JPH1055752A - Electron emission element, electron source, image forming device, and their manufacture - Google Patents

Electron emission element, electron source, image forming device, and their manufacture

Info

Publication number
JPH1055752A
JPH1055752A JP22468096A JP22468096A JPH1055752A JP H1055752 A JPH1055752 A JP H1055752A JP 22468096 A JP22468096 A JP 22468096A JP 22468096 A JP22468096 A JP 22468096A JP H1055752 A JPH1055752 A JP H1055752A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electron
conductive film
voltage
emitting device
emitting
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP22468096A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazuhiro Takada
一広 高田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP22468096A priority Critical patent/JPH1055752A/en
Publication of JPH1055752A publication Critical patent/JPH1055752A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Cold Cathode And The Manufacture (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce and stabilize power consumption of an electron emission element after activation process by measuring a current, obtaining a resistance value, terminating foaming when a prescribed resistance is indicated to ensure high resistance, and removing a cut and left part. SOLUTION: After a base body 1 is washed, an element electrode material is laminated by a vacuum evaporation method, and element electrodes 2 and 3 are formed using photolighography technique. Next, an organometal solution is ejected between the element electrodes, heated, and backed, and a conductive film 4 is formed. Then, electric conducting is made between the electrodes, a structural change occurs at a position of the conductive film 4, and the electron emission part 5 is formed. In this electric conducting foaming, a current is measured to apply a voltage to an extent to which the conductive film 4 is not locally destroyed and deformed, a resistance value is obtained, and forming is terminated when a resistance of 1MΩ or more is indicated. After the conductive film 4 has high resistance, hydrogen reduction treatment is performed to remove cut and left part. Thus, the electron emission element obtained by activation process reduces power consumption and is stabilized.

Description

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

【0001】[0001]

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

【0002】[0002]

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

【0003】FE型の例としては、W.P.Dyke
and W.W.Dolan,“Field Emis
sion”,Advance in Electron
Physics,8,89(1956)あるいはC.
A.Spindt,“Physical Proper
ties of thin−filmfield em
ission cathodes withmolyb
denum cones”,J.Appl.Phy
s.,47,5248(1976)等に開示されたもの
が知られている。
[0003] As an example of the FE type, W. P. Dyke
and W. W. Dolan, "Field Emis
zone ", Advance in Electron
Physics, 8, 89 (1956) or C.I.
A. Spindt, "Physical Proper
ties of thin-filmfield em
issue cathodes withmollyb
denum cones ", J. Appl. Phys.
s. , 47, 5248 (1976).

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

【0005】表面伝導型電子放出素子の例としては、
M.I.Elinson,RadioEng.Elec
tron Phys.,10,1290(1965)等
に開示されたものがある。
As an example of the surface conduction electron-emitting device,
M. I. Elinson, RadioEng. Elec
Tron Phys. , 10, 1290 (1965).

【0006】表面伝導型電子放出素子は、絶縁性基板上
に形成された小面積の薄膜に、膜面に平行に電流を流す
ことにより、電子放出が生ずる現象を利用するものであ
る。この表面伝導型電子放出素子としては、前記エリン
ソン等によるSnO薄膜を用いたもの、Au薄膜によ
るもの[G.Dittmer:“ThinSolid
Films”,9,317(1972)]、In
/SnO薄膜によるもの[M.Hartwell a
nd C.G.Fonstad:“IEEE Tran
s.ED Conf.”,519(1975)]、カー
ボン薄膜によるもの[荒木久 他:真空、第26巻、第
1号、22頁(1983)]等が報告されている。
[0006] The surface conduction electron-emitting device utilizes a phenomenon in which electrons are emitted by passing a current through a small-area thin film formed on an insulating substrate in parallel with the film surface. Examples of the surface conduction electron-emitting device include a device using a SnO 2 thin film by Elinson et al., And a device using an Au thin film [G. Dittmer: "ThinSolid
Films ", 9,317 (1972)] , In 2 O 3
/ SnO 2 thin film [M. Hartwell a
nd C.I. G. FIG. Fonstad: “IEEE Tran
s. ED Conf. , 519 (1975)], and those based on carbon thin films [Hisashi Araki et al .: Vacuum, Vol. 26, No. 1, p. 22 (1983)] and the like have been reported.

【0007】これらの表面伝導型電子放出素子の典型的
な例として、前述のM.ハートウェルの素子構成を図1
7に模式的に示す。同図において1は基板である。4は
導電性膜で、H型形状のパターンに形成された金属酸化
物薄膜等からなり、後述の通電フォーミングと呼ばれる
通電処理により電子放出部5が形成される。尚、図中の
間隔Lは、0.5〜1mm、W’は、0.1mmで設定
されている。
As a typical example of these surface conduction electron-emitting devices, the above-mentioned M.P. Figure 1 shows the device configuration of Hartwell
FIG. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a substrate. Reference numeral 4 denotes a conductive film, which is formed of a metal oxide thin film or the like formed in an H-shaped pattern. The electron emission portion 5 is formed by an energization process called energization forming described later. The interval L in the figure is set to 0.5 to 1 mm, and W 'is set to 0.1 mm.

【0008】これらの表面伝導型電子放出素子において
は、電子放出を行う前に導電性膜4を予め通電フォーミ
ングと呼ばれる通電処理によって電子放出部5を形成す
るのが一般的である。即ち、通電フォーミングとは、前
記導電性膜4の両端に電圧を印加通電し、導電性膜4を
局所的に破壊、変形もしくは変質させて構造を変化さ
せ、電気的に高抵抗な状態の電子放出部5を形成する処
理である。尚、電子放出部5では導電性膜4の一部に亀
裂が発生しており、その亀裂付近から電子放出が行われ
る。
In these surface conduction electron-emitting devices, it is general that the electron-emitting portion 5 is formed beforehand by performing an energization process called energization forming on the conductive film 4 before electron emission. That is, the energization forming means that a voltage is applied to both ends of the conductive film 4, and the conductive film 4 is locally destroyed, deformed or deteriorated to change the structure, and the electrons in an electrically high-resistance state are formed. This is a process for forming the emission unit 5. Note that a crack is generated in a part of the conductive film 4 in the electron emitting portion 5, and electrons are emitted from the vicinity of the crack.

【0009】上述の表面伝導型電子放出素子は、構造が
単純であることから、大面積に亙って多数素子を配列形
成できる利点がある。そこで、この特徴を活かすための
種々の応用が研究されている。例えば、荷電ビーム源、
表示装置等の画像形成装置への利用が挙げられる。
The above-mentioned surface conduction electron-emitting device has an advantage that a large number of devices can be arrayed over a large area because of its simple structure. Therefore, various applications for utilizing this feature are being studied. For example, a charged beam source,
Application to an image forming apparatus such as a display device is exemplified.

【0010】従来、多数の表面伝導型電子放出素子を配
列形成した例としては、並列に表面伝導型電子放出素子
を配列し、個々の表面伝導型電子放出素子の両端(両素
子電極)を配線(共通配線とも呼ぶ)にて夫々結線した
行を多数行配列(梯子型配置とも呼ぶ)した電子源が挙
げられる(例えば、特開昭64−31332号公報、特
開平1−283749号公報、同2−257552号公
報)。
Conventionally, as an example in which a large number of surface conduction electron-emitting devices are arrayed, surface conduction electron-emitting devices are arranged in parallel, and both ends (both device electrodes) of each surface conduction electron-emitting device are wired. (Also referred to as a common wiring). An electron source in which rows each connected by a common line (also referred to as a ladder-type arrangement) are provided (for example, JP-A-64-31332, JP-A-1-283737, 2-257552).

【0011】また、特に表示装置においては、液晶を用
いた表示装置と同様の平板型表示装置とすることが可能
で、しかもバックライトが不要な自発光型の表示装置と
して、表面伝導型電子放出素子を多数配置した電子源
と、この電子源からの電子線の照射により可視光を発光
する蛍光体とを組み合わせた表示装置が提案されている
(アメリカ特許第5066883号明細書)。
In particular, in the case of a display device, a flat panel display device similar to a display device using liquid crystal can be used, and a self-luminous display device that does not require a backlight is used as a surface conduction type electron emission device. There has been proposed a display device in which an electron source in which a number of elements are arranged and a phosphor that emits visible light when irradiated with an electron beam from the electron source are combined (US Pat. No. 5,066,883).

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】前記電子源、画像形成
装置等に用いられる電子放出素子については、明るい表
示画像を安定して提供できるよう更に安定な電子放出特
性及び電子放出の効率向上が要望されている。
With respect to the electron-emitting device used in the above-mentioned electron source, image forming apparatus, etc., there is a demand for more stable electron emission characteristics and improved electron emission efficiency so that a bright display image can be stably provided. Have been.

【0013】上記電子放出の効率とは、例えば前述の表
面伝導型電子放出素子であれば、導電性膜の両端に電圧
を印加した際に、これに流れる電流(以下、「素子電
流」という。)と真空中に放出される電流(以下、「放
出電流」という。)との比で評価されるものであり、素
子電流が小さく、放出電流が大きい電子放出素子が望ま
れている。
The above-mentioned electron emission efficiency is, for example, in the case of the above-mentioned surface conduction type electron-emitting device, when a voltage is applied to both ends of the conductive film, a current flowing through this (hereinafter referred to as “device current”). ) And the current emitted into a vacuum (hereinafter referred to as “emission current”). An electron-emitting device having a small device current and a large emission current is desired.

【0014】安定的に制御し得る電子放出特性と効率の
より一層の向上がなされれば、例えば蛍光体を画像形成
部材とする画像形成装置においては、低電流で明るい高
品位な画像形成装置、例えばフラットテレビが実現され
る。また、低電流化に伴い、画像形成装置を構成する駆
動回路等のローコスト化も図れる。
If the electron emission characteristics and efficiency which can be controlled stably are further improved, for example, in an image forming apparatus using a phosphor as an image forming member, a bright and high-quality image forming apparatus with low current can be used. For example, a flat television is realized. Further, as the current is reduced, the cost of a drive circuit and the like constituting the image forming apparatus can be reduced.

【0015】この様な画像形成装置を大面積化する際
に、大面積にわたって多数の素子を一度に形成する手段
の一つとして、溶液状の金属錯体を水に溶解したものを
バブルジェット(BJ)付与用水溶液とし、溶液の付与
手段としてBJ方式のインクジェット装置を用い、上記
溶液の液滴を電極間に付与し、加熱焼成処理を施すこと
で、導電性膜を形成する手法が用いられることがある。
このような手法を用いて、多数の素子を作製することは
非常に有効である。
When increasing the area of such an image forming apparatus, as one of means for forming a large number of elements over a large area at once, a solution obtained by dissolving a metal complex in water in a bubble jet (BJ) is used. A method of forming a conductive film by applying an aqueous solution for application, using a BJ-type inkjet device as an application device, applying a droplet of the solution between the electrodes, and performing a heating and baking treatment. There is.
It is very effective to manufacture a large number of elements using such a method.

【0016】しかしながら、上記の手法は、電極間に付
与した直後の液滴の形状が上に凸なり、それに加熱焼成
工程を施すことで形成した導電性膜は、端部の方が中央
部に比較して、膜厚が薄くなる場合がある。このような
導電性膜に通電処理(フォーミング処理)を施して亀裂
を形成すると、端部において切れ残ってしまい、大きな
リーク電流が生じる場合があった。また、大面積プロセ
スに適用可能な手法として、印刷方式もあるが、この場
合も膜厚分布によって切れ残りが生じることがある。
However, in the above-mentioned method, the shape of the droplet immediately after being applied between the electrodes becomes convex, and the conductive film formed by performing the heating and firing step has the end portion closer to the center portion. In some cases, the film thickness may be reduced. When a crack is formed by applying an energizing process (forming process) to such a conductive film, the conductive film may be left uncut at an end portion, and a large leak current may occur. A printing method is also applicable to a large-area process. In this case, however, uncut portions may occur due to the film thickness distribution.

【0017】上記の様な切れ残りがある素子に対して後
述する活性化処理を施して得られた電子放出素子では、
オーミックな成分による素子電流(オームの法則に従っ
て発生する電流で、前述のリーク電流)が発生してしま
う。この様な特性を有する電子放出素子を用いて画像形
成装置を作成すると、駆動時における電力消費量が大き
くなってしまうという問題が生じる。また、この様な電
子放出素子を用いては、高輝度で動作安定性に優れた画
像形成装置を提供するのは困難であるというのが実状で
ある。
In an electron-emitting device obtained by performing an activation process to be described later on an element having the above-mentioned uncut portion,
An element current due to an ohmic component (current generated according to Ohm's law, the above-described leak current) is generated. When an image forming apparatus is manufactured using electron-emitting devices having such characteristics, there is a problem that power consumption during driving increases. Further, in reality, it is difficult to provide an image forming apparatus having high luminance and excellent operation stability using such an electron-emitting device.

【0018】本発明の目的は、上述した解決すべき技術
的課題を解決し、安定且つ均一で良好な電子放出特性有
し、駆動時における電力消費量を最小限に抑えられる電
子放出素子を提供することにある。また本発明の別の目
的は、かかる電子放出素子を複数用いて、高輝度で動作
安定性に優れた画像形成装置を提供することにある。
An object of the present invention is to solve the above-mentioned technical problems to be solved, and to provide an electron-emitting device having stable, uniform, and good electron-emitting characteristics and capable of minimizing power consumption during driving. Is to do. Another object of the present invention is to provide an image forming apparatus which uses a plurality of such electron-emitting devices and has high luminance and excellent operation stability.

【0019】[0019]

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

【0020】即ち、本発明の第一は、基体上に形成され
た一対の素子電極間に、電子放出部を有する導電性膜を
備える電子放出素子の製造方法において、前記導電性膜
に電子放出部を形成する工程が、該導電性膜に通電処理
により亀裂を形成する工程と、該導電性膜の状態を検知
しながら、該導電性膜の一部を高抵抗化する工程と、有
機物質を含む雰囲気下で該導電性膜に通電処理を施す活
性化工程とを含むことを特徴とする電子放出素子の製造
方法にある。
That is, a first aspect of the present invention is a method of manufacturing an electron-emitting device including a conductive film having an electron-emitting portion between a pair of device electrodes formed on a substrate. A step of forming a crack in the conductive film by applying a current to the conductive film, a step of increasing the resistance of a part of the conductive film while detecting a state of the conductive film, Activating the conductive film in an atmosphere including the following.

【0021】上記本発明第一の製造方法は、更にその特
徴として、「前記導電性膜の状態を検知しながら、該導
電性膜の一部を高抵抗化する工程は、該導電性膜の少な
くとも一部を構成する金属酸化物の状態変化を検知しな
がら、該金属酸化物の部位を高抵抗化する工程を含む」
こと、「前記導電性膜の状態を検知する手法として、ラ
マン分光法を用いる」こと、「前記導電性膜の一部を高
抵抗化する工程は、該導電性膜の一部を凝集させる工程
である」こと、「前記導電性膜の一部を凝集させる工程
は、熱工程または水素還元工程を含む」こと、をも含
む。
The first manufacturing method of the present invention further has a feature that “the step of increasing the resistance of a part of the conductive film while detecting the state of the conductive film is performed by the step of increasing the resistance of the conductive film. Includes a step of increasing the resistance of a portion of the metal oxide while detecting a change in the state of the metal oxide constituting at least a part of the metal oxide. ''
That, "Raman spectroscopy is used as a method of detecting the state of the conductive film";"the step of increasing the resistance of a part of the conductive film is a step of aggregating a part of the conductive film; And "the step of aggregating a part of the conductive film includes a heating step or a hydrogen reduction step".

【0022】本発明の第二は、上記本発明第一の方法に
て製造されたことを特徴とする電子放出素子にある。
A second aspect of the present invention resides in an electron-emitting device manufactured by the first method of the present invention.

【0023】本発明の第三は、基体上に、複数の電子放
出素子が配列された電子源の製造方法において、前記電
子放出素子が、上記本発明第一の方法にて製造されるこ
とを特徴とする電子源の製造方法にある。
A third aspect of the present invention is a method of manufacturing an electron source in which a plurality of electron-emitting devices are arranged on a substrate, wherein the electron-emitting devices are manufactured by the above-described first method of the present invention. The present invention is a method for manufacturing an electron source.

【0024】本発明の第四は、基体上に、複数の電子放
出素子が配列された電子源において、前記電子放出素子
が、上記本発明第二の電子放出素子であることを特徴と
する電子源にある。
A fourth aspect of the present invention is an electron source in which a plurality of electron-emitting devices are arranged on a substrate, wherein the electron-emitting device is the above-described second electron-emitting device of the present invention. At the source.

【0025】上記本発明第四の電子源は、更にその特徴
として、「前記複数の電子放出素子が、マトリクス状に
配線されている」こと、「前記複数の電子放出素子が、
梯子状に配線されている」こと、をも含む。
The fourth electron source of the present invention further has the following features: "the plurality of electron-emitting devices are wired in a matrix";
It is wired in the form of a ladder. "

【0026】また、本発明の第五は、基体上に、複数の
電子放出素子が配列された電子源と、該電子源から放出
される電子線の照射により画像を形成する画像形成部材
とを有する画像形成装置の製造方法において、前記電子
源が、上記本発明第三の方法にて製造されることを特徴
とする画像形成装置の製造方法にある。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided an electron source having a plurality of electron-emitting devices arranged on a substrate, and an image forming member for forming an image by irradiating an electron beam emitted from the electron source. In the method for manufacturing an image forming apparatus, the electron source is manufactured by the third method of the present invention.

【0027】更に、本発明の第六は、基体上に、複数の
電子放出素子が配列された電子源と、該電子源から放出
される電子線の照射により画像を形成する画像形成部材
とを有する画像形成装置において、前記電子源が、上記
本発明第四の電子源であることを特徴とする画像形成装
置にある。
Further, a sixth aspect of the present invention is to provide an electron source in which a plurality of electron-emitting devices are arranged on a substrate, and an image forming member for forming an image by irradiating an electron beam emitted from the electron source. In the image forming apparatus, the electron source is the fourth electron source of the present invention.

【0028】[0028]

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

【0029】本発明を適用し得る電子放出素子は、先述
したような冷陰極型の電子放出素子に分類されるもの
で、表面伝導型の電子放出素子である。
The electron-emitting devices to which the present invention can be applied are classified into the cold cathode type electron-emitting devices described above, and are surface conduction type electron-emitting devices.

【0030】図1は、本発明の表面伝導型電子放出素子
の一構成例を示す模式図であり、図1(a)は平面図、
図1(b)は縦断面図である。図1において、1は基
板、2と3は素子電極、4は導電性膜、5は電子放出部
である。
FIG. 1 is a schematic view showing one configuration example of the surface conduction electron-emitting device of the present invention. FIG.
FIG. 1B is a longitudinal sectional view. In FIG. 1, 1 is a substrate, 2 and 3 are device electrodes, 4 is a conductive film, and 5 is an electron emitting portion.

【0031】基板1としては、石英ガラス、Na等の不
純物含有量を減少させたガラス、青板ガラス、青板ガラ
スにスパッタ法等によりSiO2 を積層した積層体、ア
ルミナ等のセラミックス及びSi基板等を用いることが
できる。
Examples of the substrate 1 include quartz glass, glass having a reduced content of impurities such as Na, blue plate glass, a laminate of blue plate glass with SiO 2 laminated by sputtering, ceramics such as alumina, and a Si substrate. Can be used.

【0032】対向する素子電極2,3の材料としては、
一般的な導体材料を用いることができ、例えばNi、C
r、Au、Mo、W、Pt、Ti、Al、Cu、Pd等
の金属或は合金及びPd、Ag、Au、RuO2 、Pd
−Ag等の金属或は金属酸化物とガラス等から構成され
る印刷導体、In23 −SnO2 等の透明導電体及び
ポリシリコン等の半導体導体材料等から適宜選択され
る。
The materials of the opposing device electrodes 2 and 3 are as follows.
General conductor materials can be used, for example, Ni, C
metals or alloys such as r, Au, Mo, W, Pt, Ti, Al, Cu, Pd and Pd, Ag, Au, RuO 2 , Pd
Metal or metal oxide and printed conductor composed of glass or the like, such as -ag, is appropriately selected from a semiconductor conductive materials such as transparent conductor and polysilicon or the like In 2 O 3 -SnO 2.

【0033】素子電極間隔L、素子電極長さW、導電性
膜4の形状等は、応用される形態等を考慮して、設計さ
れる。素子電極間隔Lは、好ましくは、数百nmから数
百μmの範囲とすることができ、より好ましくは、数μ
mから数十μmの範囲とすることができる。
The element electrode interval L, the element electrode length W, the shape of the conductive film 4 and the like are designed in consideration of the applied form and the like. The element electrode interval L can be preferably in the range of several hundred nm to several hundred μm, more preferably several μm.
m to several tens of μm.

【0034】素子電極長さWは、電極の抵抗値、電子放
出特性を考慮して、数μmから数百μmの範囲とするこ
とができる。素子電極2,3の膜厚dは、数十nmから
数μmの範囲とすることができる。
The length W of the device electrode can be in the range of several μm to several hundred μm in consideration of the resistance value of the electrode and the electron emission characteristics. The film thickness d of the device electrodes 2 and 3 can be in the range of several tens nm to several μm.

【0035】尚、図1に示した構成だけでなく、基板1
上に、導電性膜4、対向する素子電極2,3の順に積層
した構成とすることもできる。
In addition to the structure shown in FIG.
A configuration in which the conductive film 4 and the opposing element electrodes 2 and 3 are stacked in this order may be adopted.

【0036】導電性膜4を構成する主な材料は、酸化物
がラマン活性である金属材料の中から適宜選択される。
The main material constituting the conductive film 4 is appropriately selected from metal materials whose oxides are Raman active.

【0037】導電性膜4には、良好な電子放出特性を得
るために、微粒子で構成された微粒子膜を用いるのが好
ましい。その膜厚は、素子電極2,3へのステップカバ
レージ、素子電極2,3間の抵抗値及び後述するフォー
ミング条件等を考慮して適宜設定されが、通常は、数Å
〜数百nmの範囲とするのが好ましく、より好ましくは
1nm〜50nmの範囲とするのが良い。その抵抗値
は、Rsが102 から107 Ω/□の値である。なおR
sは、幅がwで長さがlの薄膜の長さ方向に測定した抵
抗Rを、R=Rs(l/w)とおいたときに現れる量で
ある。
As the conductive film 4, it is preferable to use a fine particle film composed of fine particles in order to obtain good electron emission characteristics. The film thickness is appropriately set in consideration of the step coverage of the device electrodes 2 and 3, the resistance value between the device electrodes 2 and 3, a forming condition described later, and the like.
The thickness is preferably in the range of 1 to several hundred nm, more preferably in the range of 1 nm to 50 nm. The resistance value is such that Rs is 10 2 to 10 7 Ω / □. Note that R
s is the amount that appears when the resistance R measured in the length direction of a thin film having a width w and a length 1 is R = Rs (l / w).

【0038】ここで述べる微粒子膜とは、複数の微粒子
が集合した膜であり、その微細構造は、微粒子が個々に
分散配置した状態のみならず、微粒子が互いに隣接、あ
るいは重なり合った状態(いくつかの微粒子が集合し、
全体として島状構造を形成している場合も含む)をとっ
ている。微粒子の粒径は、数Åから数百nmの範囲、好
ましくは、1nmから20nmの範囲である。
The fine particle film described here is a film in which a plurality of fine particles are aggregated. The fine structure thereof is not limited to a state in which the fine particles are individually dispersed and arranged, but also a state in which the fine particles are adjacent to each other or overlapped (some). Particles gather,
(Including the case where an island structure is formed as a whole). The particle size of the fine particles is in the range of several to several hundreds of nm, preferably in the range of 1 to 20 nm.

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

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

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

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

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

【0044】「創造科学技術推進制度の“超微粒子プロ
ジェクト”(1981〜1986)では、粒子の大きさ
(径)がおよそ1〜100nmの範囲のものを“超微粒
子”(ultra fine particle)と呼
ぶことにした。すると1個の超微粒子はおよそ100〜
108 個くらいの原子の集合体という事になる。原子の
尺度でみれば超微粒子は大〜巨大粒子である。」(「超
微粒子−創造科学技術」林主税、上田良二、田崎明
編;三田出版 1988年 2ページ1〜4行目)/
「超微粒子よりさらに小さいもの、すなわち原子が数個
〜数百個で構成される1個の粒子は、ふつうクラスター
と呼ばれる」(同書2ページ12〜13行目)。
In the “Ultra Fine Particle Project” of the Creative Science and Technology Promotion System (1981 to 1986), a particle having a particle size (diameter) in the range of about 1 to 100 nm is called an “ultra fine particle”. Then, one ultrafine particle is about 100-
It is an aggregate of about 10 8 atoms. Ultra-fine particles are large to giant particles on an atomic scale. ("Ultra Fine Particles-Creative Science and Technology" Hayashi Tax, Ryoji Ueda, Akira Tazaki
(Edited by Mita Publishing, 1988, page 2, lines 1 to 4) /
"A particle even smaller than an ultrafine particle, that is, a single particle composed of several to several hundred atoms, is usually called a cluster" (ibid., Page 2, lines 12 to 13).

【0045】上記のような一般的な呼び方をふまえて、
本明細書において「微粒子」とは多数の原子・分子の集
合体で、粒径の下限は数Å〜1nm程度、上限は数μm
程度のものを指すこととする。
[0045] Based on the general notation as described above,
In the present specification, “fine particles” are an aggregate of a large number of atoms and molecules, and the lower limit of the particle size is several Å to 1 nm, and the upper limit is several μm.
It refers to the degree.

【0046】電子放出部5は、導電性膜4の一部に形成
された高抵抗の亀裂により構成され、導電性膜4の膜
厚、膜質、材料及び後述する通電フォーミング等の亀裂
形成手法に依存したものとなる。電子放出部5の内部に
は、数Åから数十nmの範囲の粒径の導電性微粒子が存
在する場合もある。この導電性微粒子は、導電性膜4を
構成する材料の元素の一部、あるいは全ての元素を含有
するものとなる。電子放出部5及びその近傍の導電性膜
4には、炭素あるいは炭素化合物を有する場合もある。
The electron-emitting portion 5 is constituted by a high-resistance crack formed in a part of the conductive film 4. The electron-emitting portion 5 has a thickness, a film quality, a material, and a crack forming technique such as energization forming which will be described later. Depends. In some cases, conductive fine particles having a particle size in the range of several 数 to several tens of nm are present inside the electron-emitting portion 5. The conductive fine particles contain some or all of the elements of the material constituting the conductive film 4. The electron emitting portion 5 and the conductive film 4 in the vicinity thereof may include carbon or a carbon compound.

【0047】本発明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あるが、その一例を図2に基づ
いて説明する。尚、図2においても図1に示した部位と
同じ部位には図1に付した符号と同一の符号を付してい
る。
There are various methods for manufacturing the surface conduction electron-emitting device of the present invention. One example will be described with reference to FIG. In FIG. 2, the same parts as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals as those shown in FIG.

【0048】1)基板1を洗剤、純水及び有機溶剤等を
用いて十分に洗浄し、真空蒸着法、スパッタ法等により
素子電極材料を堆積後、例えばフォトリソグラフィー技
術を用いて基板1上に素子電極2,3を形成する(図2
(a))。
1) The substrate 1 is sufficiently washed with a detergent, pure water, an organic solvent, and the like, and after the element electrode material is deposited by a vacuum deposition method, a sputtering method, or the like, the substrate 1 is deposited on the substrate 1 by using, for example, a photolithography technique. The device electrodes 2 and 3 are formed (FIG. 2
(A)).

【0049】2)素子電極2,3を設けた基板1上に、
BJ方式のインクジェット装置等を用い、有機金属溶液
の液滴を素子電極間に吐出させ、加熱焼成することで導
電性膜4を形成する(図2(b))。有機金属溶液に
は、前述の導電性膜4の材料の金属を主元素とする有機
化合物の溶液を用いることができる。
2) On the substrate 1 provided with the device electrodes 2 and 3,
Using a BJ-type inkjet device or the like, a droplet of an organic metal solution is ejected between the element electrodes and heated and baked to form the conductive film 4 (FIG. 2B). As the organic metal solution, a solution of an organic compound containing the metal of the material of the conductive film 4 as a main element can be used.

【0050】ここではインクジェット装置を用いた導電
性膜4の形成方法を挙げて説明したが、導電性膜4の形
成法はこれに限られるものではなく、印刷法等を用いる
こともできる。
Here, the method of forming the conductive film 4 using the ink jet device has been described, but the method of forming the conductive film 4 is not limited to this, and a printing method or the like may be used.

【0051】3)続いて、フォーミング工程を施す。こ
のフォーミング工程の方法の一例として通電処理による
方法を説明する。素子電極2,3間に、不図示の電源よ
り通電すると、導電性膜4の部位に、構造の変化した電
子放出部5が形成される(図2(c))。通電フォーミ
ングの電圧波形の例を図3に示す。
3) Subsequently, a forming step is performed. As an example of a method of the forming step, a method by an energization process will be described. When electricity is supplied from a power source (not shown) between the device electrodes 2 and 3, an electron-emitting portion 5 having a changed structure is formed at the conductive film 4 (FIG. 2C). FIG. 3 shows an example of the voltage waveform of the energization forming.

【0052】電圧波形は、特にパルス波形が好ましい。
これにはパルス波高値を定電圧としたパルスを連続的に
印加する図3(a)に示した手法と、パルス波高値を増
加させながらパルスを印加する図3(b)に示した手法
がある。
The voltage waveform is particularly preferably a pulse waveform.
The method shown in FIG. 3A in which a pulse with a constant pulse crest value is applied continuously and the method shown in FIG. 3B in which a pulse is applied while increasing the pulse crest value are used for this purpose. is there.

【0053】まず、パルス波高値を定電圧とした場合に
ついて図3(a)で説明する。図3(a)におけるT1
及びT2は電圧波形のパルス幅とパルス間隔である。通
常、T1は1μ秒〜10m秒、T2は10μ秒〜100
m秒の範囲で設定される。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
形態に応じて適宜選択される。このような条件のもと、
例えば、数秒から数十分間電圧を印加する。パルス波形
は、三角波に限定されるものではなく、矩形波等の所望
の波形を採用することができる。
First, the case where the pulse peak value is a constant voltage will be described with reference to FIG. T1 in FIG.
And T2 are the pulse width and pulse interval of the voltage waveform. Usually, T1 is 1 μsec to 10 msec, and T2 is 10 μsec to 100 msec.
It is set in the range of m seconds. The peak value of the triangular wave (peak voltage during energization forming) is appropriately selected according to the form of the surface conduction electron-emitting device. Under these conditions,
For example, the voltage is applied for several seconds to several tens minutes. The pulse waveform is not limited to a triangular wave, and a desired waveform such as a rectangular wave can be adopted.

【0054】次に、パルス波高値を増加させながら電圧
パルスを印加する場合について図3(b)で説明する。
図3(b)におけるT1及びT2は、図3(a)に示し
たのと同様とすることができる。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、増加させることができる。
Next, a case where a voltage pulse is applied while increasing the pulse peak value will be described with reference to FIG.
T1 and T2 in FIG. 3B can be the same as those shown in FIG. The peak value of the triangular wave (peak voltage during energization forming) can be increased, for example, by about 0.1 V steps.

【0055】通電フォーミング処理の終了は、パルス間
隔T2中に、導電性膜4を局所的に破壊,変形しない程
度の電圧を印加し、電流を測定して検知することができ
る。例えば0.1V程度の電圧印加により流れる電流を
測定し、抵抗値を求めて、1MΩ以上の抵抗を示した時
に通電フォーミングを終了させることができる。
The end of the energization forming process can be detected by applying a voltage that does not locally destroy or deform the conductive film 4 during the pulse interval T2, and measuring the current. For example, a current flowing when a voltage of about 0.1 V is applied is measured, a resistance value is obtained, and when a resistance of 1 MΩ or more is indicated, the energization forming can be terminated.

【0056】しかしながら、特に上記のように液滴を滴
下して形成した導電性膜では、その膜厚の分布によって
膜周辺部分に切れ残りが発生し易いため、1MΩ以上の
抵抗を示すまで通電フォーミングを行おうとすると、高
電圧を印加する必要がある。このように通電フォーミン
グにおいて高電圧を印加すると、導電性膜4の他の部分
への影響が大きくなり、良好な電子放出特性が得られな
い場合が多い。このため本発明においては、抵抗値が例
えば1KΩ以上1MΩ以下の場合でも電圧印加を中止
し、水素雰囲気等での還元処理を施した後、オーミック
な電流成分の源である切れ残り部分を除去する。
However, in particular, in the case of a conductive film formed by dropping a droplet as described above, an uncut portion is easily generated in a peripheral portion of the film due to the distribution of the film thickness. In order to perform this, it is necessary to apply a high voltage. When a high voltage is applied in the energization forming as described above, the influence on other portions of the conductive film 4 becomes large, and good electron emission characteristics cannot be obtained in many cases. Therefore, in the present invention, even when the resistance value is, for example, 1 KΩ or more and 1 MΩ or less, the application of the voltage is stopped, the reduction treatment is performed in a hydrogen atmosphere or the like, and then the uncut portion which is the source of the ohmic current component is removed. .

【0057】上記の切れ残り部分の除去方法としては、
当該部分の粒子状態を変化させ、高抵抗な部分へと変化
させる手法を用いることができ、この際、導電性膜の他
の部分の凝集等まで引き起こしてしまうことを防止する
ために、導電性膜の状態を検知しながら当該切れ残り部
分の除去行う。切れ残り部分の除去完了は、当該部分の
状態変化をラマン分光法により検知することで行う。こ
の検知手法について、図4を用いて具体的に説明する。
As a method for removing the remaining uncut portion,
It is possible to use a method of changing the particle state of the relevant portion and changing to a high-resistance portion. In this case, in order to prevent aggregation of other portions of the conductive film, etc. The remaining uncut portion is removed while detecting the state of the film. The completion of the removal of the uncut portion is performed by detecting a state change of the portion by Raman spectroscopy. This detection method will be specifically described with reference to FIG.

【0058】図4(a)は、通電フォーミング後の素子
状態を模式的に示した平面図であり、同図中、6は亀裂
領域、7は切れ残り部分である。また、図4(b)は、
導電性膜の切れ残り部分7の除去完了を検知する様子を
模式的に示した立面図である。
FIG. 4A is a plan view schematically showing the element state after the energization forming. In FIG. 4A, reference numeral 6 denotes a crack region, and reference numeral 7 denotes an uncut portion. FIG. 4 (b)
FIG. 9 is an elevational view schematically showing a state of detecting completion of removal of the uncut portion 7 of the conductive film.

【0059】先ず、導電性膜4を高抵抗化し、切れ残り
部分7を除去するために、導電性膜4に対して熱工程ま
たは水素還元工程を施す。それと同時に図4(b)に示
すように、レーザー光源41からプリズム42,対物レ
ンズ43を通して(図中の経路(1)〜(2))レーザ
ー径を十分に絞り、導電性膜4の周辺部分7にレーザー
を照射し、切れ残り部分7のラマン散乱光イメージを
(3)〜(4)〜(5)の経路で、CCD検出器44へ
取り込む。取り込まれたイメージの結果は、コンピュー
タ45によって処理され、切れ残り部分7に存在してい
た酸化物のラマン線が消失した時点で、除去工程を終了
させる。尚、使用するレーザーの励起波長に特に制限は
なく、通常一般に用いられているArレーザーの発振線
を用いることができる。
First, in order to increase the resistance of the conductive film 4 and remove the uncut portion 7, the conductive film 4 is subjected to a heat step or a hydrogen reduction step. At the same time, as shown in FIG. 4B, the laser diameter is sufficiently reduced from the laser light source 41 through the prism 42 and the objective lens 43 (paths (1) and (2) in FIG. 7 is irradiated with a laser, and the Raman scattered light image of the uncut portion 7 is taken into the CCD detector 44 through the paths (3) to (4) to (5). The captured image results are processed by the computer 45 to terminate the removal process when the oxide Raman lines present in the uncut portion 7 disappear. The excitation wavelength of the laser to be used is not particularly limited, and an oscillation line of a generally used Ar laser can be used.

【0060】上記のように、切れ残り部分7の除去工程
を、導電性膜の状態を検知しつつ行うことにより、導電
性膜4の他の部分への影響を最小限に抑えながら、素子
の抵抗値を1MΩ以上にすることができる。
As described above, the step of removing the uncut portion 7 is performed while detecting the state of the conductive film, thereby minimizing the influence on other portions of the conductive film 4 and minimizing the influence of the element. The resistance value can be 1 MΩ or more.

【0061】4)切れ残り部分の除去工程を経て、完全
な亀裂が形成された素子には、活性化工程と呼ばれる処
理を施す。
4) The element in which a complete crack has been formed through the step of removing the uncut portion is subjected to a process called an activation step.

【0062】活性化工程は、例えば、有機物質のガスを
含有する雰囲気下で、素子電極2,3間にパルスの印加
を繰り返すことで行うことができる。この雰囲気は、例
えば油拡散ポンプやロータリーポンプなどを用いて真空
容器内を排気した場合に雰囲気内に残留する有機ガスを
利用して形成することができる他、イオンポンプなどに
より一旦十分に排気した真空中に適当な有機物質のガス
を導入することによっても得られる。このときの好まし
い有機物質のガス圧は、前述の素子電極の形態、真空容
器の形状や、有機物質の種類などにより異なるため、場
合に応じ適宜設定される。適当な有機物質としては、ア
ルカン、アルケン、アルキンの脂肪族炭化水素類、芳香
族炭化水素類、アルコール類、アルデヒド類、ケトン
類、アミン類、フェノール、カルボン、スルホン酸等の
有機酸類等を挙げることが出来、具体的には、メタン、
エタン、プロパンなどCn2n+2で表される飽和炭化水
素、エチレン、プロピレンなどCn2n等の組成式で表
される不飽和炭化水素、ベンゼン、トルエン、メタノー
ル、エタノール、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒ
ド、アセトン、メチルエチルケトン、メチルアミン、エ
チルアミン、フェノール、蟻酸、酢酸、プロピオン酸等
が使用できる。この処理により、雰囲気中に存在する有
機物質から、炭素あるいは炭素化合物が素子上に堆積
し、素子電流If,放出電流Ieが、著しく変化するよ
うになる。
The activation step can be performed, for example, by repeatedly applying a pulse between the device electrodes 2 and 3 in an atmosphere containing a gas of an organic substance. This atmosphere can be formed by using an organic gas remaining in the atmosphere when the inside of the vacuum vessel is evacuated using, for example, an oil diffusion pump or a rotary pump, or is sufficiently evacuated once by an ion pump or the like. It can also be obtained by introducing a gas of an appropriate organic substance into a vacuum. The preferable gas pressure of the organic substance at this time varies depending on the form of the above-mentioned element electrode, the shape of the vacuum vessel, the type of the organic substance, and the like. Suitable organic substances include aliphatic hydrocarbons of alkanes, alkenes, and alkynes, aromatic hydrocarbons, alcohols, aldehydes, ketones, amines, and organic acids such as phenols, carboxylic acids, and sulfonic acids. Specifically, methane,
Saturated hydrocarbons represented by C n H 2n + 2 such as ethane and propane, unsaturated hydrocarbons represented by a composition formula such as C n H 2n such as ethylene and propylene, benzene, toluene, methanol, ethanol, formaldehyde and acetaldehyde , Acetone, methyl ethyl ketone, methylamine, ethylamine, phenol, formic acid, acetic acid, propionic acid and the like can be used. By this treatment, carbon or a carbon compound is deposited on the device from the organic substance existing in the atmosphere, and the device current If and the emission current Ie are significantly changed.

【0063】炭素及び炭素化合物とは、例えばグラファ
イト(いわゆるHOPG,PG,GCを包含するもの
で、HOPGはほぼ完全なグラファイト結晶構造、PG
は結晶粒が20nm程度で結晶構造がやや乱れたもの、
GCは結晶粒が2nm程度になり結晶構造の乱れがさら
に大きくなったものを指す。)、非晶質カーボン(アモ
ルファスカーボン及び、アモルファスカーボンと前記グ
ラファイトの微結晶の混合物を指す。)であり、その膜
厚は、50nm以下の範囲とするのが好ましく、30n
m以下の範囲とすることがより好ましい。
The carbon and carbon compound include, for example, graphite (so-called HOPG, PG, GC), and HOPG has a substantially complete graphite crystal structure, PG
Are those with crystal grains of about 20 nm and a slightly disordered crystal structure,
GC refers to a crystal having a crystal grain of about 2 nm and further disorder in the crystal structure. ) And amorphous carbon (refer to amorphous carbon and a mixture of amorphous carbon and the microcrystals of graphite), and the thickness thereof is preferably in the range of 50 nm or less, and 30 n
More preferably, the range is not more than m.

【0064】活性化工程の終了判定は、素子電流Ifと
放出電流Ieを測定しながら、適宜行うことができる。
なお、パルス幅、パルス間隔、パルス波高値などは適宜
設定される。
The termination of the activation step can be appropriately determined while measuring the device current If and the emission current Ie.
The pulse width, pulse interval, pulse crest value, and the like are set as appropriate.

【0065】5)このような工程を経て得られた電子放
出素子は、安定化工程を行うことが好ましい。この工程
は、真空容器内の有機物質を排気する工程である。真空
容器を排気する真空排気装置は、装置から発生するオイ
ルが素子の特性に影響を与えないように、オイルを使用
しないものを用いるのが好ましい。具体的には、ソープ
ションポンプ、イオンポンプ等の真空排気装置を挙げる
ことが出来る。
5) The electron-emitting device obtained through such a step is preferably subjected to a stabilization step. This step is a step of exhausting the organic substance in the vacuum container. It is preferable to use a vacuum exhaust device that does not use oil so that the oil generated from the device does not affect the characteristics of the element. Specifically, a vacuum exhaust device such as a sorption pump or an ion pump can be used.

【0066】前記活性化の工程で、排気装置として油拡
散ポンプやロータリーポンプを用い、これから発生する
オイル成分に由来する有機ガスを用いた場合には、この
成分の分圧を極力低く抑える必要がある。真空容器内の
有機成分の分圧は、上記炭素あるいは炭素化合物がほぼ
新たに堆積しない分圧で1×10-6Pa以下が好まし
く、さらには1×10-8Pa以下が特に好ましい。さら
に真空容器内を排気するときには、真空容器全体を加熱
して、真空容器内壁や、電子放出素子に吸着した有機物
質分子を排気しやすくするのが好ましい。このときの加
熱条件は、80〜200℃好ましくは150℃以上で、
できるだけ長時間処理するのが望ましいが、特にこの条
件に限るものではなく、真空容器の大きさや形状、電子
放出素子の構成などの諸条件により適宜選ばれる条件に
より行う。真空容器内の圧力は極力低くすることが必要
で、1〜3×10-5Pa以下が好ましく、さらには1×
10-6Pa以下が特に好ましい。
In the activation step, when an oil diffusion pump or a rotary pump is used as an exhaust device and an organic gas derived from an oil component generated from the oil diffusion pump or the rotary pump is used, it is necessary to keep the partial pressure of this component as low as possible. is there. The partial pressure of the organic component in the vacuum vessel is preferably 1 × 10 −6 Pa or less, more preferably 1 × 10 −8 Pa or less, at a partial pressure at which the carbon or carbon compound is not newly deposited. Further, when evacuating the inside of the vacuum vessel, it is preferable to heat the entire vacuum vessel to facilitate evacuating the organic substance molecules adsorbed on the inner wall of the vacuum vessel and the electron-emitting device. The heating conditions at this time are 80 to 200 ° C, preferably 150 ° C or more,
It is desirable to perform the treatment as long as possible, but the treatment is not particularly limited to this condition, and the treatment is performed under conditions appropriately selected according to various conditions such as the size and shape of the vacuum vessel and the configuration of the electron-emitting device. The pressure in the vacuum vessel needs to be as low as possible, preferably 1 to 3 × 10 −5 Pa or less, and more preferably 1 × 10 −5 Pa or less.
Particularly preferred is 10 -6 Pa or less.

【0067】安定化工程を行った後の、駆動時の雰囲気
は、上記安定化処理終了時の雰囲気を維持するのが好ま
しいが、これに限るものではなく、有機物質が十分除去
されていれば、圧力自体は多少上昇しても十分安定な特
性を維持することが出来る。このような真空雰囲気を採
用することにより、新たな炭素あるいは炭素化合物の堆
積を抑制でき、結果として素子電流If,放出電流Ie
が、安定する。
It is preferable that the atmosphere at the time of driving after the stabilization step is performed is the same as the atmosphere at the end of the stabilization treatment, but the present invention is not limited to this. Even if the pressure itself increases somewhat, it is possible to maintain sufficiently stable characteristics. By adopting such a vacuum atmosphere, the deposition of new carbon or a carbon compound can be suppressed, and as a result, the device current If and the emission current Ie
But it stabilizes.

【0068】上述した工程を経て得られた本発明の電子
放出素子の基本特性について、図5,図6を参照しなが
ら説明する。
The basic characteristics of the electron-emitting device of the present invention obtained through the above-described steps will be described with reference to FIGS.

【0069】図5は、真空処理装置の一例を示す模式図
であり、この真空処理装置は測定評価装置としての機能
をも兼ね備えている。図5においても、図1に示した部
位と同じ部位には図1に付した符号と同一の符号を付し
ている。
FIG. 5 is a schematic diagram showing an example of a vacuum processing apparatus. This vacuum processing apparatus also has a function as a measurement and evaluation apparatus. Also in FIG. 5, the same parts as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals as those shown in FIG.

【0070】図5において、55は真空容器であり、5
6は排気ポンプである。真空容器55内には電子放出素
子が配されている。また、51は電子放出素子に素子電
圧Vfを印加するための電源、50は素子電極2,3間
の導電性膜4を流れる素子電流Ifを測定するための電
流計、54は素子の電子放出部5より放出される放出電
流Ieを捕捉するためのアノード電極、53はアノード
電極54に電圧を印加するための高圧電源、52は電子
放出部5より放出される放出電流Ieを測定するための
電流計である。一例として、アノード電極54の電圧を
1KV〜10KVの範囲とし、アノード電極54と電子
放出素子との距離Hを2mm〜8mmの範囲として測定
を行うことができる。
In FIG. 5, reference numeral 55 denotes a vacuum vessel;
Reference numeral 6 denotes an exhaust pump. An electron-emitting device is provided in the vacuum vessel 55. Reference numeral 51 denotes a power supply for applying a device voltage Vf to the electron-emitting device; 50, an ammeter for measuring a device current If flowing through the conductive film 4 between the device electrodes 2 and 3; An anode electrode for capturing the emission current Ie emitted from the unit 5, a high-voltage power supply 53 for applying a voltage to the anode electrode 54, and a reference numeral 52 for measuring the emission current Ie emitted from the electron emission unit 5. It is an ammeter. As an example, the measurement can be performed with the voltage of the anode electrode 54 in the range of 1 KV to 10 KV and the distance H between the anode electrode 54 and the electron-emitting device in the range of 2 mm to 8 mm.

【0071】真空容器55内には、不図示の真空計等の
真空雰囲気下での測定に必要な機器が設けられていて、
所望の真空雰囲気下での測定評価を行えるようになって
いる。
In the vacuum vessel 55, equipment necessary for measurement in a vacuum atmosphere such as a vacuum gauge (not shown) is provided.
The measurement and evaluation can be performed in a desired vacuum atmosphere.

【0072】排気ポンプ56は、ターボポンプ、ロータ
リーポンプ等からなる通常の高真空装置系と、イオンポ
ンプ等からなる超高真空装置系とにより構成されてい
る。ここに示した電子放出素子基板を配した真空処理装
置の全体は、不図示のヒーターにより加熱できる。従っ
て、この真空処理装置を用いると、前述の通電フォーミ
ング以降の工程も行うことができる。
The exhaust pump 56 is composed of a normal high vacuum system such as a turbo pump and a rotary pump, and an ultrahigh vacuum system such as an ion pump. The entire vacuum processing apparatus provided with the electron-emitting device substrate shown here can be heated by a heater (not shown). Therefore, by using this vacuum processing apparatus, the steps after the energization forming described above can also be performed.

【0073】図6は、図5に示した真空処理装置を用い
て測定された放出電流Ie及び素子電流Ifと、素子電
圧Vfとの関係を模式的に示した図である。図6におい
ては、放出電流Ieが素子電流Ifに比べて著しく小さ
いので、任意単位で示している。尚、縦・横軸ともリニ
アスケールである。
FIG. 6 is a diagram schematically showing the relationship between the emission current Ie and the device current If measured using the vacuum processing apparatus shown in FIG. 5, and the device voltage Vf. In FIG. 6, since the emission current Ie is significantly smaller than the element current If, it is shown in arbitrary units. The vertical and horizontal axes are linear scales.

【0074】図6からも明らかなように、本発明を適用
可能な表面伝導型電子放出素子は、放出電流Ieに関し
て次の3つの特徴的性質を有する。
As is apparent from FIG. 6, the surface conduction electron-emitting device to which the present invention can be applied has the following three characteristic characteristics regarding the emission current Ie.

【0075】即ち、第1に、本素子はある電圧(閾値電
圧と呼ぶ;図6中のVth)以上の素子電圧を印加する
と急激に放出電流Ieが増加し、一方閾値電圧Vth以
下では放出電流Ieが殆ど検出されない。つまり、放出
電流Ieに対する明確な閾値電圧Vthを持った非線形
素子である。
First, the emission current Ie of the present device rapidly increases when a device voltage higher than a certain voltage (referred to as a threshold voltage; Vth in FIG. 6) is applied, whereas when the device voltage is lower than the threshold voltage Vth, the emission current Ie increases. Ie is hardly detected. That is, it is a non-linear element having a clear threshold voltage Vth with respect to the emission current Ie.

【0076】第2に、放出電流Ieが素子電圧Vfに単
調増加依存するため、放出電流Ieは素子電圧Vfで制
御できる。
Second, since the emission current Ie depends monotonically on the device voltage Vf, the emission current Ie can be controlled by the device voltage Vf.

【0077】第3に、アノード電極54(図5参照)に
捕捉される放出電荷は、素子電圧Vfを印加する時間に
依存する。つまり、アノード電極54に捕捉される電荷
量は、素子電圧Vfを印加する時間により制御できる。
Thirdly, the amount of charge discharged by the anode electrode 54 (see FIG. 5) depends on the time during which the device voltage Vf is applied. That is, the amount of charge captured by the anode electrode 54 can be controlled by the time during which the device voltage Vf is applied.

【0078】以上の説明より理解されるように、本発明
を適用可能な表面伝導型電子放出素子は、入力信号に応
じて、電子放出特性を容易に制御できることになる。こ
の性質を利用すると複数の電子放出素子を配して構成し
た電子源、画像形成装置等、多方面への応用が可能とな
る。
As understood from the above description, the surface conduction electron-emitting device to which the present invention can be applied can easily control the electron emission characteristics according to the input signal. By utilizing this property, it is possible to apply to various fields such as an electron source and an image forming apparatus having a plurality of electron-emitting devices.

【0079】図6においては、素子電流Ifが素子電圧
Vfに対して単調増加する(MI特性)例を示したが、
素子電流Ifが素子電圧Vfに対して電圧制御型負性抵
抗特性(VCNR特性)を示す場合もある(不図示)。
これらの特性は、前述の工程を制御することで制御でき
る。
FIG. 6 shows an example in which the device current If monotonically increases with respect to the device voltage Vf (MI characteristic).
The element current If may exhibit a voltage-controlled negative resistance characteristic (VCNR characteristic) with respect to the element voltage Vf (not shown).
These properties can be controlled by controlling the steps described above.

【0080】本発明を適用可能な電子放出素子の応用例
について以下に述べる。本発明を適用可能な表面伝導型
電子放出素子を複数個基板上に配列し、例えば電子源あ
るいは、画像形成装置が構成できる。
An application example of the electron-emitting device to which the present invention can be applied will be described below. By arranging a plurality of surface conduction electron-emitting devices to which the present invention can be applied on a substrate, for example, an electron source or an image forming apparatus can be configured.

【0081】電子放出素子の配列については、種々のも
のが採用できる。一例として、並列に配置した多数の電
子放出素子の個々を両端で接続し、電子放出素子の行を
多数個配し(行方向と呼ぶ)、この配線と直交する方向
(列方向と呼ぶ)で、該電子放出素子の上方に配した制
御電極(グリッドとも呼ぶ)により、電子放出素子から
の電子を制御駆動する梯子状配置のものがある。これと
は別に、電子放出素子をX方向及びY方向に行列状に複
数個配し、同じ行に配された複数の電子放出素子の電極
の一方を、X方向の配線に共通に接続し、同じ列に配さ
れた複数の電子放出素子の電極の他方を、Y方向の配線
に共通に接続するものが挙げられる。このようなものは
所謂単純マトリクス配置である。まず単純マトリクス配
置について以下に詳述する。
Various arrangements of the electron-emitting devices can be adopted. As an example, each of a large number of electron-emitting devices arranged in parallel is connected at both ends, a large number of rows of electron-emitting devices are arranged (referred to as a row direction), and a direction perpendicular to the wiring (referred to as a column direction). There is a ladder-type arrangement in which electrons from the electron-emitting devices are controlled and driven by control electrodes (also referred to as grids) disposed above the electron-emitting devices. Separately, a plurality of electron-emitting devices are arranged in a matrix in the X and Y directions, and one of the electrodes of the plurality of electron-emitting devices arranged in the same row is commonly connected to a wiring in the X direction. One example is one in which the other of the electrodes of a plurality of electron-emitting devices arranged in the same column is commonly connected to a wiring in the Y direction. This is a so-called simple matrix arrangement. First, the simple matrix arrangement will be described in detail below.

【0082】本発明を適用可能な表面伝導型電子放出素
子については、前述した通り3つの特性がある。即ち、
表面伝導型電子放出素子からの放出電子は、閾値電圧以
上では、対向する素子電極間に印加するパルス状電圧の
波高値と幅で制御できる。一方、閾値電圧以下では、殆
ど放出されない。この特性によれば、多数の電子放出素
子を配置した場合においても、個々の素子にパルス状電
圧を適宜印加すれば、入力信号に応じて、表面伝導型電
子放出素子を選択して電子放出量を制御できる。
The surface conduction electron-emitting device to which the present invention can be applied has three characteristics as described above. That is,
When the electron emission from the surface conduction electron-emitting device is equal to or higher than the threshold voltage, it can be controlled by the peak value and the width of the pulse voltage applied between the opposing device electrodes. On the other hand, below the threshold voltage, almost no emission occurs. According to this characteristic, even when a large number of electron-emitting devices are arranged, if a pulse-like voltage is appropriately applied to each of the devices, a surface conduction electron-emitting device is selected according to an input signal, and the amount of electron emission is determined. Can be controlled.

【0083】以下この原理に基づき、本発明を適用可能
な電子放出素子を複数配して得られる電子源基板につい
て、図7を用いて説明する。図7において、71は電子
源基板、72はX方向配線、73はY方向配線である。
74は表面伝導型電子放出素子、75は結線である。
Hereinafter, based on this principle, an electron source substrate obtained by arranging a plurality of electron-emitting devices to which the present invention can be applied will be described with reference to FIG. In FIG. 7, reference numeral 71 denotes an electron source substrate, 72 denotes an X-direction wiring, and 73 denotes a Y-direction wiring.
74 is a surface conduction electron-emitting device, and 75 is a connection.

【0084】m本のX方向配線72は、Dx1,Dx
2,……,Dxmからなり、真空蒸着法、印刷法、スパ
ッタ法等を用いて形成された導電性金属等で構成するこ
とができる。配線の材料、膜厚、幅は適宜設計される。
Y方向配線73は、Dy1,Dy2,……,Dynのn
本の配線よりなり、X方向配線72と同様に形成され
る。これらm本のX方向配線72とn本のY方向配線7
3との間には、不図示の層間絶縁層が設けられており、
両者を電気的に分離している(m,nは、共に正の整
数)。
The m X-direction wirings 72 are Dx1, Dx
2,..., Dxm, and can be formed of a conductive metal or the like formed using a vacuum deposition method, a printing method, a sputtering method, or the like. The material, thickness and width of the wiring are appropriately designed.
The Y-direction wiring 73 is formed of n of Dy1, Dy2,.
It is formed in the same manner as the X-direction wiring 72. These m X-direction wires 72 and n Y-direction wires 7
3, an interlayer insulating layer (not shown) is provided.
Both are electrically separated (m and n are both positive integers).

【0085】不図示の層間絶縁層は、真空蒸着法、印刷
法、スパッタ法等を用いて形成されたSiO2 等で構成
される。例えば、X方向配線72を形成した基板71の
全面或は一部に所望の形状で形成され、特に、X方向配
線72とY方向配線73の交差部の電位差に耐え得るよ
うに、膜厚、材料、製法が適宜設定される。X方向配線
72とY方向配線73は、それぞれ外部端子として引き
出されている。
The interlayer insulating layer (not shown) is made of SiO 2 or the like formed by using a vacuum deposition method, a printing method, a sputtering method, or the like. For example, it is formed in a desired shape on the entire surface or a part of the substrate 71 on which the X-directional wiring 72 is formed. The material and the production method are appropriately set. The X-direction wiring 72 and the Y-direction wiring 73 are respectively drawn out as external terminals.

【0086】表面伝導型電子放出素子74を構成する一
対の素子電極(不図示)は、それぞれm本のX方向配線
72とn本のY方向配線73に、導電性金属等からなる
結線75によって電気的に接続されている。
A pair of device electrodes (not shown) constituting the surface conduction electron-emitting device 74 are connected to m X-direction wires 72 and n Y-direction wires 73 by a connection 75 made of a conductive metal or the like. It is electrically connected.

【0087】配線72と配線73を構成する材料、結線
75を構成する材料及び一対の素子電極を構成する材料
は、その構成元素の一部あるいは全部が同一であって
も、また夫々異なってもよい。これらの材料は、例えば
前述の素子電極の材料より適宜選択される。素子電極を
構成する材料と配線材料が同一である場合には、素子電
極に接続した配線は素子電極ということもできる。
The material forming the wiring 72 and the wiring 73, the material forming the connection 75, and the material forming the pair of element electrodes may be partially or entirely the same or different from each other. Good. These materials are appropriately selected, for example, from the above-described materials for the device electrodes. When the material forming the element electrode is the same as the wiring material, the wiring connected to the element electrode can also be called an element electrode.

【0088】X方向配線72には、X方向に配列した表
面伝導型電子放出素子74の行を選択するための走査信
号を印加する不図示の走査信号印加手段が接続される。
一方、Y方向配線73には、Y方向に配列した表面伝導
型電子放出素子74の各列を入力信号に応じて変調する
ための、不図示の変調信号発生手段が接続される。各電
子放出素子に印加される駆動電圧は、当該素子に印加さ
れる走査信号と変調信号の差電圧として供給される。
The X-direction wiring 72 is connected to a scanning signal applying means (not shown) for applying a scanning signal for selecting a row of the surface conduction electron-emitting devices 74 arranged in the X direction.
On the other hand, a modulation signal generating means (not shown) for modulating each column of the surface conduction electron-emitting devices 74 arranged in the Y direction according to an input signal is connected to the Y-direction wiring 73. The driving voltage applied to each electron-emitting device is supplied as a difference voltage between a scanning signal and a modulation signal applied to the device.

【0089】上記構成においては、単純なマトリクス配
線を用いて、個別の素子を選択し、独立に駆動可能とす
ることができる。
In the above configuration, individual elements can be selected and driven independently using simple matrix wiring.

【0090】このような単純マトリクス配置の電子源を
用いて構成した画像形成装置について、図8と図9及び
図10を用いて説明する。図8は、画像形成装置の表示
パネルの一例を示す模式図であり、図9は、図8の画像
形成装置に使用される蛍光膜の模式図である。図10
は、NTSC方式のテレビ信号に応じて表示を行うため
の駆動回路の一例を示すブロック図である。
An image forming apparatus configured using such an electron source having a simple matrix arrangement will be described with reference to FIGS. 8, 9 and 10. FIG. 8 is a schematic view showing an example of a display panel of the image forming apparatus, and FIG. 9 is a schematic view of a fluorescent film used in the image forming apparatus of FIG. FIG.
FIG. 2 is a block diagram showing an example of a drive circuit for performing display according to an NTSC television signal.

【0091】図8において、71は電子放出素子を複数
配した電子源基板、81は電子源基板71を固定したリ
アプレート、86はガラス基板83の内面に蛍光膜84
とメタルバック85等が形成されたフェースプレートで
ある。82は支持枠であり、該支持枠82には、リアプ
レート81、フェースプレート86がフリットガラス等
を用いて接続されている。88は外囲器であり、例えば
大気中あるいは窒素中で、400〜500℃の温度範囲
で10分間以上焼成することで、封着して構成される。
In FIG. 8, reference numeral 71 denotes an electron source substrate on which a plurality of electron-emitting devices are arranged; 81, a rear plate on which the electron source substrate 71 is fixed; 86, a fluorescent film 84 on the inner surface of a glass substrate 83;
And a face plate on which a metal back 85 and the like are formed. Reference numeral 82 denotes a support frame, and a rear plate 81 and a face plate 86 are connected to the support frame 82 using frit glass or the like. Reference numeral 88 denotes an envelope, which is sealed by firing at a temperature range of 400 to 500 ° C. for 10 minutes or more in the atmosphere or nitrogen, for example.

【0092】74は、図1に示したような表面伝導型電
子放出素子である。72,73は、表面伝導型電子放出
素子の一対の素子電極と接続されたX方向配線及びY方
向配線ある。
Reference numeral 74 denotes a surface conduction electron-emitting device as shown in FIG. Reference numerals 72 and 73 denote an X-direction wiring and a Y-direction wiring connected to a pair of device electrodes of the surface conduction electron-emitting device.

【0093】外囲器88は、上述の如く、フェースプレ
ート86、支持枠82、リアプレート81で構成され
る。リアプレート81は主に基板71の強度を補強する
目的で設けられるため、基板71自体で十分な強度を持
つ場合は別体のリアプレート81は不要とすることがで
きる。即ち、基板71に直接支持枠82を封着し、フェ
ースプレート86、支持枠82及び基板71で外囲器8
8を構成してもよい。一方、フェースプレート86とリ
アプレート81の間に、スぺーサーと呼ばれる不図示の
支持体を設置することにより、大気圧に対して十分な強
度をもつ外囲器88を構成することもできる。
The envelope 88 includes the face plate 86, the support frame 82, and the rear plate 81, as described above. Since the rear plate 81 is provided mainly for the purpose of reinforcing the strength of the substrate 71, if the substrate 71 itself has sufficient strength, the separate rear plate 81 can be unnecessary. That is, the support frame 82 is directly sealed to the substrate 71, and the envelope 8 is formed by the face plate 86, the support frame 82 and the substrate 71.
8 may be configured. On the other hand, by installing a support (not shown) called a spacer between the face plate 86 and the rear plate 81, the envelope 88 having sufficient strength against atmospheric pressure can be configured.

【0094】図9は、蛍光膜を示す模式図である。蛍光
膜84は、モノクロームの場合は蛍光体のみで構成する
ことができる。カラーの蛍光膜の場合は、蛍光体の配列
により、ブラックストライプ(図9(a))あるいはブ
ラックマトリクス(図9(b))等と呼ばれる黒色導電
材91と蛍光体92とから構成することができる。ブラ
ックストライプ、ブラックマトリクスを設ける目的は、
カラー表示の場合、必要となる三原色蛍光体の各蛍光体
92間の塗り分け部を黒くすることで混色等を目立たな
くすることと、蛍光膜84における外光反射によるコン
トラストの低下を抑制することにある。黒色導電材91
の材料としては、通常用いられている黒鉛を主成分とす
る材料の他、導電性があり、光の透過及び反射が少ない
材料を用いることができる。
FIG. 9 is a schematic diagram showing a fluorescent film. The fluorescent film 84 can be composed of only a phosphor in the case of monochrome. In the case of a color fluorescent film, a black conductive material 91 called a black stripe (FIG. 9A) or a black matrix (FIG. 9B) or the like and a fluorescent material 92 may be used depending on the arrangement of the fluorescent materials. it can. The purpose of providing a black stripe and black matrix is
In the case of color display, the color separation between the phosphors 92 of the necessary three primary color phosphors is made black to make color mixing less conspicuous, and a decrease in contrast due to reflection of external light on the phosphor film 84 is suppressed. It is in. Black conductive material 91
As the material of, other than a commonly used material containing graphite as a main component, a material having conductivity and low light transmission and reflection can be used.

【0095】ガラス基板83に蛍光体を塗布する方法
は、モノクローム、カラーによらず、沈澱法や印刷法等
が採用できる。蛍光膜84の内面側には、通常メタルバ
ック85が設けられる。メタルバックを設ける目的は、
蛍光体の発光のうち内面側への光をフェースプレート8
6側へ鏡面反射することにより輝度を向上させること、
電子ビーム加速電圧を印加するための電極として作用さ
せること、外囲器内で発生した負イオンの衝突によるダ
メージから蛍光体を保護すること等である。メタルバッ
クは、蛍光膜作製後、蛍光膜の内面側表面の平滑化処理
(通常、「フィルミング」と呼ばれる。)を行い、その
後Alを真空蒸着等を用いて堆積させることで作製でき
る。
As a method of applying the phosphor on the glass substrate 83, a precipitation method or a printing method can be adopted regardless of monochrome or color. Usually, a metal back 85 is provided on the inner surface side of the fluorescent film 84. The purpose of providing a metal back is
The light emitted from the phosphor toward the inner surface is converted into a face plate 8.
Improving the brightness by specular reflection on the 6 side,
The purpose is to function as an electrode for applying an electron beam acceleration voltage, and to protect the phosphor from damage due to collision of negative ions generated in the envelope. The metal back can be manufactured by performing a smoothing process (usually called “filming”) on the inner surface of the fluorescent film after manufacturing the fluorescent film, and then depositing Al using vacuum evaporation or the like.

【0096】フェースプレート86には、更に蛍光膜8
4の導電性を高めるため、蛍光膜84の外面側に透明電
極(不図示)を設けてもよい。
The face plate 86 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 84.

【0097】前述の封着を行う際、カラーの場合は各色
蛍光体と電子放出素子とを対応させる必要があり、十分
な位置合わせが不可欠となる。
When performing the above-mentioned sealing, in the case of color, it is necessary to make each color phosphor correspond to the electron-emitting device, and sufficient alignment is indispensable.

【0098】図8に示した画像形成装置は、例えば以下
のようにして製造される。
The image forming apparatus shown in FIG. 8 is manufactured, for example, as follows.

【0099】不図示の排気管を通じ、例えばロータリー
ポンプ、ターボポンプをポンプ系とする通常の真空装置
系を用いて、外囲器88内を10-4Paの真空度とし、
容器外端子Dx1〜DxmとDy1〜Dynを通じ、素
子電極間に電圧を印加し、前述のフォーミング処理を行
う。
Through an exhaust pipe (not shown), the inside of the envelope 88 is evacuated to a degree of vacuum of 10 -4 Pa by using a normal vacuum system having a pump system such as a rotary pump or a turbo pump.
A voltage is applied between the device electrodes through the external terminals Dx1 to Dxm and Dy1 to Dyn, and the above-described forming process is performed.

【0100】次に、前述のオーミックな電流成分の源で
ある切れ残り部分を除去する工程を施す。かかる除去工
程終了の目安として、代表して1つの表面伝導型電子放
出素子に対してのみ、ラマン分光法を用いることで行
う。
Next, a step of removing the uncut portion which is the source of the above-mentioned ohmic current component is performed. As a guide for ending the removal step, Raman spectroscopy is typically used for only one surface conduction electron-emitting device.

【0101】次に、外囲器88内を10-4Paの真空度
とした状態で、前述の活性化処理を行う。
Next, the above-described activation process is performed in a state where the inside of the envelope 88 is at a degree of vacuum of 10 −4 Pa.

【0102】そして、外囲器88内は、前述の安定化工
程と同様に、適宜加熱しながら、イオンポンプ、ソープ
ションポンプ等のオイルを使用しない排気装置により不
図示の排気管を通じて排気し、10-5Pa程度の真空度
の有機物質の十分に少ない雰囲気にした後、封止が成さ
れる。外囲器88の封止後の真空度を維持するために、
ゲッター処理を行うこともできる。これは、外囲器88
の封止を行う直前あるいは封止後に、抵抗加熱あるいは
高周波加熱等を用いた加熱により、外囲器88内の所定
の位置に配置されたゲッター(不図示)を加熱し、蒸着
膜を形成する処理である。ゲッターは通常Ba等が主成
分であり、該蒸着膜の吸着作用により、例えば1×10
-5Pa以上の真空度を維持するものである。
Then, similarly to the above-described stabilization process, the inside of the envelope 88 is evacuated through an exhaust pipe (not shown) by an exhaust device that does not use oil, such as an ion pump and a sorption pump, while appropriately heating. After setting the atmosphere of a vacuum degree of about 10 −5 Pa to a sufficiently low level of the organic substance, sealing is performed. In order to maintain the degree of vacuum after sealing the envelope 88,
Getter processing can also be performed. This is the envelope 88
Immediately before or after sealing, a getter (not shown) disposed at a predetermined position in the envelope 88 is heated by heating using resistance heating, high-frequency heating, or the like, to form a deposited film. Processing. The getter is usually composed mainly of Ba or the like.
A vacuum degree of -5 Pa or more is maintained.

【0103】次に、単純マトリクス配置の電子源を用い
て構成した表示パネルに、NTSC方式のテレビ信号に
基づいたテレビジョン表示を行う為の駆動回路の構成例
について、図10を用いて説明する。図10において、
101は画像表示パネル、102は走査回路、103は
制御回路、104はシフトレジスタ、105はラインメ
モリ、106は同期信号分離回路、107は変調信号発
生器、Vx及びVaは直流電圧源である。
Next, an example of the configuration of a driving circuit for performing television display based on NTSC television signals on a display panel configured using electron sources in a simple matrix arrangement will be described with reference to FIG. . In FIG.
101 is an image display panel, 102 is a scanning circuit, 103 is a control circuit, 104 is a shift register, 105 is a line memory, 106 is a synchronizing signal separation circuit, 107 is a modulation signal generator, and Vx and Va are DC voltage sources.

【0104】表示パネル101は、端子Dx1乃至Dx
m、端子Dy1乃至Dyn及び高圧端子87を介して外
部の電気回路と接続している。端子Dx1乃至Dxmに
は、表示パネル101内に設けられている電子源、即
ち、m行n列の行列状にマトリクス配線された表面伝導
型電子放出素子群を1行(n素子)づつ順次駆動する為
の走査信号が印加される。端子Dy1乃至Dynには、
前記走査信号により選択された1行の表面伝導型電子放
出素子の各素子の出力電子ビームを制御する為の変調信
号が印加される。高圧端子87には、直流電圧源Vaよ
り、例えば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から放出される電子ビーム
に、蛍光体を励起するのに十分なエネルギーを付与する
為の加速電圧である。
The display panel 101 has terminals Dx1 to Dx
m, terminals Dy1 to Dyn, and a high voltage terminal 87 are connected to an external electric circuit. Terminals Dx1 to Dxm sequentially drive electron sources provided in the display panel 101, that is, a group of surface conduction electron-emitting devices arranged in a matrix of m rows and n columns in a matrix (row by row). A scanning signal for performing the scanning is applied. The terminals Dy1 to Dyn include
A modulation signal for controlling an output electron beam of each element of one row of surface conduction electron-emitting devices selected by the scanning signal is applied. The high voltage terminal 87 is supplied with a DC voltage of, for example, 10 K [V] from a DC voltage source Va, which is sufficient to excite the electron beam emitted from the surface conduction electron-emitting device to excite the phosphor. It is an accelerating voltage for applying high energy.

【0105】走査回路102について説明する。同回路
は、内部にm個のスイッチング素子(図中、S1乃至S
mで模式的に示している)を備えたものである。各スイ
ッチング素子は、直流電圧電源Vxの出力電圧もしくは
0[V](グランドレベル)のいずれか一方を選択し、
表示パネル101の端子Dx1乃至Dxmと電気的に接
続される。各スイッチング素子S1乃至Smは、制御回
路103が出力する制御信号Tscanに基づいて動作
するものであり、例えばFETのようなスイッチング素
子を組み合わせることにより構成することができる。
The scanning circuit 102 will be described. The circuit includes m switching elements (S1 to S
m is schematically shown). Each switching element selects either the output voltage of the DC voltage power supply Vx or 0 [V] (ground level),
It is electrically connected to terminals Dx1 to Dxm of the display panel 101. Each of the switching elements S1 to Sm operates based on a control signal Tscan output from the control circuit 103, and can be configured by combining switching elements such as FETs, for example.

【0106】直流電圧源Vxは、本例の場合には表面伝
導型電子放出素子の特性(電子放出閾値電圧)に基づ
き、走査されていない素子に印加される駆動電圧が電子
放出閾値電圧以下となるような一定電圧を出力するよう
設定されている。
In the case of this example, the DC voltage source Vx determines that the drive voltage applied to the unscanned element is equal to or lower than the electron emission threshold voltage based on the characteristics (electron emission threshold voltage) of the surface conduction electron-emitting element. It is set to output such a constant voltage.

【0107】制御回路103は、外部より入力される画
像信号に基づいて適切な表示が行われるように、各部の
動作を整合させる機能を有する。制御回路103は、同
期信号分離回路106より送られる同期信号Tsync
に基づいて、各部に対してTscan,Tsft及びT
mryの各制御信号を発生する。
The control circuit 103 has a function of matching the operation of each unit so that an appropriate display is performed based on an externally input image signal. The control circuit 103 controls the synchronization signal Tsync sent from the synchronization signal separation circuit 106.
, Tscan, Tsft and T
mry control signals are generated.

【0108】同期信号分離回路106は、外部から入力
されるNTSC方式のテレビ信号から、同期信号成分と
輝度信号成分とを分離するための回路で、一般的な周波
数分離(フィルター)回路等を用いて構成できる。同期
信号分離回路106により分離された同期信号は、垂直
同期信号と水平同期信号より成るが、ここでは説明の便
宜上Tsync信号として図示した。前記テレビ信号か
ら分離された画像の輝度信号成分は、便宜上DATA信
号と表した。このDATA信号は、シフトレジスタ10
4に入力される。
The synchronizing signal separating circuit 106 is a circuit for separating a synchronizing signal component and a luminance signal component from an NTSC television signal input from the outside, and uses a general frequency separating (filter) circuit or the like. Can be configured. The synchronizing signal separated by the synchronizing signal separating circuit 106 includes a vertical synchronizing signal and a horizontal synchronizing signal, but is shown here as a Tsync signal for convenience of explanation. The luminance signal component of the image separated from the television signal is represented as a DATA signal for convenience. This DATA signal is output to the shift register 10
4 is input.

【0109】シフトレジスタ104は、時系列的にシリ
アルに入力される前記DATA信号を、画像の1ライン
毎にシリアル/パラレル変換するためのもので、前記制
御回路103より送られる制御信号Tsftに基づいて
動作する(即ち、制御信号Tsftは、シフトレジスタ
104のシフトクロックであると言い換えてもよ
い。)。シリアル/パラレル変換された画像1ライン分
のデータ(電子放出素子n素子分の駆動データに相当)
は、Id1乃至Idnのn個の並列信号として前記シフ
トレジスタ104より出力される。
The shift register 104 is for serially / parallel converting the DATA signal input serially in time series for each line of an image, and is based on a control signal Tsft sent from the control circuit 103. (In other words, the control signal Tsft may be rephrased as a shift clock of the shift register 104). Data for one line of serial / parallel converted image (equivalent to drive data for n electron-emitting devices)
Are output from the shift register 104 as n parallel signals Id1 to Idn.

【0110】ラインメモリ105は、画像1ライン分の
データを必要時間の間だけ記憶する為の記憶装置であ
り、制御回路103より送られる制御信号Tmryに従
って適宜Id1乃至Idnの内容を記憶する。記憶され
た内容は、Id’1乃至Id’nとして出力され、変調
信号発生器107に入力される。
The line memory 105 is a storage device for storing data for one line of an image for a required time, and stores the contents of Id1 to Idn as appropriate according to a control signal Tmry sent from the control circuit 103. The stored contents are output as Id′1 to Id′n and input to the modulation signal generator 107.

【0111】変調信号発生器107は、画像データI
d’1乃至Id’nの各々に応じて、表面伝導型電子放
出素子の各々を適切に駆動変調する為の信号源であり、
その出力信号は、端子Dy1乃至Dynを通じて表示パ
ネル101内の表面伝導型電子放出素子に印加される。
The modulation signal generator 107 outputs the image data I
a signal source for appropriately driving and modulating each of the surface conduction electron-emitting devices according to each of d′ 1 to Id′n;
The output signal is applied to the surface conduction electron-emitting device in the display panel 101 through the terminals Dy1 to Dyn.

【0112】前述したように、本発明の電子放出素子は
放出電流Ieに関して以下の基本特性を有している。即
ち、電子放出には明確な閾値電圧Vthがあり、Vth
以上の電圧が印加された時のみ電子放出が生じる。電子
放出閾値以上の電圧に対しては、素子への印加電圧の変
化に応じて放出電流も変化する。このことから、本素子
にパルス状の電圧を印加する場合、例えば電子放出閾値
電圧以下の電圧を印加しても電子放出は生じないが、電
子放出閾値電圧以上の電圧を印加する場合には電子ビー
ムが出力される。その際、パルスの波高値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。また、パルスの幅Pwを変化させること
により、出力される電子ビームの電荷の総量を制御する
ことが可能である。
As described above, the electron-emitting device of the present invention has the following basic characteristics with respect to the emission current Ie. That is, electron emission has a clear threshold voltage Vth, and Vth
Electron emission occurs only when the above voltage is applied. For a voltage equal to or higher than the electron emission threshold, the emission current also changes according to the change in the voltage applied to the device. From this, when a pulse-like voltage is applied to this element, for example, when a voltage lower than the electron emission threshold voltage is applied, electron emission does not occur, but when a voltage higher than the electron emission threshold voltage is applied, electrons are not emitted. A beam is output. At that time, the intensity of the output electron beam can be controlled by changing the peak value Vm of the pulse. Further, by changing the pulse width Pw, it is possible to control the total amount of charges of the output electron beam.

【0113】従って、入力信号に応じて電子放出素子を
変調する方式としては、電圧変調方式とパルス幅変調方
式等が採用できる。電圧変調方式を実施するに際して
は、変調信号発生器107としては、一定長さの電圧パ
ルスを発生し、入力されるデータに応じて適宜電圧パル
スの波高値を変調できるような電圧変調方式の回路を用
いることができる。パルス幅変調方式を実施するに際し
ては、変調信号発生器107として、一定の波高値の電
圧パルスを発生し、入力されるデータに応じて適宜電圧
パルスの幅を変調するようなパルス幅変調方式の回路を
用いることができる。
Therefore, as a method of modulating the electron-emitting device according to the input signal, a voltage modulation method, a pulse width modulation method, or the like can be adopted. When implementing the voltage modulation method, the modulation signal generator 107 generates a voltage pulse of a fixed length, and a voltage modulation circuit capable of appropriately modulating the peak value of the voltage pulse according to input data. Can be used. When performing the pulse width modulation method, the modulation signal generator 107 generates a voltage pulse having a constant peak value, and modulates the width of the voltage pulse appropriately according to input data. A circuit can be used.

【0114】シフトレジスタ104やラインメモリ10
5は、デジタル信号式のものでもアナログ信号式のもの
でも採用できる。画像信号のシリアル/パラレル変換や
記憶が所定の速度で行なわれれば良いからである。
The shift register 104 and the line memory 10
5 can be a digital signal type or an analog signal type. This is because the serial / parallel conversion and storage of the image signal may be performed at a predetermined speed.

【0115】デジタル信号式を用いる場合には、同期信
号分離回路106の出力信号DATAをデジタル信号化
する必要があるが、これには同期信号分離回路106の
出力部にA/D変換器を設ければ良い。これに関連して
ラインメモリ105の出力信号がデジタル信号かアナロ
グ信号かにより、変調信号発生器107に用いられる回
路が若干異なったものとなる。即ち、デジタル信号を用
いた電圧変調方式の場合、変調信号発生器107には、
例えばD/A変換回路を用い、必要に応じて増幅回路等
を付加する。パルス幅変調方式の場合、変調信号発生器
107には、例えば高速の発振器及び発振器の出力する
波数を計数する計数器(カウンタ)及び計数器の出力値
と前記メモリの出力値を比較する比較器(コンパレー
タ)を組み合わせた回路を用いる。必要に応じて、比較
器の出力するパルス幅変調された変調信号を表面伝導型
電子放出素子の駆動電圧にまで電圧増幅するための増幅
器を付加することもできる。
When the digital signal type is used, it is necessary to convert the output signal DATA of the synchronization signal separation circuit 106 into a digital signal. For this purpose, an A / D converter is provided at the output of the synchronization signal separation circuit 106. Just do it. In this connection, the circuit used for the modulation signal generator 107 is slightly different depending on whether the output signal of the line memory 105 is a digital signal or an analog signal. That is, in the case of the voltage modulation method using a digital signal, the modulation signal generator 107 includes:
For example, a D / A conversion circuit is used, and an amplification circuit and the like are added as necessary. In the case of the pulse width modulation method, the modulation signal generator 107 includes, for example, a high-speed oscillator, a counter for counting the number of waves output from the oscillator, and a comparator for comparing the output value of the counter with the output value of the memory. (Comparator) is used. If necessary, an amplifier for amplifying the voltage of the pulse width modulated signal output from the comparator to the drive voltage of the surface conduction electron-emitting device can be added.

【0116】アナログ信号を用いた電圧変調方式の場
合、変調信号発生器107には、例えばオペアンプ等を
用いた増幅回路を採用でき、必要に応じてレベルシフト
回路等を付加することもできる。パルス幅変調方式の場
合には、例えば電圧制御型発振回路(VCO)を採用で
き、必要に応じて表面伝導型電子放出素子の駆動電圧に
まで電圧増幅するための増幅器を付加することもでき
る。
In the case of the voltage modulation method using an analog signal, for example, an amplification circuit using an operational amplifier or the like can be used as the modulation signal generator 107, and a level shift circuit or the like can be added as necessary. In the case of the pulse width modulation method, for example, a voltage-controlled oscillation circuit (VCO) can be employed, and an amplifier for amplifying the voltage up to the drive voltage of the surface conduction electron-emitting device can be added as necessary.

【0117】このような構成をとり得る本発明を適用可
能な画像形成装置においては、各電子放出素子に、容器
外端子Dx1乃至Dxm、Dy1乃至Dynを介して電
圧を印加することにより、電子放出が生じる。高圧端子
87を介してメタルバック85あるいは透明電極(不図
示)に高圧を印加し、電子ビームを加速する。加速され
た電子は、蛍光膜84に衝突し、発光が生じて画像が形
成される。
In an image forming apparatus to which the present invention can be applied, which has such a configuration, by applying a voltage to each of the electron-emitting devices through terminals Dx1 to Dxm and Dy1 to Dyn outside the container, the electron-emitting devices can emit electrons. Occurs. A high voltage is applied to the metal back 85 or a transparent electrode (not shown) via the high voltage terminal 87 to accelerate the electron beam. The accelerated electrons collide with the fluorescent film 84 and emit light to form an image.

【0118】ここで述べた画像形成装置の構成は、本発
明を適用可能な画像形成装置の一例であり、本発明の技
術思想に基づいて種々の変形が可能である。入力信号に
ついてはNTSC方式を挙げたが、入力信号はこれに限
られるものではなく、PAL、SECAM方式等の他、
これらよりも多数の走査線からなるTV信号(例えば、
MUSE方式をはじめとする高品位TV)方式をも採用
できる。
The configuration of the image forming apparatus described here is an example of an image forming apparatus to which the present invention can be applied, and various modifications can be made based on the technical idea of the present invention. The input signal has been described in the NTSC system. However, the input signal is not limited to this. In addition to the PAL and SECAM systems,
A TV signal composed of more scanning lines than these (for example,
A high-definition TV system such as the MUSE system can also be adopted.

【0119】次に、前述の梯子型配置の電子源及び画像
形成装置について、図11及び図12を用いて説明す
る。
Next, the electron source and the image forming apparatus having the ladder-type arrangement will be described with reference to FIGS. 11 and 12. FIG.

【0120】図11は、梯子型配置の電子源の一例を示
す模式図である。図11において、110は電子源基
板、111は電子放出素子である。112は、電子放出
素子111を接続するための共通配線D1〜D10であ
り、これらは外部端子として引き出されている。電子放
出素子111は、基板110上に、X方向に並列に複数
個配置されている(これを素子行と呼ぶ)。この素子行
が複数個配置されて、電子源を構成している。各素子行
の共通配線間に駆動電圧を印加することで、各素子行を
独立に駆動させることができる。即ち、電子ビームを放
出させたい素子行には、電子放出閾値以上の電圧を印加
し、電子ビームを放出させたくない素子行には、電子放
出閾値以下の電圧を印加する。各素子行間に位置する共
通配線D2〜D9は、例えばD2とD3、D4とD5、
D6とD7、D8とD9を一体の同一配線とすることも
できる。
FIG. 11 is a schematic diagram showing an example of a ladder-type electron source. In FIG. 11, reference numeral 110 denotes an electron source substrate, and 111 denotes an electron-emitting device. Reference numeral 112 denotes common wirings D1 to D10 for connecting the electron-emitting devices 111, and these are drawn out as external terminals. A plurality of electron-emitting devices 111 are arranged on the substrate 110 in parallel in the X direction (this is called an element row). A plurality of the element rows are arranged to constitute an electron source. By applying a drive voltage between the common wires of each element row, each element row can be driven independently. That is, a voltage equal to or higher than the electron emission threshold is applied to the element rows where the electron beam is to be emitted, and a voltage equal to or lower than the electron emission threshold is applied to the element rows where the electron beam is not desired to be emitted. Common wirings D2 to D9 located between the element rows are, for example, D2 and D3, D4 and D5,
D6 and D7, and D8 and D9 may be formed as one and the same wiring.

【0121】図12は、梯子型配置の電子源を備えた画
像形成装置におけるパネル構造の一例を示す模式図であ
る。120はグリッド電極、121は電子が通過するた
めの開口、D1乃至Dmは容器外端子、G1乃至Gnは
グリッド電極120と接続された容器外端子である。1
10は各素子行間の共通配線を同一配線とした電子源基
板である。図12においては、図8、図11に示した部
位と同じ部位には、これらの図に付したのと同一の符号
を付している。ここに示した画像形成装置と、図8に示
した単純マトリクス配置の画像形成装置との大きな違い
は、電子源基板110とフェースプレート86の間にグ
リッド電極120を備えているか否かである。
FIG. 12 is a schematic diagram showing an example of a panel structure in an image forming apparatus provided with a ladder-type electron source. Reference numeral 120 denotes a grid electrode, 121 denotes an opening through which electrons pass, D1 to Dm denote external terminals, and G1 to Gn denote external terminals connected to the grid electrode 120. 1
Reference numeral 10 denotes an electron source substrate in which the common wiring between the element rows is the same wiring. In FIG. 12, the same portions as those shown in FIGS. 8 and 11 are denoted by the same reference numerals as those shown in these drawings. A major difference between the image forming apparatus shown here and the image forming apparatus having the simple matrix arrangement shown in FIG. 8 is whether or not the grid electrode 120 is provided between the electron source substrate 110 and the face plate 86.

【0122】図12においては、基板110とフェース
プレート86の間には、グリッド電極120が設けられ
ている。グリッド電極120は、表面伝導型電子放出素
子111から放出された電子ビームを変調するためのも
のであり、梯子型配置の素子行と直交して設けられたス
トライプ状の電極に電子ビームを通過させるため、各素
子に対応して1個ずつ円形の開口121が設けられてい
る。グリッド電極の形状や配置位置は、図12に示した
ものに限定されるものではない。例えば、開口としてメ
ッシュ状に多数の通過口を設けることもでき、グリッド
電極を表面伝導型電子放出素子の周囲や近傍に設けるこ
ともできる。
In FIG. 12, a grid electrode 120 is provided between the substrate 110 and the face plate 86. The grid electrode 120 is for modulating the electron beam emitted from the surface conduction electron-emitting device 111, and allows the electron beam to pass through a stripe-shaped electrode provided orthogonal to the ladder-type element row. Therefore, one circular opening 121 is provided for each element. The shapes and arrangement positions of the grid electrodes are not limited to those shown in FIG. For example, a large number of passage openings may be provided in a mesh shape as openings, and a grid electrode may be provided around or near the surface conduction electron-emitting device.

【0123】容器外端子D1乃至Dm及びグリッド容器
外端子G1乃至Gnは、不図示の制御回路と電気的に接
続されている。
The external terminals D1 to Dm and the external terminals G1 to Gn are electrically connected to a control circuit (not shown).

【0124】本例の画像形成装置では、素子行を1列ず
つ順次駆動(走査)して行くのと同期してグリッド電極
列に画像1ライン分の変調信号を同時に印加する。これ
により、各電子ビームの蛍光体への照射を制御し、画像
を1ラインずつ表示することができる。
In the image forming apparatus of this embodiment, a modulation signal for one line of an image is simultaneously applied to the grid electrode rows in synchronization with sequentially driving (scanning) the element rows one by one. This makes it possible to control the irradiation of each electron beam to the phosphor and display an image one line at a time.

【0125】以上説明した本発明の画像形成装置は、テ
レビジョン放送の表示装置、テレビ会議システムやコン
ピューター等の表示装置の他、感光性ドラム等を用いて
構成された光プリンターとしての画像形成装置等として
も用いることができる。
The image forming apparatus of the present invention described above is a display apparatus for a television broadcast, a video conference system or a computer, or an image forming apparatus as an optical printer using a photosensitive drum or the like. Etc. can also be used.

【0126】[0126]

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

【0127】[実施例1]本実施例に係わる基本的な表
面伝導型電子放出素子の構成は、図1(a),(b)の
平面図及び断面図と同様である。
[Embodiment 1] The basic configuration of a surface conduction electron-emitting device according to this embodiment is the same as the plan view and cross-sectional view of FIGS. 1 (a) and 1 (b).

【0128】本実施例に係る表面伝導型電子放出素子の
製造法は、基本的には図2と同様であり、以下、図1及
び図2を用いて、本実施例に係る素子の基本的な構成及
び製造法を説明する。
The method of manufacturing the surface conduction electron-emitting device according to the present embodiment is basically the same as that shown in FIG. 2. Hereinafter, the basic method of the device according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. A detailed configuration and manufacturing method will be described.

【0129】工程−a 清浄化した青板ガラス上に、厚さ0.5μmのシリコン
酸化膜をスパッタ法で形成し、これを基板1として用い
る。かかる基板1上に、素子電極パターンに対応する開
口部を有するホトレジスト(RD−2000N−41/
日立化成社製)のマスクパターンを形成し、真空蒸着法
により、厚さ5nmのTi、厚さ30nmのPtを順次
堆積した。ホトレジストパターンを有機溶剤で溶解し、
Pt/Ti膜をリフトオフして、素子電極2,3を形成
した(図2(a))。素子電極の間隔Lは10μm、素
子電極幅Wは300μmである。
Step-a A 0.5 μm thick silicon oxide film is formed on a cleaned blue plate glass by a sputtering method, and this is used as a substrate 1. On such a substrate 1, a photoresist (RD-2000N-41 / 1) having an opening corresponding to the element electrode pattern is provided.
A mask pattern of Hitachi Chemical Co., Ltd.) was formed, and 5 nm thick Ti and 30 nm thick Pt were sequentially deposited by vacuum evaporation. Dissolve the photoresist pattern with an organic solvent,
The Pt / Ti film was lifted off to form device electrodes 2 and 3 (FIG. 2A). The distance L between the device electrodes is 10 μm, and the width W of the device electrode is 300 μm.

【0130】工程−b 次に、導電性膜材料として、酢酸パラジウムモノエタノ
ールアミン(以下、「PAME」と記す。)を用いた。
空気中でのTG及びXD測定の結果、PAMEは170
℃付近で金属Pdに分解し、280℃でPdOが生成し
始めた。0.84gのPAMEを12gの水に溶解した
ものをBJ付与用水溶液(金属濃度2.0wt%)とし
た。該溶液の付与手段としてBJ方式のインクジェット
装置を用い、工程−aで作製した素子電極2,3間に液
滴を6度重ね打ちして付与した。これを350℃で10
分間の加熱焼成処理をし、酸化パラジウム微粒子(Pd
O)からなる導電性膜4を形成した(図2(b))。形
成された導電性膜4は、直径がおよそ120μm、膜厚
がおよそ10nm程度であった。
Step-b Next, palladium acetate monoethanolamine (hereinafter referred to as "PAME") was used as a conductive film material.
As a result of TG and XD measurement in air, PAME was 170
Decomposed to metal Pd at around ℃, PdO began to be formed at 280 ℃. A solution in which 0.84 g of PAME was dissolved in 12 g of water was used as an aqueous solution for applying BJ (metal concentration: 2.0 wt%). Using a BJ-type ink jet apparatus as a means for applying the solution, droplets were applied six times between element electrodes 2 and 3 prepared in step-a. This at 350 ° C for 10
For 2 minutes, and then palladium oxide fine particles (Pd
A conductive film 4 made of O) was formed (FIG. 2B). The formed conductive film 4 had a diameter of about 120 μm and a thickness of about 10 nm.

【0131】工程−c 次に、上記基板1を図5の真空処理装置の真空容器55
内に設置し、ロータリーポンプとターボポンプよりなる
排気装置56にて排気し、真空容器55内を2.7×1
-3Paの真空度とした。この後、素子電圧Vfを印加
するための電源51より、素子電極2,3間に電圧を印
加し、引き続き水素2%の水素−窒素混合ガスを、圧力
が5.3×104 Paになるように導入し、水素雰囲気
下で導電性膜4にフォーミング処理を行うことにより、
電子放出部5を形成した(図2(c))。通電フォーミ
ング処理の電圧波形は図3(a)に示したものである。
Step-c Next, the substrate 1 is placed in the vacuum container 55 of the vacuum processing apparatus shown in FIG.
And exhausted by an exhaust device 56 composed of a rotary pump and a turbo pump.
The degree of vacuum was set to 0 −3 Pa. Thereafter, a voltage is applied between the device electrodes 2 and 3 from the power supply 51 for applying the device voltage Vf, and subsequently, a hydrogen-nitrogen mixed gas of 2% hydrogen is supplied to a pressure of 5.3 × 10 4 Pa. To form the conductive film 4 in a hydrogen atmosphere,
An electron emission portion 5 was formed (FIG. 2C). The voltage waveform of the energization forming process is as shown in FIG.

【0132】本実施例では、図3(a)中のT1を1m
秒、T2を10m秒とし、三角波の波高値(ピーク電
圧)を11Vとして行った。
In this embodiment, T1 in FIG.
Second, T2 was 10 ms, and the peak value (peak voltage) of the triangular wave was 11 V.

【0133】電圧印加と同時に流れていた素子電流If
が、水素を導入した直後から徐々に減少してきて、突然
大量の電流が流れた直後、急激に素子電流が減少した。
しかしながら、素子電流Ifは完全に0にはならなく、
0.05mA程度の素子電流が存在していた。この時点
で電圧印加を終了し、水素雰囲気下で1時間放置し、導
電性膜4に還元処理を施した。
The element current If flowing simultaneously with the application of the voltage
However, the device current gradually decreased immediately after the introduction of hydrogen, and immediately after a large amount of current flowed, the device current sharply decreased.
However, the device current If does not become completely zero,
An element current of about 0.05 mA was present. At this point, the application of the voltage was terminated, and the conductive film 4 was left under an atmosphere of hydrogen for 1 hour to undergo a reduction treatment.

【0134】工程−d 続いて、図4に示す様に、レーザー光源41からプリズ
ム42,対物レンズ43を通してレーザー径を十分に絞
り、導電性膜4の端部にレーザーを照射し、導電性膜4
の端部のラマン散乱光イメージを(3)〜(4)〜
(5)の経路で、CCD検出器44へ取り込み、酸化パ
ラジウムのラマン線(ラマンシフトで651cm-1)を
モニターしながら、導電性膜4を200℃で加熱処理し
た。
Step-d Subsequently, as shown in FIG. 4, the laser diameter is sufficiently reduced from the laser light source 41 through the prism 42 and the objective lens 43, and the end of the conductive film 4 is irradiated with a laser, 4
(3)-(4)-
In the path (5), the conductive film 4 was heated at 200 ° C. while being taken into the CCD detector 44 and monitoring the palladium oxide Raman line (651 cm −1 by Raman shift).

【0135】加熱処理を90分間程度施した時点で、酸
化パラジウムのラマン線が完全に消失したので、加熱処
理を中止した。尚、レーザーはArイオンレーザー51
4.5nmの発振線を用い、レーザースポット径は約1
μm、レーザーパワーは、導電性膜4上で0.5mWで
あった。
When the heat treatment was performed for about 90 minutes, the Raman line of palladium oxide completely disappeared, and the heat treatment was stopped. The laser is Ar ion laser 51
Using a 4.5 nm oscillation line, the laser spot diameter is about 1
μm, and the laser power was 0.5 mW on the conductive film 4.

【0136】工程−e 次に、再び、ロータリーポンプとターボポンプよりなる
排気装置56にて排気し、真空容器55内を2.7×1
-3Paの真空度とした。この後、素子電圧Vfを印加
するための電源51より、素子電極2,3間に電圧を印
加し、活性化処理を行ったところ、活性化処理前には実
質的に0であった素子電流If及び放出電流Ieが著し
く変化して増加するようになり、電子放出部5が形成さ
れた。
Step-e Next, the inside of the vacuum vessel 55 is evacuated again by the evacuation device 56 composed of a rotary pump and a turbo pump to 2.7 × 1.
The degree of vacuum was set to 0 −3 Pa. After that, a voltage was applied between the device electrodes 2 and 3 from the power supply 51 for applying the device voltage Vf and the activation process was performed. As a result, the device current was substantially 0 before the activation process. If and the emission current Ie are remarkably changed and increased, and the electron emission portion 5 is formed.

【0137】本実施例の活性化処理で用いた電圧波形は
図3(a)に示したようなものであり(但し、三角波で
はなく矩形波)、本実施例ではT1を0.5m秒、T2
を10m秒とし、矩形波の波高値(活性化時のピーク電
圧)を16Vとして行った。活性化処理に要した時間
は、40分であった。
The voltage waveform used in the activation process of this embodiment is as shown in FIG. 3A (however, a rectangular wave instead of a triangular wave). In this embodiment, T1 is 0.5 ms, T2
Was set to 10 msec, and the peak value of the rectangular wave (peak voltage at the time of activation) was set to 16V. The time required for the activation treatment was 40 minutes.

【0138】以上のように作製した電子放出素子の特性
を、引き続き上記真空処理装置を用いて測定した。具体
的には、真空容器55内の圧力を1.3×10-4Paと
し、素子上5mm離れたアノード電極54に1KVを印
加して測定した。
The characteristics of the electron-emitting device manufactured as described above were subsequently measured by using the above vacuum processing apparatus. Specifically, the pressure in the vacuum vessel 55 was set to 1.3 × 10 −4 Pa, and 1 KV was applied to the anode electrode 54 at a distance of 5 mm above the device for measurement.

【0139】素子電極2,3間に素子電圧Vfを印加
し、その時に流れる素子電流If及び放出電流Ieを測
定したところ、図6に示したような電流−電圧特性が得
られた。本素子においては、素子電圧10V程度から急
激に放出電流Ieが増加し、素子電圧15Vでは、素子
電流Ifが1.2mA、放出電流Ieが1.2μAとな
り、電子放出効率η=Ie/If(%)は0.1%であ
った。素子電流のオーミック成分は観測されなかった。
The device voltage Vf was applied between the device electrodes 2 and 3, and the device current If and the emission current Ie flowing at that time were measured. As a result, current-voltage characteristics as shown in FIG. 6 were obtained. In this device, the emission current Ie rapidly increases from an element voltage of about 10 V. At an element voltage of 15 V, the element current If becomes 1.2 mA, the emission current Ie becomes 1.2 μA, and the electron emission efficiency η = Ie / If ( %) Was 0.1%. No ohmic component of the device current was observed.

【0140】[実施例2]工程−cまで実施例1と同様
の材料を用いて同様に行い、導電性膜に亀裂を有する素
子を作製した後、以下の工程を行った。
[Example 2] The same process as in Example 1 was carried out up to the step-c to produce an element having a crack in the conductive film, and then the following steps were carried out.

【0141】工程−d 排気装置56にて排気し、真空容器55内を2.7×1
-3Paの真空度とした後、水素を2.7×10-1Pa
まで導入した。その後、図4に示す様に、レーザー光源
41からプリズム42,対物レンズ43を通してレーザ
ー径を十分に絞り、導電性膜4の端部にレーザーを照射
し、導電性膜4の端部のラマン散乱光イメージを(3)
〜(4)〜(5)の経路で、CCD検出器44へ取り込
み、酸化パラジウムのラマン線(ラマンシフトで651
cm-1)をモニターしながら、導電性膜4を200℃で
加熱処理した。
Step-d Evacuation is performed by the exhaust device 56, and the inside of the vacuum container 55 is 2.7 × 1
After setting the degree of vacuum to 0 −3 Pa, hydrogen was supplied to 2.7 × 10 −1 Pa.
Introduced. Thereafter, as shown in FIG. 4, the laser diameter is sufficiently reduced from the laser light source 41 through the prism 42 and the objective lens 43, and the end of the conductive film 4 is irradiated with a laser, thereby Raman scattering of the end of the conductive film 4. Light image (3)
(4)-(5), the palladium oxide is taken into the CCD detector 44, and the Raman line of palladium oxide (651 by Raman shift)
The conductive film 4 was heated at 200 ° C. while monitoring cm −1 ).

【0142】加熱処理を30分間程度施した時点で、酸
化パラジウムのラマン線が完全に消失したので、加熱処
理を中止した。尚、レーザーはArイオンレーザー51
4.5nmの発振線を用い、レーザースポット径は約1
μm、レーザーパワーは、導電性膜4上で0.5mWで
あった。
When the heat treatment was performed for about 30 minutes, the Raman line of palladium oxide completely disappeared, and the heat treatment was stopped. The laser is Ar ion laser 51
Using a 4.5 nm oscillation line, the laser spot diameter is about 1
μm, and the laser power was 0.5 mW on the conductive film 4.

【0143】次に、実施例1の工程−eと全く同様にし
て活性化処理を行った。
Next, an activation treatment was performed in exactly the same manner as in Step-e of Example 1.

【0144】以上のように作製した電子放出素子の特性
を、実施例1と同様にして測定した。素子電極2,3間
に素子電圧Vfを印加し、その時に流れる素子電流If
及び放出電流Ieを測定したところ、図6に示したよう
な電流−電圧特性が得られた。本素子においては、素子
電圧10V程度から急激に放出電流Ieが増加し、素子
電圧14Vでは、素子電流Ifが1.5mA、放出電流
Ieが1.5μAとなり、電子放出効率η=Ie/If
(%)は0.1%であった。素子電流のオーミック成分
は観測されなかった。
The characteristics of the electron-emitting device manufactured as described above were measured in the same manner as in Example 1. An element voltage Vf is applied between the element electrodes 2 and 3, and an element current If flowing at that time is applied.
When the emission current Ie was measured, current-voltage characteristics as shown in FIG. 6 were obtained. In this device, the emission current Ie rapidly increases from an element voltage of about 10 V. At an element voltage of 14 V, the element current If becomes 1.5 mA, the emission current Ie becomes 1.5 μA, and the electron emission efficiency η = Ie / If.
(%) Was 0.1%. No ohmic component of the device current was observed.

【0145】[実施例3]工程−dまで実施例2と同様
の材料を用いて同様に行い、導電性膜に亀裂を有する素
子を作製した後、以下の工程を行った。
[Example 3] The same process as in Example 2 was performed up to Step-d to produce an element having a crack in the conductive film, and then the following steps were performed.

【0146】工程−e 真空容器55内をイオンポンプで充分に真空排気した
後、2.7×10-1Paのアセトンを導入した。この
後、素子電圧Vfを印加するための電源51より、素子
電極2,3間に電圧を印加し、活性化処理を行ったとこ
ろ、活性化処理前には0であった素子電流If及び放出
電流Ieが著しく変化して増加するようになり、電子放
出部5が形成された。
Step-e After sufficiently evacuating the inside of the vacuum vessel 55 with an ion pump, 2.7 × 10 -1 Pa of acetone was introduced. After that, a voltage was applied between the device electrodes 2 and 3 from the power supply 51 for applying the device voltage Vf, and the activation process was performed. As a result, the device current If and the emission current were 0 before the activation process. The current Ie significantly changed and increased, and the electron-emitting portion 5 was formed.

【0147】本実施例の活性化処理で用いた電圧波形は
図3(a)に示したようなものであり(但し、三角波で
はなく矩形波)、本実施例ではT1を0.5m秒、T2
を10m秒とし、矩形波の波高値(活性化時のピーク電
圧)を16Vとして行った。活性化処理に要した時間
は、40分であった。
The voltage waveform used in the activation processing of the present embodiment is as shown in FIG. 3A (however, a rectangular wave instead of a triangular wave). In the present embodiment, T1 is 0.5 ms, T2
Was set to 10 msec, and the peak value of the rectangular wave (peak voltage at the time of activation) was set to 16V. The time required for the activation treatment was 40 minutes.

【0148】以上のように作製した電子放出素子の特性
を、実施例1と同様にして測定した。素子電極2,3間
に素子電圧Vfを印加し、その時に流れる素子電流If
及び放出電流Ieを測定したところ、図6に示したよう
な電流−電圧特性が得られた。本素子においては、素子
電圧10V程度から急激に放出電流Ieが増加し、素子
電圧14Vでは、素子電流Ifが1.6mA、放出電流
Ieが1.6μAとなり、電子放出効率η=Ie/If
(%)は0.1%であった。素子電流のオーミック成分
は観測されなかった。
The characteristics of the electron-emitting device manufactured as described above were measured in the same manner as in Example 1. An element voltage Vf is applied between the element electrodes 2 and 3, and an element current If flowing at that time is applied.
When the emission current Ie was measured, current-voltage characteristics as shown in FIG. 6 were obtained. In this device, the emission current Ie rapidly increases from an element voltage of about 10 V. At an element voltage of 14 V, the element current If becomes 1.6 mA, the emission current Ie becomes 1.6 μA, and the electron emission efficiency η = Ie / If.
(%) Was 0.1%. No ohmic component of the device current was observed.

【0149】[実施例4]本実施例は、多数の表面伝導
型電子放出素子を単純マトリクス配置した電子源基板を
用いて、画像形成装置を作製した例である。
[Embodiment 4] This embodiment is an example in which an image forming apparatus is manufactured using an electron source substrate in which a large number of surface conduction electron-emitting devices are arranged in a simple matrix.

【0150】複数の導電性膜がマトリクス配線された電
子源基板の一部の平面図を図13に示す。また、図中の
A−A’断面図を図14に示す。但し、図13、図14
で同じ符号で示したものは、同じ部材を示す。ここで7
1は電子源基板、72は図7のDxmに対応するX方向
配線(下配線とも呼ぶ)、73は図7のDynに対応す
るY方向配線(上配線とも呼ぶ)、141は層間絶縁
層、142は素子電極2と下配線72との電気的接続の
ためのコンタクトホールである。
FIG. 13 is a plan view showing a part of an electron source substrate on which a plurality of conductive films are arranged in a matrix. FIG. 14 is a sectional view taken along the line AA ′ in the figure. However, FIGS. 13 and 14
Those denoted by the same reference numerals indicate the same members. Where 7
Reference numeral 1 denotes an electron source substrate, 72 denotes an X-direction wiring (also referred to as a lower wiring) corresponding to Dxm in FIG. 7, 73 denotes a Y-direction wiring (also referred to as an upper wiring) corresponding to Dyn in FIG. 7, 141 denotes an interlayer insulating layer, 142 is a contact hole for electrical connection between the element electrode 2 and the lower wiring 72.

【0151】先ず、本実施例の電子源基板の製造方法
を、図15及び図16を用いて工程順に従って具体的に
説明する。尚、以下に説明する工程−a〜hは、それぞ
れ図15の(a)〜(d)及び図16の(e)〜(g)
に対応する。
First, a method of manufacturing an electron source substrate according to the present embodiment will be specifically described with reference to FIGS. Steps -a to h described below correspond to (a) to (d) in FIG. 15 and (e) to (g) in FIG.
Corresponding to

【0152】工程−a 清浄化した青板ガラス上に厚さ0.5μmのシリコン酸
化膜をスパッタ法で形成した基板71上に、真空蒸着法
により、厚さ5nmのCr、厚さ600nmのAuを順
次積層した後、ホトレジスト(AZ1370/ヘキスト
社製)をスピンナーにより回転塗布、ベークした後、ホ
トマスク像を露光、現像して、下配線パターンを形成
し、Au/Cr堆積膜をウエットエッチングして、所望
の形状の下配線72を形成した。
Step-a A 5 nm-thick Cr film and a 600 nm-thick Au film were formed by vacuum evaporation on a substrate 71 having a 0.5 μm-thick silicon oxide film formed on a cleaned blue plate glass by a sputtering method. After sequentially laminating, a photoresist (AZ1370 / Hoechst) is spin-coated with a spinner and baked, then a photomask image is exposed and developed to form a lower wiring pattern, and the Au / Cr deposited film is wet-etched. The lower wiring 72 having a desired shape was formed.

【0153】工程−b 次に、厚さ1.0μmのシリコン酸化膜からなる層間絶
縁層141をRFスパッタ法により堆積した。
Step-b Next, an interlayer insulating layer 141 made of a silicon oxide film having a thickness of 1.0 μm was deposited by RF sputtering.

【0154】工程−c 工程bで堆積したシリコン酸化膜にコンタクトホール1
42を形成するためのホトレジストパターンを作り、こ
れをマスクとして層間絶縁層141をエッチングしてコ
ンタクトホール142を形成した。エッチングはCF4
とH2 ガスを用いたRIE(Reactive Ion
Etching)法によった。
Step-c Contact hole 1 was formed in the silicon oxide film deposited in step b.
A photoresist pattern for forming 42 was formed, and the interlayer insulating layer 141 was etched using the photoresist pattern as a mask to form a contact hole 142. Etching is CF 4
And using the H 2 gas RIE (Reactive Ion
Etching) method.

【0155】工程−d その後、素子電極2,3と素子電極間ギャップとなるべ
きパターンをホトレジスト(RD−2000N−41/
日立化成社製)で形成し、真空蒸着法により、厚さ5n
mのTi、厚さ100nmのNiを順次堆積した。上記
ホトレジストパターンを有機溶剤で溶解し、Ni/Ti
堆積膜をリフトオフし、素子電極間隔Lが10μm、幅
Wが300μmの素子電極2,3を形成した。
Step-d After that, a pattern to be a gap between the device electrodes 2 and 3 and the device electrode is formed by a photoresist (RD-2000N-41 / RD).
Hitachi Chemical Co., Ltd.) and a thickness of 5 n
m of Ti and 100 nm of Ni were sequentially deposited. The above photoresist pattern is dissolved in an organic solvent, and Ni / Ti
The deposited film was lifted off to form device electrodes 2 and 3 having a device electrode interval L of 10 μm and a width W of 300 μm.

【0156】工程−e 素子電極2,3の上に上配線73のホトレジストパター
ンを形成した後、厚さ5nmのTi、厚さ500nmの
Auを順次真空蒸着により堆積し、リフトオフにより不
要な部分を除去して、所望の形状の上配線73を形成し
た。
Step-e After forming a photoresist pattern of the upper wiring 73 on the device electrodes 2 and 3, 5 nm thick Ti and 500 nm thick Au are sequentially deposited by vacuum evaporation, and unnecessary portions are lifted off to remove unnecessary portions. By removing, the upper wiring 73 of a desired shape was formed.

【0157】工程−f 実施例1で用いた水溶液を、BJ方式のインクジェット
装置を用いて素子電極2,3間に実施例1と同様に滴下
し、350℃で10分間の加熱焼成処理を行うことによ
り、酸化パラジウム微粒子からなる導電性膜4を形成し
た。
Step-f The aqueous solution used in Example 1 was dropped between the device electrodes 2 and 3 in the same manner as in Example 1 by using a BJ-type ink jet apparatus, and was heated and baked at 350 ° C. for 10 minutes. Thus, the conductive film 4 made of palladium oxide fine particles was formed.

【0158】工程−g コンタクトホール142部分以外にレジストパターンを
形成し、真空蒸着により厚さ5nmのTi、厚さ500
nmのAuを順次堆積した。リフトオフにより不要な部
分を除去することにより、コンタクトホール142を埋
め込んだ。
Step-g: A resist pattern was formed in portions other than the contact hole 142, and a 5 nm-thick Ti film and a 500-mm thick film were formed by vacuum evaporation.
nm of Au was sequentially deposited. Unnecessary portions were removed by lift-off to fill the contact holes 142.

【0159】以上の工程により、基板71上に下配線7
2、層間絶縁層141、上配線73、素子電極2,3、
導電性膜4を形成した。
By the above steps, the lower wiring 7 is formed on the substrate 71.
2, interlayer insulating layer 141, upper wiring 73, device electrodes 2 and 3,
The conductive film 4 was formed.

【0160】次に、以上のようにして作製した複数の導
電性膜4がマトリクス配線された電子源基板71(図1
3)を用いて画像形成装置を作製した。作製手順を図8
と図9を用いて説明する。
Next, an electron source substrate 71 (FIG. 1) in which a plurality of conductive films 4 manufactured as described above are arranged in a matrix.
An image forming apparatus was manufactured using 3). Figure 8 shows the fabrication procedure.
This will be described with reference to FIG.

【0161】先ず、上記電子源基板71をリアプレート
81上に固定した後、電子源基板71の5mm上方に、
フェースプレート86(ガラス基板83の内面に蛍光膜
84とメタルバック85が形成されて構成される)を支
持枠82を介して配置し、フェースプレート86、支持
枠82、リアプレート81の接合部にフリットガラスを
塗布し、大気中で430℃で10分間以上焼成すること
で封着した(図8)。なお、リアプレート81への電子
源基板71の固定もフリットガラスで行った。
First, the electron source substrate 71 was fixed on the rear plate 81, and then 5 mm above the electron source substrate 71.
A face plate 86 (formed by forming a fluorescent film 84 and a metal back 85 on the inner surface of a glass substrate 83) is disposed via a support frame 82, and the face plate 86, the support frame 82, and the rear plate 81 are joined together. Frit glass was applied and sealed by baking in air at 430 ° C. for 10 minutes or more (FIG. 8). The fixing of the electron source substrate 71 to the rear plate 81 was also performed with frit glass.

【0162】蛍光膜84は、カラーを実現するために、
ストライプ形状(図9(a)参照)の蛍光体とし、先に
ブラックストライプを形成し、その間隙部にスラリー法
により各色蛍光体92を塗布して蛍光膜84を作製し
た。ブラックストライプの材料としては、通常よく用い
られている黒鉛を主成分とする材料を用いた。
The phosphor film 84 is used to realize color.
A phosphor having a stripe shape (see FIG. 9A) was formed, a black stripe was formed first, and phosphors 92 of the respective colors were applied to gaps by a slurry method to form a phosphor film 84. As a material of the black stripe, a material mainly containing graphite, which is generally used, was used.

【0163】また、蛍光膜84の内面側にはメタルバッ
ク85を設けた。メタルバック85は、蛍光膜84の作
製後、蛍光膜84の内面側表面の平滑化処理(通常、フ
ィルミングと呼ばれる)を行い、その後、Alを真空蒸
着することで作製した。
Further, a metal back 85 was provided on the inner surface side of the fluorescent film 84. The metal back 85 is manufactured by performing a smoothing process (usually called filming) on the inner surface of the fluorescent film 84 after the fluorescent film 84 is manufactured, and then performing vacuum deposition of Al.

【0164】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
極を設ける場合もあるが、本実施例ではメタルバック8
5のみで十分な導電性が得られたので省略した。
The face plate 86 is further provided with a fluorescent film 8.
In some cases, a transparent electrode is provided on the outer surface side of the fluorescent film 84 in order to increase the conductivity of the metal back 8.
5 was omitted because sufficient conductivity was obtained.

【0165】以上のようにして完成した外囲器88内の
雰囲気を排気管(不図示)を通じロータリーポンプにて
排気し、十分な真空度に達した後、容器外端子Dx1〜
DxmとDy1〜Dynを通じて電子放出素子の素子電
極間に電圧を印加し、フォーミング処理を行った。本実
施例では、Y方向配線を共通結線して1ライン毎にフォ
ーミング処理を行った。尚、フォーミングは実施例1で
採用した条件で行った。
The atmosphere in the envelope 88 completed as described above is evacuated by a rotary pump through an exhaust pipe (not shown), and after reaching a sufficient degree of vacuum, the outer terminals Dx1 to Dx1.
A voltage was applied between the device electrodes of the electron-emitting device through Dxm and Dy1 to Dyn to perform a forming process. In this embodiment, the forming process is performed for each line by connecting the Y-direction wirings in common. The forming was performed under the conditions employed in Example 1.

【0166】上記フォーミング処理において、素子電流
Ifが完全には0にならなかったが、電圧印加を終了
し、水素雰囲気下で1時間放置し、導電性膜4に還元処
理を施した。
In the above-described forming process, the device current If did not completely become 0, but the application of the voltage was terminated and the conductive film 4 was subjected to a reduction process by being left for 1 hour in a hydrogen atmosphere.

【0167】続いて、導電性膜4の端部にレーザーを照
射し、酸化パラジウムのラマン線(ラマンシフトで65
1cm-1)をモニターしながら、導電性膜4を200℃
で加熱処理した。
Subsequently, the end of the conductive film 4 is irradiated with a laser, and the palladium oxide Raman beam (Raman shift is 65 nm).
While monitoring 1 cm -1 ), the conductive film 4 was heated to 200 ° C.
Was heated.

【0168】加熱処理を90分間程度施した時点で、酸
化パラジウムのラマン線が完全に消失したので、加熱処
理を中止した。このフォーミング後の切れ残り部分の除
去終了の検知は、1つの素子に対してのみモニターして
行った。
When the heat treatment was performed for about 90 minutes, the Raman line of palladium oxide completely disappeared, and the heat treatment was stopped. Detection of the completion of the removal of the uncut portion after the forming was monitored by monitoring only one element.

【0169】次に、上述のフォーミング処理に倣い、実
施例1の工程−eと同様にして活性化処理を行った。
Next, an activation process was performed in the same manner as in the step-e of the first embodiment, following the above-described forming process.

【0170】その後、約1.3×10-3Pa程度の真空
度で、不図示の排気管を加熱溶着して封じ切った。最後
に、封止後の真空度を維持するために、高周波加熱によ
りゲッター処理を行った。
Thereafter, an exhaust pipe (not shown) was heated and welded at a degree of vacuum of about 1.3 × 10 −3 Pa and sealed off. Finally, gettering was performed by high-frequency heating in order to maintain the degree of vacuum after sealing.

【0171】以上のようにして作製したパネルの容器外
端子Dx1乃至DxmとDy1乃至Dyn、及び高圧端
子87を夫々必要な駆動系に接続し、画像形成装置を完
成した。各表面伝導型電子放出素子に、容器外端子Dx
1乃至DxmとDy1乃至Dynを通じて、走査信号及
び変調信号を不図示の信号発生手段より夫々印加するこ
とにより電子放出させ、高圧端子87を通じてメタルバ
ック85に数KV以上の高圧を印加して、電子ビームを
加速し、蛍光膜84に衝突させ、励起・発光させること
で画像を表示した。
The external terminals Dx1 to Dxm and Dy1 to Dyn and the high voltage terminal 87 of the panel manufactured as described above were connected to necessary driving systems, respectively, to complete an image forming apparatus. Each surface conduction electron-emitting device is provided with an external terminal Dx
1 to Dxm and Dy1 to Dyn, a scanning signal and a modulation signal are respectively applied from a signal generating means (not shown) to emit electrons. The image was displayed by accelerating the beam, colliding with the fluorescent film 84, exciting and emitting light.

【0172】本実施例における画像形成装置は、低電流
で明るい動作安定性に優れた画像を安定して表示するこ
とができた。
The image forming apparatus according to the present embodiment was able to stably display an image with low current and excellent in bright operation stability.

【0173】[比較例1]実施例1の工程−cのフォー
ミング終了時点で0.05mA程度の素子電流が存在し
ていた素子を、そのまま水素雰囲気下で1時間放置し、
導電性膜4に還元処理を施した。その後、排気装置56
により排気して2.7×10-3Paの真空度に達した
後、素子電圧Vfを印加するための電源51より、素子
電極2,3間に電圧を印加し、活性化処理を行ったとこ
ろ、活性化処理前には実質的に0であった素子電流If
及び放出電流Ieが著しく変化して増加するようになっ
た。本比較例における活性化処理で用いた電圧波形及び
波高値は、実施例1と全く同じである。
[Comparative Example 1] An element having an element current of about 0.05 mA at the end of the forming in Step-c of Example 1 was left as it was in a hydrogen atmosphere for 1 hour.
The conductive film 4 was subjected to a reduction treatment. Thereafter, the exhaust device 56
After evacuating to reach a degree of vacuum of 2.7 × 10 −3 Pa, a voltage was applied between the device electrodes 2 and 3 from a power supply 51 for applying a device voltage Vf to perform an activation process. However, the device current If, which was substantially 0 before the activation process,
And the emission current Ie changed significantly and increased. The voltage waveform and the peak value used in the activation process in this comparative example are exactly the same as those in the first embodiment.

【0174】本比較例の素子は、素子電圧14Vでは素
子電流Ifが0.8mA、放出電流Ieが0.62μA
となり、電子放出効率は0.08%であった。しかしな
がら、素子電圧10Vにおける素子電流のオーミック成
分が、0.1mA程度観測された。
The device of this comparative example has a device current If of 0.8 mA and an emission current Ie of 0.62 μA at a device voltage of 14 V.
The electron emission efficiency was 0.08%. However, an ohmic component of the device current at a device voltage of 10 V was observed at about 0.1 mA.

【0175】本比較例により作製された電子放出素子で
は、フォーミング時に導電性膜4に発生した切れ残り部
分が、活性化時に印加された電圧でも切れることがない
まま、リーク成分に寄与していると推測される。
In the electron-emitting device manufactured according to this comparative example, the uncut portion generated in the conductive film 4 at the time of forming contributes to the leak component without being cut by the voltage applied at the time of activation. It is presumed.

【0176】[比較例2]実施例1の工程−cのフォー
ミング終了時点で0.05mA程度の素子電流が存在し
ていた素子を、そのまま水素雰囲気下で1時間放置し、
導電性膜4に還元処理を施した。その後、イオンポンプ
で充分に排気した後、2.7×10-1Paのアセトンを
導入して、素子電圧Vfを印加するための電源51よ
り、素子電極2,3間に電圧を印加し、活性化処理を行
ったところ、活性化処理前には実質的に0であった素子
電流If及び放出電流Ieが著しく変化して増加するよ
うになり、電子放出部5が形成された。本比較例におけ
る活性化処理で用いた電圧波形及び波高値は、実施例1
と全く同じである。
[Comparative Example 2] An element which had an element current of about 0.05 mA at the end of the forming in Step-c of Example 1 was left as it was in a hydrogen atmosphere for 1 hour.
The conductive film 4 was subjected to a reduction treatment. Thereafter, after sufficiently exhausting with an ion pump, acetone of 2.7 × 10 -1 Pa was introduced, and a voltage was applied between the device electrodes 2 and 3 from a power supply 51 for applying a device voltage Vf. When the activation process was performed, the device current If and the emission current Ie, which were substantially 0 before the activation process, were significantly changed and increased, and the electron emission portion 5 was formed. The voltage waveform and the peak value used in the activation process in the comparative example are the same as those in the first embodiment.
Is exactly the same as

【0177】本比較例の素子は、素子電圧14Vでは素
子電流Ifが1.1mA、放出電流Ieが0.73μA
となり、電子放出効率は0.07%であった。しかしな
がら、素子電圧10Vにおける素子電流のオーミック成
分が、0.1mA程度観測された。
In the device of this comparative example, at a device voltage of 14 V, the device current If is 1.1 mA, and the emission current Ie is 0.73 μA.
And the electron emission efficiency was 0.07%. However, an ohmic component of the device current at a device voltage of 10 V was observed at about 0.1 mA.

【0178】本比較例により作製された電子放出素子に
おいても、フォーミング時に導電性膜4に発生した切れ
残り部分が、活性化時に印加された電圧でも切れること
がないまま、リーク成分に寄与していると推測される。
Also in the electron-emitting device manufactured according to this comparative example, the uncut portion generated in the conductive film 4 at the time of forming contributes to the leak component without being cut by the voltage applied at the time of activation. It is presumed that there is.

【0179】[0179]

【発明の効果】以上説明した様に、本発明によれば、フ
ォーミング後の導電性膜に部分的に切れ残り部分が発生
してしまった場合にも、かかる切れ残り部分の状態変化
をモニターしながら当該部分を除去する工程を施すこと
で、導電性膜の必要以上の凝集等を抑制しつつ良好な亀
裂領域を形成できる。これにより、その後の活性化工程
を経て得られる電子放出素子は、オーミックな成分によ
る素子電流が流れることがなく、余計な電力を消費する
ことなく駆動でき、安定な電子放出特性を有するものと
なる。
As described above, according to the present invention, even when a partially uncut portion occurs in the conductive film after forming, the change in the state of the uncut portion is monitored. However, by performing the step of removing the portion, a favorable crack region can be formed while suppressing unnecessary aggregation or the like of the conductive film. As a result, the electron-emitting device obtained through the subsequent activation step can be driven without consuming an element current due to an ohmic component and consuming unnecessary power, and has stable electron-emitting characteristics. .

【0180】また、上記本発明の電子放出素子を複数配
置することで、動作安定性に優れた電子源を歩留りよく
作製できる。
By arranging a plurality of the electron-emitting devices of the present invention, an electron source having excellent operation stability can be manufactured with high yield.

【0181】さらに、本発明の画像形成装置において
は、低電流で明るい動作安定性に優れた画像を形成で
き、例えばカラーフラットテレビが実現される。
Further, in the image forming apparatus of the present invention, a bright image having excellent operation stability can be formed at a low current, and, for example, a color flat television is realized.

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

【図1】本発明の電子放出素子の一例である表面伝導型
電子放出素子を模式的に示した図である。
FIG. 1 is a diagram schematically showing a surface conduction electron-emitting device which is an example of the electron-emitting device of the present invention.

【図2】図1の電子放出素子の製造方法の一例を説明す
るための図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a method for manufacturing the electron-emitting device of FIG.

【図3】本発明の電子放出素子の製造に際して採用でき
る通電フォーミング処理における電圧波形の一例を示す
模式図である。
FIG. 3 is a schematic diagram showing an example of a voltage waveform in a current forming process that can be employed in manufacturing the electron-emitting device of the present invention.

【図4】本発明の電子放出素子の製造方法における、切
れ残り部分の除去工程を説明するための模式図である。
FIG. 4 is a schematic view for explaining a step of removing a remaining portion in the method for manufacturing an electron-emitting device according to the present invention.

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

【図6】本発明の表面伝導型電子放出素子の放出電流I
eおよび素子電流Ifと素子電圧Vfの関係の典型的な
例を示す図である。
FIG. 6 shows the emission current I of the surface conduction electron-emitting device of the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing a typical example of a relationship between the element voltage e and the element current If and the element voltage Vf.

【図7】本発明の適用可能な単純マトリクス配置の電子
源の一例を示す模式図である。
FIG. 7 is a schematic diagram showing an example of an electron source having a simple matrix arrangement to which the present invention can be applied.

【図8】本発明の適用可能な画像形成装置の表示パネル
の一例を示す模式図である。
FIG. 8 is a schematic diagram illustrating an example of a display panel of an image forming apparatus to which the present invention can be applied.

【図9】表示パネルにおける蛍光膜の一例を示す模式図
である。
FIG. 9 is a schematic diagram illustrating an example of a fluorescent film in a display panel.

【図10】画像形成装置にNTSC方式のテレビ信号に
応じて表示を行うための駆動回路の一例を示すブロック
図である。
FIG. 10 is a block diagram illustrating an example of a drive circuit for performing display on the image forming apparatus in accordance with an NTSC television signal.

【図11】本発明の適用可能な梯子型配置の電子源の一
例を示す模式図である。
FIG. 11 is a schematic diagram showing an example of an electron source having a ladder-type arrangement to which the present invention can be applied.

【図12】本発明の適用可能な画像形成装置の表示パネ
ルの一例を示す模式図である。
FIG. 12 is a schematic diagram illustrating an example of a display panel of an image forming apparatus to which the present invention can be applied.

【図13】実施例4のマトリクス配線した電子源の模式
図である。
FIG. 13 is a schematic view of an electron source with matrix wiring according to a fourth embodiment.

【図14】図13のA−A’断面模式図である。14 is a schematic cross-sectional view taken along the line A-A 'of FIG.

【図15】実施例4に係る電子源の製造工程図である。FIG. 15 is a manufacturing process diagram of the electron source according to the fourth embodiment.

【図16】実施例4に係る電子源の製造工程図である。FIG. 16 is a manufacturing process diagram of the electron source according to the fourth embodiment.

【図17】従来例の表面伝導型電子放出素子の平面図で
ある。
FIG. 17 is a plan view of a conventional surface conduction electron-emitting device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 基板 2,3 素子電極 4 導電性膜 5 電子放出部 6 亀裂領域 7 切れ残り部分 41 レーザー光源 42 プリズム 43 対物レンズ 44 CCD検出器 45 コンピューター 50 素子電流Ifを測定するための電流計 51 電子放出素子に素子電圧Vfを印加するための電
源 52 電子放出部5より放出される放出電流Ieを測定
するための電流計 53 アノード電極54に電圧を印加するための高圧電
源 54 電子放出部5より放出される電子を捕捉するため
のアノード電極 55 真空容器 56 排気ポンプ 71 電子源基板 72 X方向配線 73 Y方向配線 74 表面伝導型電子放出素子 75 結線 81 リアプレート 82 支持枠 83 ガラス基板 84 蛍光膜 85 メタルバック 86 フェースプレート 87 高圧端子 88 外囲器 91 黒色導電材 92 蛍光体 101 表示パネル 102 走査回路 103 制御回路 104 シフトレジスタ 105 ラインメモリ 106 同期信号分離回路 107 変調信号発生器 110 電子源基板 111 電子放出素子 112 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開口 141 層間絶縁層 142 コンタクトホール
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate 2, 3 Element electrode 4 Conductive film 5 Electron emission part 6 Crack area 7 Uncut part 41 Laser light source 42 Prism 43 Objective lens 44 CCD detector 45 Computer 50 Ammeter for measuring element current If 51 Electron emission A power supply 52 for applying a device voltage Vf to the device 52 An ammeter for measuring an emission current Ie emitted from the electron emission section 5 53 A high-voltage power supply for applying a voltage to the anode electrode 54 Emission from the electron emission section 5 Anode electrode 55 for capturing electrons to be emitted 55 Vacuum container 56 Exhaust pump 71 Electron source substrate 72 X-directional wiring 73 Y-directional wiring 74 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 Enclosure 91 Black Electrical material 92 Phosphor 101 Display panel 102 Scanning circuit 103 Control circuit 104 Shift register 105 Line memory 106 Synchronous signal separation circuit 107 Modulation signal generator 110 Electron source substrate 111 Electron emitting element 112 Common wiring for wiring electron emitting element 120 Grid Electrode 121 Opening for passing electrons 141 Interlayer insulating layer 142 Contact hole

Claims (14)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基体上に形成された一対の素子電極間
に、電子放出部を有する導電性膜を備える電子放出素子
の製造方法において、 前記導電性膜に電子放出部を形成する工程が、該導電性
膜に通電処理により亀裂を形成する工程と、該導電性膜
の状態を検知しながら、該導電性膜の一部を高抵抗化す
る工程と、有機物質を含む雰囲気下で該導電性膜に通電
処理を施す活性化工程とを含むことを特徴とする電子放
出素子の製造方法。
1. A method of manufacturing an electron-emitting device including a conductive film having an electron-emitting portion between a pair of device electrodes formed on a substrate, wherein the step of forming the electron-emitting portion on the conductive film comprises: A step of forming a crack in the conductive film by applying an electric current; a step of increasing the resistance of a part of the conductive film while detecting a state of the conductive film; and a step of forming the conductive film in an atmosphere containing an organic substance. An activation step of applying a current to the conductive film.
【請求項2】 前記導電性膜の状態を検知しながら、該
導電性膜の一部を高抵抗化する工程は、該導電性膜の少
なくとも一部を構成する金属酸化物の状態変化を検知し
ながら、該金属酸化物の部位を高抵抗化する工程を含む
ことを特徴とする請求項1に記載の電子放出素子の製造
方法。
2. The step of increasing the resistance of a part of the conductive film while detecting the state of the conductive film includes detecting a change in state of a metal oxide constituting at least a part of the conductive film. The method for manufacturing an electron-emitting device according to claim 1, further comprising a step of increasing the resistance of a portion of the metal oxide.
【請求項3】 前記導電性膜の状態を検知する手法とし
て、ラマン分光法を用いることを特徴とする請求項1ま
たは2に記載の電子放出素子の製造方法。
3. The method for manufacturing an electron-emitting device according to claim 1, wherein Raman spectroscopy is used as a method for detecting the state of the conductive film.
【請求項4】 前記導電性膜の一部を高抵抗化する工程
は、該導電性膜の一部を凝集させる工程であることを特
徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の電子放出素子
の製造方法。
4. The electron according to claim 1, wherein the step of increasing the resistance of a part of the conductive film is a step of aggregating a part of the conductive film. A method for manufacturing an emission element.
【請求項5】 前記導電性膜の一部を凝集させる工程
は、熱工程を含むことを特徴とする請求項4に記載の電
子放出素子の製造方法。
5. The method according to claim 4, wherein the step of aggregating a part of the conductive film includes a heating step.
【請求項6】 前記導電性膜の一部を凝集させる工程
は、水素還元工程を含むことを特徴とする請求項4に記
載の電子放出素子の製造方法。
6. The method according to claim 4, wherein the step of aggregating a part of the conductive film includes a hydrogen reduction step.
【請求項7】 請求項1〜6のいずれかに記載の方法に
て製造されたことを特徴とする電子放出素子。
7. An electron-emitting device manufactured by the method according to claim 1.
【請求項8】 前記電子放出素子が、表面伝導型電子放
出素子であることを特徴とする請求項7に記載の電子放
出素子。
8. The electron-emitting device according to claim 7, wherein the electron-emitting device is a surface conduction electron-emitting device.
【請求項9】 基体上に、複数の電子放出素子が配列さ
れた電子源の製造方法において、前記電子放出素子が、
請求項1〜6のいずれかに記載の方法にて製造されるこ
とを特徴とする電子源の製造方法。
9. A method for manufacturing an electron source in which a plurality of electron-emitting devices are arranged on a substrate, wherein the electron-emitting devices are:
A method for manufacturing an electron source, wherein the method is manufactured by the method according to claim 1.
【請求項10】 基体上に、複数の電子放出素子が配列
された電子源において、前記電子放出素子が、請求項7
または8に記載の電子放出素子であることを特徴とする
電子源。
10. An electron source in which a plurality of electron-emitting devices are arranged on a substrate, wherein the electron-emitting devices are arranged on a substrate.
9. An electron source, which is the electron-emitting device according to item 8.
【請求項11】 前記複数の電子放出素子が、マトリク
ス状に配線されていることを特徴とする請求項10に記
載の電子源。
11. The electron source according to claim 10, wherein the plurality of electron-emitting devices are wired in a matrix.
【請求項12】 前記複数の電子放出素子が、梯子状に
配線されていることを特徴とする請求項10に記載の電
子源。
12. The electron source according to claim 10, wherein the plurality of electron-emitting devices are wired in a ladder shape.
【請求項13】 基体上に、複数の電子放出素子が配列
された電子源と、該電子源から放出される電子線の照射
により画像を形成する画像形成部材とを有する画像形成
装置の製造方法において、前記電子源が、請求項9に記
載の方法にて製造されることを特徴とする画像形成装置
の製造方法。
13. A method for manufacturing an image forming apparatus, comprising: an electron source having a plurality of electron-emitting devices arranged on a substrate; and an image forming member for forming an image by irradiating an electron beam emitted from the electron source. 10. The method for manufacturing an image forming apparatus according to claim 9, wherein the electron source is manufactured by the method according to claim 9.
【請求項14】 基体上に、複数の電子放出素子が配列
された電子源と、該電子源から放出される電子線の照射
により画像を形成する画像形成部材とを有する画像形成
装置において、前記電子源が、請求項10〜12のいず
れかに記載の電子源であることを特徴とする画像形成装
置。
14. An image forming apparatus comprising: an electron source having a plurality of electron-emitting devices arranged on a substrate; and an image forming member that forms an image by irradiating an electron beam emitted from the electron source. An image forming apparatus, wherein the electron source is the electron source according to claim 10.
JP22468096A 1996-08-08 1996-08-08 Electron emission element, electron source, image forming device, and their manufacture Withdrawn JPH1055752A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP22468096A JPH1055752A (en) 1996-08-08 1996-08-08 Electron emission element, electron source, image forming device, and their manufacture

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP22468096A JPH1055752A (en) 1996-08-08 1996-08-08 Electron emission element, electron source, image forming device, and their manufacture

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH1055752A true JPH1055752A (en) 1998-02-24

Family

ID=16817548

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP22468096A Withdrawn JPH1055752A (en) 1996-08-08 1996-08-08 Electron emission element, electron source, image forming device, and their manufacture

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH1055752A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2000231872A (en) Electron emitting element, electron source using electron emitting element and image forming device using the electron source
JP2000155555A (en) Drive methods of electron emission element and electron source and image forming device using the same
JP3423661B2 (en) Electron emitting element, electron source, and method of manufacturing image forming apparatus
JP3131782B2 (en) Electron emitting element, electron source and image forming apparatus
JP3372835B2 (en) Method of manufacturing electron source and image forming apparatus
JP2000251643A (en) Electron emission element, electron source using the electron emission element, and image forming device using the electron source
JPH1154038A (en) Electron emitting element, electron surface and manufacture of picture forming device
JP3408065B2 (en) Electron emitting element, electron source, and method of manufacturing image forming apparatus
JP3320299B2 (en) Electron emitting element, electron source, and method of manufacturing image forming apparatus
JPH1055752A (en) Electron emission element, electron source, image forming device, and their manufacture
JP3320310B2 (en) Electron-emitting device, electron source using the same, image forming apparatus, and manufacturing method thereof
JP2884496B2 (en) Electron-emitting device, electron source, image forming apparatus, and manufacturing method thereof
JP3302258B2 (en) Electron emitting element, electron source, display element, and method of manufacturing image forming apparatus
JPH09330646A (en) Electron emitting element, electron source using this electron emitting element, image forming device and manufacture thereof
JP2000243224A (en) Electron emissive element, electron source, image forming device and manufacture of the same
JP3639738B2 (en) Electron emitting element, electron source using the electron emitting element, image forming apparatus using the electron source, and display apparatus using the image forming apparatus
JPH103848A (en) Electron emission element, electron source, image forming device, and manufacture thereof
JP3423527B2 (en) Electron emitting element, electron source substrate, electron source, display panel, and method of manufacturing image forming apparatus
JPH09330648A (en) Electron emitting element, electron source, image forming device, and manufacture of them
JPH11283493A (en) Electron emission element, electron source, image forming device and their manufacture
JPH09330676A (en) Electron emitting element, electron source, and image forming device
JP2000021300A (en) Electron emission element, electron source, image forming device, and their manufacture
JP2000021291A (en) Electron emission element, electron source and image forming device using it
JP2000021292A (en) Electron emission element electron source image forming device, and manufacture of them
JPH09330649A (en) Electron emitting element, electron source and image forming device

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20031104