JPH10289653A - Manufacture of electron emission element, electron source, and image forming device - Google Patents
Manufacture of electron emission element, electron source, and image forming deviceInfo
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- JPH10289653A JPH10289653A JP11176397A JP11176397A JPH10289653A JP H10289653 A JPH10289653 A JP H10289653A JP 11176397 A JP11176397 A JP 11176397A JP 11176397 A JP11176397 A JP 11176397A JP H10289653 A JPH10289653 A JP H10289653A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は電子放出素子の製造
方法およびそれにより作製される電子放出素子を用いた
電子源および該電子源を用いた画像形成装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing an electron-emitting device, an electron source using the electron-emitting device manufactured by the method, and an image forming apparatus using the electron source.
【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を用いた2種類
のものが知られている。冷陰極電子放出素子には電界放
出型(以下、「FE型」という。)、金属/絶縁層/金
属型(以下、「MIM型」という。)や、表面伝導型電
子放出素子等がある。FE型の例としてはW.P.Dy
ke&W.W.Dolan、“Field emiss
ion”、Advance in Electron
Physics、8、89(1956)あるいはC.
A.Spindt、“Physical Proper
ties of thin−film field e
mission cathodes with mol
ybdenium cones”、J.Appl.Ph
ys.,47,5248(1976)等に開示されたも
のが知られている。2. Description of the Related Art Conventionally, two types of electron-emitting devices using a thermionic electron-emitting device and a cold-cathode electron-emitting device have been known. The cold cathode electron-emitting devices include a field emission type (hereinafter, referred to as “FE type”), a metal / insulating layer / metal type (hereinafter, referred to as “MIM type”), and a surface conduction type electron-emitting device. As an example of the FE type, W. P. Dy
ke & W. W. Dolan, "Field emiss
ion ", Advance in Electron
Physics, 8, 89 (1956) or C.I.
A. Spindt, “Physical Proper
ties of thin-film field e
mission cathodes with mol
ybdenium cones ", J. Appl. Ph.
ys. , 47, 5248 (1976).
【0003】MIM型の例としてはC.A.Mead、
“Operation of Tunnel−Emis
sion Devices”、J.Apply.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. Mead,
“Operation of Tunnel-Emis
Sion Devices ", J. Apply. Phys.
s. , 32, 646 (1961).
【0004】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).
【0005】表面伝導型電子放出素子は、基板上に形成
された小面積の薄膜に、膜面に平行に電流を流すことに
より、電子放出が生ずる現象を利用するものである。こ
の表面伝導型電子放出素子としては、前記エリンソン等
によるSnO2 薄膜を用いたもの、Au薄膜によるもの
[G.Dittmer:“Thin Solid Fi
lms”、9、317(1972)]、In2 O3 /S
nO2 薄膜によるもの[M.Hartwell and
C.G.Fonstad:”IEEE Trans.
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。[0005] The surface conduction electron-emitting device utilizes a phenomenon in which an electron is emitted when a current flows in a small-area thin film formed on a substrate in parallel with the film surface. Examples of the surface conduction electron-emitting device include a device using an SnO 2 thin film by Elinson et al. And a device using an Au thin film [G. Dittmer: “Thin Solid Fi
lms ", 9,317 (1972)] , In 2 O 3 / S
nO 2 thin film [M. Hartwell and
C. G. FIG. Fonstad: "IEEE Trans.
ED Conf. , 519 (1975)], using a carbon thin film [Hisashi Araki et al .: Vacuum, Vol. 26, No. 1,
No. 22, p. 22 (1983)].
【0006】表面伝導型電子放出素子の典型的な素子構
成として前述のM.ハートウェルの素子構成を図17に
示す。同図において1は基板である。4は導電性薄膜
で、H型形状のパターンに、スパッタで形成された金属
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
中の素子電極間隔Lは、0.5mm〜1mm、W’は、
0.1mmで設定されている。As a typical device configuration of a surface conduction electron-emitting device, the above-mentioned M.D. FIG. 17 shows the device configuration of the Hartwell. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a substrate. Reference numeral 4 denotes a conductive thin film, which is formed of a metal oxide thin film or the like formed by sputtering in an H-shaped pattern, and the electron emitting portion 5 is formed by an energization process called energization forming described later. In the drawing, the element electrode interval L is 0.5 mm to 1 mm, and W ′ is
It is set at 0.1 mm.
【0007】従来、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薄膜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った。即ち、通電フォーミン
グとは前記導電性薄膜4両端に直流電圧あるいは非常に
ゆっくりとした昇電圧例えば1V/分程度を印加通電
し、導電性薄膜を局所的に破壊、変形もしくは変質せし
め、電気的に高抵抗な状態にした電子放出部5を形成す
ることである。Conventionally, in these surface-conduction electron-emitting devices, the electron-emitting portion 5 is subjected to an energization process called energization forming before the electron emission.
It was common to form That is, the energization forming means applying a DC voltage or a very slowly increasing voltage, for example, about 1 V / min, to both ends of the conductive thin film 4 and energizing the conductive thin film 4 to locally destroy, deform, or alter the conductive thin film, and electrically. This is to form the electron-emitting portion 5 in a high-resistance state.
【0008】尚、電子放出部5は導電性薄膜4の一部に
亀裂が発生しその亀裂付近から電子放出が行われる場合
もある。以下、フォーミングにより発生した電子放出部
を含む電子放出部形成用薄膜を電子放出部を含む薄膜4
と呼ぶ。前記通電フォーミング処理をした表面伝導型電
子放出素子は、上述の導電性薄膜4に電圧を印加し、素
子に電流を流すことにより、上述の電子放出部5より電
子を放出せしめるものである。Incidentally, in the electron emitting portion 5, a crack may be generated in a part of the conductive thin film 4, and the electron emission may be performed from the vicinity of the crack. Hereinafter, a thin film for forming an electron emitting portion including an electron emitting portion generated by forming is replaced with a thin film 4 including an electron emitting portion.
Call. The surface conduction type electron-emitting device which has been subjected to the energization forming process is configured to apply a voltage to the above-described conductive thin film 4 and cause a current to flow through the device, thereby causing the above-described electron-emitting portion 5 to emit electrons.
【0009】電子放出部形成用薄膜4のH型形状金属薄
膜等をスパッタリング以外の形成法として、従来、有機
金属組成物の溶液を塗布、乾燥し、適当な温度、雰囲気
で加熱焼成する方法が提案されていた。有機金属組成物
溶液の主成分として例えば、酢酸金属塩あるいはそのア
ミン錯塩等が用いられ、有機金属の溶液は、スピンコー
トやスプレー塗布等の一般的な塗布法によりガラス基板
や電極上に製膜しやすく、かつ一般的な焼成炉における
300℃前後の加熱処理により熱分解して適当な抵抗値
を有する無機金属(金属酸化物薄膜など)に変化して導
電性薄膜となるので、大面積化、高分解能な電子放出素
子を大量生産するのに好ましい。As a method of forming the H-shaped metal thin film or the like of the electron-emitting portion forming thin film 4 by a method other than sputtering, a method of applying a solution of an organometallic composition, drying and heating and baking at an appropriate temperature and atmosphere is conventionally used. Had been proposed. As a main component of the organic metal composition solution, for example, metal acetate or an amine complex thereof is used, and the organic metal solution is formed into a film on a glass substrate or an electrode by a general coating method such as spin coating or spray coating. In addition, it is easily decomposed and is thermally decomposed by a heat treatment at about 300 ° C. in a general baking furnace to change into an inorganic metal (such as a metal oxide thin film) having an appropriate resistance value to become a conductive thin film. It is preferable to mass-produce high-resolution electron-emitting devices.
【0010】従来、電子放出素子の基板としてはコスト
および大面積基板製造技術の点から青板ガラスが一般に
用いられてきた。青板ガラスにはナトリウムが多く含ま
れていて、特に電圧を印加したり加熱したりするとガラ
ス表面にナトリウムが析出することがあった。MOSデ
バイスなどではナトリウムなどの不純物による影響を低
減する目的でPSG(Phospho Silicate Glass)と呼ばれ
る表面処理が行われる。これはリン(例えばP2O3)の
Naゲッタリング効果によるものといわれている。Conventionally, soda-lime glass has been generally used as a substrate for an electron-emitting device in terms of cost and large-area substrate manufacturing technology. Blue sheet glass contains a large amount of sodium, and when a voltage is applied or heated, sodium is sometimes precipitated on the glass surface. In MOS devices and the like, a surface treatment called PSG (Phospho Silicate Glass) is performed for the purpose of reducing the influence of impurities such as sodium. It is said that this is due to the Na gettering effect of phosphorus (for example, P 2 O 3 ).
【0011】その他、HMDS(ヘキサメチルジシラ
ン)処理などのシランカップリング剤による表面処理も
昔から行われていた。この処理の主な目的は濡れ性を変
化させ塗布性能を向上させることにあるが、ガラス表面
が撥水性になるので塗布性能が低下する場合もあり、且
つガラス基板からの不純物の移動をブロックする効果は
小さい。In addition, surface treatment with a silane coupling agent such as HMDS (hexamethyldisilane) treatment has been performed for a long time. The main purpose of this treatment is to improve the coating performance by changing the wettability, but the coating performance may be reduced because the glass surface becomes water-repellent, and the movement of impurities from the glass substrate is blocked. The effect is small.
【0012】[0012]
【発明が解決しようとする課題】電子放出素子ないし、
電子放出素子を多数集積した電子源の基板としては、コ
ストなどの観点から青板ガラスを用いることが望まし
い。しかしながら、青板ガラスにはナトリウムが含有さ
れており、電子放出素子を駆動した場合に局所的にかか
る強い電界により、ナトリウムが素子表面に析出するな
どの現象が起こる場合があり、電子放出素子の性能に様
々な悪影響を及ぼす場合があった。SUMMARY OF THE INVENTION An electron-emitting device,
As a substrate of an electron source in which a large number of electron-emitting devices are integrated, it is desirable to use blue plate glass from the viewpoint of cost and the like. However, blue sheet glass contains sodium, and when the electron-emitting device is driven, a strong electric field applied locally may cause phenomena such as sodium precipitation on the device surface. Had various adverse effects.
【0013】[0013]
【発明の目的】本発明の目的は、上記問題点を解決し、
青板ガラスを用いて電子放出素子を製造した場合におい
ても、該電子放出素子を駆動した場合にナトリウムの影
響を受けることなく、大面積化が可能で、高分解能な電
子放出素子を大量生産できる電子放出素子の製造方法を
提供することにある。さらには、上記方法により製造さ
れた電子放出素子を用いて簡易な工程により作成しうる
電子源ならびに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 problems,
Even when an electron-emitting device is manufactured using blue sheet glass, the electron-emitting device can be manufactured in a large area without being affected by sodium when the electron-emitting device is driven, and can mass-produce a high-resolution electron-emitting device. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing an emission device. It is still another object of the present invention to provide an electron source and an image forming apparatus which can be formed by a simple process using the electron-emitting device manufactured by the above method.
【0014】[0014]
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記課題を
達成するために鋭意検討した結果、特定構造を有する水
溶性の有機金属錯塩を含有する水溶液を用いて電子放出
素子を作成した場合にナトリウムの影響を受けることの
ない、特性的に均質な素子を形成することができるとと
もに、生産性に優れた製造方法である本発明を完成する
に至った。Means for Solving the Problems The inventors of the present invention have conducted intensive studies to achieve the above object, and as a result, have found that an electron emitting device is manufactured using an aqueous solution containing a water-soluble organic metal complex salt having a specific structure. Thus, the present invention, which is a production method excellent in productivity, can be formed with a characteristically uniform element which is not affected by sodium.
【0015】すなわち、本発明の電子放出素子の製造方
法は、対向する電極間に電子放出部を有する電子放出素
子の製造方法において、金属化合物含有水溶液を電極間
に付与する工程と前記金属化合物を加熱焼成する工程と
を有し、前記金属化合物が、金属塩と分子内に珪素およ
び/またはリンを含む中性配位子とから形成される有機
金属錯塩であることを特徴とするものである。That is, a method of manufacturing an electron-emitting device according to the present invention is a method of manufacturing an electron-emitting device having an electron-emitting portion between opposing electrodes. Heating and firing, wherein the metal compound is an organometallic complex formed from a metal salt and a neutral ligand containing silicon and / or phosphorus in the molecule. .
【0016】また、本発明の電子源は、 本発明の製造方
法により形成された電子放出素子を基体上に複数配置し
てなることを特徴とするものである。さらに、本発明の
画像形成装置は、 本発明の電子放出素子の製造方法によ
り得られた電子放出素子及び該素子への電圧印加手段を
具備する電子源と、前記電子放出素子から放出される電
子を受けて発光する発光体と、外部信号に基づいて前記
電子放出素子へ印加する電圧を制御する駆動回路とを具
備することを特徴とするものである。Further, the electron source of the present invention is characterized in that a plurality of electron-emitting devices formed by the manufacturing method of the present invention are arranged on a substrate. Further, an image forming apparatus according to the present invention includes: an electron source provided with an electron-emitting device obtained by the method of manufacturing an electron-emitting device according to the present invention; and an electron source including a voltage applying unit. And a drive circuit for controlling a voltage applied to the electron-emitting device based on an external signal.
【0017】[0017]
【好ましい実施の形態】以下に、本発明の電子放出素子
の製造方法について詳細に説明する。まず、本発明の電
子放出素子の製造方法に用いられる有機金属錯塩につい
て説明する。本発明の電子放出素子の製造方法で用いら
れる前記有機金属錯塩は、金属塩と分子内に珪素および
/またはリンを含む中性配位子とから形成される化合物
である。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a method for manufacturing an electron-emitting device according to the present invention will be described in detail. First, the organometallic complex used in the method for producing an electron-emitting device of the present invention will be described. The organometallic complex used in the method for manufacturing an electron-emitting device of the present invention is a compound formed from a metal salt and a neutral ligand containing silicon and / or phosphorus in the molecule.
【0018】金属塩を構成するイオンとしては、特に限
定されないがカルボン酸イオン、ハロゲンイオン、硝酸
イオン、炭酸イオンなどの陰イオンが好ましい。本発明
で用いられる前記有機金属錯塩の金属元素としては、白
金、パラジウム、ルテニウム等の白金族元素、金、銀、
銅、クロム、タンタル、鉄、タングステン、鉛、亜鉛、
スズ等を用いることができるが、電子放出用の金属とし
てはパラジウムが好適である。パラジウム塩の好適な例
としては酢酸パラジウム、塩化パラジウム、硝酸パラジ
ウム、硫酸パラジウムなどである。The ion constituting the metal salt is not particularly limited, but is preferably an anion such as a carboxylate ion, a halogen ion, a nitrate ion and a carbonate ion. As the metal element of the organometallic complex salt used in the present invention, platinum, palladium, platinum group elements such as ruthenium, gold, silver,
Copper, chrome, tantalum, iron, tungsten, lead, zinc,
Tin or the like can be used, but palladium is preferable as the metal for electron emission. Preferred examples of the palladium salt include palladium acetate, palladium chloride, palladium nitrate, palladium sulfate and the like.
【0019】前記有機金属錯塩を含有する水溶液中の金
属濃度範囲は、用いる化合物の種類や水溶液を塗布する
方法等によって最適な範囲が多少異なる。インクジェッ
ト法により液滴を基体上に付与する場合には重量で0.
1%以上、2%以下の範囲が適当である。金属濃度が低
すぎる場合、基板に所望の量の金属を付与するために多
量の前記溶液の液滴の付与が必要になり、その結果、イ
ンクジェット装置による液滴付与に要する時間が長くな
るのみならず、基板上に無用に大きな液溜りを生じてし
まい所望の位置のみに金属を付与する目的が達成できな
くなる。逆に前記溶液の金属濃度が高すぎると、基板に
付与された液滴が後の工程で乾燥あるいは焼成される際
に著しく不均一化し、その結果として電子放出部の導電
膜が不均一になり易く、電子放出素子の特性を悪化させ
る。The optimum range of the concentration of the metal in the aqueous solution containing the organometallic complex salt varies somewhat depending on the type of the compound used, the method of applying the aqueous solution, and the like. When droplets are applied on a substrate by an ink-jet method, the droplets are added in a weight of 0.1.
The range of 1% or more and 2% or less is appropriate. If the metal concentration is too low, it is necessary to apply a large amount of the liquid droplets of the solution in order to apply a desired amount of metal to the substrate, and as a result, only the time required for applying the liquid droplets by the inkjet device becomes long. Therefore, an unnecessarily large liquid pool is generated on the substrate, and the purpose of applying metal only to a desired position cannot be achieved. Conversely, if the metal concentration of the solution is too high, the droplets applied to the substrate will be significantly non-uniform when dried or fired in a later step, resulting in a non-uniform conductive film in the electron-emitting portion. It easily deteriorates the characteristics of the electron-emitting device.
【0020】上記有機金属錯塩を形成する硅素を含む中
性配位子としてはN、N−ジメチルトリメチルシリルア
ミン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、へキサ
メチルジシラザン、トリストリメチルシリルアミン、1,
1,3,3,5,5-ヘキサメチルシクロトリシラザン、N−トリ
イソプロピルシリルピロール、2−(トリメトキシシリ
ル)エチル−2−ピリジンなどがある。上記有機金属錯
塩を形成するリンおよび硅素を含む中性配位子としては
トリス(トリメチルシリル)ホスフィンなどがある。パ
ラジウム塩にはこれら配位子が2つもしくは4つ配位す
る錯塩が一般に知られており、本発明ではいずれでも用
いることができる。Examples of the neutral ligand containing silicon which forms the organometallic complex include N, N-dimethyltrimethylsilylamine, 3-aminopropyltriethoxysilane, hexamethyldisilazane, tristrimethylsilylamine,
There are 1,3,3,5,5-hexamethylcyclotrisilazane, N-triisopropylsilylpyrrole, 2- (trimethoxysilyl) ethyl-2-pyridine and the like. Examples of the neutral ligand containing phosphorus and silicon that form the organometallic complex include tris (trimethylsilyl) phosphine. As palladium salts, complex salts in which two or four of these ligands are coordinated are generally known, and any of them can be used in the present invention.
【0021】本発明の電子放出素子の製造工程では、こ
の有機金属錯塩を溶液とし基板に塗布するか、もしくは
CVDなどの気相反応で基板上に堆積させてもよい。溶
液の塗布方法としてはスピンコートやインクジェットな
どが用いられる。あるいは上記有機金属錯塩溶液に適当
な界面活性剤、増粘剤や金属塩などを混合することもあ
る。またスピンコートなどの場合にはリフトオフなどの
手段で塗布膜を成型することもある。また、この成型は
塗布膜を後述するように焼成した後に行うこともある。In the manufacturing process of the electron-emitting device of the present invention, the organometallic complex salt may be applied as a solution to a substrate or may be deposited on the substrate by a gas phase reaction such as CVD. As a method of applying the solution, spin coating, inkjet, or the like is used. Alternatively, an appropriate surfactant, a thickener, a metal salt, or the like may be mixed with the organometallic complex salt solution. In the case of spin coating or the like, a coating film may be formed by means such as lift-off. This molding may be performed after firing the coating film as described later.
【0022】次に基板上の有機錯塩を適当な雰囲気下で
加熱焼成して適当な抵抗値を有する金属化合物から成る
電子放出部形成用薄膜4とする。金属化合物は一般には
酸化パラジウム、硅酸塩であるが、焼成雰囲気や添加物
などによっては金属パラジウムや窒化物、炭酸塩を含む
こともある。Next, the organic complex salt on the substrate is heated and fired in an appropriate atmosphere to form a thin film 4 for forming an electron emitting portion made of a metal compound having an appropriate resistance value. The metal compound is generally palladium oxide or silicate, but may include metal palladium, nitride, or carbonate depending on the firing atmosphere and additives.
【0023】本発明は、上記電子放出部形成用薄膜4を
前述したフォーミング処理をして電子放出部5を形成し
電子放出素子とする。本発明は、さらには複数個の電子
放出素子を配列した蛍光体を具備し画像形成装置とす
る。In the present invention, the electron-emitting portion forming thin film 4 is subjected to the above-described forming treatment to form an electron-emitting portion 5 to obtain an electron-emitting device. The present invention further provides an image forming apparatus including a phosphor in which a plurality of electron-emitting devices are arranged.
【0024】前記液滴を付与する工程においては基板上
の同一位置に液滴を必ずしも一回付与するのみに限る必
要はなく、液滴を複数回付与して所望量の有機金属錯体
を基板上に与えてもよい。液滴を基板上に独立した状態
に付与するならば一般には基板上に円形かそれに近い形
状の小塗膜となる。しかし基板上の付与位置を前記の円
形の直径より小さい距離だけ離れた位置にずらして複数
の液滴を付与することにより、連続した任意の形状の大
きな塗膜を形成することが可能である。In the step of applying the droplet, it is not always necessary to apply the droplet to the same position on the substrate only once, but the droplet is applied a plurality of times to deposit a desired amount of the organometallic complex on the substrate. May be given. When the droplets are applied independently on the substrate, a small coating film having a circular shape or a shape close thereto is generally formed on the substrate. However, it is possible to form a continuous large coating film of any shape by shifting the application position on the substrate to a position separated by a distance smaller than the diameter of the circle and applying a plurality of droplets.
【0025】上記手段で基板に付与された有機金属錯塩
は乾燥、焼成工程を経て微粒子よりなる導電性膜とな
る。なおここで述ベる微粒子膜とは複数の微粒子が集合
した膜であり、微視的に微粒子が個々に分散配置した状
態のみならず、微粒子が互いに隣接あるいは重なり合っ
た状態(島状も含む)の膜をさす。また微粒子の粒径と
は、前記状態で粒子形状が認識可能な微粒子についての
径を意味する。The organometallic complex salt applied to the substrate by the above means becomes a conductive film composed of fine particles through a drying and baking step. Note that the fine particle film described here is a film in which a plurality of fine particles are aggregated, and not only a state in which the fine particles are individually dispersed and arranged microscopically, but also a state in which the fine particles are adjacent to each other or overlapped (including an island shape). Film. The particle diameter of the fine particles means the diameter of the fine particles whose particle shape can be recognized in the above state.
【0026】乾燥工程は通常用いられる自然乾燥、送風
乾燥、熱乾燥等を用いればよい。前記の液体が付与され
た基板を例えば、70℃ないし130℃の電気乾燥器に
30秒ないし2分程度入れることにより乾燥することが
できる。焼成工程は通常用いられる加熱手段を用いれば
よい。In the drying step, natural drying, blast drying, heat drying and the like may be used. The substrate to which the liquid has been applied can be dried, for example, by placing it in an electric dryer at 70 ° C. to 130 ° C. for about 30 seconds to 2 minutes. The baking step may use a heating means that is usually used.
【0027】焼成の温度は有機金属錯塩が分解して無機
微粒子が生成するに充分な温度とすべきである。焼成は
還元性気体雰囲気、酸化性気体雰囲気、不活性気体雰囲
気あるいは真空のいずれも利用し得る。還元性あるいは
真空の条件下では有機金属化合物の熱分解により金属微
粒子が生成することが多い。一方、酸化性の条件下では
金属酸化物の微粒子が生成することが多い。しかし焼成
雰囲気と生成微粒子の酸化状態は単純に前記のように定
まるものでない。例えば酸化性気体雰囲気下での焼成工
程であっても有機金属化合物が分解して最初に生成する
ものは金属微粒子であって、さらに焼成を続けることに
より前記の金属が酸化されて金属酸化物の微粒子が生成
するという場合もある。生成したものが金属であれ、金
属酸化物であれ、導電性を有する微粒子膜を形成してい
るならば本発明の電子放出素子に利用することができ
る。焼成装置の簡略化や製造コストの低減の観点からは
大気中で行なう焼成工程が優れている。最適な焼成時間
は用いる有機金属化合物の種類、焼成雰囲気や焼成温度
により変わるものであるが、通常は2分ないし40分程
度である。焼成温度は一定でもよいが、所定のプログラ
ムにしたがって変化させてもよい。前記の乾燥工程と焼
成工程とは必ずしも区別された別工程として行なう必要
はなく、連続して同時に行なってもかまわない。[0027] The firing temperature should be a temperature sufficient to decompose the organometallic complex salt to form inorganic fine particles. For firing, any of a reducing gas atmosphere, an oxidizing gas atmosphere, an inert gas atmosphere, and a vacuum can be used. Under reducing or vacuum conditions, metal fine particles are often generated by thermal decomposition of the organometallic compound. On the other hand, under oxidizing conditions, metal oxide fine particles are often generated. However, the firing atmosphere and the oxidation state of the produced fine particles are not simply determined as described above. For example, even in the firing step under an oxidizing gas atmosphere, the first thing generated by the decomposition of the organometallic compound is metal fine particles, and the metal is oxidized by continuing the firing and the metal oxide is formed. In some cases, fine particles are generated. Regardless of what is produced, whether it is a metal or a metal oxide, it can be used for the electron-emitting device of the present invention as long as it forms a conductive fine particle film. From the viewpoint of simplification of the sintering apparatus and reduction of the manufacturing cost, the sintering step performed in air is excellent. The optimum firing time varies depending on the type of the organometallic compound used, the firing atmosphere and the firing temperature, but is usually about 2 to 40 minutes. The firing temperature may be constant, but may be changed according to a predetermined program. The drying step and the firing step need not necessarily be performed as separate steps, and may be performed continuously and simultaneously.
【0028】次に、本発明を適用し得る好ましい態様で
ある表面伝導型電子放出素子の基本的構成とその製造方
法及びその特徴について表面伝導型電子放出素子及びそ
れを用いた画像形成装置を例に図面を参照して説明す
る。Next, the basic structure of a surface conduction electron-emitting device, which is a preferred embodiment to which the present invention can be applied, its manufacturing method and its features will be described with reference to a surface conduction electron-emitting device and an image forming apparatus using the same. Will be described with reference to the drawings.
【0029】図1(a)、(b)は、本発明を適用し得
る基本的な表面伝導型電子放出素子の構造を示す模式的
平面図及び断面図である。図1を用いて本発明に好適な
基本的な電子放出素子の基本的な構成を説明する。図1
において、1は基板、2と3は素子電極、4は導電性薄
膜、5は電子放出部である。基板1としては、石英ガラ
ス、Naなどの不純物含有量を減少したガラス、青板ガ
ラス、青板ガラスにスパッタ法等により形成したSiO
2 を積層したガラス基板等及びアルミナ等のセラミック
ス等が用いられる。FIGS. 1A and 1B are a schematic plan view and a sectional view showing the structure of a basic surface conduction electron-emitting device to which the present invention can be applied. The basic configuration of a basic electron-emitting device suitable for the present invention will be described with reference to FIG. FIG.
In the figure, 1 is a substrate, 2 and 3 are device electrodes, 4 is a conductive thin film, and 5 is an electron emitting portion. Examples of the substrate 1 include quartz glass, glass having a reduced content of impurities such as Na, blue plate glass, and SiO2 formed on blue plate glass by a sputtering method or the like.
For example, a glass substrate or the like made of laminated two or ceramics such as alumina is used.
【0030】対向する素子電極2、3の材料としては、
一般的導体材料が用いられ、例えばNi,Cr,Au,
Mo,W,Pt,Ti,Al,Cu,Pd等の金属或は
合金および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、In2 O3 −SnO2 等の透明導体およびポリシリ
コン等の半導体材料等より適宜選択される。The material of the opposing device electrodes 2 and 3 is as follows.
A general conductor material is used, for example, Ni, Cr, Au,
A printed conductor composed of a metal or alloy such as Mo, W, Pt, Ti, Al, Cu, Pd and a metal or metal oxide such as Pd, Ag, Au, RuO 2 , Pd-Ag and glass; It is appropriately selected from a transparent conductor such as In 2 O 3 —SnO 2 and a semiconductor material such as polysilicon.
【0031】素子電極間隔(L)、素子電極長さ(W)
及び導電性薄膜4の形状等は、応用される形態等によっ
て適宜設計される。素子電極間隔(L)は、好ましく
は、数百オングストロームより数百マイクロメートルで
あり、より好ましくは、素子電極間に印加する電圧等に
より、数マイクロメートルより数十マイクロメートルで
ある。素子電極長さ(W)は、好ましくは、電極の抵抗
値、電子放出特性により、数マイクロメートルより数百
マイクロメートルであり、また素子電極2、3の膜厚d
は、数百オングストロームより数マイクロメートルであ
る。尚、図1に示した構成だけでなく、絶縁性基板1上
に、導電性薄膜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。Element electrode interval (L), element electrode length (W)
The shape and the like of the conductive thin film 4 are appropriately designed depending on the form to be applied. The element electrode interval (L) is preferably from several hundred angstroms to several hundreds of micrometers, and more preferably from several micrometers to several tens of micrometers depending on the voltage applied between the element electrodes. The length (W) of the device electrode is preferably from several micrometers to several hundred micrometers depending on the resistance value and the electron emission characteristics of the electrode.
Is a few micrometers over a few hundred angstroms. In addition to the configuration shown in FIG. 1, a configuration in which a conductive thin film 4 and opposing element electrodes 2 and 3 are laminated in this order on an insulating substrate 1 may be employed.
【0032】導電性薄膜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るが、通常は、
数オングストロームから数千オングストロームの範囲と
するのが好ましく、より好ましくは10オングストロー
ムより500オングストロームの範囲とするのが良い。
その抵抗値は、Rsが102から107Ω/□の値であ
る。なおRsは、厚さがt、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、抵抗率をρとするとRs=(ρ
/t)である。本願明細書において、フォーミング処理
については、通電処理を例に挙げて説明するが、フォー
ミング処理はこれに限られるものではなく、膜に亀裂を
生じさせて高抵抗状態を形成する処理を包含するもので
ある。As the conductive thin 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 for 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 several angstroms to several thousand angstroms, and more preferably in the range of 10 angstroms to 500 angstroms.
The resistance value is such that Rs is 10 2 to 10 7 Ω / □. Rs is the amount of resistance R measured in the length direction of a thin film having a thickness of t, a width of w, and a length of 1 when R = Rs (l / w). Then, Rs = (ρ
/ T). In the specification of the present application, the forming process will be described by taking an energizing process as an example, but the forming process is not limited to this, and includes a process of forming a crack in a film to form a high resistance state. It is.
【0033】導電性薄膜4を構成する材料はPd、R
u、Ag、Cu、Tb、Cd、Fe、PbまたはΖn等
の金属、PdO、SnO2 、In2 O3 、PbO、Sb
2 O3等の酸化物、HfB2 、ZrB2 、LaB6 、C
eB6 、 YB4 、GdB4 等の硼化物、TiC、Zr
C、HfC、TaC、SiC、WC等の炭化物、Ti
N、ZrN、HfN等の窒化物、Si、Ge等の半導
体、カーボン等の中から適宜選択される。The material constituting the conductive thin film 4 is Pd, R
a metal such as u, Ag, Cu, Tb, Cd, Fe, Pb or Δn, PdO, SnO 2 , In 2 O 3 , PbO, Sb
Oxides such as 2 O 3 , HfB 2 , ZrB 2 , LaB 6 , C
Borides such as eB 6 , YB 4 , GdB 4 , TiC, Zr
Carbides such as C, HfC, TaC, SiC, WC, Ti
It is appropriately selected from nitrides such as N, ZrN, and HfN, semiconductors such as Si and Ge, and carbon.
【0034】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
分散配置した状態あるいは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、数オングストロームから数千オン
グストロームの範囲、好ましくは、10オングストロー
ムから200オングストロームの範囲である。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。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。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。 「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
次のように記述されている。「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2〜3nm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決して厳密
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) 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。「創造科学技術推
進制度の“超微粒子プロジェクト”(1981〜198
6)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”(ultrafineparticle)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ぺージ12〜13行目) 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
の下限は数オングストローム〜10オングストローム程
度、上限は数μm程度のものを指すこととする。The fine particle film described here is a film in which a plurality of fine particles are aggregated, and has a fine structure in a state in which the fine particles are individually dispersed and arranged, or in a state in which the fine particles are adjacent to each other or overlapped (some fine particles are formed). To form an island-like structure as a whole). The particle size of the fine particles is in the range of several Angstroms to several thousand Angstroms, preferably in the range of 10 Angstroms to 200 Angstroms. In this specification, the term “fine particles” is frequently used,
The meaning will be described. Small particles are called "fine particles" and smaller ones are called "ultra fine particles".
Clusters that are smaller than “ultrafine particles” and have a few hundred atoms or less are widely called “clusters”. 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. "Experimental Physics Course 14 Surface and Fine Particles"
(Edited by Kinoshita Yoshio, Kyoritsu Shuppan published September 1, 1986) states as follows. "In this paper, the diameter is about 2 to 3 μm to about 10 nm when referred to as fine particles.
About from about 2 to about 3 nm. The two are collectively simply written as fine particles, so they are not strictly accurate, but are approximate. When the number of atoms constituting a particle is two to several tens to several hundreds, it is called a cluster. (P. 195, lines 22-26) In addition, the definition of "ultrafine particles" in the Hayashi / Ultrafine Particle Project of the New Technology Development Corporation is that the lower limit of particle size is even smaller. there were. “Creative Science and Technology Promotion System“ Ultra Fine Particle Project ”(1981-198)
In 6), the particle size (diameter) is about 1 to 100 nm.
Those in the range are called "ultrafine particles". Then one ultra fine 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. ("Ultrafine Particles-Creative Science and Technology", Hayashi Tax, Ryoji Ueda, Akira Tazaki; Mita Publishing, 1988, page 2, lines 1 to 4) "Even smaller than ultrafine particles, that is, several to several hundred atoms." A single particle composed of a particle is usually called a cluster. ”(Ibid., Lines 12 to 13) Based on the general designation as described above,“ fine particles ”in the present specification refer to a large number of particles. In an aggregate of atoms and molecules, the lower limit of the particle diameter is about several Å to about 10 Å, and the upper limit is about several μm.
【0035】電子放出部5は、導電性薄膜4の一部に形
成された高抵抗の亀裂により構成され、導電性薄膜4の
膜厚、膜質、材料及び後述する通電フォーミング等の手
法等に依存したものとなる。電子放出部5の内部には、
数オングストロームから数百オングストロームの範囲の
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、導電性薄膜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薄膜4には、炭素及び炭素化合
物を有することもできる。The electron-emitting portion 5 is constituted by a high-resistance crack formed in a part of the conductive thin film 4 and depends on the thickness, film quality, material, and method of energization forming and the like of the conductive thin film 4 described later. It will be. Inside the electron emission unit 5,
In some cases, conductive fine particles having a particle size in the range of several angstroms to several hundred angstroms are present. The conductive fine particles are part of the elements of the material constituting the conductive thin film 4,
Alternatively, it contains all elements. The electron emitting portion 5 and the conductive thin film 4 in the vicinity thereof can also contain carbon and a carbon compound.
【0036】上述の表面伝導型電子放出素子を製造する
方法としては様々な方法があるが、本発明で用いている
方法は、電子源形成用材料をBJまたはピエゾジェット
などのインクジェット方式により吐出し、基板上の電子
源が形成されるべき位置に付着させる方法である。There are various methods for manufacturing the above-mentioned surface conduction electron-emitting device. The method used in the present invention is to discharge the material for forming the electron source by an ink jet method such as BJ or piezo jet. Is a method of attaching the electron source to a position on the substrate where the electron source is to be formed.
【0037】以下、図1及び図2を参照しながら製造方
法の一例について説明する。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。Hereinafter, an example of the manufacturing method will be described with reference to FIGS. 2, the same parts as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals as those shown in FIG.
【0038】1)基板1を洗剤、純水および有機溶剤等
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. 2A).
【0039】2)素子電極2、3を設けた基板1に、B
J方式により有機金属溶液を塗布して(図2(b))、
有機金属薄膜を形成する(図2(c))。有機金属溶液
には、前述の導電性薄膜4の材料の金属を主元素とする
有機金属化合物の溶液を用いることができる。特にそれ
らの水溶液を主体とする溶液が望ましい。有機金属薄膜
を加熱焼成処理し、リフトオフ、エッチング等によりパ
ターニングし、導電性薄膜4を形成する。ここでは、有
機金属溶液の塗布法を挙げて説明したが、導電性薄膜4
の形成法はこれに限られるものでなく、ピエゾジェット
法、真空蒸着法、スパッタ法、化学的気相堆積法、分散
塗布法、ディッピング法、スピンナー法等を用いること
もできる。2) On the substrate 1 provided with the device electrodes 2 and 3,
An organic metal solution is applied by the J method (FIG. 2B),
An organometallic thin film is formed (FIG. 2C). As the organometallic solution, a solution of an organometallic compound containing a metal of the material of the conductive thin film 4 as a main element can be used. Particularly, a solution mainly composed of those aqueous solutions is desirable. The organic metal thin film is heated and baked, and patterned by lift-off, etching, or the like to form the conductive thin film 4. Here, the method of applying the organometallic solution has been described.
The method for forming is not limited to this, and a piezo jet method, a vacuum evaporation method, a sputtering method, a chemical vapor deposition method, a dispersion coating method, a dipping method, a spinner method, or the like can also be used.
【0040】3)つづいて、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
を用いて通電を行うと、導電性薄膜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(d))。通
電フォーミングによれば導電性薄膜4に局所的に破壊、
変形もしくは変質等の構造の変化した部位が形成され
る。該部位が電子放出部5を構成する。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 current is applied between the device electrodes 2 and 3 using a power supply (not shown), an electron-emitting portion 5 having a changed structure is formed at the portion of the conductive thin film 4 (FIG. 2D). According to the energization forming, the conductive thin film 4 is locally broken,
A site having a changed structure such as deformation or alteration is formed. This portion constitutes the electron emission section 5. FIG. 3 shows an example of the voltage waveform of the energization forming.
【0041】電圧波形は、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
せながら電圧パルスを印加する図3(b)に示した手法
がある。The voltage waveform is preferably a pulse waveform. The method shown in FIG. 3A in which a pulse having a pulse peak value of a constant voltage is continuously applied and the method shown in FIG. 3B in which a voltage pulse is applied while increasing the pulse peak value are applied. There is.
【0042】図3(a)におけるT1及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〜1
0m秒、T2は、10μ秒〜100m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、矩形波など所望の波形を採用することが
できる。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。T1 and T2 in FIG. 3A are the pulse width and pulse interval of the voltage waveform. Normally T1 is 1 μs to 1
0 ms and T2 are set in the range of 10 μs to 100 ms. The peak value of the triangular wave (peak voltage at the time of energization forming) is appropriately selected according to the form of the surface conduction electron-emitting device. Under such conditions, for example, a 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. T1 and T2 in FIG.
It can be similar to that 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.
【0043】通電フォーミング処理の終了は、パルス間
隔T2中に、導電性薄膜4を局所的に破壊、変形しない
程度の電圧を印加し、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素子
電流を測定し、抵抗値を求めて、1MΩ以上の抵抗を示
した時、通電フォーミングを終了させる。The end of the energization forming process can be detected by applying a voltage that does not locally destroy or deform the conductive thin film 4 during the pulse interval T2, and measuring the current. For example, an element current flowing by applying a voltage of about 0.1 V is measured, and a resistance value is obtained. When the resistance value indicates 1 MΩ or more, the energization forming is terminated.
【0044】4)フォーミングを終えた素子には活性化
工程と呼ばれる処理を施すのが好ましい。活性化工程と
は、この工程により、素子電流If、放出電流Ieが、
著しく変化する工程である。4) It is preferable to perform a process called an activation step on the device after the forming. The activation step means that the element current If and the emission current Ie are
This is a process that changes significantly.
【0045】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、通電フォーミングと同様に、パル
スの印加を繰り返すことで行うことができる。この雰囲
気は、例えば油拡散ポンプやロータリーポンプなどを用
いて真空容器内を排気した場合に雰囲気内に残留する有
機ガスを利用して形成することができる他、イオンポン
プなどにより一旦十分に排気した真空中に適当な有機物
質のガスを導入することによっても得られる。このとき
の好ましい有機物質のガス圧は、前述の応用の形態、真
空容器の形状や、有機物質の種類などにより異なるため
場合に応じ適宜設定される。適当な有機物質としては、
アルカン、アルケン、アルキンの脂肪族炭化水素類、芳
香族炭化水素類、アルコール類、アルデヒド類、ケトン
類、アミン類、フェノール、カルボン酸、スルホン酸等
の有機酸類等を挙げることが出来、具体的には、メタ
ン、エタン、プロパンなどCn H2n+2で表される飽和炭
化水素、エチレン、プロピレンなどCn H2n等の組成式
で表される不飽和炭化水素、べンゼン、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 repeating the application of a pulse in an atmosphere containing an organic substance gas, similarly to the energization forming. This atmosphere can be formed by using an organic gas remaining in the atmosphere when the inside of the vacuum vessel is evacuated using, for example, an oil diffusion pump or a rotary pump, or is sufficiently evacuated once by an ion pump or the like. It can also be obtained by introducing a gas of an appropriate organic substance into a vacuum. The preferable gas pressure of the organic substance at this time varies depending on the above-described application form, the shape of the vacuum vessel, the type of the organic substance, and the like, and is appropriately set according to the case. Suitable organic materials include
Aliphatic hydrocarbons such as alkanes, alkenes, and alkynes, aromatic hydrocarbons, alcohols, aldehydes, ketones, amines, phenols, carboxylic acids, and organic acids such as sulfonic acids can be mentioned. Examples include saturated hydrocarbons represented by C n H 2n + 2 such as methane, ethane and propane, unsaturated hydrocarbons represented by a composition formula such as C n H 2n such as ethylene and propylene, benzene, toluene and methanol. , Ethanol, formaldehyde, acetaldehyde, acetone, methyl ethyl ketone, methylamine,
Ethylamine, phenol, formic acid, acetic acid, propionic acid and the like can be used. By this treatment, carbon or a carbon compound is deposited on the device from the organic substance existing in the atmosphere, and the device current If and the emission current Ie are significantly changed.
【0046】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。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。
炭素及び炭素化合物とは、グラファイト(いわゆる高配
向性熱分解炭素HOPG、熱分解炭素PG、無定形炭素
GCを包含する、HOPGはほぼ完全なグラファイトの
結晶構造、PGは結晶粒が200オングストローム程度
で結晶構造がやや乱れたもの、GCは結晶粒が20オン
グストローム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、500
オングストローム以下の範囲とするのが好ましい。The end of the activation step is determined as appropriate 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.
Carbon and carbon compounds include graphite (including so-called highly oriented pyrolytic carbon HOPG, pyrolytic carbon PG, and amorphous carbon GC. HOPG has a nearly perfect graphite crystal structure, and PG has a crystal grain of about 200 angstroms. The crystal structure is slightly disturbed, GC refers to a crystal having a crystal grain of about 20 angstroms and disorder of the crystal structure is further increased), amorphous carbon (amorphous carbon, and fine particles of amorphous carbon and the graphite). And a film thickness of 500
It is preferable to set the range to angstrom or less.
【0047】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 the above steps 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.
【0048】前記活性化の工程で、排気装置として油拡
散ポンプを用い、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
記の炭素及び炭素化合物がほぼ新たに堆積しない分圧で
1×10-8Torr以下が好ましく、さらには1×10
-10 Torr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℃で5時間以上が望ましいが、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
〜3×10-7Torr以下が好ましく、さらに1×10
-8Torr以下が特に好ましい。In the activation step, when an oil diffusion pump is used as an exhaust device and an organic gas derived from an oil component generated from the oil diffusion pump is used, it is necessary to keep the partial pressure of this component as low as possible. The partial pressure of the organic component in the vacuum vessel is preferably 1 × 10 −8 Torr or less, and more preferably 1 × 10 −8 Torr or less.
Particularly preferred is -10 Torr or less. 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 ~
It is desirable that the heating time is 200 ° C. for 5 hours or more, but the conditions are not particularly limited, and the conditions are appropriately selected depending on 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 must be as low as possible.
~ 3 × 10 -7 Torr or less, more preferably 1 × 10 -7 Torr
-8 Torr or less is particularly preferred.
【0049】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、真空度自体は多少低下しても十分安定な
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I
eが、安定する。上述した工程を経て得られた本発明を
適用可能な電子放出素子の基本特性について図4、図5
を参照しながら説明する。The atmosphere at the time of driving after performing the stabilization step is preferably the same as the atmosphere at the time of completion of the stabilization treatment, but is not limited thereto. Even if the degree of vacuum itself is slightly reduced, sufficiently stable characteristics can be maintained. By adopting such a vacuum atmosphere, the deposition of new carbon or carbon compound can be suppressed, and as a result, the device current If and the emission current I
e becomes stable. FIGS. 4 and 5 show the basic characteristics of the electron-emitting device to which the present invention can be applied, obtained through the above-described steps.
This will be described with reference to FIG.
【0050】図4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4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。図4において、45は真空容器であり、46は
排気ポンプである。真空容器45内には電子放出素子が
配されている。即ち、1は電子放出素子を構成する基体
であり、2及び3は素子電極、4は導電性薄膜、5は電
子放出部である。41は電子放出素子に素子電圧Vfを
印加するための電源、40は素子電極2・3間の導電性
薄膜4を流れる素子電流Ifを測定するための電流計、
44は素子の電子放出部より放出される放出電流Ieを
捕捉するためのアノード電極である。43はアノード電
極44に電圧を印加するための高圧電源、42は素子の
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、アノード電極の電圧を
1kV〜10kVの範囲とし、アノード電極と電子放出
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。FIG. 4 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. 4, the same parts as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals as those shown in FIG. In FIG. 4, reference numeral 45 denotes a vacuum vessel, and reference numeral 46 denotes an exhaust pump. An electron-emitting device is arranged in the vacuum container 45. That is, 1 is a substrate constituting an electron-emitting device, 2 and 3 are device electrodes, 4 is a conductive thin film, and 5 is an electron-emitting portion. 41 is a power supply for applying a device voltage Vf to the electron-emitting device, 40 is an ammeter for measuring a device current If flowing through the conductive thin film 4 between the device electrodes 2 and 3,
Reference numeral 44 denotes an anode electrode for capturing an emission current Ie emitted from the electron emission portion of the device. Reference numeral 43 denotes a high-voltage power supply for applying a voltage to the anode electrode 44, and reference numeral 42 denotes an ammeter for measuring an emission current Ie emitted from the electron emission section 5 of the device. As an example, the measurement can be performed with the voltage of the anode electrode in the range of 1 kV to 10 kV and the distance H between the anode electrode and the electron-emitting device in the range of 2 mm to 8 mm.
【0051】真空容器45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。排気ポンプ46は、ターボポンプ、ロータリーポ
ンプからなる通常の高真空装置系と更に、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
こに示した電子源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200度まで加熱できる。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 vacuum vessel 45 is provided with equipment necessary for measurement in a vacuum atmosphere, such as a vacuum gauge (not shown).
The measurement and evaluation can be performed in a desired vacuum atmosphere. The exhaust pump 46 is composed of a normal high vacuum system including a turbo pump and a rotary pump, and an ultrahigh vacuum system including an ion pump. The entire vacuum processing apparatus equipped with the electron source substrate shown here is
It can be heated up to 200 degrees by a heater (not shown). Therefore, by using this vacuum processing apparatus, the steps after the energization forming described above can also be performed.
【0052】図5は、図4に示した真空処理装置を用い
て測定された放出電流Ie、素子電流Ifと素子電圧V
fの関係を模式的に示した図である。図5においては、
放出電流Ieが素子電流Ifに比ベて著しく小さいの
で、任意単位で示している。なお、縦・横軸ともリニア
スケールである。図5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
関して対する三つの特徴的性質を有する。FIG. 5 shows emission current Ie, device current If, and device voltage V measured using the vacuum processing apparatus shown in FIG.
It is the figure which showed the relationship of f typically. In FIG.
Since the emission current Ie is significantly smaller than the device current If, it is shown in arbitrary units. The vertical and horizontal axes are linear scales. As apparent from FIG. 5, the surface conduction electron-emitting device to which the present invention can be applied has three characteristic properties with respect to the emission current Ie.
【0053】即ち、(i)本素子はある電圧(しきい値電
圧と呼ぶ、図7中のVth)以上の素子電圧を印加すると
急激に放出電流Ieが増加し、一方しきい値電圧Vth以
下では放出電流Ieがほとんど検出されない。つまり、
放出電流Ieに対する明確なしきい値電圧Vthを持った
非線形素子である。(I) When an element voltage of a certain voltage (referred to as a threshold voltage, Vth in FIG. 7) or more is applied to the present element, the emission current Ie sharply increases, and on the other hand, the threshold voltage Vth or less. In this case, the emission current Ie is hardly detected. That is,
This is a non-linear element having a clear threshold voltage Vth for the emission current Ie.
【0054】(ii)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は素子電圧で制御でき
る。(Ii) Since the emission current Ie depends monotonically on the device voltage Vf, the emission current Ie can be controlled by the device voltage.
【0055】(iii) アノード電極44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44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。(Iii) The emission charge captured by the anode electrode 44 depends on the time during which the device voltage Vf is applied. That is, the amount of charge captured by the anode electrode 44 can be controlled by the time during which the device voltage Vf is applied.
【0056】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 will be 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.
【0057】図5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(以下、「MI特性」とい
う。)例を実線に示した。素子電流Ifが素子電圧Vf
に対して電圧制御型負性抵抗特性(以下、「VCNR特
性」という。)を示す場合もある(不図示)。これら特
性は、前述の工程を制御することで制御できる。In FIG. 5, an example in which the element current If monotonically increases with respect to the element voltage Vf (hereinafter referred to as "MI characteristic") is shown by a solid line. The element current If is equal to the element voltage Vf.
May exhibit a voltage control type negative resistance characteristic (hereinafter, referred to as “VCNR characteristic”) in some cases (not shown). These characteristics can be controlled by controlling the aforementioned steps.
【0058】次に、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の複数個を基板上に配列し、例えば
電子源あるいは、画像形成装置が構成できる。Next, application examples 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 is applicable on a substrate, for example, an electron source or an image forming apparatus can be configured.
【0059】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、はしご状配置のものがある。こ
れとは別に、電子放出素子をX方向及びY方向に行列状
に複数個配し、同じ行に配された複数の電子放出素子の
電極の一方を、X方向の配線に共通に接続し、同じ列に
配された複数の電子放出素子の電極の他方を、Y方向の
配線に共通に接続するものが挙げられる。このようなも
のは所謂単純マトリクス配置である。まず単純マトリク
ス配置について以下に詳述する。Various arrangements of the electron-emitting devices can be employed. As an example, each of a large number of electron-emitting devices arranged in parallel is connected at both ends, a large number of rows of electron-emitting devices are arranged (referred to as a row direction), and a direction perpendicular to the wiring (referred to as a column direction). There is a ladder-like arrangement in which electrons from the electron-emitting devices are controlled and driven by a control electrode (also called a grid) 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.
【0060】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、前述したとおり(i)〜(iii)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、
しきい値電圧以上では、対向する素子電極間に印加する
パルス状電圧の波高値と巾で制御できる。一方、しきい
値電圧以下では、殆ど放出されない。この特性によれ
ば、多数の電子放出素子を配置した場合においても、個
々の素子に、パルス状電圧を適宜印加すれれば、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 the characteristics (i) to (iii) as described above. That is, the electrons emitted from the surface conduction electron-emitting device are
Above the threshold voltage, it can be controlled by the peak value and width of the pulse voltage applied between the opposing element electrodes. On the other hand, when the voltage is equal to or lower than the threshold voltage, it is hardly emitted. According to this characteristic, even when a large number of electron-emitting devices are arranged, if a pulse-like voltage is appropriately applied to each of the devices, the surface-conduction electron-emitting device is selected according to an input signal, and electrons are selected. The amount of release can be controlled.
【0061】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6を用いて説明する。図6において、61は電子
源基板、62はX方向配線、63はY方向配線である。
64は表面伝導型電子放出素子、65は結線である。
尚、表面伝導型電子放出素子64は、前述した平面型あ
るいは垂直型のどちらであってもよい。Hereinafter, 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. 6, reference numeral 61 denotes an electron source substrate, 62 denotes an X-direction wiring, and 63 denotes a Y-direction wiring.
64 is a surface conduction electron-emitting device, and 65 is a connection.
Incidentally, the surface conduction electron-emitting device 64 may be either of the above-mentioned flat type or vertical type.
【0062】m本のX方向配線62は、Dx1、Dx
2...Dxmからなり、真空蒸着法、印刷法、スパッ
夕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、巾は、適宜設計される。
Y方向配線63は、Dy1、Dy2...Dynのn本
の配線よりなり、X方向配線62と同様に形成される。
これらm本のX方向配線62とn本のY方向配線63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-directional wirings 62 are Dx1, Dx
2. . . Dxm, and can be formed of a conductive metal or the like formed by 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 63 includes Dy1, Dy2. . . It is composed of n Dyn wirings and is formed in the same manner as the X-directional wiring 62.
An interlayer insulating layer (not shown) is provided between the m X-directional wirings 62 and the n Y-directional wirings 63 to electrically separate them (m and n are both Positive integer).
【0063】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62を形成した基板61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62とY方向配線63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62とY方向配線63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 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 61 on which the X-directional wiring 62 is formed. In particular, the film thickness and thickness are set so as to withstand the potential difference at the intersection of the X-directional wiring 62 and the Y-directional wiring 63. The material and manufacturing method are appropriately set. The X-direction wiring 62 and the Y-direction wiring 63 are led out as external terminals.
【0064】表面伝導型放出素子64を構成する一対の
電極(不図示)は、m本のX方向配線62とn本のY方
向配線63と導電性金属等からなる結線65によって電
気的に接続されている。A pair of electrodes (not shown) constituting the surface conduction electron-emitting device 64 are electrically connected to the m X-directional wires 62 and the n Y-directional wires 63 by a connection 65 made of a conductive metal or the like. Have been.
【0065】配線62と配線63を構成する材料、結線
65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、またそれぞれ異なってもよい。これら材料は、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 62 and the wiring 63, the material forming the connection 65, and the material forming the pair of device electrodes may be the same or different in some or all of the constituent elements. 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.
【0066】X方向配線62には、X方向に配列した表
面伝導型放出素子64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63には、Y方向に配列した表面伝導型
放出素子64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 62 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 64 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 64 arranged in the Y direction according to an input signal is connected to the Y-direction wiring 63. 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.
【0067】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。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7と図8
及び図9を用いて説明する。図7は画像形成装置の表示
パネルの一例を示す模式図であり、図8は図7の画像形
成装置に使用される蛍光膜の模式図である。図9はNT
SC方式のテレビ信号に応じて表示を行なうための駆動
回路の一例を示すブロック図である。In the above configuration, individual elements can be selected and driven independently using simple matrix wiring. FIGS. 7 and 8 show an image forming apparatus configured using such an electron source having a simple matrix arrangement.
This will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a schematic view showing an example of a display panel of the image forming apparatus, and FIG. 8 is a schematic view of a fluorescent film used in the image forming apparatus of FIG. FIG. 9 shows NT
It is a block diagram which shows an example of the drive circuit for performing a display according to a television signal of SC system.
【0068】図7において、61は電子放出素子を複数
配した電子源基板、71は電子源基板61を固定したリ
アプレート、76はガラス基板73の内面に蛍光膜74
とメタルバック75等が形成されたフェースプレートで
ある。72は、支持枠であり該支持枠72には、リアプ
レート71、フェースプレート76がフリットガラス等
を用いて接続されている。78は外囲器であり、例えば
大気中あるいは、窒素中で、400〜500度の温度範
囲で10分以上焼成することで、封着して構成される。In FIG. 7, reference numeral 61 denotes an electron source substrate on which a plurality of electron-emitting devices are arranged; 71, a rear plate on which the electron source substrate 61 is fixed; 76, a fluorescent film 74 on the inner surface of a glass substrate 73;
And a face plate on which a metal back 75 and the like are formed. Reference numeral 72 denotes a support frame, and a rear plate 71 and a face plate 76 are connected to the support frame 72 using frit glass or the like. Numeral 78 denotes an envelope which is sealed by firing in air or nitrogen at a temperature range of 400 to 500 ° C. for 10 minutes or more.
【0069】64は、図1における電子放出素子に相当
する。62、63は、表面伝導型電子放出素子の一対の
素子電極と接続されたX方向配線及びY方向配線であ
る。外囲器78は、上述の如く、フェースープレート7
6、支持枠72、リアプレート71で構成される。リア
プレート71は主に基板61の強度を補強する目的で設
けられるため、基板61自体で十分な強度を持つ場合は
別体のリアプレート71は不要とすることができる。即
ち、基板61に直接支持枠72を封着し、フェースプレ
ート76、支持枠72及び基板61で外囲器78を構成
しても良い。一方、フェースプレート76、リアプレー
ト71間に、スペーサーとよばれる不図示の支持体を設
置することにより、大気圧に対して十分な強度をもつ外
囲器78を構成することもできる。Reference numeral 64 corresponds to the electron-emitting device in FIG. Reference numerals 62 and 63 denote an X-direction wiring and a Y-direction wiring connected to a pair of device electrodes of the surface conduction electron-emitting device. The envelope 78 includes the face-plate 7 as described above.
6, a support frame 72, and a rear plate 71. Since the rear plate 71 is provided mainly for the purpose of reinforcing the strength of the substrate 61, if the substrate 61 itself has sufficient strength, the separate rear plate 71 can be unnecessary. That is, the support frame 72 may be directly sealed to the substrate 61, and the envelope 78 may be configured by the face plate 76, the support frame 72, and the substrate 61. On the other hand, by providing a support (not shown) called a spacer between the face plate 76 and the rear plate 71, an envelope 78 having sufficient strength against atmospheric pressure can be configured.
【0070】図8は、蛍光膜を示す模式図である。蛍光
膜74は、モノクロームの場合は蛍光体のみから構成す
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あるいはブラックマトリク
スなどと呼ばれる黒色導電材81と蛍光体82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82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74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。ブラックストライプの材料としては、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. 8 is a schematic diagram showing a fluorescent film. The fluorescent film 74 can be composed of only a phosphor in the case of monochrome. In the case of a color fluorescent film, it can be composed of a black conductive material 81 called a black stripe or a black matrix and a fluorescent material 82 depending on the arrangement of the fluorescent materials. The purpose of providing the black stripes and the black matrix is to make the color separation and the like inconspicuous by making the painted portions between the phosphors 82 of the necessary three primary color phosphors black in color display, An object of the present invention is to suppress a decrease in contrast due to light reflection. As a material for the black stripe, a material which is conductive and has little light transmission and reflection can be used in addition to a commonly used material mainly containing graphite.
【0071】ガラス基板73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、印刷法等
が採用できる。蛍光膜74の内面側には、通常メタルバ
ック75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7
6側ヘ鏡面反射させることにより輝度を向上させるこ
と、電子ビーム加速電圧を印加するための電極として作
用させること、外囲器内で発生した負イオンの衝突によ
るダメージから蛍光体を保護すること等である。メタル
バックは、蛍光膜作製後、蛍光膜の内面側表面の平滑化
処理 (通常、「フィルミング」と呼ばれる。)を行い、そ
の後Alを真空蒸着等を用いて堆積させることで作製で
きる。The method of applying the fluorescent substance to the glass substrate 73 can employ a precipitation method, a printing method, or the like irrespective of monochrome or color. Usually, a metal back 75 is provided on the inner surface side of the fluorescent film 74. The purpose of providing a metal back is
The face plate 7 emits the light emitted from the phosphor toward the inner surface side.
Improve brightness by specular reflection to the 6 side, use as electrode for applying electron beam acceleration voltage, protect phosphor from damage due to collision of negative ions generated in envelope, etc. It is. The metal back can be manufactured by performing a smoothing treatment (usually called “filming”) on the inner surface of the fluorescent film after the fluorescent film is manufactured, and then depositing Al using vacuum evaporation or the like.
【0072】フェースプレート76には、更に蛍光膜7
4の導電性を高めるため、蛍光膜74の外面側に透明電
極(不図示)を設けてもよい。前述の封着を行う際に
は、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。The face plate 76 is further provided with a fluorescent film 7.
A transparent electrode (not shown) may be provided on the outer surface side of the fluorescent film 74 in order to increase the conductivity of the fluorescent film 74. When performing the above-described 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.
【0073】図7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。外囲器78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
プションポンプなど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、10-7Torr程度
の真空度の有機物質の十分少ない雰囲気にした後、封止
が成される。外囲器78の封止後の真空度を維持するた
めに、 ゲッター処理を行なうこともできる。 これは、外
囲器78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78
内の所定の位置(不図示)に配置されたゲッターを加熱
し、 蒸着膜を形成する処理である。ゲッターは通常Ba
等が主成分であり、該蒸着膜の吸着作用により、たとえ
ば1×10-5ないしは1×10-7Torrの真空度を維
持するものである。ここで、表面伝導型電子放出素子の
フォーミング処理以降の工程は、適宜設定できる。The image forming apparatus shown in FIG. 7 is manufactured, for example, as follows. The envelope 78 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, similarly to the above-described stabilization step, and is discharged at about 10 −7 Torr. After the atmosphere is made sufficiently low in the degree of vacuum of the organic substance, sealing is performed. To maintain the degree of vacuum after the envelope 78 is sealed, a getter process may be performed. This is achieved by heating using resistance heating or high-frequency heating immediately before or after sealing the envelope 78.
This is a process of heating a getter disposed at a predetermined position (not shown) in the inside to form a deposited film. Getter is usually Ba
Are the main components, and maintain a vacuum degree of, for example, 1 × 10 −5 to 1 × 10 −7 Torr by the adsorption action of the deposited film. Here, steps after the forming process of the surface conduction electron-emitting device can be appropriately set.
【0074】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9を用いて説明する。図9において、91
は画像表示表示パネル、92は走査回路、93は制御回
路、94はシフトレジスタである。95はラインメモ
リ、96は同期信号分離回路、97は変調信号発生器、
Vxおよび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.
Denotes an image display panel, 92 denotes a scanning circuit, 93 denotes a control circuit, and 94 denotes a shift register. 95 is a line memory, 96 is a synchronization signal separation circuit, 97 is a modulation signal generator,
Vx and Va are DC voltage sources.
【0075】表示パネル91は、端子Dox1〜Dox
m、端子Doy1〜Doyn、及び高圧端子Hvを介し
て外部の電気回路と接続している。端子Dox1〜Do
xmには、表示パネル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一行(N素子)ずつ順次駆動する為
の走査信号が印加される。The display panel 91 has terminals Dox1 to Dox.
m, terminals Doy1 to Doyn, and a high-voltage terminal Hv are connected to an external electric circuit. Terminals Dox1 to Do
xm is a scanning signal for sequentially driving electron sources provided in the display panel, that is, a group of surface conduction electron-emitting devices arranged in a matrix of M rows and n columns, one row at a time (N elements). Is applied.
【0076】端子Dy1〜Dynには、前記走査信号に
より選択された一行の表面伝導型電子放出素子の各素子
の出力電子ビームを制御する為の変調信号が印加され
る。高圧端子Hvには、直流電圧源Vaより、例えば1
0kV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。To the terminals Dy1 to Dyn, a modulation signal for controlling the output electron beam of each of the surface conduction electron-emitting devices in one row selected by the scanning signal is applied. The high-voltage terminal Hv is connected to the DC voltage source Va, for example, by one.
A DC voltage of 0 kV is supplied, which is an accelerating voltage for applying sufficient energy to the electron beam emitted from the surface conduction electron-emitting device to excite the phosphor.
【0077】走査回路92について説明する。同回路
は、内部にM個のスイッチング素子を備えたもので (図
中、S1ないしSmで模式的に示している)ある。各ス
イッチング素子は、直流電圧源Vx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91の端子Dx1ないしDxmと電気的に接続
される。S1〜Smの各スイッチング素子は、制御回路
93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。Next, the scanning circuit 92 will be described. This circuit includes M switching elements inside (in the figure, S1 to Sm are schematically shown). Each switching element has a DC voltage source Vx output voltage or 0
[V] (ground level) is selected and electrically connected to the terminals Dx1 to Dxm of the display panel 91. Each of the switching elements S1 to Sm operates based on the control signal Tscan output from the control circuit 93, and can be configured by combining switching elements such as FETs, for example.
【0078】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(電子放出しきい値電圧)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
放出しきい値電圧以下となるような一定電圧を出力する
よう設定されている。制御回路93は、外部より入力す
る画像信号に基づいて適切な表示が行なわれるように各
部の動作を整合させる機能を有する。制御回路93は、
同期信号分離回路96より送られる同期信号Tsyncに基
づいて、各部に対してTscanおよびTsft およびTmry
の各制御信号を発生する。In the case of the present embodiment, the DC voltage source Vx uses a drive voltage applied to an unscanned element based on the characteristics (electron emission threshold voltage) of the surface conduction type electron emission element. It is set to output a constant voltage that is equal to or lower than the voltage. The control circuit 93 has a function of matching the operation of each unit so that appropriate display is performed based on an image signal input from the outside. The control circuit 93
Based on the synchronization signal Tsync sent from the synchronization signal separation circuit 96, Tscan, Tsft and Tmry
Are generated.
【0079】同期信号分離回路96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為の回路で、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96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Tsy
nc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。該
DATA信号はシフトレジスタ94に入力される。The synchronizing signal separating circuit 96 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 96 includes a vertical synchronizing signal and a horizontal synchronizing signal.
This is shown as an nc signal. The luminance signal component of the image separated from the television signal is referred to as a DATA signal for convenience. The DATA signal is input to the shift register 94.
【0080】シフトレジスタ94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93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94のシ
フトクロックであるということもできる。)。シリアル
/パラレル変換された画像1ライン分(電子放出素子N
素子分の駆動データに相当)のデータは、Idl〜Id
nのN個の並列信号として前記シフトレジスタ94より
出力される。The shift register 94 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 93. (Ie, the control signal Tsft can be said to be a shift clock of the shift register 94). One line of serial / parallel converted image (electron emitting element N
Data corresponding to the drive data for the elements) are Idl to Id
The shift register 94 outputs n parallel signals of n.
【0081】ラインメモリ95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93より送られる制御信号Tmry に従って適宜
Id1〜Idnの内容を記憶する。記憶された内容は、
Id’1〜Id’nとして出力され、変調信号発生器9
7に入力される。The line memory 95 is a storage device for storing data for one line of an image for a required time only.
The contents of Id1 to Idn are stored as appropriate according to the control signal Tmry sent from the control circuit 93. The stored contents are
Id'1 to Id'n are output as modulated signal generator 9
7 is input.
【0082】変調信号発生器97は、画像データId’
1〜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Doy1〜Doynを通じて表示パネル9
1内の表面伝導型電子放出素子に印加される。The modulation signal generator 97 outputs the image data Id ′
1 to Id'n are signal sources for appropriately driving and modulating each of the surface conduction electron-emitting devices in accordance with the respective ones of the display panel 9 through terminals Doy1 to Doyn.
1 is applied to the surface conduction electron-emitting device.
【0083】前述したように、本発明を適用可能な電子
放出素子は放出電流Ieに対して以下の基本特性を有し
ている。即ち、電子放出には明確なしきい値電圧Vthが
あり、Vth以上の電圧を印加された時のみ電子放出が生
じる。電子放出しきい値以上の電圧に対しては、素子へ
の印加電圧の変化に応じて放出電流も変化する。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
ば電子放出閾値以下の電圧を印加しても電子放出は生じ
ないが、電子放出閾値以上の電圧を印加する場合には電
子ビームが出力される。その際、パルスの波高値Vmを
変化させる事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。As described above, the electron-emitting device to which the present invention can be applied has the following basic characteristics with respect to the emission current Ie. That is, electron emission has a clear threshold voltage Vth, and electron emission occurs only when a voltage equal to or higher than Vth is applied. For a voltage equal to or higher than the electron emission threshold, the emission current also changes according to the change in the voltage applied to the device. From this, when a pulse-like voltage is applied to this element, for example, when a voltage lower than the electron emission threshold is applied, electron emission does not occur, but when a voltage higher than the electron emission threshold is applied, the electron beam is emitted. Is output. At that time, the intensity of the output electron beam can be controlled by changing the pulse peak value Vm.
【0084】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事が
可能である。Further, it is possible to control the total amount of charges of the output electron beam by changing the pulse width Pw.
【0085】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、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97として、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パルスの波高
値を変調するような電圧変調方式の回路を用いることが
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, a circuit of a voltage modulation method that generates a voltage pulse of a fixed length and modulates the peak value of the pulse appropriately according to input data is used as the modulation signal generator 97. be able to.
【0086】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97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。When implementing the pulse width modulation method,
As the modulation signal generator 97, a pulse width modulation type circuit that generates a voltage pulse having a constant peak value and appropriately modulates the width of the voltage pulse according to input data can be used.
【0087】シフトレジスタ94やラインメモリ95
は、デジタル信号式のものをもアナログ信号式のものを
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 94 and the line memory 95
The digital signal type and the analog signal type can be adopted. This is because the serial / parallel conversion and storage of the image signal may be performed at a predetermined speed.
【0088】デジタル信号式を用いる場合には、 同期信
号分離回路96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96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95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97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97には、 例えばD/A変換回路を用
い、必要に応じて増幅回路などを付加する。パルス幅変
調方式の場合、変調信号発生器97には、例えば高速の
発振器および発振器の出力する波数を計数する計数器
(カウンタ)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 synchronizing signal separation circuit 96 into a digital signal. For this purpose, an A / D converter may be provided at the output of the 96. In this connection, the circuit used for the modulation signal generator 97 differs slightly depending on whether the output signal of the line memory 95 is a digital signal or an analog signal. That is, in the case of the voltage modulation method using a digital signal,
For example, a D / A conversion circuit is used as the modulation signal generator 97, and an amplification circuit and the like are added as necessary. In the case of the pulse width modulation method, the modulation signal generator 97 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.
【0089】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97には、例えばオペアンプなどを
用いた増幅回路を採用でき、必要に応じてレベルシフト
回路など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 97, 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.
【0090】このような構成をとり得る本発明を適用可
能な画像表示装置においては、各電子放出素子に、容器
外端子Dox1〜Doxm、Doy1〜Doynを介し
て電圧を印加することにより、電子放出が生ずる。高圧
端子Hvを介してメタルバック75、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74に衝突し、発光が生じて画
像が形成される。In an image display apparatus to which the present invention can be applied, which has such a configuration, by applying a voltage to each electron-emitting device via external terminals Dox1 to Doxm and Doy1 to Doyn, electron emission is performed. Occurs. A high voltage is applied to the metal back 75 or a transparent electrode (not shown) via the high voltage terminal Hv to accelerate the electron beam. The accelerated electrons collide with the fluorescent film 74 and emit light to form an image.
【0091】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方式などの
他、これよりも、多数の走査線からなるTV信号(例え
ば、MUSE方式をはじめとする高品位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 is 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 including a larger number of scanning lines (for example, the MUSE system and the like) High-definition TV).
【0092】次に、はしご型配置の電子源及び画像形成
装置について図10及び図11を用いて説明する。図1
0は、はしご型配置の電子源の一例を示す模式図であ
る。図10において、100は電子源基板、101は電
子放出素子である。102、Dx1〜Dx10は、電子
放出素子101を接続するための共通配線である。電子
放出素子101は、基板100上に、X方向に並列に複
数個配されている(これを素子行と呼ぶ)。この素子行
が複数個配されて、電子源を構成している。Next, the ladder-type electron source and the image forming apparatus will be described with reference to FIGS. FIG.
0 is a schematic diagram showing an example of a ladder-type arrangement of electron sources. In FIG. 10, reference numeral 100 denotes an electron source substrate, and 101 denotes an electron-emitting device. 102, Dx1 to Dx10 are common wirings for connecting the electron-emitting devices 101. A plurality of electron-emitting devices 101 are arranged on the substrate 100 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.
【0093】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
しきい値以上の電圧を、電子ビームを放出しない素子行
には、電子放出しきい値以下の電圧を印加する。各素子
行間の共通配線Dx2〜Dx9は、例えばDx2、Dx
3を同一配線とすることもできる。By applying a drive voltage between the common lines of each element row, each element row can be driven independently.
That is, a voltage equal to or higher than the electron emission threshold is applied to an element row that wants to emit an electron beam, and a voltage equal to or lower than the electron emission threshold is applied to an element row that does not emit an electron beam. Common lines Dx2 to Dx9 between the element rows are, for example, Dx2, Dx
3 can be the same wiring.
【0094】図11は、はしご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。110はグリッド電極、111は電子が通過する
ための空孔、112はDox1、Dox2...Dox
mよりなる容器外端子である。113は、グリッド電極
110と接続されたG1、G2...Gnからなる容器
外端子、114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11においては、図7、図10
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7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100とフェースプレート
76の間にグリッド電極110を備えているか否かであ
る。FIG. 11 is a schematic diagram showing an example of a panel structure in an image forming apparatus having a ladder-type electron source. 110 is a grid electrode, 111 is a hole through which electrons pass, 112 is Dox1, Dox2. . . Dox
m outside the container. 113 are G1, G2... Connected to the grid electrode 110. . . An external terminal 114 made of Gn is an electron source substrate in which the common wiring between the element rows is the same wiring. In FIG. 11, FIGS.
Are given the same reference numerals as those shown in these figures. A major difference between the image forming apparatus shown here and the image forming apparatus having the simple matrix arrangement shown in FIG. 7 is whether or not the grid electrode 110 is provided between the electron source substrate 100 and the face plate 76.
【0095】図11においては、基板100とフェース
プレート76の間には、グリッド電極110が設けられ
ている。グリッド電極110は、表面伝導型放出素子か
ら放出された電子ビームを変調するためのものであり、
はしご型配置の素子行と直交して設けられたストライプ
状の電極に電子ビームを通過させるため、各素子に対応
して1個ずつ円形の開口111が設けられている。グリ
ッドの形状や設置位置は図11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、グリッドを表面伝導型放
出素子の周囲や近傍に設けることもできる。容器外端子
112およびグリッド容器外端子113は、不図示の制
御回路と電気的に接続されている。In FIG. 11, a grid electrode 110 is provided between the substrate 100 and the face plate 76. The grid electrode 110 is for modulating the electron beam emitted from the surface conduction electron-emitting device,
In order to allow an electron beam to pass through stripe-shaped electrodes provided orthogonally to the ladder-shaped element rows, one circular opening 111 is provided for each element. The shape and installation position of the grid 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 may be provided around or near the surface conduction electron-emitting device. The outer container terminal 112 and the outer grid container terminal 113 are electrically connected to a control circuit (not shown).
【0096】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)していくのと同期してグリッド電極
列に画像1ライン分の変調信号を同時に印加する。これ
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. Thus, the irradiation of each electron beam to the phosphor can be controlled, and the image can be displayed line by line.
【0097】本発明の思想によれば、本発明の画像表示
装置は表示に用いられる画像形成装置に限られるもので
なく、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、感光性ドラムと
発光ダイオード等で構成された光プリンターの発光ダイ
オード等の代替の発光源として用いることもできる。ま
たこの際、上述のm本の行方向配線とn本の列方向配線
を適宜選択することでライン状発光源だけでなく、2次
元状の発光源としても応用できる。According to the idea of the present invention, the image display device of the present invention is not limited to the image forming device used for display, but may be any other device such as a television broadcast display device, a video conference system or a display device such as a computer. It can also be used as an alternative light source such as a light emitting diode of an optical printer including a photosensitive drum and a light emitting diode. At this time, by appropriately selecting the above-mentioned m row-directional wirings and n column-directional wirings, the present invention can be applied not only to a linear light emitting source but also to a two-dimensional light emitting source.
【0098】[0098]
【作用】本発明の電子放出素子の製造方法に用いられる
有機金属錯塩は、パラジウム塩と珪素を含む配位子もし
くはリンおよび珪素を含む配位子とから形成されるが、
かかるパラジウム錯塩は焼成によりパラジウム塩と配位
子に分離する。配位子は珪素を含み且つ温度も高いので
分解を伴って基板の珪素成分と反応しやすい。配位子の
分離と基板の珪素との反応のどちらが先に起きるかは錯
体の種類や焼成条件で異なるが、いずれの場合もパラジ
ウム塩の近傍で二酸化珪素などの無機珪素化合物が形成
される。The organometallic complex used in the method for manufacturing an electron-emitting device of the present invention is formed from a palladium salt and a ligand containing silicon or a ligand containing phosphorus and silicon.
Such a palladium complex salt is separated into a palladium salt and a ligand by calcination. Since the ligand contains silicon and has a high temperature, it easily reacts with the silicon component of the substrate with decomposition. Which of the separation of the ligand and the reaction with the silicon of the substrate occurs first depends on the type of the complex and the firing conditions, but in any case, an inorganic silicon compound such as silicon dioxide is formed near the palladium salt.
【0099】パラジウム塩も配位子がはずれると不安定
になり、分解して酸化パラジウムや金属パラジウムにな
る。二酸化珪素などの無機珪素化合物が隔壁となりパラ
ジウムを不純物から隔離することが本発明の第1の特徴
である。When the ligand is removed, the palladium salt becomes unstable and decomposes to form palladium oxide or metal palladium. A first feature of the present invention is that an inorganic silicon compound such as silicon dioxide serves as a partition wall to isolate palladium from impurities.
【0100】配位子に珪素以外にリンを含む場合には、
焼成時に珪素成分と再反応して二酸化珪素の隔壁部内に
取り込まれることが電子分光法(ESCA)などの分析
により確認された。リンの酸化物である五酸化リンは珪
素成分に取り込まれて、リン(例えばP2 O5 )成分に
よるNaゲッタリング効果でブロック作用があると考え
られる。When the ligand contains phosphorus other than silicon,
It was confirmed by analysis such as electron spectroscopy (ESCA) that it re-reacted with the silicon component during firing and was taken into the silicon dioxide partition walls. It is thought that phosphorus pentoxide, which is an oxide of phosphorus, is taken into the silicon component and has a blocking effect due to the Na gettering effect of the phosphorus (eg, P 2 O 5 ) component.
【0101】珪素以外にリンを含む配位子の場合には、
無機珪素化合物が隔壁となるだけでなく化学的なブロッ
ク効果があることが本発明の第2の特徴である。かかる
作用は、これらの珪素成分を含む配位子との錯体を形成
することにより成しうるものである。In the case of a ligand containing phosphorus other than silicon,
A second feature of the present invention is that the inorganic silicon compound not only serves as a partition but also has a chemical blocking effect. Such an effect can be achieved by forming a complex with a ligand containing a silicon component.
【0102】すなわち、有機金属化合物が熱分解により
無機金属化合物となるのとほぼ同時かつ近傍で配位子が
脱離した珪素成分が存在し、場合によっては融解してい
たり分解成分による流動性があるので無機金属と珪素成
分が混合、包括しやすい状況にある。That is, a silicon component from which a ligand has been eliminated exists almost at the same time as and near the time when an organometallic compound is converted into an inorganic metal compound by thermal decomposition. Therefore, there is a situation where the inorganic metal and the silicon component are easily mixed and included.
【0103】[0103]
【実施例】以下、具体的な実施例を挙げで本発明を詳し
く説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるも
のではなく、本発明の目的が達成される範囲内での各要
素の置換や設計変更がなされたものをも包含する。EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to specific examples, but the present invention is not limited to these examples. This includes the case where the element is replaced or the design is changed.
【0104】実施例1(電子放出素子の作成) 酢酸パラジウムにヘキサメチルジシラザンを4.2当量
加えて、室温で3時間撹拌した。粗生成物の酢酸パラジ
ウム・ヘキサメチルジシラザン錯体をエタノール溶離液
でカラム精製した。TG(熱重量分析)およびCHN
(元素分析)測定の結果、有機金属錯体は4配位であ
り、焼成後もパラジウム1に対し珪素が4の割合の膜が
得られることがわかった。 Example 1 ( Preparation of electron-emitting device) Hexamethyldisilazane (4.2 equivalents) was added to palladium acetate, and the mixture was stirred at room temperature for 3 hours. The crude product, palladium acetate-hexamethyldisilazane complex, was column-purified with an ethanol eluent. TG (thermogravimetric analysis) and CHN
(Elemental analysis) As a result of the measurement, it was found that the organometallic complex was tetracoordinate, and a film having a ratio of silicon to palladium of 4 was obtained even after firing.
【0105】本実施例の電子放出素子として図1
(a)、(b)に示すタイプの表面伝導型電子放出素子
を作製した。図2(a)は本素子の平面図を、(b)は
断面図を示している。また、図1(a)、(b)中の1
は基板、2、3は素子に電圧を印加するための素子電
極、4は電子放出部を含む薄膜、5は電子放出部を示
す。尚、図2(a)中のLは素子電極2と素子電極3の
素子電極間隔、Wは素子電極の幅、dは素子電極の厚
さ、W1は素子の幅を表わしている。FIG. 1 shows an electron-emitting device of this embodiment.
A surface conduction electron-emitting device of the type shown in FIGS. FIG. 2A is a plan view of the element, and FIG. 2B is a cross-sectional view. 1 (a) and 1 (b).
Denotes a substrate, 2 and 3 denote device electrodes for applying a voltage to the device, 4 denotes a thin film including an electron emitting portion, and 5 denotes an electron emitting portion. In FIG. 2 (a), L represents the distance between the device electrodes 2 and 3, W represents the width of the device electrode, d represents the thickness of the device electrode, and W1 represents the width of the device.
【0106】図2を用いて本実施例の電子放出素子の作
製方法を述べる。基板1として石英基板を用い、これを
有機溶剤、純水により充分に洗浄し更に200℃の熱風
で乾燥した。該基板1面上に、Ptからなる素子電極
2、3を形成した(図2(a))。この時、素子電極間
隔Lは3μmとし、素子電極の幅W1を500μm、そ
の厚さdを1000オングストロームとした。A method for manufacturing the electron-emitting device of this embodiment will be described with reference to FIGS. A quartz substrate was used as the substrate 1, which was sufficiently washed with an organic solvent and pure water, and further dried with hot air at 200 ° C. Device electrodes 2 and 3 made of Pt were formed on the surface of the substrate 1 (FIG. 2A). At this time, the element electrode interval L was 3 μm, the width W1 of the element electrode was 500 μm, and the thickness d was 1000 Å.
【0107】有機金属化合物として0.1モルの酢酸パ
ラジウム・ヘキサメチルジシラザン錯体を1000ml
の酢酸ブチルに溶解し塗布溶液とした。塗布溶液をミカ
サ製スピンナで1000rpm、30秒の条件で前記素
子電極2,3を形成した絶縁基板1上に塗布製膜した
(図2(b))。これを大気雰囲気オーブン中で300
℃に加熱して前記有機金属化合物を基板上で分解堆積さ
せ、素子電極2,3間に、酸化パラジウムおよび二酸化
珪素微粒子(平均粒径:65オングストローム)からな
る微粒子膜を形成し、電子放出部形成用薄膜4とした
(図2(c))。1000 ml of 0.1 mol of palladium acetate hexamethyldisilazane complex as an organometallic compound
Was dissolved in butyl acetate to obtain a coating solution. The coating solution was applied on an insulating substrate 1 on which the device electrodes 2 and 3 were formed by using a Mikasa spinner at 1000 rpm for 30 seconds (FIG. 2B). Put this in an air oven for 300
The organic metal compound is decomposed and deposited on the substrate by heating to a temperature of about 0.degree. The thin film 4 was formed (FIG. 2C).
【0108】ここで電子放出部形成用薄膜4は、素子電
極2,3間のほぼ中央部に配置した。また、この電子放
出部形成用薄膜4の膜厚は100オングストローム、シ
ート抵抗値は5×104 Ω/□であった。なおここで述
べる微粒子膜とは、複数の微粒子が集合した膜であり、
その微細構造として、微粒子が個々に分散配置した状態
のみならず、微粒子が互いに隣接、あるいは、重なり合
った状態(島状も含む)の膜を指し、その粒径とは、前
記状態で粒子形状が認識可能な微粒子についての径をい
う。Here, the thin film 4 for forming an electron-emitting portion was disposed substantially at the center between the device electrodes 2 and 3. The thickness of the electron-emitting-portion-forming thin film 4 was 100 Å, and the sheet resistance was 5 × 10 4 Ω / □. The fine particle film described here is a film in which a plurality of fine particles are aggregated,
As the fine structure, not only a state in which the fine particles are individually dispersed and arranged, but also a film in a state in which the fine particles are adjacent to each other or overlapped (including an island shape). It refers to the diameter of the recognizable fine particles.
【0109】次に、図2(d)に示すように、電子放出
部5を素子電極2,3間に電圧を印加し電子放出部形成
用薄膜4を通電処理(フォーミング処理)することによ
り作製した。フォーミング処理の電圧波形を図3(b)
に示す。Next, as shown in FIG. 2D, the electron-emitting portion 5 is manufactured by applying a voltage between the device electrodes 2 and 3 and applying a current to the thin film 4 for forming the electron-emitting portion (forming process). did. FIG. 3B shows the voltage waveform of the forming process.
Shown in
【0110】図3(b)中、T1およびT2は電圧波形
のパルス幅とパルス間隔であり、本実施例ではT1を1
m秒、T2を10m秒とし、三角波の波高値(フォーミ
ング時のピーク電圧)は時間とともに漸増させ、フォー
ミング処理は1×10-6Torrの真空雰囲気下で60
秒間行なった。このようにして作製された電子放出部5
は、パラジウム元素および珪素元素を主成分とする微粒
子が分散配置された状態となり、その微粒子の平均粒径
は28オングストロームであった。In FIG. 3B, T1 and T2 are the pulse width and pulse interval of the voltage waveform, and in this embodiment, T1 is 1
m sec, and T2 and 10m sec, height of the triangular wave (the peak voltage for the forming) is gradually increasing with time, forming treatment in a vacuum atmosphere of 1 × 10 -6 Torr 60
Seconds. Electron emitting portion 5 thus manufactured
Was in a state where fine particles mainly composed of a palladium element and a silicon element were dispersed and arranged, and the average particle diameter of the fine particles was 28 angstroms.
【0111】以上のようにして作製された素子につい
て、図4の装置を用いてその電子放出特性の測定を行な
った。なお本実施例では、アノード電極と電子放出素子
間の距離を4mm、アノード電極の電位を1kV、電子
放出特性測定時の真空装置内の真空度を1×10-6To
rrとした。以上のような測定評価装置を用いて、本電
子放出素子の電極2、3間に素子電圧を印加し、その時
に流れる素子電流Ifおよび放出電流Ieを測定したと
ころ、図6に示したような電流−電圧特性が得られた。
本素子では、素子電圧8V程度から急激に放出電流Ie
が増加し、素子電圧16Vでは素子電流Ifが2.3m
A、放出電流Ieが1.2μAとなり、電子放出効率η
=Ie/If(%)は0.05%であった。The electron emission characteristics of the device fabricated as described above were measured using the apparatus shown in FIG. In this embodiment, the distance between the anode electrode and the electron-emitting device is 4 mm, the potential of the anode electrode is 1 kV, and the degree of vacuum in the vacuum apparatus when measuring the electron emission characteristics is 1 × 10 −6 To.
rr. The device voltage was applied between the electrodes 2 and 3 of the present electron-emitting device using the measurement and evaluation apparatus as described above, and the device current If and the emission current Ie flowing at that time were measured. As shown in FIG. Current-voltage characteristics were obtained.
In this device, the emission current Ie suddenly starts from a device voltage of about 8V.
Increases, and the element current If is 2.3 m at an element voltage of 16 V.
A, the emission current Ie becomes 1.2 μA, and the electron emission efficiency η
= Ie / If (%) was 0.05%.
【0112】以上説明した実施例中、電子放出部を形成
する際に、素子の電極間に三角波パルスを印加してフォ
ーミング処理を行なっているが、素子の電極間に印加す
る波形は三角波に限定することはなく、矩形波など所望
の波形を用いても良く、その波高値およびパルス幅、パ
ルス間隔等についても上述の値に限ることなく、電子放
出部が良好に形成されれば所望の値を選択することがで
きる。In the embodiments described above, when forming the electron-emitting portion, the forming process is performed by applying a triangular wave pulse between the electrodes of the device, but the waveform applied between the electrodes of the device is limited to the triangular wave. A desired waveform such as a rectangular wave may be used, and the peak value, pulse width, pulse interval, and the like are not limited to the above-described values. Can be selected.
【0113】実施例2(画像形成装置の作成) 電子源の一部の平面図を図12中のA−A’、断面図を
図13に示す。但し、図12および図13において同じ
記号を示したものは同じものを表わす。ここで71は基
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)、4は電子放出部を含む薄膜、2、3は
素子電極、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。 Example 2 (Preparation of Image Forming Apparatus) A plan view of a part of the electron source is shown by AA 'in FIG. 12, and a sectional view is shown in FIG. However, the same reference numerals in FIGS. 12 and 13 indicate the same components. Here, reference numeral 71 denotes a substrate; 72, an X-direction wiring (also referred to as a lower wiring) corresponding to Dxm in FIG. 7; 73, a Y-direction wiring (also referred to as an upper wiring) corresponding to Dyn in FIG. Thin films included, 2 and 3, are device electrodes, 141 is an interlayer insulating layer, and 142 is a contact hole for electrical connection between the device electrode 2 and the lower wiring 72.
【0114】以下に図14、15を用い、本実施例の製
造方法の一例を説明する。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1上に、真空蒸着によ
り厚さ50オングストロームのCr、厚さ6000オン
グストロームの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及び現像し
て、下配線72のレジストパターンを形成し、Au/C
r堆積膜をウェットエッチングして、所望の形状の下配
線82を形成する。Hereinafter, an example of the manufacturing method of this embodiment will be described with reference to FIGS. Step-a On a substrate 1 in which a 0.5 μm-thick silicon oxide film was formed on a cleaned soda lime glass by a sputtering method, 50 Å thick Cr and 6000 Å thick Au were sequentially laminated by vacuum evaporation. Thereafter, a photoresist (AZ1370, manufactured by Hoechst) is spin-coated with a spinner and baked, and then a photomask image is exposed and developed to form a resist pattern of the lower wiring 72, and Au / C
The r-deposited film is wet-etched to form a lower wiring 82 having a desired shape.
【0115】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する。 Step-b Next, an interlayer insulating layer 141 made of a silicon oxide film having a thickness of 1.0 μm is deposited by RF sputtering.
【0116】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122を形成する。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 A contact hole 1 was formed in the silicon oxide film deposited in Step b.
A photoresist pattern for forming 42 is formed, and using this as a mask, the interlayer insulating layer 141 is etched to form a contact hole 122. Etching is CF 4
And using the H 2 gas RIE (Reactive Ion
Etching) method.
【0117】工程−d その後、素子電極と素子電極間ギャップとなるべきクロ
ムパターンを形成し、その上に本発明の有機白金錯体を
スピンナ塗布及び乾燥し、350℃で1時間焼成した。
Pt/クロム堆積膜をリフトオフし、厚さ1000オン
グストロームのPt素子電極を堆積した。素子電極間隔
Lは3μmとし、素子電極の幅W1を300μmを有す
る素子電極2、3を形成した。 Step-d Thereafter, a chromium pattern to be a gap between the device electrodes was formed, and the organoplatinum complex of the present invention was spin-coated and dried thereon, and baked at 350 ° C. for 1 hour.
The Pt / chromium deposited film was lifted off, and a Pt element electrode having a thickness of 1000 Å was deposited. The device electrode spacing L was 3 μm, and device electrodes 2 and 3 having a device electrode width W1 of 300 μm were formed.
【0118】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50オングストロームのTi、厚
さ5000オングストロームのAuを順次真空蒸着によ
り堆積し、リフトオフにより不要の部分を除去して、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, 50 angstrom thick Ti and 5000 angstrom thick Au are sequentially deposited by vacuum evaporation, and unnecessary unnecessary portions are lifted off. By removing the portion, the upper wiring 73 having a desired shape was formed.
【0119】工程−f 図16に本工程に関わる電子放出素子の電子放出部形成
用薄膜4のマスクの平面図の一部を示す。素子間電極ギ
ャップL1およびこの近傍に開口を有するマスクであ
り、このマスクにより膜厚1000オングストロームの
Cr膜161を真空蒸着により堆積・パターニングし、
その上に塩化パラジウム・N、N−ジメチルトリメチル
シリルアミン錯体をスピンナを用いて塗布し300℃で
20分焼成した。こうして形成された主元素としてPd
およびSiよりなる微粒子からなる電子放出部形成用薄
膜4の膜厚は100オングストローム、シート抵抗値は
5×104 Ω/□であった。 Step-f FIG. 16 shows a part of a plan view of a mask of the thin film 4 for forming the electron-emitting portion of the electron-emitting device involved in this step. A mask having an opening in the vicinity of the inter-element electrode gap L1 and using this mask to deposit and pattern a Cr film 161 having a thickness of 1000 angstroms by vacuum evaporation;
A palladium chloride / N, N-dimethyltrimethylsilylamine complex was applied thereon using a spinner and baked at 300 ° C. for 20 minutes. Pd as the main element thus formed
The thickness of the electron-emitting-portion-forming thin film 4 made of fine particles of Si and Si was 100 Å and the sheet resistance was 5 × 10 4 Ω / □.
【0120】工程−g Cr膜161および焼成後の電子放出部形成用薄膜4を
酸エッチャントによりエッチングして所望のパターンを
形成した。 Step-g The Cr film 161 and the fired electron emitting portion forming thin film 4 were etched with an acid etchant to form a desired pattern.
【0121】工程−h コンタクトホール142部分以外にレジストを塗布する
ようなパターンを形成し、真空蒸着により厚さ50オン
グストロームのTi、厚さ5000オングストロームの
Auを順次堆積した。リフトオフにより不要の部分を除
去することにより、コンタクトホール141を埋め込ん
だ。以上の工程により基板61上に下配線62、層間絶
縁層141、上配線63、素子電極2、3及び電子放出
部形成用薄膜4等を形成した。 Step-h A pattern was formed such that a resist was applied to portions other than the contact hole 142, and Ti having a thickness of 50 angstroms and Au having a thickness of 5000 angstroms were sequentially deposited by vacuum evaporation. Unnecessary portions were removed by lift-off to bury the contact holes 141. Through the above steps, the lower wiring 62, the interlayer insulating layer 141, the upper wiring 63, the device electrodes 2, 3 and the thin film 4 for forming the electron emission portion were formed on the substrate 61.
【0122】次に、以上のようにして作成した電子源を
用いて表示装置を構成した。基板61をリアプレート7
1上に固定した後、基板61の5mm上方に、フェース
プレート76(ガラス基板73の内面に蛍光膜74とメ
タルバック75が形成されて構成される)を支持枠72
を介し配置し、フェースプレート76、支持枠72、リ
アプレート71の接合部にフリットガラスを塗布し、大
気中400℃で10分焼成することで封着した。またリ
アプレート71への基板61の固定もフリットガラスで
行なった。Next, a display device was constructed using the electron source created as described above. Substrate 61 with rear plate 7
After fixing on the substrate 1, a face plate 76 (formed by forming a fluorescent film 74 and a metal back 75 on the inner surface of a glass substrate 73) is supported 5 mm above the substrate 61.
Then, frit glass was applied to the joint portion of the face plate 76, the support frame 72, and the rear plate 71, and baked at 400 ° C. for 10 minutes in the atmosphere to seal. The fixing of the substrate 61 to the rear plate 71 was also performed using frit glass.
【0123】図7において、64は電子放出素子、6
2、63はそれぞれX方向およびY方向の配線である。
蛍光膜74は、モノクロームの場合は蛍光体のみからな
るが、本実施例では蛍光体はストライプ形状を採用し、
先にブラックストライプを形成し、その間隙部に各色蛍
光体を塗布し、蛍光膜74を作成した。ブラックストラ
イプの材料として通常良く用いられている黒鉛を主成分
とする材料を用いた。ガラス基板73に蛍光体を塗布す
る方法はスラリー法を用いた。In FIG. 7, reference numeral 64 denotes an electron-emitting device;
Reference numerals 2 and 63 denote wirings in the X and Y directions, respectively.
The fluorescent film 74 is made of only a phosphor in the case of monochrome, but in this embodiment, the phosphor adopts a stripe shape,
First, a black stripe was formed, and phosphors of each color were applied to the gaps to form a phosphor film 74. As the material for the black stripe, a material mainly containing graphite, which is generally used, was used. A slurry method was used to apply the phosphor to the glass substrate 73.
【0124】メタルバックは、蛍光膜作製後、蛍光膜7
4の内面側表面の平滑化処理(通常フィルミングと呼ば
れる)を行ない、その後、Alを真空蒸着することで作
製した。フェースプレート76には、更に蛍光膜74の
導電性を高めるため、蛍光膜74の外面側に透明電極が
設けられる場合もあるが、本実施例では、メタルバック
のみで十分な導電性が得られたので省略した。前述の封
着を行なう際、カラーの場合は各色蛍光体と電子放出素
子とを対応させなくてはいけないため、十分な位置合わ
せを行なった。After the fluorescent film was formed, the metal back
No. 4 was manufactured by performing a smoothing treatment (usually called filming) on the inner surface of the inner surface and then vacuum-depositing Al. In the face plate 76, a transparent electrode may be provided on the outer surface side of the fluorescent film 74 in order to further increase the conductivity of the fluorescent film 74, but in this embodiment, sufficient conductivity can be obtained only by the metal back. Omitted. At the time of performing the above-mentioned sealing, in the case of color, the phosphors of each color must correspond to the electron-emitting devices, so that sufficient alignment was performed.
【0125】以上のようにして完成したガラス容器内の
雰囲気を排気管(不図示)を通じ真空ポンプにて排気
し、十分な真空度に達した後、容器外端子Dox1 〜Dox
m とDoy1 〜Doyn を通じ電子放出素子64の電極2、
3間に電圧を印加し、電子放出部5を、電子放出部形成
用薄膜4を通電処理(フォーミング処理)することによ
り作製した。フォーミング処理の電圧波形は実施例1と
同様のものである。The atmosphere in the glass container completed as described above is exhausted by a vacuum pump through an exhaust pipe (not shown), and after reaching a sufficient degree of vacuum, terminals outside the container Dox1 to Dox.
m and the electrodes 2 of the electron-emitting device 64 through Doy1 to Doyn,
A voltage was applied between the electrodes 3, and the electron-emitting portion 5 was formed by subjecting the thin film 4 for forming an electron-emitting portion to a conduction process (forming process). The voltage waveform of the forming process is the same as that of the first embodiment.
【0126】次に10-6Torr程度の真空度で、不図
示の排気管をガスバーナーで熱することで溶着し外囲器
の封止を行なった。最後に封止後の真空度を維持するた
めに、ゲッター処理を行なった。これは、封止を行なう
直前に、高周波加熱等の加熱方法により、画像形成装置
内の所定の位置(不図示)に配置されたゲッターを加熱
し、蒸着膜を形成処理した。ゲッターはBa等を主成分
とした。Next, at a degree of vacuum of about 10 -6 Torr, the exhaust pipe (not shown) was welded by heating with a gas burner, and the envelope was sealed. Finally, gettering was performed to maintain the degree of vacuum after sealing. In this method, a getter disposed at a predetermined position (not shown) in the image forming apparatus was heated by a heating method such as high-frequency heating or the like just before sealing to form a deposition film. The getter was mainly composed of Ba or the like.
【0127】以上のように完成した本発明の画像表示装
置において、各電子放出素子には、各電子放出素子に
は、容器外端子Dx1〜Dxm、Dy1〜Dynを通じ、走査信
号および変調信号を不図示の信号発生手段よりそれぞ
れ、印加することにより、電子放出させ、高圧端子Hv
を通じ、メタルバック75に数kV以上の高圧を印加
し、電子ビームを加速し、蛍光膜74に衝突させ、励起
・発光させることで画像を表示した。In the image display device of the present invention completed as described above, each of the electron-emitting devices has a scanning signal and a modulation signal that are not applied to the respective electron-emitting devices through terminals Dx1 to Dxm and Dy1 to Dyn outside the container. Electrons are emitted by applying the signals from the signal generation means shown in FIG.
, A high voltage of several kV or more was applied to the metal back 75 to accelerate the electron beam, collided with the fluorescent film 74, and excited and emitted light to display an image.
【0128】実施例3 酢酸パラジウム・3−アミノプロピルトリエトシキシラ
ン錯体を合成し、実施例1、2と同様の電子放出素子お
よび画像形成装置を形成した。実施例1、2と同様の電
子放出を行なったところ、素子表面へのNa元素の析出
は認められなかった。 Example 3 A palladium acetate.3-aminopropyltriethoxysilane complex was synthesized to form an electron-emitting device and an image forming apparatus similar to those of Examples 1 and 2. When electron emission was performed in the same manner as in Examples 1 and 2, no Na element was deposited on the element surface.
【0129】実施例4 酢酸パラジウム・トリス(トリメチルシリル)ホスフィ
ン錯体を得て、実施例1、2と同様の電子放出素子およ
び画像形成装置を形成した。焼成膜は酸化パラジウム、
二酸化珪素およびリンを含み、実施例1と同様の電子放
出を行なったところ、素子表面へのNa元素の析出は認
められなかった。 Example 4 A palladium acetate-tris (trimethylsilyl) phosphine complex was obtained, and the same electron-emitting device and image forming apparatus as in Examples 1 and 2 were formed. The fired film is palladium oxide,
When the same electron emission as in Example 1 including silicon dioxide and phosphorus was performed, no Na element was deposited on the element surface.
【0130】比較例1 ケイ素を含まない有機パラジウム(奥野製薬(株)製、
ccp−4230)含有溶液を青板基板上にスピンコー
ト塗布した後、300℃で10分間の加熱処理をして、
酸化パラジウム(PdO)微粒子(平均粒径:70オン
グストローム)からなる微粒子膜を形成し、電子放出部
形成用薄膜6とした。ここで電子放出部形成用薄膜6
は、その幅(素子の幅)Wを300ミクロンとし、素子
電極5と6のほぼ中央部に配置した。また、この電子放
出部形成用薄膜6の膜圧は100オングストローム、シ
ート抵抗値は5×104Ω/□であった。フォーミング
後の初期特性は素子電圧16Vでは素子電流Ifが2.
2mA、放出電流Ieが1.1μAとなり、電子放出効
率η=Ie/If(%)は0.05%であったが、経時
的な電子放出効率の低下は、本発明の実施例よりも早か
った。 Comparative Example 1 Organic palladium containing no silicon (manufactured by Okuno Pharmaceutical Co., Ltd.)
ccp-4230) -containing solution was spin-coated on a blue plate substrate, and then heat-treated at 300 ° C. for 10 minutes.
A fine particle film made of palladium oxide (PdO) fine particles (average particle diameter: 70 Å) was formed, and was used as a thin film 6 for forming an electron-emitting portion. Here, the electron emitting portion forming thin film 6
Has a width (element width) W of 300 μm and is disposed substantially at the center of the element electrodes 5 and 6. The film thickness of the electron emitting portion forming thin film 6 was 100 Å, and the sheet resistance was 5 × 10 4 Ω / □. The initial characteristics after the forming are as follows.
2 mA, the emission current Ie was 1.1 μA, and the electron emission efficiency η = Ie / If (%) was 0.05%. However, the decrease in the electron emission efficiency over time was earlier than in the examples of the present invention. Was.
【0131】比較例2 比較例1で用いた有機パラジウム溶液をPSGガラス上
にスピンコート塗布し、同様の処理をしたところ、電子
放出効率は、初期0.05%で、比較例1よりは電子放
出効率の低下は遅いが、本発明の実施例と比べると劣化
が早かった。 Comparative Example 2 The organic palladium solution used in Comparative Example 1 was spin-coated on PSG glass and subjected to the same treatment. The initial electron emission efficiency was 0.05%. Although the decrease in the release efficiency was slow, the deterioration was earlier than in the examples of the present invention.
【0132】[0132]
【発明の効果】以上で説明したように、基体上に対向す
る一対の素子電極と、該素子電極に接続し、電子放出部
を有する導電性薄膜とを有する電子放出素子の製造方法
であって、該導電性薄膜の原料となる有機金属薄膜を形
成する工程と、該有機金属薄膜を加熱処理により熱分解
して、導電性薄膜とする工程を有する電子放出素子の製
造方法において、上記有機金属として金属塩と、珪素を
含む中性配位子から形成される有機金属錯塩を用いるこ
とにより、二酸化珪素等が導電性膜を構成する微粒子の
周りに隔壁として形成され、ナトリウムが導電性膜中に
拡散し、電子放出素子の特性に悪影響を及ぼすことを抑
制することが可能となった。As described above, the present invention relates to a method for manufacturing an electron-emitting device having a pair of device electrodes opposed to each other on a substrate and a conductive thin film having an electron-emitting portion connected to the device electrodes. A method of manufacturing an electron-emitting device, comprising: a step of forming an organic metal thin film serving as a raw material of the conductive thin film; and a step of thermally decomposing the organic metal thin film into a conductive thin film by heat treatment. By using an organic metal complex salt formed from a metal salt and a neutral ligand containing silicon, silicon dioxide and the like are formed as partition walls around fine particles constituting the conductive film, and sodium is contained in the conductive film. To suppress the adverse effect on the characteristics of the electron-emitting device.
【図1】 本発明を適用可能な表面伝導型電子放出素子
の構成を示す模式的平面図及び断面図である。FIG. 1 is a schematic plan view and a cross-sectional view illustrating a configuration of a surface conduction electron-emitting device to which the present invention can be applied.
【図2】 本発明の表面伝導型電子放出素子の製造工程
の説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of a manufacturing process of the surface conduction electron-emitting device of the present invention.
【図3】 本発明に好適な通電フォーミングの電圧波形
の例である。FIG. 3 is an example of a voltage waveform of energization forming suitable for the present invention.
【図4】 表面伝導型電子放出素子の電子放出特性を測
定するための測定評価装置の概略構成図である。FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a measurement evaluation device for measuring the electron emission characteristics of the surface conduction electron-emitting device.
【図5】 本発明に好適な表面伝導型電子放出素子の放
出電流Ieおよび素子電流Ifと素子電圧Vfの関係の
典型的な例である。FIG. 5 is a typical example of the relationship between the emission current Ie, the device current If, and the device voltage Vf of the surface conduction electron-emitting device suitable for the present invention.
【図6】 本発明に適用可能な単純マトリクス配置の電
子源である。FIG. 6 is an electron source having a simple matrix arrangement applicable to the present invention.
【図7】 本発明に適用可能な単純マトリクス配置の画
像形成装置の表示パネルの概略構成図である。FIG. 7 is a schematic configuration diagram of a display panel of an image forming apparatus having a simple matrix arrangement applicable to the present invention.
【図8】 蛍光膜の一例を示す模式図である。FIG. 8 is a schematic view illustrating an example of a fluorescent film.
【図9】 画像形成装置をNTSC方式のテレビ信号に
応じて表示を行うための駆動回路の一例を示すブロック
図である。FIG. 9 is a block diagram illustrating an example of a driving circuit for displaying an image forming apparatus according to an NTSC television signal.
【図10】 本発明に適用可能な梯子配置の電子源の一
例を示す模式図である。FIG. 10 is a schematic view showing an example of an electron source having a ladder arrangement applicable to the present invention.
【図11】 本発明に適用可能な画像形成装置の表示パ
ネルの一例を示す概略構成図である。FIG. 11 is a schematic configuration diagram illustrating an example of a display panel of an image forming apparatus applicable to the present invention.
【図12】 画像形成装置の電子源の一部の平面図を示
す図である。FIG. 12 is a plan view illustrating a part of an electron source of the image forming apparatus.
【図13】 画像形成装置の電子源の一部の断面図を示
す図である。FIG. 13 is a diagram illustrating a cross-sectional view of a part of an electron source of the image forming apparatus.
【図14】 画像形成装置の電子源の製造工程の前半部
を示す工程図である。FIG. 14 is a process diagram illustrating a first half of a manufacturing process of the electron source of the image forming apparatus.
【図15】 画像形成装置の電子源の製造工程の後半部
を示す工程図である。FIG. 15 is a process diagram showing the latter half of the manufacturing process of the electron source of the image forming apparatus.
【図16】 電子放出素子の電子放出部形成用薄膜4の
マスクの一部を示す平面図である。FIG. 16 is a plan view showing a part of a mask of a thin film 4 for forming an electron-emitting portion of the electron-emitting device.
【図17】 従来の表面伝導型電子放出素子の一例を示
す模式図である。FIG. 17 is a schematic view showing an example of a conventional surface conduction electron-emitting device.
1:基板、2、3:素子電極、4:導電性薄膜、5:電
子放出部、40:素子電極2・3間の導電性薄膜4を流
れる素子電流Ifを測定するための電流計、41:電子
放出素子に素子電圧Vfを印加するための電源、42:
素子の電子放出部より放出される放出電流Ieを測定す
るための電流計、43:アノード電極44に電圧を印加
するための高圧電源、44:素子の電子放出部より放出
される放出電流Ieを捕捉するためのアノード電極、4
5:真空装置、46:排気ポンプ、61:電子源基板、
62:X方向配線、63:Y方向配線、64:表面伝導
型電子放出素子、65:結線、71:リアプレート、7
2:支持枠、73:ガラス基板、74:蛍光膜、75:
メタルバック、76:フェースプレート、Hv:高圧端
子、78:外囲器、91:表示パネル、92:走査回
路、93:制御回路、94:シフトレジスタ、95:ラ
インメモリ、96:同期信号分離回路、97:変調信号
発生器、VxおよびVa:直流電圧源、100:電子源
基板、101:電子放出素子、102:Dx1〜Dx1
0は、前記電子放出素子を配線するための共通配線、1
10:グリッド電極、111:電子が通過するための空
孔、112:Dox1,Dox2...Doxmよりな
る容器外端子、113:グリッド電極110と接続され
たG1、G2・・・Gnからなる容器外端子、114:
電子源基板、141:層間絶縁層、142: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。1: substrate, 2: 3: element electrode, 4: conductive thin film, 5: electron emitting portion, 40: ammeter for measuring element current If flowing through conductive thin film 4 between element electrodes 2 and 3, 41 : Power supply for applying the device voltage Vf to the electron-emitting device, 42:
An ammeter for measuring an emission current Ie emitted from an electron emission portion of the device; 43: a high voltage power supply for applying a voltage to the anode electrode 44; 44: an emission current Ie emitted from the electron emission portion of the device; Anode electrode for capture, 4
5: vacuum apparatus, 46: exhaust pump, 61: electron source substrate,
62: X direction wiring, 63: Y direction wiring, 64: Surface conduction electron-emitting device, 65: Connection, 71: Rear plate, 7
2: support frame, 73: glass substrate, 74: fluorescent film, 75:
Metal back, 76: face plate, Hv: high voltage terminal, 78: envelope, 91: display panel, 92: scanning circuit, 93: control circuit, 94: shift register, 95: line memory, 96: synchronization signal separation circuit , 97: modulation signal generator, Vx and Va: DC voltage source, 100: electron source substrate, 101: electron-emitting device, 102: Dx1 to Dx1
0 is a common wiring for wiring the electron-emitting devices, 1
10: grid electrode, 111: holes for passing electrons, 112: Dox1, Dox2. . . An external terminal made of Doxm, 113: an external terminal made of G1, G2... Gn connected to the grid electrode 110, 114:
Electron source substrate, 141: interlayer insulating layer, 142: device electrode 2
Contact hole for electrical connection between the wiring and the lower wiring 72.
Claims (12)
子放出素子の製造方法において、金属化合物含有水溶液
を電極間に付与する工程と前記金属化合物を加熱焼成す
る工程とを有し、前記金属化合物が、金属塩と分子内に
珪素および/またはリンを含む中性配位子とから形成さ
れる有機金属錯塩であることを特徴とする電子放出素子
の製造方法。1. A method for manufacturing an electron-emitting device having an electron-emitting portion between opposing electrodes, the method comprising: applying a metal compound-containing aqueous solution between the electrodes; and heating and firing the metal compound. A method for producing an electron-emitting device, wherein the compound is an organometallic complex formed from a metal salt and a neutral ligand containing silicon and / or phosphorus in the molecule.
とする請求項1に記載の電子放出素子の製造方法。2. The method according to claim 1, wherein the metal is palladium.
が0.1重量%から2重量%の範囲であることを特徴と
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 the metal content of the metal compound-containing aqueous solution ranges from 0.1% by weight to 2% by weight.
ェット装置により行うことを特徴とする請求項1〜3に
記載の電子放出素子の製造方法。4. The method for manufacturing an electron-emitting device according to claim 1, wherein the application of the aqueous metal compound solution is performed by an ink jet device.
素子であることを特徴とする請求項1ないし4に記載の
電子放出素子の製造方法。5. The method according to claim 1, wherein the electron-emitting device is a surface conduction electron-emitting device.
成された電子放出素子を、基体上に複数配置してなるこ
とを特徴とする電子源。6. An electron source comprising a plurality of electron-emitting devices formed by the method according to claim 1 arranged on a substrate.
線に対して梯子型に配列したことを特徴とする請求項6
に記載の電子源。7. The device according to claim 6, wherein a plurality of electron-emitting devices are arranged in a ladder shape with respect to two parallel wirings.
The electron source according to 1.
ス配線の交点に配列したことを特徴とする請求項6に記
載の電子源。8. The electron source according to claim 6, wherein a plurality of electron-emitting devices are arranged at intersections of a plurality of matrix wirings.
素子であることを特徴とする請求項6ないし8に記載の
電子源。9. The electron source according to claim 6, wherein said electron-emitting device is a surface conduction electron-emitting device.
像形成部材よりなることを特徴とする画像形成装置。10. An image forming apparatus comprising the electron source according to claim 6 and an image forming member.
とを特徴とする請求項10に記載の画像形成装置。11. The image forming apparatus according to claim 10, wherein said image forming member is made of a phosphor.
出素子であることを特徴とする請求項10ないし11に
記載の画像形成装置。12. An image forming apparatus according to claim 10, wherein said electron-emitting device is a surface conduction electron-emitting device.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11176397A JPH10289653A (en) | 1997-04-15 | 1997-04-15 | Manufacture of electron emission element, electron source, and image forming device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP11176397A JPH10289653A (en) | 1997-04-15 | 1997-04-15 | Manufacture of electron emission element, electron source, and image forming device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JPH10289653A true JPH10289653A (en) | 1998-10-27 |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP11176397A Withdrawn JPH10289653A (en) | 1997-04-15 | 1997-04-15 | Manufacture of electron emission element, electron source, and image forming device |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JPH10289653A (en) |
-
1997
- 1997-04-15 JP JP11176397A patent/JPH10289653A/en not_active Withdrawn
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