の石英基板の素子電極5,6のギャップ
部分にパラジウム化合物溶液を吐出した。液滴はほぼ円
形でその直径は約90μmとなった。
Example 5 A quartz substrate was used as the insulating substrate 1 and this was sufficiently washed with an organic solvent, and device electrodes 5 and 6 made of Pt were formed on the surface of the substrate 1. The element electrode interval L1 is 20 μm, the width W1 of the element electrode is 500 μm, and the thickness d is 10 μm.
00 °. The metal compound composition of Example 3 was filled in a discharge head of a piezo jet printer FP510 (manufactured by Canon Inc.), and a DC voltage of 30 V was externally applied for 5 μs from the outside to apply the device electrode 5 of the quartz substrate. The palladium compound solution was discharged into the gap portion of No. 6. The droplet was substantially circular and had a diameter of about 90 μm.

【0122】この基板を350℃で12分間加熱して前
記のパラジウム化合物を熱分解したところ、酸化パラジ
ウムが生成した。前記素子電極5,6間の電気抵抗は1
8kΩとなった。
The substrate was heated at 350 ° C. for 12 minutes to thermally decompose the palladium compound, whereby palladium oxide was formed. The electric resistance between the device electrodes 5 and 6 is 1
8 kΩ.

【0123】さらに、実施例4と同様にして所定の通電
フォーミング、活性化処理を行ない、電子放出素子とし
ての評価を行なった。素子電圧16Vで電子放出効率は
0.036%であった。
Further, predetermined energization forming and activation processing were performed in the same manner as in Example 4, and evaluation as an electron-emitting device was performed. At a device voltage of 16 V, the electron emission efficiency was 0.036%.

【0124】実施例6 絶縁性基板1として石英基板を用い、これを有機溶剤に
より充分に洗浄後、該基板1面上に、Ptからなる素子
電極5,6を形成した。素子電極間隔L1は20μmと
し、素子電極の幅W1を500μm、その厚さdを10
00Åとした。実施例1の金属化合物組成物をバブルジ
ェットプリンタヘッドBC−01(キヤノン(株)社
製)に充填し、所定のヘッド内ヒーターに外部より20
vの直流電圧を7μ秒印加して、前記の石英基板の素子
電極5,6のギャップ部分にパラジウム化合物溶液を吐
出した。ヘッドと基板の位置を保持したままさらに5回
吐出を繰り返した。液滴はほぼ円形でその直径は約95
μmとなった。この基板を350℃で12分加熱して前
記のパラジウム化合物を熱分解したところ、酸化パラジ
ウムが生成した。前記素子電極5,6間の電気抵抗は1
0kΩとなった。さらに実施例4と同様にして所定の通
電フォーミング、活性化処理を行ない、電子放出素子と
しての評価を行なった。素子電圧16Vで電子放出効率
は0.048%であった。
Example 6 A quartz substrate was used as the insulating substrate 1. After sufficiently washing the substrate with an organic solvent, device electrodes 5 and 6 made of Pt were formed on the surface of the substrate 1. The element electrode interval L1 is 20 μm, the width W1 of the element electrode is 500 μm, and the thickness d is 10 μm.
00 °. The metal compound composition of Example 1 was charged into a bubble jet printer head BC-01 (manufactured by Canon Inc.), and a predetermined heater in the head was externally charged to the head.
A DC voltage of v was applied for 7 μs, and a palladium compound solution was discharged into the gap portions between the device electrodes 5 and 6 on the quartz substrate. The ejection was repeated five more times while maintaining the position of the head and the substrate. The droplet is approximately circular and has a diameter of about 95
μm. When the substrate was heated at 350 ° C. for 12 minutes to thermally decompose the palladium compound, palladium oxide was formed. The electric resistance between the device electrodes 5 and 6 is 1
It became 0 kΩ. Further, in the same manner as in Example 4, predetermined energization forming and activation processing were performed, and evaluation as an electron-emitting device was performed. At a device voltage of 16 V, the electron emission efficiency was 0.048%.

【0125】[0125]

【発明の効果】以上に説明したように本発明の電子放出
素子製造用金属化合物組成物は、時間経過に伴う金属の
析出などが起こらない安定性の優れた電子放出素子製造
用の金属化合物組成物である。この金属化合物組成物を
加熱焼成することにより、長時間にわたって均一な導電
性薄膜を形成することができ、特に表面伝導型電子放出
素子の電子放出部形成用薄膜の製造工程に有効である。
また、本発明の電子放出素子製造用金属化合物組成物を
インクジェット方式によって付与する場合、含有してい
るポリビニルアルコールの平均重合度が400未満であ
るため経時的な金属化合物組成物の粘度上昇が抑制され
て、操作性が向上する。
As described above, the metal compound composition for producing an electron-emitting device according to the present invention is excellent in stability and does not cause deposition of a metal with the passage of time. Things. By heating and firing this metal compound composition, a uniform conductive thin film can be formed over a long period of time, and this is particularly effective in the process of manufacturing a thin film for forming an electron-emitting portion of a surface-conduction electron-emitting device.
In addition, when the metal compound composition for manufacturing an electron-emitting device of the present invention is applied by an inkjet method, the increase in viscosity of the metal compound composition over time is suppressed because the average degree of polymerization of the contained polyvinyl alcohol is less than 400. Thus, operability is improved.

【0126】さらに本発明の電子放出素子製造用金属化
合物組成物を用いた電子放出素子の製造方法によるなら
ば任意の形状と大きさを有した電子放出部を簡便に作成
可能であり、自由な電子放出素子の設計ができる。
Further, according to the method for manufacturing an electron-emitting device using the metal compound composition for manufacturing an electron-emitting device of the present invention, an electron-emitting portion having an arbitrary shape and size can be easily formed, and any desired shape can be obtained. Design of electron-emitting devices.

【0127】前記の電子放出素子製造用金属化合物組成
物を用いた電子放出素子は電子放出部形成用薄膜が均質
であるため特性的に安定したものが低コストで得られ
る。前記の電子放出素子を用いた表示素子は特性的に安
定したものが低コストで得られる。
An electron-emitting device using the above-described metal compound composition for producing an electron-emitting device can be obtained at a low cost with a stable characteristic in an electron-emitting portion because the thin film for forming the electron-emitting portion is homogeneous. A display device using the above-described electron-emitting device can be obtained in a stable manner at a low cost.

【0128】前記の表示素子は特性的に安定しているた
め、これを複数個を並べた画像表示装置は特性が安定し
輝度むらの少ない高品位の画像表示装置となる。
Since the above-mentioned display element is characteristically stable, an image display apparatus having a plurality of the display elements is a high-quality image display apparatus having stable characteristics and little luminance unevenness.

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

【図1】 本発明の基本的な表面伝導型電子放出素子の
構成を示す模式的平面図と断面図である。
FIG. 1 is a schematic plan view and a cross-sectional view illustrating a configuration of a basic surface conduction electron-emitting device of the present invention.

【図2】 本発明の表面伝導型電子放出素子の製造工程
の説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram of a manufacturing process of the surface conduction electron-emitting device of the present invention.

【図3】 電子放出特性を測定するための測定評価装置
の概略構成図である。
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a measurement evaluation device for measuring electron emission characteristics.

【図4】 本発明好適な通電フォーミングの電圧波形の
例である。
FIG. 4 is an example of a voltage waveform of energization forming suitable for the present invention.

【図5】 本発明に好適な表面伝導型電子放出素子の放
出電流Ieおよび素子電流Ifと素子電圧Vfの関係の
典型的な例である。
FIG. 5 is a typical example of the relationship between the emission current Ie, the device current If, and the device voltage Vf of the surface conduction electron-emitting device suitable for the present invention.

【図6】 単純マトリクス配置の電子源である。FIG. 6 shows an electron source having a simple matrix arrangement.

【図7】 画像形成装置の表示パネルの概略構成図であ
る。
FIG. 7 is a schematic configuration diagram of a display panel of the image forming apparatus.

【図8】 蛍光膜の一例である。FIG. 8 is an example of a fluorescent film.

【図9】 画像形成装置をNTSC方式のテレビ信号に
応じて表示を行う例の駆動回路のブロック図である。
FIG. 9 is a block diagram of a driving circuit of an example in which an image forming apparatus performs display in accordance with an NTSC television signal.

【図10】 梯子配置の電子源の一例である。FIG. 10 is an example of an electron source in a ladder arrangement.

【図11】 画像形成装置の表示パネルの概略構成図で
ある。
FIG. 11 is a schematic configuration diagram of a display panel of the image forming apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:基板、3:電子放出部、4:電子放出部形成用薄
膜、5,6:素子電極、7:レーザートリミングライ
ン、23:液溜り、50:素子電極5,6間の導電性薄
膜4を流れる素子電流Ifを測定するための電流計、5
1:電子放出素子に素子電圧Vfを印加するための電
源、53:アノード電極54に電圧を印加するための高
圧電源、54:素子の電子放出部より放出される放出電
流Ieを捕捉するためのアノード電極、55:素子の電
子放出部より放出される放出電流Ieを測定するための
電流計、56:真空装置、57:排気ポンプ、71:電
子源基板、72:X方向配線、73:Y方向配線、7
4:表面伝導型電子放出素子、75:結線、81:リア
プレート、82:支持枠、83:ガラス基板、84:蛍
光膜、85:メタルバック、86:フェースプレート、
87:高圧端子、88:外囲器、、91:黒色導電材、
92:蛍光体、93:ガラス基板、101:表示パネ
ル、102:走査回路、103:制御回路、104:シ
フトレジスタ、105:ラインメモリ、106:同期信
号分離回路、107:変調信号発生器、VxおよびV
a:直流電圧源、110:電子源基板、111:電子放
出素子、112:Dx1〜Dx10は、前記電子放出素
子を配線するための共通配線、120:グリッド電極、
121:電子が通過するための空孔、122:Dox
1,Dox2,・・・・・・Doxmよりなる容器外端子、1
23:グリッド電極120と接続されたG1,G2,・・
・・・・Gnからなる容器外端子、124:電子源基板。
1: substrate, 3: electron emission portion, 4: thin film for forming electron emission portion, 5, 6: device electrode, 7: laser trimming line, 23: pool, 50: conductive thin film 4 between device electrodes 5, 6 Ammeter for measuring the element current If flowing through the
1: a power supply for applying a device voltage Vf to the electron-emitting device, 53: a high-voltage power supply for applying a voltage to the anode electrode 54, 54: a device for capturing an emission current Ie emitted from an electron-emitting portion of the device. Anode electrode, 55: Ammeter for measuring emission current Ie emitted from the electron emission portion of the device, 56: Vacuum device, 57: Exhaust pump, 71: Electron source substrate, 72: X direction wiring, 73: Y Directional wiring, 7
4: surface conduction electron-emitting device, 75: connection, 81: rear plate, 82: support frame, 83: glass substrate, 84: fluorescent film, 85: metal back, 86: face plate,
87: high voltage terminal, 88: envelope, 91: black conductive material,
92: phosphor, 93: glass substrate, 101: display panel, 102: scanning circuit, 103: control circuit, 104: shift register, 105: line memory, 106: synchronization signal separation circuit, 107: modulation signal generator, Vx And V
a: DC voltage source, 110: electron source substrate, 111: electron-emitting device, 112: Dx1 to Dx10, common wiring for wiring the electron-emitting device, 120: grid electrode,
121: vacancy for passing electrons, 122: Dox
1, Dox2,... Terminal outside the container made of Doxm, 1
23: G1, G2,... Connected to the grid electrode 120
... Outer terminals made of Gn, 124: electron source substrate.

Claims (16)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 水を主成分とし、水溶性金属化合物と平
均重合度400未満の部分エステル化ポリビニルアルコ
ールを含有する液体であることを特徴とする電子放出素
子製造用金属化合物組成物。
1. A metal compound composition for producing an electron-emitting device, which is a liquid containing water as a main component, a water-soluble metal compound and a partially esterified polyvinyl alcohol having an average degree of polymerization of less than 400.
【請求項2】 前記の水溶性金属化合物が白金族元素の
水溶性有機金属化合物であることを特徴とする請求項1
記載の電子放出素子製造用金属化合物組成物。
2. The method according to claim 1, wherein said water-soluble metal compound is a water-soluble organic metal compound of a platinum group element.
The metal compound composition for manufacturing an electron-emitting device according to the above.
【請求項3】 前記の水溶性有機金属化合物がパラジウ
ムと酢酸基とエタノール−アミンとを含有することを特
徴とする請求項2記載の電子放出素子製造用金属化合物
組成物。
3. The metal compound composition according to claim 2, wherein the water-soluble organic metal compound contains palladium, an acetate group, and ethanol-amine.
【請求項4】 前記の金属化合物組成物が水溶性多価ア
ルコールを含有することを特徴とする請求項1記載の電
子放出素子製造用金属化合物組成物。
4. The metal compound composition for producing an electron-emitting device according to claim 1, wherein the metal compound composition contains a water-soluble polyhydric alcohol.
【請求項5】 前記の金属化合物組成物が一価アルコー
ルを含有することを特徴とする請求項1記載の電子放出
素子製造用金属化合物組成物。
5. The metal compound composition for producing an electron-emitting device according to claim 1, wherein the metal compound composition contains a monohydric alcohol.
【請求項6】 対向する電極間に金属化合物組成物を付
与し、前記金属化合物組成物を加熱焼成して導電性薄膜
を形成する工程と該導電性薄膜に電子放出部を形成する
工程とを具備する電子放出素子の製造において、前記の
金属化合物組成物が水を主成分とし、金属化合物と平均
重合度400未満の部分エステル化ポリビニルアルコー
ルを含有する液体であることを特徴とする電子放出素子
の製造方法。
6. A step of applying a metal compound composition between opposing electrodes and heating and firing the metal compound composition to form a conductive thin film and a step of forming an electron-emitting portion in the conductive thin film. Wherein the metal compound composition is a liquid containing water as a main component, and a liquid containing a metal compound and partially esterified polyvinyl alcohol having an average degree of polymerization of less than 400. Manufacturing method.
【請求項7】 前記の金属が白金族元素の水溶性有機金
属化合物であることを特徴とする請求項6記載の電子放
出素子の製造方法。
7. The method according to claim 6, wherein the metal is a water-soluble organometallic compound of a platinum group element.
【請求項8】 前記の水溶性有機金属化合物がパラジウ
ムと酢酸基とエタノールアミンとを含有することを特徴
とする請求項7記載の電子放出素子の製造方法。
8. The method according to claim 7, wherein the water-soluble organic metal compound contains palladium, an acetate group, and ethanolamine.
【請求項9】 前記の金属化合物組成物が水溶性多価ア
ルコールを含有することを特徴とする請求項6記載の電
子放出素子の製造方法。
9. The method according to claim 6, wherein the metal compound composition contains a water-soluble polyhydric alcohol.
【請求項10】 前記の金属化合物組成物が一価アルコ
ールを含有することを特徴とする請求項6記載の電子放
出素子の製造方法。
10. The method according to claim 6, wherein the metal compound composition contains a monohydric alcohol.
【請求項11】 前記の金属化合物組成物を付与する工
程が、前記金属化合物組成物の液滴を付与する工程であ
ることを特徴とする請求項6ないし10記載の電子放出
素子の製造方法。
11. The method according to claim 6, wherein the step of applying the metal compound composition is a step of applying droplets of the metal compound composition.
【請求項12】 前記の液滴付与手段がインクジェット
方式であることを特徴とする請求項11記載の電子放出
素子の製造方法。
12. The method according to claim 11, wherein said droplet applying means is of an ink jet type.
【請求項13】 前記のインクジェット方式がバブルジ
ェット方式であることを特徴とする請求項12記載の電
子放出素子の製造方法。
13. The method according to claim 12, wherein the ink jet method is a bubble jet method.
【請求項14】 請求項6ないし13のいずれかに記載
の製造方法に従い製造されたことを特徴とする電子放出
素子。
14. An electron-emitting device manufactured according to the manufacturing method according to claim 6. Description:
【請求項15】 請求項14記載の電子放出素子を用い
たことを特徴とする表示素子。
15. A display device using the electron-emitting device according to claim 14.
【請求項16】 請求項15記載の電子放出素子を用い
たことを特徴とする画像形成装置。
16. An image forming apparatus using the electron-emitting device according to claim 15.
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