JPH09115432A - Method for manufacturing electron-emitting device, electron source, display device, and image forming apparatus - Google Patents
Method for manufacturing electron-emitting device, electron source, display device, and image forming apparatusInfo
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- JPH09115432A JPH09115432A JP29601695A JP29601695A JPH09115432A JP H09115432 A JPH09115432 A JP H09115432A JP 29601695 A JP29601695 A JP 29601695A JP 29601695 A JP29601695 A JP 29601695A JP H09115432 A JPH09115432 A JP H09115432A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 電子放出部形成用薄膜の製造工程を簡略化し
て形成される電子放出部形成用薄膜の膜厚を均一化し、
低コストで安定な電子放出特性を有する電子放出素子の
製造方法、及びそれを用いた電子源、表示素子および画
像形成装置の製造方法を提供する。
【解決手段】 対向する電極間に導電性薄膜形成用材料
溶液を液滴の状態で付与した後加熱焼成する工程を経て
電子放出部を形成する電子放出素子の製造方法におい
て、前記導電性薄膜形成用材料溶液が有機金属化合物と
エーテルを含む水溶液であることを特徴とする電子放出
素子の製造方法並びに該電子放出素子を用いた電子源、
表示素子及び画像形成装置の製造方法。
(57) Abstract: An electron emitting portion forming thin film formed by simplifying a manufacturing process of an electron emitting portion forming thin film,
Provided are a method for manufacturing an electron-emitting device having stable electron emission characteristics at low cost, and an electron source, a display device, and a method for manufacturing an image forming apparatus using the same. A method of manufacturing an electron-emitting device, comprising forming an electron-emitting portion through a step of applying a material solution for forming a conductive thin film in a droplet state between opposing electrodes and then heating and firing the solution, wherein the conductive thin film is formed. A material solution, which is an aqueous solution containing an organic metal compound and ether, and a method for manufacturing an electron-emitting device, and an electron source using the electron-emitting device,
Display element and image forming apparatus manufacturing method.
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は電子放出素子の製造方法
に関し、更に詳しくはインクジェット方式を利用して形
成した電子放出素子およびそれを用いた表示素子、画像
形成装置の製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing an electron-emitting device, and more particularly to an electron-emitting device formed by using an ink jet method, a display device using the same, and a method for manufacturing an image forming apparatus.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来より、電子放出素子としては大別し
て熱電子放出素子と冷陰極電子放出素子の2種類が知ら
れている。冷陰極電子放出素子には電界放出型(FE
型)、金属/絶縁層/金属型(MIM型)や、表面伝導
型電子放出素子等がある。2. Description of the Related Art Heretofore, two types of electron-emitting devices, a thermionic electron-emitting device and a cold cathode electron-emitting device, are known. The field emission type (FE
Type), metal / insulating layer / metal type (MIM type), and surface conduction electron-emitting device.
【0003】FE型の例としてはW.P.Dyke&
W.W.Dolan、“Fieldemissio
n”、Advance in Electron Ph
ysics、8、89(1956)あるいはC.A.S
pindt、“PHYSICALProperties
of thin−film field emiss
ion cathodes with molybde
nium cones”、J.Appl.Phys.,
47,5248(1976)等に開示されたものが知ら
れている。As an example of the FE type, W. P. Dyke &
W. W. Dolan, "Fielddemissio
n ", Advance in Electron Ph
ysics, 8, 89 (1956) or C.I. A. S
pindt, “PHYSICAL PROPERTYS
of thin-film field emiss
ion cathodes with mollybde
nium cones ", J. Appl. Phys.,
47, 5248 (1976) and the like are known.
【0004】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。An example of the MIM type is C.I. A. Mead,
“Operation of Tunnel-Emis
Sion Devices ", J. Apply. Phys.
s. , 32, 646 (1961) and the like are known.
【0005】表面伝導型電子放出素子の例としては、
M.I.Elinson、RadioEng.Elec
tron Phys.、10、1290(1965)等
に開示されたものがある。As an example of the surface conduction electron-emitting device,
M. I. Elinson, RadioEng. Elec
Tron Phys. , 10, 1290 (1965).
【0006】表面伝導型電子放出素子は、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。[0006] The surface conduction electron-emitting device utilizes the phenomenon that electron emission occurs when a current flows through a small-area thin film formed on a substrate in parallel with the film surface.
【0007】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 S
olid Films”、9、317(1972)]、
In2 O3 /SnO2 薄膜によるもの[M.Hartw
ell and C.G.Fonstad:“IEEE
Trans.ED Conf.”、519(197
5)]、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。As the surface conduction electron-emitting device, one using the SnO 2 thin film by Erinson et al.
Thin film [G. Dittmer: "Thin S
old Films ", 9, 317 (1972)],
In 2 O 3 / SnO 2 thin film [M. Hartw
ell and C.I. G. FIG. Fonstad: “IEEE
Trans. ED Conf. 519 (197
5)], using a carbon thin film [Hisashi Araki et al .: Vacuum,
26, No. 1, p. 22 (1983)].
【0008】これらの表面伝導型電子放出素子の典型的
な例として前述のM.ハートウェルの素子構成を図13
に模式的に示す。同図において1は基板である。4は電
子放出部を含む薄膜で、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L1は、0.5m
m〜1mm、W1は、0.1mmで設定されている。As typical examples of these surface conduction electron-emitting devices, the above-mentioned M. The Hartwell device configuration is shown in FIG.
Is schematically shown in. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a substrate. Reference numeral 4 denotes a thin film including an electron emitting portion, which is made of a metal oxide thin film or the like formed by sputtering on an H-shaped pattern, and the electron emitting portion 5 is formed by an energization process called energization forming described later. The element electrode spacing L1 in the figure is 0.5 m.
m-1 mm and W1 are set to 0.1 mm.
【0009】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電子放出部形成用薄膜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る。即ち、通電フ
ォーミングとは前記電子放出部形成用薄膜の両端に直流
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。尚、電子放出部5は電
子放出部形成用薄膜の一部に亀裂が発生しその亀裂付近
から電子放出が行われる。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、上述電子放出部を含む
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。Conventionally, in these surface conduction electron-emitting devices, the electron-emitting portion forming thin film 4 is formed before the electron emission.
In general, the electron emission portion 5 is generally formed by an energization process called energization forming. That is, the energization forming means a DC voltage or a very slow rising voltage, for example, 1 V /
This is to form an electron-emitting portion 5 in which the conductive thin film is locally destroyed, deformed, or denatured by applying and energizing for about a minute to make it into an electrically high resistance state. In the electron emitting portion 5, a crack is generated in a part of the electron emitting portion forming thin film, and electrons are emitted from the vicinity of the crack. The surface conduction electron-emitting device, which has been subjected to the energization forming process, applies a voltage to the thin film 4 including the above-mentioned electron-emitting portion and causes a current to flow through the device.
The electron is emitted from the above-mentioned electron emitting portion 5.
【0010】また最近では、表面伝導型電子放出素子の
構成部位のうち、特に導電性薄膜の形成に関する新規な
方法として、有機金属化合物からなる薄膜を加熱焼成し
て微粒子膜を形成した後、フォトリソグラフィ技術を利
用したパターニングによって薄膜を形成するという方法
も提案されている。Recently, among the constituent parts of the surface conduction electron-emitting device, as a novel method for forming a conductive thin film, a thin film made of an organometallic compound is heated and baked to form a fine particle film, and then a photo film is formed. A method of forming a thin film by patterning using a lithographic technique has also been proposed.
【0011】[0011]
【発明が解決しようとする課題】上述したような従来の
電子放出素子は、主に半導体プロセスに準じたフォトリ
ソグラフィ技術を利用して製造されていたため、大面積
の基板に素子を形成することが困難であるとともに、製
造コストが高いという問題があった。また、液滴を付与
して薄膜を形成する際、一般的には形成される膜が半円
状、すなわち膜厚が液滴中央では厚く、端に近付くほど
薄くなって、膜厚が非常に不均一となり、安定な電子放
出特性を有する電子放出素子が得られなかった。Since the conventional electron-emitting device as described above is manufactured mainly by using the photolithography technique according to the semiconductor process, the device can be formed on a large-sized substrate. There is a problem that it is difficult and the manufacturing cost is high. In addition, when a thin film is formed by applying droplets, generally, the formed film has a semicircular shape, that is, the film thickness is thick at the center of the droplet and becomes thin toward the edge, and the film thickness becomes very large. It became non-uniform, and an electron-emitting device having stable electron emission characteristics could not be obtained.
【0012】本発明は、かかる従来の課題を解決するこ
とを目的とする。すなわち、電子放出部形成用薄膜の製
造工程を簡略化して形成される電子放出部形成用薄膜の
膜厚を均一化し、低コストで安定な電子放出特性を有す
る電子放出素子の製造方法、及びそれを用いた電子源、
表示素子および画像形成装置の製造方法を提供する。An object of the present invention is to solve such conventional problems. That is, a method of manufacturing an electron-emitting device having a stable electron emission characteristic at a low cost, which has a uniform film thickness of the electron-emitting portion forming thin film formed by simplifying the manufacturing process of the electron-emitting portion forming thin film, and the same. An electron source using
Provided is a method for manufacturing a display element and an image forming apparatus.
【0013】[0013]
【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、特定の有機金属化合
物とエーテルとを含む導電性薄膜形成材料を用いること
によって、上記の問題を解決することができる本発明を
完成するに至った。Means for Solving the Problems As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventor has solved the above problems by using a conductive thin film forming material containing a specific organometallic compound and ether. The present invention that can be solved has been completed.
【0014】すなわち本発明の電子放出素子の製造方法
は、対向する電極間に導電性薄膜形成用材料溶液を液滴
の状態で付与した後加熱焼成する工程を経て電子放出部
を形成する電子放出素子の製造方法において、前記導電
性薄膜形成用材料溶液に有機金属化合物とエーテルを含
む水溶液であることを特徴とするものである。That is, according to the method of manufacturing an electron-emitting device of the present invention, an electron-emitting portion is formed through a step of applying a material solution for forming a conductive thin film in a droplet state between opposing electrodes and heating and baking the solution. In the device manufacturing method, the conductive thin film forming material solution is an aqueous solution containing an organic metal compound and ether.
【0015】本発明の電子放出素子の製造方法では、特
に電子放出素子が表面伝導型であるあることが好まし
い。In the method for manufacturing an electron-emitting device of the present invention, it is particularly preferable that the electron-emitting device is of the surface conduction type.
【0016】本発明は、該電子放出素子を用いた電子
源、表示素子及び画像形成装置の製造方法をも包含す
る。The present invention also includes a method of manufacturing an electron source, a display element and an image forming apparatus using the electron emitting element.
【0017】本発明の電子源の製造方法は、電子放出素
子と該素子への電圧印加手段を具備する電子源の製造方
法であって、該電子放出素子を本発明の前記電子放出素
子の製造方法で製造したことを特徴とするものである。The method of manufacturing an electron source according to the present invention is a method of manufacturing an electron source including an electron-emitting device and a voltage applying means to the device, wherein the electron-emitting device is manufactured as the electron-emitting device of the present invention. It is characterized by being manufactured by the method.
【0018】本発明の表示素子の製造方法は、電子放出
素子と該素子への電圧印加手段を具備する電子源と、該
素子から放出される電子を受けて発光する発光体とを具
備する表示素子の製造方法であって、該電子放出素子を
本発明の前記電子放出素子の製造方法で製造したことを
特徴とするものである。A method of manufacturing a display device according to the present invention comprises a display comprising an electron-emitting device, an electron source having a voltage applying means to the device, and a light-emitting body which receives electrons emitted from the device and emits light. A method of manufacturing an element, wherein the electron-emitting device is manufactured by the method of manufacturing an electron-emitting device of the present invention.
【0019】本発明の画像形成装置の製造方法は、電子
放出素子と該素子への電圧印加手段を具備する電子源
と、該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を該素子へ印加する電圧を制御
する駆動回路とを具備する画像形成装置の製造方法であ
って、該電子放出素子を本発明の前記電子放出素子の製
造方法で製造したことを特徴とするものである。The method of manufacturing an image forming apparatus according to the present invention comprises an electron source having an electron-emitting device and a means for applying a voltage to the device, a light-emitting body which receives electrons emitted from the device and emits light, and an external signal. A method of manufacturing an image forming apparatus, comprising: a drive circuit for controlling a voltage applied to the device based on the above, wherein the electron-emitting device is manufactured by the method of manufacturing the electron-emitting device of the present invention. It is what
【0020】以下、本発明の電子放出素子の製造方法を
さらに詳細に説明する。The method of manufacturing the electron-emitting device of the present invention will be described in more detail below.
【0021】本発明で用いられる、電子放出部を含む導
電性薄膜の形成のために基板に付与される液体は、有機
金属化合物とエーテルを含む水溶液である。本発明者
は、付与する液体中に特定のエーテルを含有させること
により、液滴を付与して薄膜を形成する場合でも膜厚の
均一な電子放出部導電膜が作製できることを見いだした
ものである。これは、界面活性剤であるエーテルの含有
により、付与する液体の表面張力が低下する作用による
ものと考えられる。The liquid applied to the substrate for forming the conductive thin film including the electron emitting portion used in the present invention is an aqueous solution containing an organometallic compound and ether. The present inventor has found that by including a specific ether in the liquid to be applied, an electron emitting portion conductive film having a uniform film thickness can be produced even when a thin film is formed by applying a droplet. . This is considered to be due to the action of lowering the surface tension of the applied liquid due to the inclusion of ether, which is a surfactant.
【0022】このような液体の表面張力の低下は、他の
界面活性剤でもみられる現象であるが、界面活性剤の種
類によっては有機金属化合物と凝集体を形成したり、付
与した液滴の形状が不安定化したり、多数の小泡を形成
したりと不都合が生じてしまい好ましくない。本発明に
使用されるエーテルは、このような不都合のないもので
ある。Such a decrease in the surface tension of the liquid is a phenomenon also observed in other surfactants, but depending on the kind of the surfactant, an aggregate is formed with the organometallic compound or the droplets applied are changed. It is not preferable because the shape becomes unstable and a large number of small bubbles are formed. The ether used in the present invention does not have such disadvantages.
【0023】以下、この導電性薄膜形成用材料溶液につ
いて詳しく説明する。The material solution for forming the conductive thin film will be described in detail below.
【0024】まず有機金属化合物としては、金属の有機
酸塩、または金属、有機酸基およびヒドロキシアルキル
アミンからなる化合物を用いることができる。First, as the organic metal compound, an organic acid salt of a metal or a compound composed of a metal, an organic acid group and a hydroxyalkylamine can be used.
【0025】上記金属化合物の有機酸としては蟻酸、酢
酸、プロピオン酸、酪酸、イソ酪酸、シュウ酸、マロン
酸、コハク酸等の炭素数1ないし4を有するいずれかの
カルボン酸であることが好ましい。中でも酢酸、プロピ
オン酸が好適に用いられる。なお、炭素数5以上の酸の
金属塩では、水への溶解度が低くなり、電子放出素子の
製造において基板に付与する溶液中の金属含有量が低く
なるため、使用し難くなる。The organic acid of the metal compound is preferably any carboxylic acid having 1 to 4 carbon atoms such as formic acid, acetic acid, propionic acid, butyric acid, isobutyric acid, oxalic acid, malonic acid, succinic acid. . Of these, acetic acid and propionic acid are preferably used. A metal salt of an acid having 5 or more carbon atoms has low solubility in water and a low metal content in the solution applied to the substrate in the production of the electron-emitting device, which makes it difficult to use.
【0026】前記水溶液の金属濃度範囲としては、用い
る金属元素の種類や金属塩の種類によって最適な範囲が
多少異なるが、本発明では重量で0.01%以上、5%
以下の範囲が適当である。もし金属濃度が低すぎる場合
には、基板に所望の量の金属を付与するために多量の前
記水溶液の液滴の付与が必要となる。その結果液滴付与
に要する時間が長くなるのみならず、基板上に必要以上
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、前記水溶液
の金属濃度が高すぎると、液滴付与後の乾燥あるいは焼
成工程によって形成される薄膜の膜厚分布が著しく不均
一化し、その結果として電子放出部の導電膜が不均一に
なり電子放出素子の特性を悪化させる。The optimum range of the metal concentration of the aqueous solution varies depending on the kind of the metal element and the kind of the metal salt used.
The following ranges are suitable. If the metal concentration is too low, a large amount of droplets of the aqueous solution must be applied to apply the desired amount of metal to the substrate. As a result, not only the time required to apply the liquid droplets becomes longer, but also an unnecessarily large liquid pool is generated on the substrate, and the purpose of applying the metal only to a desired position cannot be achieved. On the contrary, if the metal concentration of the aqueous solution is too high, the film thickness distribution of the thin film formed by the drying or firing process after applying the droplets becomes extremely nonuniform, and as a result, the conductive film of the electron emitting portion becomes nonuniform. And deteriorates the characteristics of the electron-emitting device.
【0027】また前記有機金属化合物中の金属元素とし
ては、白金、パラジウム、ルテニウム等の白金族元素、
または金、銀、銅、クロム、タンタル、鉄、タングステ
ン、鉛、亜鉛、すず等を用いることができる。Further, as the metal element in the organometallic compound, platinum group elements such as platinum, palladium and ruthenium,
Alternatively, gold, silver, copper, chromium, tantalum, iron, tungsten, lead, zinc, tin, or the like can be used.
【0028】なお、金属、有機酸基およびヒドロキシア
ルキルアミンからなる化合物としては、特に水に対する
溶解性が良好で溶液が長期にわたり保存可能な安定性を
有し、基板に液滴を付与し乾燥した場合に薄膜内に結晶
生成等の不均一化の起こり難く、焼成の容易な、金属の
エタノールアミン・カルボン酸錯体を挙げることができ
る。具体的には、エタノールアミンと酢酸基とパラジウ
ムとからなる有機金属化合物が良好に用いられる。The compound consisting of a metal, an organic acid group and a hydroxyalkylamine has particularly good solubility in water and has a stability that the solution can be stored for a long period of time. In this case, a metal ethanolamine / carboxylic acid complex that is less likely to cause non-uniformity such as crystal formation in the thin film and is easy to fire can be mentioned. Specifically, an organometallic compound composed of ethanolamine, an acetic acid group, and palladium is preferably used.
【0029】前記エーテルとしては、下記一般式(1)
で表わされる化合物が好ましい。As the ether, the following general formula (1) is used.
The compound represented by is preferred.
【0030】[0030]
【化1】 式中、Rは炭素数10〜20のアルキル基またはアルケ
ニル基を表し、nは4〜50の整数を表すが、アルケニ
ル基としては特にCH3(CH2)7CH=CH(CH2)
7CH2− の構造の官能基が好ましい。Embedded image In the formula, R represents an alkyl group or alkenyl group having 10 to 20 carbon atoms, n is an integer of 4-50, in particular CH 3 as the alkenyl group (CH 2) 7 CH = CH (CH 2)
A functional group having a structure of 7 CH 2 — is preferred.
【0031】以下に、一般式(1)で表される化合物の
具体例を示す。Specific examples of the compound represented by the general formula (1) are shown below.
【0032】[0032]
【化2】 これらの化合物の含有量は、0.0001〜3重量%の
範囲が好適であり、より好適には0.001〜1重量%
の範囲である。0.0001重量%未満では膜厚を均一
化する効果が不十分であり、逆に3重量%より上では液
体の表面張力が小さくなりすぎて、液滴を付与する際に
インクジェットノズルから液滴がダラダラ垂れ落ちる等
の不都合が生じる。Embedded image The content of these compounds is preferably in the range of 0.0001 to 3% by weight, more preferably 0.001 to 1% by weight.
Range. If it is less than 0.0001% by weight, the effect of making the film thickness uniform is insufficient, and conversely, if it is more than 3% by weight, the surface tension of the liquid becomes too small, and the droplets are ejected from the inkjet nozzle when the droplets are applied. However, it causes inconvenience such as drooling.
【0033】本発明で用いられる、電子放出部を含む導
電性薄膜の形成のために基板に付与される水溶液は、部
分エステル化ポリビニルアルコールを含有することが好
ましい。The aqueous solution applied to the substrate for forming the conductive thin film including the electron emitting portion used in the present invention preferably contains partially esterified polyvinyl alcohol.
【0034】この部分エステル化ポリビニルアルコール
とは、ビニルアルコール単位とビニルエステル単位とを
含んでなる高分子である。例えば、通常入手可能な「完
全」加水分解ポリビニルアルコールを各種のアシル化
剤、すなわち無水酢酸等のカルボン酸無水物や塩化アセ
チル等のカルボン酸無水物により部分的にエステル化し
て得られる高分子は部分エステル化ポリビニルアルコー
ルである。また通常のポリビニルアルコールの製造工
程、すなわちポリ酢酸ビニルの加水分解によるポリビニ
ルアルコールの製造において、ポリ酢酸ビニルの加水分
解を反応途中で停止し完全に加水分解せずに得られる、
いわゆる部分加水分解ポリビニルアルコールもまた部分
エステル化ポリビニルアルコールにあたる。しかし、入
手の容易性とコストの面からは、この部分加水分解ポリ
ビニルアルコールが本発明に用いられる部分エステル化
ポリビニルアルコールとして最も有用である。The partially esterified polyvinyl alcohol is a polymer containing vinyl alcohol units and vinyl ester units. For example, a polymer obtained by partially esterifying commonly available “completely” hydrolyzed polyvinyl alcohol with various acylating agents, that is, carboxylic acid anhydrides such as acetic anhydride and carboxylic acid anhydrides such as acetyl chloride is It is a partially esterified polyvinyl alcohol. Ordinary polyvinyl alcohol production process, that is, in the production of polyvinyl alcohol by hydrolysis of polyvinyl acetate, the hydrolysis of polyvinyl acetate is stopped in the middle of the reaction and obtained without complete hydrolysis,
So-called partially hydrolyzed polyvinyl alcohol also corresponds to partially esterified polyvinyl alcohol. However, in view of easy availability and cost, this partially hydrolyzed polyvinyl alcohol is most useful as the partially esterified polyvinyl alcohol used in the present invention.
【0035】本発明で用いられる部分エステル化ポリビ
ニルアルコールのエステル化の程度は重要であり、好ま
しいエステル化率は5モル%以上25モル%以下の範囲
であり、より好ましくは8モル%以上22モル%以下の
範囲である。エステル化率が上記の範囲外の場合は、水
への溶解性や液滴の付与性が好ましくない。なおここで
言うエステル化率とは、高分子の全ビニルアルコール繰
り返し単位数に対する結合したアシル基の数の割合のこ
とで、これは元素分析や赤外吸収分析などの手段で定量
することができる。The degree of esterification of the partially esterified polyvinyl alcohol used in the present invention is important, and the preferable esterification rate is in the range of 5 mol% to 25 mol%, more preferably 8 mol% to 22 mol. % Or less. When the esterification rate is out of the above range, the solubility in water and the droplet imparting property are not preferable. The esterification rate referred to here is the ratio of the number of bonded acyl groups to the total number of vinyl alcohol repeating units in the polymer, which can be quantified by means such as elemental analysis or infrared absorption analysis. .
【0036】この部分エステル化ポリビニルアルコール
の重合度は400以上2000以下が好ましい。400
未満では金属化合物の薄膜が安定に形成され難い。ま
た、2000超では金属化合物の溶液粘度が高くなり、
液滴付与工程において使用上問題を生じたり形成される
膜が厚くなる傾向がある。適当な厚さの電子放出部導電
膜の形成には、重合度450以上1200以下の部分エ
ステル化ポリビニルアルコールの使用が最も良好であ
る。The degree of polymerization of this partially esterified polyvinyl alcohol is preferably 400 or more and 2000 or less. 400
If it is less than the above, it is difficult to stably form a thin film of a metal compound. If it exceeds 2000, the solution viscosity of the metal compound becomes high,
In the droplet applying step, there is a tendency to cause a problem in use and a thick film to be formed. The use of partially esterified polyvinyl alcohol having a degree of polymerization of 450 or more and 1200 or less is the best for forming the electron-emitting-area conductive film having an appropriate thickness.
【0037】この部分エステル化ポリビニルアルコール
の水溶液中の濃度は、0.01重量%以上0.5重量%
以下が適当である。0.01重量%未満ではこの高分子
の添加の効果が充分認められない。また0.5重量%超
では金属化合物の粘度の上昇により液滴付与工程に問題
が生じたり、加熱焼成の際に高分子成分の分解消失が完
全に進まず電子放出部に有機成分が残留する場合があ
る。The concentration of the partially esterified polyvinyl alcohol in the aqueous solution is 0.01% by weight or more and 0.5% by weight.
The following are appropriate: If it is less than 0.01% by weight, the effect of addition of this polymer is not sufficiently observed. On the other hand, if it exceeds 0.5% by weight, the viscosity of the metal compound increases, which causes a problem in the droplet application process, or the decomposition and disappearance of the polymer component does not progress completely during heating and baking, and the organic component remains in the electron emission portion. There are cases.
【0038】また、本発明で用いられる、電子放出部を
含む導電性薄膜の形成のために基板に付与される水溶液
は、水溶性多価アルコールを含むことが望ましい。ここ
で言う多価アルコールとは、分子内に複数のアルコール
性水酸基を有する化合物のことである。特に常温におい
て液体である炭素数2ないし4の多価アルコール、具体
的にはエチレングリコール、プロピレングリコール、
1,3−プロパンジオール、3−メトキシ−1,2−プ
ロパンジオール、2−ヒドロキシメチル−1,3−プロ
パンジオール、ジエチレングリコール、グリセリン、
1,2,4−ブタントリオール等が本発明の金属化合物
への添加に有用である。なお、この多価アルコールの水
溶液中の含有量は、1重量%ないし20重量%の範囲、
好ましくは2重量%ないし15重量%の範囲が望まし
い。Further, it is desirable that the aqueous solution applied to the substrate for forming the conductive thin film including the electron emitting portion used in the present invention contains a water-soluble polyhydric alcohol. The polyhydric alcohol mentioned here is a compound having a plurality of alcoholic hydroxyl groups in the molecule. Particularly, a polyhydric alcohol having 2 to 4 carbon atoms which is a liquid at room temperature, specifically ethylene glycol, propylene glycol,
1,3-propanediol, 3-methoxy-1,2-propanediol, 2-hydroxymethyl-1,3-propanediol, diethylene glycol, glycerin,
1,2,4-butanetriol and the like are useful for addition to the metal compound of the present invention. The content of the polyhydric alcohol in the aqueous solution is in the range of 1% by weight to 20% by weight,
It is preferably in the range of 2% to 15% by weight.
【0039】[0039]
【作用】上記のような本発明の方法に従って、無機微粒
子膜を形成して電子放出用導電性薄膜とするならば、液
滴付与工程において基板上の所望の部位にのみ液滴を選
択的に付与できる。したがって、薄膜形成材料を基板全
面に塗布し焼成してから不要部分の薄膜をフォトリソグ
ラフ技術を適用して除去するといった従来工程を、簡略
で低コストな工程に置き換えることができる。更には、
形成された電子放出部形成用薄膜の膜厚を均一化し、安
定した電子放出特性を備えた電子放出素子の製造が可能
となる。According to the method of the present invention as described above, if the inorganic fine particle film is formed into a conductive thin film for electron emission, the droplets are selectively formed only on a desired portion on the substrate in the droplet applying step. Can be given. Therefore, it is possible to replace the conventional process of applying the thin film forming material on the entire surface of the substrate and baking it, and then removing the unnecessary part of the thin film by applying the photolithography technique to a simple and low cost process. Furthermore,
The thickness of the formed electron-emitting-portion-forming thin film is made uniform, and it becomes possible to manufacture an electron-emitting device having stable electron-emitting characteristics.
【0040】以下、図面を参照しながら本発明を詳細に
説明する。The present invention will be described in detail below with reference to the drawings.
【0041】本発明を適用し得る表面伝導型電子放出素
子の基本的構成には大別して、平面型及び垂直型の2つ
がある。The basic structure of the surface conduction electron-emitting device to which the present invention can be applied is roughly classified into a planar type and a vertical type.
【0042】まず、平面型の表面伝導型電子放出素子に
ついて説明する。First, a planar type surface conduction electron-emitting device will be described.
【0043】図1に、本発明を適用可能な平面型表面伝
導型電子放出素子の構成を表す平面図(a)と断面図
(b)を示す。FIG. 1 shows a plan view (a) and a sectional view (b) showing the structure of a planar surface conduction electron-emitting device to which the present invention can be applied.
【0044】同図において、1は絶縁性基板、2と3は
素子に電圧を印加するための対向する素子電極、4は電
子放出部を含む薄膜、5は電子放出部である。また、同
図中のL1は素子電極間隔、W1は素子電極長さ、dは
素子電極の厚さ、W2は電子放出部を含む薄膜4の幅を
表している。In the figure, 1 is an insulating substrate, 2 and 3 are opposing device electrodes for applying a voltage to the device, 4 is a thin film including an electron emitting portion, and 5 is an electron emitting portion. Further, in the figure, L1 represents the device electrode interval, W1 represents the device electrode length, d represents the device electrode thickness, and W2 represents the width of the thin film 4 including the electron emitting portion.
【0045】基板1としては、石英ガラス、Na等の不
純物含有量を減少したガラス、青板ガラス、青板ガラス
にスパッタ法等により形成したSiO2 を積層したガラ
ス基板及びアルミナ等のセラミックス及びSi基板等を
用いることができる。As the substrate 1, quartz glass, glass having a reduced content of impurities such as Na, soda lime glass, a soda lime glass substrate laminated with SiO 2 formed by a sputtering method or the like, a ceramic such as alumina, and a Si substrate, etc. Can be used.
【0046】対向する素子電極2、3の材料としては、
一般的な導体材料を用いることができる。これは例えば
Ni,Cr,Au,Mo,W,Pt,Ti,Al,C
u,Pd等の金属或は合金およびPd,Ag,Au,R
uO2 ,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
明導電体およびポリシリコン等の半導体材料等より適宜
選択することができる。素子電極間隔L1、素子電極長
さW1、薄膜4の形状等は、応用される形態等を考慮し
て設計される。素子電極間隔L1は、好ましくは、数千
オングストロームから数百マイクロメートルの範囲とす
ることができ、より好ましくは、素子電極間に印加する
電圧等を考慮して数マイクロメートルから数十マイクロ
メートルの範囲とすることができる。The material of the opposing device electrodes 2 and 3 is as follows.
General conductor materials can be used. This is, for example, Ni, Cr, Au, Mo, W, Pt, Ti, Al, C
metals or alloys such as u, Pd and Pd, Ag, Au, R
It can be appropriately selected from a printed conductor formed of a metal such as uO 2 or Pd-Ag or a metal oxide and glass, a transparent conductor such as In 2 O 3 —SnO 2 and a semiconductor material such as polysilicon. it can. The element electrode interval L1, the element electrode length W1, the shape of the thin film 4, etc. are designed in consideration of the applied form and the like. The element electrode spacing L1 can be preferably in the range of several thousand angstroms to several hundreds of micrometers, and more preferably several micrometers to several tens of micrometers in consideration of the voltage applied between the element electrodes. It can be a range.
【0047】素子電極長さW1は、電極の抵抗値、電子
放出特性を考慮して、数マイクロメートルから数百マイ
クロメートルの範囲とすることができる。素子電極2、
3の厚さdは、数百オングストロームから数マイクロメ
ートルの範囲とすることができる。The device electrode length W1 can be set in the range of several micrometers to several hundred micrometers in consideration of the resistance value of the electrode and the electron emission characteristics. Device electrode 2,
The thickness d of 3 can range from a few hundred Angstroms to a few micrometers.
【0048】尚、図1に示した構成だけでなく、基板1
上に、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。Not only the structure shown in FIG.
It is also possible to have a structure in which the thin film 4 and the opposing device electrodes 2 and 3 are laminated in this order on the top.
【0049】電子放出部を含む薄膜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
する通電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
ムの範囲とすることが好ましく、より好ましくは10Å
より500Åの範囲とするのが良い。その抵抗値は、R
S が102 から107 オーム/□の値である。なおRS
は、厚さがt、幅がwで長さがlの薄膜の抵抗Rを、R
=RS (l/w)とおいたときに現れる。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。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1
0Åから200Åの範囲である。For the thin film 4 including the electron emitting portion, 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 to the element electrodes 2 and 3, the resistance value between the element electrodes 2 and 3 and the energization forming condition described later, etc., but normally it is several angstroms to several thousand angstroms. The range is preferable, and more preferably 10Å
A better range is 500Å. Its resistance is R
S has a value of 10 2 to 10 7 ohm / □. Note that R S
Is the resistance R of a thin film of thickness t, width w and length l
= R S (l / w) appears. In the specification of the present application, the forming process will be described by taking an energization process as an example, but the forming process is not limited to this, and includes a process of causing a crack in a film to form a high resistance state. Is. The fine particle film described here is a film in which a plurality of fine particles are gathered, and its fine structure has a state in which the fine particles are individually dispersed and arranged, or a state in which the fine particles are adjacent to each other or overlap each other (some fine particles gather, Including the case where the island-shaped structure is formed as a whole). The particle size of the fine particles is in the range of several angstroms to several thousand angstroms, preferably 1
It is in the range of 0Å to 200Å.
【0050】なお、本明細書では頻繁に「微粒子」とい
う言葉を用いるので、その意味について説明する。In the present specification, the term "fine particles" is frequently used, and its meaning will be described.
【0051】小さな粒子を「微粒子」と呼び、これより
も小さなものを「超微粒子」と呼ぶ。「超微粒子」より
もさらに小さく原子の数が数百個程度以下のものを「ク
ラスター」と呼ぶことは広く行われている。Small particles are called "fine particles", and particles smaller than this are called "ultrafine particles". It is widely practiced to call a “cluster” smaller than “ultrafine particles” and having a few hundred atoms or less.
【0052】しかしながら、それぞれの境は厳密なもの
ではなく、どの様な性質に注目して分類するかにより変
化する。また「微粒子」と「超微粒子」を一括して「微
粒子」と呼ぶ場合もあり、本明細書中での記述はこれに
沿ったものである。However, each boundary is not strict, and changes depending on what kind of property is focused on for classification. 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.
【0053】「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。"Experimental Physics Course 14 Surface / Particles"
(Koroshio Kinoshita, Kyoritsu Shuppan, published September 1, 1986)
Then, it is described as follows.
【0054】「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
に超微粒子と言うときは粒径が10nm程度から2〜3
nm程度までを意味することにする。両者を一括して単
に微粒子と書くこともあってけっして厳密なものではな
く、だいたいの目安である。粒子を構成する原子の数が
2個から数十〜数百個程度の場合はクラスターと呼ぶ」
(195ページ 22〜26行目)付言すると、新技術
開発事業団の“林・超微粒子プロジェクト”での「超微
粒子」の定義は、粒径の下限はさらに小さく、次のよう
なものであった。In the present specification, the term "fine particles" has a diameter of about 2 to 3 μm to about 10 nm, and particularly the term "ultrafine particles" has a particle size of about 10 nm to 2 to 3 nm.
It means up to about nm. It is not exactly strict because both are collectively written as fine particles, but it is a rough guide. When the number of atoms that make up a particle is from 2 to several tens to several hundreds, it is called a cluster. "
(Page 195, lines 22-26) In addition, the definition of “ultrafine particles” in the “Hayashi / Ultrafine particle project” of the New Technology Development Corporation has the following lower limit of particle size. It was
【0055】「創造科学技術推進制度の”超微粒子プロ
ジェクト”(1981〜1986)では、粒子の大きさ
(径)がおよそ1〜100nmの範囲のものを”超微粒
子”(ultra fine particle)と呼
ぶことにした。すると1個の超微粒子はおよそ100〜
108 個くらいの原子の集合体ということになる。原子
の尺度でみれば超微粒子は大〜巨大粒子である。」
(「超微粒子−創造科学技術−」林主税、上田良二、田
崎明 編;三田出版 1988年 2ページ1〜4行
目)「超微粒子よりさらに小さいもの、すなわち原子が
数個〜数百個で構成される1個の粒子は、ふつうクラス
ターと呼ばれる」(同書2ページ12〜13行目)。In the "Ultrafine particle project" (1981-1986) of the Creative Science and Technology Promotion System, particles having a size (diameter) in the range of about 1 to 100 nm are called "ultrafine particles". Then, one ultrafine particle is about 100-
This 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", Ryuji Hayashi, edited by Ryoji Ueda, Akira Tasaki; 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 is usually called a cluster "(ibid., Page 2, lines 12-13).
【0056】上記のような一般的な呼び方をふまえて、
本明細書において「微粒子」とは多数の原子・分子の集
合体で、粒径の下限は数Å〜10Å程度、上限は数μm
程度のものを指すこととする。Based on the above general term,
In the present specification, “fine particles” are an aggregate of a large number of atoms and molecules, and the lower limit of the particle size is several Å to 10 Å, and the upper limit is several μm.
I will refer to something of a degree.
【0057】次に、電子放出部5は、導電性薄膜の一部
に形成された高抵抗の亀裂により構成され、導電性薄膜
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には、炭素及び炭素化
合物を有することもできる。Next, the electron-emitting portion 5 is composed of a crack having a high resistance formed in a part of the conductive thin film, and the thickness, film quality, material of the conductive thin film, and a method such as energization forming described later are used. It depends. There may be conductive fine particles having a particle size in the range of several angstroms to several hundred angstroms inside the electron emission portion 5. The conductive fine particles contain a part or all of the elements of the material forming the conductive thin film. The electron emitting portion 5 and the conductive thin film in the vicinity thereof may contain carbon and a carbon compound.
【0058】次に、垂直型表面伝導型電子放出素子につ
いて説明する。Next, the vertical surface conduction electron-emitting device will be described.
【0059】図2は、本発明の表面伝導型電子放出素子
を適用できる垂直型表面伝導型電子放出素子の一例を示
す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of a vertical surface conduction electron-emitting device to which the surface conduction electron-emitting device of the present invention can be applied.
【0060】図2においては、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。
なお21は、段差形成部である。基板1、素子電極2及
び3、電子放出部を含む薄膜4、電子放出部5は、前述
した平面型表面伝導型電子放出素子の場合と同様の材料
で構成することができる。段差形成部21は、真空蒸着
法、印刷法、スパッタ法等で形成されたSiO2 等の絶
縁性材料で構成することができる。段差形成部21の膜
厚は、先に述べた平面型表面伝導型電子放出素子の素子
電極間隔Lに対応し、数千オングストロームから数十マ
イクロメートルの範囲とすることができる。この膜厚
は、段差形成部の製法、及び、素子電極間に印加する電
圧を考慮して設定されるが、数百オングストロームから
数マイクロメートルの範囲が好ましい。In FIG. 2, the same parts as those shown in FIG. 1 are designated by the same reference numerals as those shown in FIG.
Reference numeral 21 is a step forming portion. The substrate 1, the device electrodes 2 and 3, the thin film 4 including the electron emitting portion, and the electron emitting portion 5 can be made of the same materials as in the case of the planar surface conduction electron emitting device described above. The step forming portion 21 can be made of an insulating material such as SiO 2 formed by a vacuum deposition method, a printing method, a sputtering method, or the like. The film thickness of the step forming portion 21 corresponds to the device electrode distance L of the flat surface conduction electron-emitting device described above, and can be set in the range of several thousand angstroms to several tens of micrometers. This film thickness is set in consideration of the manufacturing method of the step forming portion and the voltage applied between the device electrodes, but is preferably in the range of several hundred angstroms to several micrometers.
【0061】電子放出部を含む薄膜4は、素子電極2及
び3と段差形成部21作成後に、該素子電極2、3の上
に積層される。電子放出部5は、図2においては、段差
形成部21に形成されているが、作成条件、フォーミン
グ条件等に依存し、形状、位置ともこれに限られるもの
でない。The thin film 4 including the electron emitting portion is laminated on the device electrodes 2 and 3 after the device electrodes 2 and 3 and the step forming portion 21 are formed. Although the electron emitting portion 5 is formed in the step forming portion 21 in FIG. 2, the shape and position are not limited to this, depending on the forming conditions, forming conditions, and the like.
【0062】上述の表面伝導型電子放出素子の製造方法
としては様々な方法があるが、その一例を図3に模式的
に示す。There are various methods for manufacturing the above-mentioned surface conduction electron-emitting device, and one example thereof is schematically shown in FIG.
【0063】以下、図1及び図3を参照しながら製造方
法の一例について説明する。図3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。なお、6は電子放出部形成用薄膜、31
は液滴付与装置、32は液滴、33は液溜りを示す。An example of the manufacturing method will be described below with reference to FIGS. 3, the same parts as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals as those shown in FIG. Incidentally, 6 is a thin film for forming an electron emitting portion, 31
Is a droplet applying device, 32 is a droplet, and 33 is a liquid pool.
【0064】1)絶縁性基板1を洗剤、純水および有機
溶剤により十分に洗浄後、電極材料の堆積とフォトリソ
グラフィ技術等による同材料の部分的除去工程によっ
て、あるいは印刷技術によって、前記基板1の面上に素
子電極2、3を形成する(図3(a))。1) The insulating substrate 1 is thoroughly washed with a detergent, pure water and an organic solvent, and then the substrate 1 is deposited by a step of depositing an electrode material and partially removing the same material by a photolithography technique or by a printing technique. The device electrodes 2 and 3 are formed on the surface of (2) (FIG. 3A).
【0065】2)基板の素子電極2と3のギャップ部分
に、両電極にまたがるように、エーテルと有機金属化合
物とを含む水溶液の液滴22を、液滴付与装置21を用
いて付与する(図3(b))。2) A droplet 22 of an aqueous solution containing an ether and an organometallic compound is applied to a gap portion between the device electrodes 2 and 3 of the substrate so as to extend over both electrodes by using a droplet applying device 21 ( FIG. 3B).
【0066】上記の水溶液を基板に付与する手段として
は、液滴を形成し付与することが可能ならば任意の方法
でよいが、特に微小な液滴を効率良く適度な精度で発生
付与でき、制御性も良好なインクジェット方式が便利で
ある。インクジェット方式にはピエゾ素子等のメカニカ
ルな衝撃により液滴を発生付与するものや、微小ヒータ
等で液を加熱し突沸により液滴を発生付与するバブルジ
ェット方式があるが、いずれの方式でも十ng程度から
数十μg程度までの微小液滴を再現性良く発生し、基板
に付与することができる。As a means for applying the above-mentioned aqueous solution to the substrate, any method may be used as long as it can form and apply droplets. However, particularly minute droplets can be efficiently generated and imparted with appropriate accuracy, The inkjet method, which has good controllability, is convenient. Inkjet systems include those that generate and impart droplets by mechanical impact such as piezo elements, and bubble jet methods that generate droplets by bumping by heating the liquid with a minute heater or the like. It is possible to generate minute droplets of about several to several tens of μg with good reproducibility and apply them to the substrate.
【0067】3)上記基板を乾燥、焼成して、電子放出
部形成用薄膜6を形成する(図3(c))。3) The substrate is dried and baked to form the electron emission portion forming thin film 6 (FIG. 3C).
【0068】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。焼成工程は通常用いら
れる加熱手段を用いれば良い。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。For the drying step, normally used natural drying, blast drying, heat drying or the like may be used. The baking step may use a commonly used heating means. The drying step and the firing step do not necessarily need to be performed as separate steps, and may be performed continuously and simultaneously.
【0069】このように、付与された有機金属化合物溶
液を、乾燥、焼成工程を経て得られた薄膜6は、基板上
に電子放出のための無機微粒子膜を形成する。As described above, the thin film 6 obtained by drying and baking the applied organometallic compound solution forms an inorganic fine particle film for electron emission on the substrate.
【0070】4)つづいて、真空容器中においてフォー
ミング工程を施す。このフォーミング工程の一例とし
て、通電処理による方法を説明する。素子電極2,3間
に、不図示の電源により通電を行うと、電子放出部を含
む薄膜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4(d))。通電フォーミングによれば、電
子放出部を含む薄膜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。この部位が電
子放出部5を構成する。次に、通電フォーミングの電圧
波形の例を図4に示す。4) Subsequently, a forming process is performed in a vacuum container. As an example of this forming process, a method by energization will be described. When electricity is applied between the device electrodes 2 and 3 by a power source (not shown), an electron emitting portion 5 having a changed structure is formed at the site of the thin film 4 including the electron emitting portion (FIG. 4D). According to the energization forming, a site where the structure is locally changed, such as broken, deformed or altered, is formed in the thin film 4 including the electron emitting portion. This portion constitutes the electron emitting portion 5. Next, an example of the voltage waveform of energization forming is shown in FIG.
【0071】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4(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4(b)に示した手
法がある。The voltage waveform is preferably a pulse waveform. For this, the method shown in FIG. 4 (a) in which a pulse having a constant pulse peak value is continuously applied and the method shown in FIG. 4 (b) in which a voltage pulse is applied while increasing the pulse peak value are shown. There is a technique.
【0072】図4aにおけるT1及びT2は、電圧波形
のパルス幅とパルス間隔である。通常T1は1マイクロ
秒〜10ミリ秒、T2は10マイクロ秒〜100ミリ秒
の範囲で設定される。三角波の波高値(通電フォーミン
グ時のピーク電圧)は、表面伝導型電子放出素子の形態
に応じて適宜選択される。このような条件のもと、例え
ば、数秒から数十分間電圧を印加する。パルス波形は三
角波に限定されるものではなく、矩形波など所望の波形
を採用することができる。T1 and T2 in FIG. 4a are the pulse width and pulse interval of the voltage waveform. Usually, T1 is set in the range of 1 microsecond to 10 milliseconds, and T2 is set in the range of 10 microseconds to 100 milliseconds. The peak value of the triangular wave (peak voltage during energization forming) is appropriately selected according to the form of the surface conduction electron-emitting device. Under 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.
【0073】図4bにおけるT1及びT2は、図4a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0.1
Vステップ程度ずつ、増加させることができる。T1 and T2 in FIG. 4b can be similar to those shown in FIG. 4a. The peak value of the triangular wave (peak voltage during energization forming) is, for example, 0.1.
It can be increased in steps of V steps.
【0074】通電フォーミング処理の終了時期は、パル
ス間隔T2中に、電子放出部形成用薄膜6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 time of the energization forming process can be detected by applying a voltage that does not locally break or deform the electron emission portion forming thin film 6 during the pulse interval T2 and measure the current. For example, by measuring the device current that flows when a voltage of about 0.1 V is applied and obtaining the resistance value, 1 MΩ
When the above resistance is exhibited, the energization forming is terminated.
【0075】5)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。5) It is preferable to perform a process called an activation process on the element which has finished forming. The activation process means that the device current If and the emission current Ie are
This is a process that changes significantly.
【0076】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、スルホン酸等の
有機酸類等を挙げることができ、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、ベンゼン、トルエン、メタノー
ル、エタノール、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒ
ド、アセトン、メチルエチルケトン、メチルアミン、エ
チルアミン、フェノール、蟻酸、酢酸、プロピオン酸等
が使用できる。この処理により、雰囲気中に存在する有
機物質から、炭素あるいは炭素化合物が素子上に堆積
し、素子電流If、放出電流Ieが、著しく変化するよ
うになる。The activation step can be carried out, for example, by repeating the application of the pulse in the atmosphere containing the gas of the organic substance, similarly to the energization forming. This atmosphere can be formed by using the organic gas remaining in the atmosphere when the inside of the vacuum container is evacuated using an oil diffusion pump or a rotary pump, for example. It can also be obtained by introducing a gas of a suitable organic substance into it. 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 substances include alkanes, alkenes, alkyne aliphatic hydrocarbons, aromatic hydrocarbons, alcohols, aldehydes, ketones, amines, organic acids such as phenol, carvone and sulfonic acid. Can be, specifically, methane,
Saturated hydrocarbons represented by C n H 2n + 2 such as ethane and propane, unsaturated hydrocarbons represented by a composition formula such as C n H 2n such as ethylene and propylene, benzene, toluene, methanol, ethanol, formaldehyde and acetaldehyde , Acetone, methyl ethyl ketone, methylamine, ethylamine, phenol, formic acid, acetic acid, propionic acid and the like can be used. By this treatment, carbon or a carbon compound is deposited on the device from the organic substance existing in the atmosphere, and the device current If and the emission current Ie are significantly changed.
【0077】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。The termination of the activation process is appropriately determined while measuring the device current If and the emission current Ie. The pulse width, pulse interval, pulse peak value, etc. are set appropriately.
【0078】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P
G、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200Å程
度で結晶構造がやや乱れたもの、GCは結晶粒が20Å
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500Å以下の範囲と
するのが好ましく、300Å以下の範囲とするのがより
好ましい。Carbon and carbon compounds mean graphite (so-called highly oriented pyrolytic carbon HOPG, pyrolytic carbon P
G, including amorphous carbon GC), HOPG has a nearly perfect crystal structure of graphite, PG has a crystal grain of about 200Å with a somewhat disordered crystal structure, and GC has a crystal grain of 20Å.
It means that the disorder of the crystal structure is further increased. ) Amorphous carbon (amorphous carbon and
It refers to a mixture of amorphous carbon and fine crystals of graphite), and its film thickness is preferably in the range of 500 Å or less, more preferably in the range of 300 Å or less.
【0079】6)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。6) It is preferable that the electron-emitting device obtained through these steps is subjected to a stabilizing 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.
【0080】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.
-10 Torr or less is particularly preferable. 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 is preferable, and further 1 × 10
-8 Torr or less is particularly preferred.
【0081】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。It is preferable that the atmosphere at the time of driving after the stabilization process is maintained at the atmosphere at the end of the stabilization process, but it is not limited to this, and if the organic substance is sufficiently removed, Even if the degree of vacuum itself is lowered to some extent, it is possible to maintain sufficiently stable characteristics. 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.
【0082】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5、図6を参
照しながら説明する。The basic characteristics of the electron-emitting device to which the present invention is applicable obtained through the above steps will be described with reference to FIGS. 5 and 6.
【0083】図5は、真空処理装置の一例を示す模式図
であり、この真空処理装置は測定評価装置としての機能
をも兼ね備えている。図5においても、図1に示した部
位と同じ部位には図1に付した符号と同一の符号を付し
ている。図5において、55は真空容器であり、56は
排気ポンプである。真空容器55内には電子放出素子が
配されている。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。51は、電子放出素子に素子電圧Vf
を印加するための電源、50は素子電極2・3間の導電
性薄膜4を流れる素子電流Ifを測定するための電流
計、54は素子の電子放出部より放出される放出電流I
eを捕捉するためのアノード電極である。53はアノー
ド電極54に電圧を印加するための高圧電源、52は素
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. 5 is a schematic view showing an example of a vacuum processing apparatus, and this vacuum processing apparatus also has a function as a measurement / evaluation apparatus. Also in FIG. 5, the same parts as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals as those shown in FIG. In FIG. 5, 55 is a vacuum vessel, and 56 is an exhaust pump. An electron-emitting device is provided in the vacuum vessel 55. 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. 51 is a device voltage Vf applied to the electron-emitting device.
Is a power source for applying a current, 50 is an ammeter for measuring a device current If flowing through the conductive thin film 4 between the device electrodes 2 and 3, and 54 is an emission current I emitted from an electron emitting portion of the device.
This is an anode electrode for capturing e. Reference numeral 53 denotes a high-voltage power supply for applying a voltage to the anode electrode 54, and reference numeral 52 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.
【0084】真空容器55内には、不図示の真空計等の
真空雰囲気下での測定に必要な機器が設けられていて、
所望の真空雰囲気中での測定評価を行えるようになって
いる。排気ポンプ56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 container 55 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 56 is composed of a normal high vacuum system including a turbo pump and a rotary pump, and an ultra high 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 above-described energization forming can be performed.
【0085】図6は図5に示した真空処理装置を用いて
測定された放出電流Ie、素子電流Ifと素子電圧Vf
の関係を模式的に示した図である。図6においては、放
出電流Ieが素子電流Ifに比べて著しく小さいので、
任意単位で示している。尚、縦、横軸ともリニアスケー
ルである。FIG. 6 shows the emission current Ie, the device current If, and the device voltage Vf measured by using the vacuum processing apparatus shown in FIG.
FIG. 5 is a diagram schematically showing the relationship of FIG. In FIG. 6, since the emission current Ie is significantly smaller than the device current If,
Shown in arbitrary units. The vertical and horizontal axes are linear scales.
【0086】図6からも明らかなように、本発明を適用
可能な表面伝導型電子放出素子は、放出電流Ieに関し
て三つの特徴的特性を有する。As is clear from FIG. 6, the surface conduction electron-emitting device to which the present invention can be applied has three characteristic characteristics regarding the emission current Ie.
【0087】即ち、(i)本素子はある電圧(しきい値
電圧と呼ぶ、図6中のVth)以上の素子電圧を印加す
ると急激に放出電流Ieが増加し、一方しきい値電圧V
th以下では放出電流Ieがほとんど検出されない。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。That is, (i) when a device voltage of a certain voltage (called threshold voltage, Vth in FIG. 6) or more is applied to this device, the emission current Ie rapidly increases, while the threshold voltage V
Below th, the emission current Ie is hardly detected. That is, a clear threshold voltage Vth with respect to the emission current Ie
Is a non-linear element having
【0088】(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Vfで制
御できる。(Ii) Since the emission current Ie monotonically increases with the element voltage Vf, the emission current Ie can be controlled by the element voltage Vf.
【0089】(iii)アノード電極54に捕捉される
放出電荷は、素子電圧Vfを印加する時間に依存する。
すなわち、アノード電極54に捕捉される電荷量は、素
子電圧Vfを印加する時間により制御できる。(Iii) The emission charge captured by the anode electrode 54 depends on the time for which the device voltage Vf is applied.
That is, the amount of charge captured by the anode electrode 54 can be controlled by the time for which the device voltage Vf is applied.
【0090】以上の説明に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 can be understood from the above description, in the surface conduction electron-emitting device to which the present invention can be applied, the electron emission characteristics can be easily controlled 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.
【0091】図6においては、素子電流Ifが素子電圧
Vfに対して単調増加する(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)。また、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. 6, 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). Further, these characteristics can be controlled by controlling the above-mentioned steps.
【0092】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すると、例えば電
子源あるいは、画像形成装置が構成できる。Application examples of the electron-emitting device to which the present invention can be applied will be described below. When a plurality of surface conduction electron-emitting devices to which the present invention can be applied are arranged on a substrate, for example, an electron source or an image forming apparatus can be configured.
【0093】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。Various arrangements of electron-emitting devices can be adopted.
【0094】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)、この配線と直行する方向(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(グリッド電極とも呼ぶ)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
いわゆる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。As an example, a large number of electron-emitting devices arranged in parallel are individually connected at both ends, and a large number of rows of electron-emitting devices are arranged (referred to as a row direction). There is a ladder-like arrangement in which the control electrode (also referred to as a grid electrode) disposed above the electron-emitting device controls and drives the electron from the electron-emitting device. 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. For example, the other of the electrodes of the plurality of electron-emitting devices arranged in a row is commonly connected to the wiring in the Y direction. This is a so-called simple matrix arrangement. First, the simple matrix arrangement will be described in detail below.
【0095】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)ないし(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 is as described above in (i) to (iii).
There is a characteristic of. That is, the emitted electrons from the surface conduction electron-emitting device can be controlled by the peak value and width of the pulse voltage applied between the opposing device electrodes at the threshold voltage or higher. 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 pulsed voltage is appropriately applied to each device,
The electron emission amount can be controlled by selecting the surface conduction electron-emitting device according to the input signal.
【0096】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について、
図7を用いて説明する。図7において、71は電子源基
板、72はX方向配線、73はY方向配線である。74
は表面伝導型電子放出素子、75は結線である。尚、表
面伝導型電子放出素子74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。Based on this principle, an electron source obtained by arranging a plurality of electron-emitting devices to which the present invention can be applied will be described below.
This will be described with reference to FIG. In FIG. 7, reference numeral 71 denotes an electron source substrate, 72 denotes an X-direction wiring, and 73 denotes a Y-direction wiring. 74
Is a surface conduction electron-emitting device, and 75 is a connection. Incidentally, the surface conduction electron-emitting device 74 may be either the above-mentioned flat type or vertical type.
【0097】m本のX方向配線72はDX1,DX2,
・・・DXmからなり、真空蒸着法、印刷法、スパッタ
法等を用いて形成された導電性金属等で構成することが
できる。配線の材料、膜厚、巾は、適宜設定される。Y
方向配線73はDY1,DY2,・・・DYnのn本の
配線よりなり、X方向配線72と同様に形成される。こ
れらm本のX方向配線72とn本のY方向配線73との
間には、不図示の層間絶縁層が設けられており、両者を
電気的に分離している(m,nは、共に正の整数)。The m X-direction wirings 72 are DX1, DX2,
... made of DXm, and can be made of a conductive metal or the like formed by a vacuum deposition method, a printing method, a sputtering method, or the like. The wiring material, film thickness, and width are appropriately set. Y
The directional wiring 73 is composed of n wirings DY1, DY2, ... DYn, and is formed similarly to the X-directional wiring 72. An interlayer insulating layer (not shown) is provided between the m X-directional wirings 72 and the n Y-directional wirings 73 to electrically separate them (m and n are both Positive integer).
【0098】不図示の層間絶縁層は、真空蒸着法、印刷
法、スパッタ法等を用いて形成されたSiO2 等で構成
される。例えば、X方向配線72を形成した基板71の
全面或は一部に所望の形状で形成され、特に、X方向配
線72とY方向配線73の交差部の電位差に耐え得るよ
うに、膜厚、材料、製法が適宜設定される。X方向配線
72とY方向配線73は、それぞれ外部端子として引き
出されている。The interlayer insulating layer (not shown) is made of SiO 2 or the like formed by a vacuum vapor deposition method, a printing method, a sputtering method or the like. For example, it is formed in a desired shape on the entire surface or a part of the substrate 71 on which the X-directional wiring 72 is formed. The material and the production method are appropriately set. The X-direction wiring 72 and the Y-direction wiring 73 are respectively drawn out as external terminals.
【0099】表面伝導型放出素子74を構成する一対の
素子電極(不図示)は、m本のX方向配線72とn本の
Y方向配線73と、導電性金属等からなる結線75によ
って電気的に接続されている。A pair of device electrodes (not shown) forming the surface conduction electron-emitting device 74 are electrically connected by m X-direction wirings 72, n Y-direction wirings 73, and connecting wires 75 made of a conductive metal or the like. It is connected to the.
【0100】配線72と配線73を構成する材料、結線
75を構成する材料、結線75を構成する材料、及び一
対の素子電極を構成する材料はその構成元素の一部ある
いは全部が同一であっても、また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。Some or all of the constituent elements of the material forming the wiring 72 and the wiring 73, the material forming the connecting wire 75, the material forming the connecting wire 75, and the material forming the pair of element electrodes are the same. May also be different. 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.
【0101】X方向配線72には、X方向に配列した表
面伝導型放出素子74の行を選択するための走査信号を
印加する、不図示の走査信号印加手段が接続される。一
方、Y方向配線73には、Y方向に配列した表面伝導型
放出素子74の各列を入力信号に応じて変調するため
の、不図示の変調信号発生手段が接続される。各電子放
出素子に印加される駆動電圧は、当該素子に印加される
走査信号と変調信号の差電圧として供給される。 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。A scanning signal applying means (not shown) for applying a scanning signal for selecting a row of the surface conduction electron-emitting devices 74 arranged in the X direction is connected to the X-direction wiring 72. On the other hand, the Y direction wiring 73 is connected to a modulation signal generating means (not shown) for modulating each column of the surface conduction electron-emitting devices 74 arranged in the Y direction according to an input signal. The driving voltage applied to each electron-emitting device is supplied as a difference voltage between the scanning signal and the modulation signal applied to the device. In the above configuration, individual elements can be selected and driven independently using a simple matrix wiring.
【0102】このような単純マトリクス配置の電子源を
用いて構成した画像形成装置について、図8と図9及び
図10を用いて説明する。図8は、画像形成装置の表示
パネルの一例を示す模式図であり、図9は、図8の画像
形成装置に使用される蛍光膜の模式図である。図10は
NTSC方式のテレビ信号に応じて表示を行うための駆
動回路の一例を示すブロック図である。An image forming apparatus constructed by using an electron source having such a simple matrix arrangement will be described with reference to FIGS. 8, 9 and 10. FIG. 8 is a schematic view showing an example of a display panel of the image forming apparatus, and FIG. 9 is a schematic view of a fluorescent film used in the image forming apparatus of FIG. FIG. 10 is a block diagram showing an example of a driving circuit for performing display according to an NTSC television signal.
【0103】図8において、71は電子放出素子を複数
配した電子源基板、81は電子源基板71を固定したリ
アプレート、86はガラス基板83の内面に蛍光膜84
とメタルバック85等が形成されたフェースプレートで
ある。82は支持枠であり、該支持枠82には、リアプ
レート81、フェースプレート86がフリットガラス等
を用いて接続されている。88は外囲器であり、例えば
大気中あるいは、窒素中で、400〜500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. 8, 71 is an electron source substrate on which a plurality of electron-emitting devices are arranged, 81 is a rear plate to which the electron source substrate 71 is fixed, and 86 is a fluorescent film 84 on the inner surface of a glass substrate 83.
And a face plate on which a metal back 85 and the like are formed. Reference numeral 82 denotes a support frame, and a rear plate 81 and a face plate 86 are connected to the support frame 82 using frit glass or the like. Reference numeral 88 denotes an envelope, which is sealed and formed by firing in the air or nitrogen in the temperature range of 400 to 500 ° C. for 10 minutes or more.
【0104】74は電子放出素子に相当する。72、7
3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。74 corresponds to an electron-emitting device. 72, 7
Reference numeral 3 is an X-direction wiring and a Y-direction wiring connected to a pair of device electrodes of the surface conduction electron-emitting device.
【0105】外囲器88は上述の如く、フェースプレー
ト86、支持枠82、リアプレート81で構成される。
リアプレート81は主に基板71の強度を補強する目的
で設けられるため、基板71自体で十分な強度を持つ場
合は別体のリアプレート81は不要とすることができ
る。即ち、基板71に直接支持枠82を封着し、フェー
スプレート86、支持枠82及び基板71で外囲器88
を構成しても良い。一方、フェースプレート86、リア
プレート81間に、スペーサーとよばれる不図示の支持
体を設置することにより、大気圧に対して十分な強度を
もつ外囲器88を構成することもできる。The envelope 88 is composed of the face plate 86, the support frame 82, and the rear plate 81 as described above.
Since the rear plate 81 is provided mainly for the purpose of reinforcing the strength of the substrate 71, if the substrate 71 itself has sufficient strength, the separate rear plate 81 can be unnecessary. That is, the support frame 82 is directly sealed to the substrate 71, and the face plate 86, the support frame 82 and the substrate 71 are used to surround the enclosure 88.
May be configured. On the other hand, by providing a support (not shown) called a spacer between the face plate 86 and the rear plate 81, an envelope 88 having sufficient strength against atmospheric pressure can be formed.
【0106】図9は、蛍光膜を示す模式図である。蛍光
膜84は、モノクロームの場合は蛍光体のみから構成す
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91と蛍光体92とから構
成することができる。ブラックストライプ、ブラックマ
トリクスを設ける目的は、カラー表示の場合、必要とな
る三原色蛍光体の各蛍光体92間の塗り分け部を黒くす
ることで混色等を目立たなくすることと、蛍光膜84に
おける外光反射によるコントラストの低下を抑制するこ
とにある。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. 9 is a schematic diagram showing a fluorescent film. The fluorescent film 84 can be composed of only a phosphor in the case of monochrome. In the case of a color fluorescent film, it can be composed of a black conductive material 91 called a black stripe or a black matrix and a fluorescent material 92 depending on the arrangement of the fluorescent materials. The purpose of providing the black stripes and the black matrix is to make the mixed portions inconspicuous by making the painted portions between the phosphors 92 of the necessary three primary color phosphors black in the case of color display, An object of the present invention is to suppress a decrease in contrast due to light reflection. As the material of the black stripe, in addition to a commonly used material containing graphite as a main component, a material having conductivity and having little light transmission and reflection can be used.
【0107】ガラス基板93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、沈殿法、印刷法等が採
用できる。蛍光膜84の内面側には通常メタルバック8
5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86側へ
鏡面反射することにより輝度を向上させること、電子ビ
ーム加速電圧を印加するための電極として作用させるこ
と、外囲器内で発生した負イオンの衝突によるダメージ
から蛍光体を保護すること等である。メタルバックは、
蛍光膜作製後、蛍光膜の内面側表面の平滑化処理(通
常、「フィルミング」と呼ばれる)を行い、その後A1
を真空蒸着等で堆積することで作製できる。As a method of applying the phosphor to the glass substrate 93, a precipitation method, a printing method or the like can be adopted regardless of monochrome or color. A metal back 8 is usually provided on the inner surface side of the fluorescent film 84.
5 are provided. The purpose of providing the metal back is to improve the brightness by specularly reflecting the light toward the inner surface side of the light emission of the phosphor to the face plate 86 side, and to act as an electrode for applying an electron beam acceleration voltage, This is to protect the phosphor from damage due to collision of negative ions generated in the envelope. The metal back is
After the formation of the fluorescent film, a smoothing treatment (usually called "filming") of the inner surface of the fluorescent film is performed, and then A1
Can be produced by depositing by vacuum evaporation or the like.
【0108】フェースプレート86には、更に蛍光膜8
4の導電性を高めるため、蛍光膜84の外面側に透明電
極(不図示)を設けてもよい。The face plate 86 is further provided with a fluorescent film 8
A transparent electrode (not shown) may be provided on the outer surface side of the fluorescent film 84 in order to increase the conductivity of the phosphor film 84.
【0109】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。When performing the above-mentioned sealing, in the case of color, it is necessary to associate each color phosphor with the electron-emitting device.
Sufficient alignment is essential.
【0110】図8に示した画像形成装置は、例えば以下
のようにして製造される。The image forming apparatus shown in FIG. 8 is manufactured, for example, as follows.
【0111】外囲器88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88の封止後の真空度を維持するために、ゲ
ッター処理をおこなうこともできる。これは、外囲器8
8の封止を行う直前あるいは封止後に、抵抗加熱あるい
は高周波加熱等を用いた加熱により、外囲器88内の所
定の位置(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。[0111] The envelope 88, similar to the aforementioned stabilization step, while being heated appropriately, ion pump, by an exhaust device not using oil, such as a sorption pump evacuated through an exhaust pipe (not shown), 10 -7 Sealing is performed after the atmosphere having a vacuum degree of about Torr and a sufficiently small amount of organic substances is formed. In order to maintain the vacuum degree after the envelope 88 is sealed, a getter process can be performed. This is the envelope 8
Immediately before or after the sealing of 8, the getter arranged at a predetermined position (not shown) in the envelope 88 is heated by heating using resistance heating, high-frequency heating, or the like to form a deposition film. This is the processing to be performed. The getter is usually composed mainly of Ba or the like.
The vacuum degree of 10 -5 or 1 × 10 -7 Torr is maintained. Here, steps after the forming process of the surface conduction electron-emitting device can be appropriately set.
【0112】次に、単純マトリクス配置の電子源を用い
て構成した表示パネルに、NTSC方式のテレビ信号に
基づいたテレビジョン表示を行う為の駆動回路の構成例
について、図10を用いて説明する。図10において、
101は画像表示パネル、102は走査回路、103は
制御回路、104はシフトレジスタである。105はラ
インメモリ、106は同期信号分離回路、107は変調
信号発生器、VxおよびVaは直流電圧源である。Next, a configuration example of a drive circuit for performing television display based on a television signal of the NTSC system on a display panel constructed by using an electron source having a simple matrix arrangement will be described with reference to FIG. . In FIG.
101 is an image display panel, 102 is a scanning circuit, 103 is a control circuit, and 104 is a shift register. 105 is a line memory, 106 is a synchronization signal separation circuit, 107 is a modulation signal generator, and Vx and Va are DC voltage sources.
【0113】表示パネル101は、端子Dox1ないし
Doxm、端子Doy1ないし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Do
x1ないしDoxm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 101 is connected to an external electric circuit via the terminals Dox1 to Doxm, the terminals Doy1 to Doyn, and the high voltage terminal Hv. Terminal Do
x1 to Doxm are for sequentially driving the electron sources provided in the display panel, that is, the surface conduction electron-emitting device groups matrix-wired in a matrix of M rows and N columns row by row (N elements). A scanning signal is applied.
【0114】端子Dy1ないしDynには、前記走査信
号により選択された一行の表面伝導型電子放出素子の各
素子の出力電子ビームを制御する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
10K[V]の直流電圧が供給されるが、これは表面伝
導型電子放出素子から放出される電子ビームに蛍光体を
励起するのに十分なエネルギーを付与する為に加速電圧
である。A modulation signal for controlling the output electron beam of each element of the surface conduction electron-emitting devices of one row selected by the scanning signal is applied to the terminals Dy1 to Dyn. The high-voltage terminal Hv is supplied with a DC voltage of, for example, 10 K [V] from the DC voltage source Va, which is sufficient to excite the phosphor into the electron beam emitted from the surface conduction electron-emitting device. It is an accelerating voltage to apply energy.
【0115】走査回路102について説明する。同回路
は、内部にM個のスイッチング素子を備えたもので(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の出力電圧もしくは
0[V](グランドレベル)のいずれか一方を選択し、
表示パネル101の端子Dx1ないしDxmと電気的に
接続される。S1ないしSmの各スイッチング素子は、
制御回路103が出力する制御信号Tscanに基づい
て動作するものであり、例えばFETのようなスイッチ
ング素子を組み合わせる事により構成する事ができる。The scanning circuit 102 will be described. This circuit includes M switching elements inside (in the drawing, S1 to Sm are schematically shown). Each switching element selects either the output voltage of the DC voltage source Vx or 0 [V] (ground level),
The terminals Dx1 to Dxm of the display panel 101 are electrically connected. Each switching element of S1 to Sm is
It operates based on the control signal Tscan output from the control circuit 103, and can be configured by combining switching elements such as FETs.
【0116】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。In the case of the present example, the DC voltage source Vx is based on the characteristics (electron emission threshold voltage) of the surface conduction electron-emitting device, and the driving voltage applied to the non-scanned device is the electron emission threshold. It is set to output a constant voltage that is less than or equal to the value voltage.
【0117】制御回路103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われるように各部の動作
を整合させる機能を有する。制御回路103は、同期信
号分離回路106より送られる同期信号Tsyncに基
づいて、各部に対してTscanおよびTsftおよび
Tmryの各制御信号を発生する。The control circuit 103 has a function of matching the operation of each part so that an appropriate display is performed based on an image signal input from the outside. The control circuit 103 generates control signals Tscan, Tsft, and Tmry for each unit based on the synchronization signal Tsync sent from the synchronization signal separation circuit 106.
【0118】同期信号分離回路106は、外部から入力
されるNTSC方式のテレビ信号から、同期信号成分と
輝度信号成分とを分離する為の回路で、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106により分離された同期信号は、垂直同
期信号と水平同期信号より成るが、ここでは説明の便宜
上、Tsync信号として図示した。前記テレビ信号か
ら分離された画像の輝度信号成分を便宜上DATA信号
と表した。該DATA信号はシフトレジスタ104に入
力される。The sync signal separation circuit 106 is a circuit for separating a sync signal component and a luminance signal component from an NTSC television signal input from the outside, and uses a general frequency separation (filter) circuit or the like. Can be configured. The sync signal separated by the sync signal separation circuit 106 is composed of a vertical sync signal and a horizontal sync signal, but it is shown here as a Tsync signal for convenience of description. The luminance signal component of the image separated from the television signal is represented as a DATA signal for convenience. The DATA signal is input to the shift register 104.
【0119】シフトレジスタ104は、時系列的にシリ
アルに入力される前記DATA信号を、画像の1ライン
毎にシリアル/パラレル変換するためのもので、前記制
御回路103より送られる制御信号Tsftに基づいて
動作する(すなわち、制御信号Tsftは、シフトレジ
スタ104のシフトクロックであると言うこともでき
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、Id1ないしIdnのN個の並列信号として前記シ
フトレジスタ104より出力される。The shift register 104 is for serial / parallel conversion of the DATA signal serially input in time series for each line of the image, and is based on the control signal Tsft sent from the control circuit 103. The control signal Tsft can be said to be the shift clock of the shift register 104). The serial / parallel converted image data for one line (corresponding to drive data for N electron emission elements) is output from the shift register 104 as N parallel signals Id1 to Idn.
【0120】ラインメモリ105は、画像1ライン分の
データを必要時間の間だけ記憶する為の記憶装置であ
り、制御回路103より送られる制御信号Tmryに従
って適宜Id1ないしIdnの内容を記憶する。記憶さ
れた内容は、I’d1ないしI’dnとして出力され、
変調信号発生器107に入力される。The line memory 105 is a storage device for storing data for one line of an image for a required time, and stores the contents of Id1 to Idn as appropriate in accordance with the control signal Tmry sent from the control circuit 103. The stored contents are output as I'd1 to I'dn,
The signal is input to modulation signal generator 107.
【0121】変調信号発生器107は、前記画像データ
I’d1ないしI’dnの各々に応じて、表面電動型電
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ないしDoynを通
じて表示パネル101内の表面伝導型電子放出素子に印
加される。The modulation signal generator 107 is a signal source for appropriately driving and modulating each of the surface-electron type electron-emitting devices according to each of the image data I'd1 to I'dn, and its output signal. Is applied to the surface conduction electron-emitting device in the display panel 101 through the terminals Doy1 to Doyn.
【0122】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、
例えば電子放出しきい値以下の電圧を印加しても電子放
出は生じないが、電子放出しきい値の電圧を印加する場
合には電子ビームが出力される。その際、パルスの波高
値Vmを変化させることにより出力電子ビームの強度を
制御する事が可能である。また、パルスの幅Pwを変化
させる事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。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, a clear threshold voltage Vth is required for electron emission.
And electron emission occurs only when a voltage higher than Vth is applied. For a voltage equal to or higher than the electron emission threshold value, the emission current also changes according to the change in the voltage applied to the device. From this, when applying a pulsed voltage to this element,
For example, no electron emission occurs even if a voltage below the electron emission threshold is applied, but an electron beam is output when a voltage below the electron emission threshold is applied. At this time, the intensity of the output electron beam can be controlled by changing the pulse peak value Vm. Further, by changing the pulse width Pw, it is possible to control the total amount of charges of the output electron beam.
【0123】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107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 the method of modulating the electron-emitting device according to the input signal, the voltage modulation method, the 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 107. be able to.
【0124】パルス幅変調方式を実施するに際しては、
変調信号発生器107として、一定の波高値の電圧パル
スを発生し、入力されるデータに応じて適宜電圧パルス
の幅を変調するようなパルス幅変調方式の回路を用いる
ことができる。When implementing the pulse width modulation method,
As the modulation signal generator 107, it is possible to use a circuit of a pulse width modulation system that generates a voltage pulse having a constant crest value and appropriately modulates the width of the voltage pulse according to input data.
【0125】シフトレジスタ104やラインメモリ10
5は、デジタル信号式のものでもアナログ信号式のもの
でも採用できる。画像信号のシリアル/パラレル変換や
記憶が所定の速度で行われれば良いからである。The shift register 104 and the line memory 10
5 can be a digital signal type or an analog signal type. This is because the serial / parallel conversion and storage of the image signal may be performed at a predetermined speed.
【0126】デジタル信号式を用いる場合には、同期信
号分離回路106の出力信号DATAをデジタル信号化
する必要があるが、これは106の出力部にA/D変換
器を設ければ良い。これに関連してラインメモリ105
の出力信号がデジタル信号かアナログ信号かにより、変
調信号発生器107に用いられる回路が若干異なったも
のとなる。即ち、デジタル信号を用いた電圧変調方式の
場合、変調信号発生器107には、例えばD/A変換回
路を用い、必要に応じて増幅回路などを付加する。パル
ス幅変調方式の場合、変調信号発生器107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電動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 sync signal separation circuit 106 into a digital signal, which may be provided with an A / D converter at the output section of 106. In connection with this, the line memory 105
The circuit used for the modulation signal generator 107 is slightly different depending on whether the output signal of 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 107, and an amplification circuit and the like are added as necessary. In the case of the pulse width modulation method, the modulation signal generator 107 includes, for example, a high-speed oscillator and a counter that counts the number of waves output from the oscillator, and a comparison that compares the output value of the counter with the output value of the memory. Use a circuit that combines a device (comparator). If necessary, an amplifier for amplifying the pulse-width-modulated modulation signal output from the comparator up to the drive voltage of the surface-electron-type electron-emitting device can be added.
【0127】アナログ信号を用いた電圧変調方式の場
合、変調信号発生器107には、例えばオペアンプなど
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, the modulation signal generator 107 may be an amplifier circuit using an operational amplifier, for example, and a level shift circuit or the like may be added if necessary. In the case of the pulse width modulation method, for example, a voltage controlled oscillation circuit (VCO) can be adopted, and an amplifier for voltage amplification up to the drive voltage of the surface conduction electron-emitting device can be added if necessary.
【0128】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ないしDoxm、Doy1ないしDoy
n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85、あるい
は透明電極(不図示)に高圧を印加し、電子ビームを加
速する。加速された電子は、蛍光膜84に衝突し、発光
が生じて画像が形成される。In the image display apparatus to which the present invention having such a structure can be applied, the external terminals Dox1 to Doxm, Doy1 to Doy are connected to the respective electron-emitting devices.
By applying a voltage through n, electron emission occurs. A high voltage is applied to the metal back 85 or the transparent electrode (not shown) via the high voltage terminal Hv to accelerate the electron beam. The accelerated electrons collide with the fluorescent film 84 and emit light to form an image.
【0129】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方式をあげたが、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 the 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. As for the input signal, the NTSC system is mentioned, but the input signal is not limited to this, and other than the PAL, SECAM system and the like, a TV signal including a larger number of scanning lines (for example, the MUSE system is also included). High-definition TV) system can be adopted.
【0130】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11、図12を用いて説明する。Next, a ladder type electron source and an image forming apparatus will be described with reference to FIGS. 11 and 12.
【0131】図11は、はしご型配置の電子源の一例を
示す模式図である。図11において、110は電子源基
板、111は電子放出素子である。112、Dx1〜D
x10は、電子放出素子111を接続するための共通配
線である。電子放出素子111は、基板110上に、X
方向に並列に複数個配されている(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。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、Dx3を同
一配線とすることもできる。FIG. 11 is a schematic diagram showing an example of a ladder-type electron source. In FIG. 11, reference numeral 110 denotes an electron source substrate, and 111 denotes an electron-emitting device. 112, Dx1 to D
x10 is a common wiring for connecting the electron-emitting device 111. The electron-emitting device 111 is provided on the substrate 110 with X
A plurality are arranged in parallel in the direction (this is called an element row). A plurality of the element rows are arranged to constitute an electron source. By applying a drive voltage between the common wires of each element row, each element row can be driven independently. That is,
For a device row that wants to emit an electron beam, a voltage equal to or higher than the electron emission threshold value is set.
A voltage below the electron emission threshold is applied. For the common wirings Dx2 to Dx9 between the element rows, for example, Dx2 and Dx3 may be the same wiring.
【0132】図12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。120はグリッド電極、121は電子が通過する
ための空孔、122はDox1,Dox2・・・Dox
mよりなる容器外端子である。123はグリッド電極1
20と接続されたG1、G2・・・Gnからなる容器外
端子、124は各素子行間の共通配線を同一配線とした
電子源である。図12においては、図8、11に示した
部位と同じ部位には、これらの図に付したのと同一の符
号を付している。ここに示した画像形成装置と図8に示
した単純マトリクス配置の画像形成装置との大きな違い
は、電子源基板110とフェースプレート86の間にグ
リッド電極120を備えているか否かである。FIG. 12 is a schematic diagram showing an example of a panel structure in an image forming apparatus provided with a ladder-type electron source. 120 is a grid electrode, 121 is a hole through which electrons pass, 122 is Dox1, Dox2,.
m outside the container. 123 is the grid electrode 1
An external terminal of the container made of G1, G2, ... Gn connected to 20 is an electron source in which common wiring between each element row is the same wiring. In FIG. 12, the same portions as those shown in FIGS. 8 and 11 are denoted by the same reference numerals as those shown in these drawings. A major difference between the image forming apparatus shown here and the image forming apparatus having the simple matrix arrangement shown in FIG. 8 is whether or not the grid electrode 120 is provided between the electron source substrate 110 and the face plate 86.
【0133】図12においては、基板110とフェース
プレート86の間には、グリッド電極120が設けられ
ている。グリッド電極120は、表面伝導型放出素子か
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個ずつ円形の空孔121が設けられている。グリ
ッドの形状や設置位置は図12に示したものに限定され
るものではない。例えば、空孔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。In FIG. 12, a grid electrode 120 is provided between the substrate 110 and the face plate 86. The grid electrode 120 is for modulating the electron beam emitted from the surface conduction electron-emitting device,
In order to allow the electron beam to pass through the striped electrodes provided orthogonal to the ladder-shaped element rows, one circular hole 121 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 through holes may be provided in the form of a mesh as holes, and the grid may be provided around or near the surface conduction electron-emitting device.
【0134】容器外端子122およびグリッド容器外端
子123は、不図示の制御回路と電気的に接続されてい
る。The outside-container terminal 122 and the grid outside-container terminal 123 are electrically connected to a control circuit (not shown).
【0135】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ラインずつ表示することができる。In the image forming apparatus of this example, the modulation signals for one image line are simultaneously applied to the grid electrode columns in synchronization with the sequential driving (scanning) of the element rows one column at a time. This makes it possible to control the irradiation of the phosphor with each electron beam and display the image line by line.
【0136】発明の画像形成装置は、テレビジョン放送
の表示装置、テレビ会議システムやコンピューター等の
表示装置の他、感光性ドラム等を用いて構成された光プ
リンターとしての画像形成装置等としても用いることも
できる。The image forming apparatus of the present invention is used not only as a display apparatus for television broadcasting, a display apparatus such as a video conference system and a computer, but also as an image forming apparatus as an optical printer constituted by using a photosensitive drum and the like. You can also
【0137】[0137]
【実施例】以下に具体的な実施例を挙げて本発明を説明
する。EXAMPLES The present invention will be described below with reference to specific examples.
【0138】実施例1 電子放出素子として図1に示すタイプの素子を、図3に
示す方法で作成した。図1(a)は本素子の平面図を、
図1(b)は断面図を示している。また、図1(a)、
(b)中、1は絶縁性基板、2、3は素子電極、4は電
子放出部を含む薄膜、5は電子放出部を表す。なお、同
図中のL1は素子電極間隔、W1は素子電極長さ、dは
素子電極の厚さ、W2は電子放出部を含む薄膜4の幅を
表している。また図3においても、図1と同じ符号を付
したものは同じものを表す。また図3中、6は電子放出
部形成用薄膜、31は液滴付与装置、32は液滴、33
は液溜りを表す。 Example 1 A device of the type shown in FIG. 1 was prepared as an electron-emitting device by the method shown in FIG. FIG. 1A is a plan view of this device.
FIG.1 (b) has shown sectional drawing. FIG. 1 (a),
In (b), 1 is an insulating substrate, 2 and 3 are device electrodes, 4 is a thin film including an electron emitting portion, and 5 is an electron emitting portion. In the figure, L1 is the element electrode interval, W1 is the element electrode length, d is the element electrode thickness, and W2 is the width of the thin film 4 including the electron emitting portion. Also in FIG. 3, the same reference numerals as those in FIG. 1 represent the same components. In FIG. 3, 6 is a thin film for forming an electron emitting portion, 31 is a droplet applying device, 32 is a droplet, and 33
Represents a puddle.
【0139】以下に図3に従って、本実施例の電子放出
素子の作成方法を述べる。 1)絶縁性基板1として石英ガラス基板を用い、これを
有機溶剤により充分に洗浄後、基板面上にNiからなる
素子電極2、3を形成した(図3(a))。このとき、
素子電極間隔L1は3μmとし、素子電極の幅W1を5
00μm、その厚さdを1000Åとした。 2)次に、電子放出部を含む薄膜4の形成材料溶液を調
製した。A method of manufacturing the electron-emitting device of this embodiment will be described below with reference to FIG. 1) A quartz glass substrate was used as the insulating substrate 1, which was thoroughly washed with an organic solvent, and then element electrodes 2 and 3 made of Ni were formed on the substrate surface (FIG. 3A). At this time,
The element electrode interval L1 is 3 μm, and the element electrode width W1 is 5
The thickness d was 00 μm and the thickness d was 1000 Å. 2) Next, a forming material solution of the thin film 4 including the electron emitting portion was prepared.
【0140】まずエーテルとして、具体例No.19の
ポリオキシエチレンアルキルエーテルを0.01重量%
含有する水溶液を調製し、これに酢酸パラジウムをパラ
ジウム濃度が0.4重量%となるように溶解して暗赤色
の溶液を得た。 3)上記の暗赤色溶液の液滴を、バブルジェット方式の
インクジェット装置によって、電極2、3を形成した石
英基板の上に、電極2、3にまたがるように付与し(図
3(b))、80℃で2分間乾燥させた。次に350℃
で12分間焼成して、無機微粒子膜を形成した(図3
(c))。4)次に、真空容器中で素子電極2、3の間
に電圧を印加し、電子放出部形成用薄膜6を通電処理
(フォーミング処理)することにより、電子放出部5を
形成した(図3(d))。フォーミング処理の電圧波形
を図4に示す。First, as an ether, a specific example No. 0.01% by weight of 19 polyoxyethylene alkyl ether
An aqueous solution containing it was prepared, and palladium acetate was dissolved in this to adjust the palladium concentration to 0.4% by weight to obtain a dark red solution. 3) The droplets of the dark red solution are applied by a bubble jet type ink jet device so as to straddle the electrodes 2 and 3 on the quartz substrate on which the electrodes 2 and 3 are formed (FIG. 3B). And dried at 80 ° C for 2 minutes. Next 350 ° C
And baked for 12 minutes to form an inorganic fine particle film (Fig. 3).
(C)). 4) Next, a voltage is applied between the device electrodes 2 and 3 in the vacuum container, and the electron-emitting portion forming thin film 6 is energized (forming) to form the electron-emitting portion 5 (FIG. 3). (D)). FIG. 4 shows the voltage waveform of the forming process.
【0141】本実施例では電圧波形のパルス幅T1を1
ミリ秒、パルス間隔T2を10ミリ秒とし、三角波の波
高値(フォーミング時のピーク電圧)は5Vとし、フォ
ーミング処理約を1×10-6torrの真空雰囲気下で
60秒間行った。このように形成された電子放出部5
は、パラジウム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50Åであっ
た。In this embodiment, the pulse width T1 of the voltage waveform is set to 1
Millisecond, pulse interval T2 was 10 milliseconds, the peak value of the triangular wave (peak voltage during forming) was 5 V, and the forming treatment was performed for 60 seconds in a vacuum atmosphere of 1 × 10 −6 torr. The electron emission portion 5 formed in this way
Was in a state in which fine particles containing palladium element as a main component were dispersed and arranged, and the average particle size of the fine particles was 50Å.
【0142】以上のようにして作成された素子につい
て、その電子放出特性を図5の構成の測定評価装置によ
り測定した。本電子放出素子およびアノード電極54は
真空装置55内に設置されており、その真空装置55に
は排気ポンプ56および真空計等の真空装置に必要な機
器が具備されており、所望の真空下で本素子の測定評価
を行えるようになっている。なお本実施例では、アノー
ド電極と電子放出素子間の距離H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1×10-7torrとした。The electron emission characteristics of the device manufactured as described above were measured by the measurement and evaluation apparatus having the configuration of FIG. The electron-emitting device and the anode electrode 54 are installed in a vacuum device 55, and the vacuum device 55 is equipped with equipment necessary for the vacuum device such as an exhaust pump 56 and a vacuum gauge. The device can be measured and evaluated. In this example, the distance H between the anode electrode and the electron-emitting device was 4 mm, the potential of the anode electrode was 1 kV, and the degree of vacuum in the vacuum apparatus at the time of measuring the electron-emitting characteristics was 1 × 10 −7 torr.
【0143】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の間に素子電圧を印加し、その
時に流れる素子電流Ifおよび放出電流Ieを測定した
ところ、図6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7V程度から急激に放出電流Ie
が増加し、素子電圧12Vでは素子電流Ifが0.8m
A、放出電流Ieが0.62μAとなり、電子放出効率
η=Ie/If(%)は0.08%であった。A device voltage was applied between the electrodes 2 and 3 of the electron-emitting device of the present invention and the device current If and emission current Ie flowing at that time were measured by using the above-described measurement and evaluation apparatus. The current-voltage characteristics as described above were obtained.
In this device, the emission current Ie rapidly increases from the device voltage of about 7V.
And the element current If is 0.8 m when the element voltage is 12 V.
A, the emission current Ie was 0.62 μA, and the electron emission efficiency η = Ie / If (%) was 0.08%.
【0144】比較例1 実施例1と同様にして石英基板の上に電極を形成した。
そして具体例No.19のポリオキシエチレンアルキル
エーテルは添加せず、その他は実施例1と同様にして、
電子放出部を含む薄膜を形成するための材料溶液を調製
した。 Comparative Example 1 An electrode was formed on a quartz substrate in the same manner as in Example 1.
Then, the specific example No. No polyoxyethylene alkyl ether of 19 was added, and otherwise the same as in Example 1,
A material solution for forming a thin film including an electron emitting portion was prepared.
【0145】この溶液をバブルジェット方式のインクジ
ェット装置により実施例1と同様にして基板に付与した
ところ、薄膜が形成されない箇所が多数見られ、電子放
出素子の作成には不適当な膜であった。When this solution was applied to the substrate by a bubble jet type ink jet apparatus in the same manner as in Example 1, many places where a thin film was not formed were observed, and the film was unsuitable for producing an electron-emitting device. .
【0146】実施例2 エーテルとして、具体例No.14のポリオキシエチレ
ンアルケニルエーテル(但し、アルケニル基がCH
3(CH2)7CH=CH(CH2)7CH2−)を0.05
重量%含有した水溶液を調製し、これにプロピレングリ
コールを3重量%、プロピオン酸パラジウムをパラジウ
ム濃度が0.25重量%となるように溶解して赤色の溶
液を得た。 Example 2 As an ether, a specific example no. 14 polyoxyethylene alkenyl ethers (provided that the alkenyl group is CH
3 (CH 2 ) 7 CH = CH (CH 2 ) 7 CH 2 —) 0.05
An aqueous solution containing 10% by weight was prepared, and propylene glycol was dissolved therein in an amount of 3% by weight and palladium propionate was dissolved so that the palladium concentration was 0.25% by weight to obtain a red solution.
【0147】この溶液をバブルジェット方式のインクジ
ェット装置により基板に付与することにより、実施例1
と同様にして電子放出素子を作成し、電子放出が見られ
ることを確認した。Example 1 was obtained by applying this solution to a substrate by a bubble jet type ink jet device.
An electron-emitting device was prepared in the same manner as described above, and it was confirmed that electron emission was observed.
【0148】実施例3 エーテルとして、具体例No.3のポリオキシエチレン
アルキルエーテルを0.05g、テトラモノエタノール
アミンパラジウム酢酸(Pd(H2N−C2H4OH)
4(CH3COO)2)を3.2g、86%鹸化ポリビ
ニルアルコール(平均重合度500)を0.05g、エ
チレングリコールを15gに、水を加えて全量を100
gとし、黄色の溶液を得た。 Example 3 As an ether, a specific example no. 3 of polyoxyethylene alkyl ether 0.05 g, tetra monoethanolamine palladium acetate (Pd (H 2 N-C 2 H 4 OH)
3.2 g of 4 (CH 3 COO) 2 , 0.05 g of 86% saponified polyvinyl alcohol (average degree of polymerization 500), 15 g of ethylene glycol, and water to add the total amount to 100 g.
g to give a yellow solution.
【0149】この溶液をバフルジェット方式のインクジ
ェット装置により基板に付与することにより、実施例1
と同様にして電子放出素子を作成し、電子放出が見られ
ることを確認した。Example 1 was obtained by applying this solution to a substrate by a baffle jet type ink jet device.
An electron-emitting device was prepared in the same manner as described above, and it was confirmed that electron emission was observed.
【0150】実施例4 エーテルとして、具体例No.18のポリオキシエチレ
ンアルキルエーテルを0.07g、テトラモノエタノー
ルアミンパラジウム酢酸(Pd(H2N−C2H4O
H)4(CH3COO)2)を1.3g、86%鹸化ポ
リビニルアルコール(平均重合度1000)を0.02
gに、水を加えて全量を100gとし、黄色の溶液を得
た。 Example 4 As ether, a specific example no. 18 polyoxyethylene alkyl ether 0.07 g, tetra monoethanolamine palladium acetate (Pd (H 2 N-C 2 H 4 O
H) 4 (CH 3 COO) 2 ) 1.3 g, 86% saponified polyvinyl alcohol (average degree of polymerization 1000) 0.02
Water was added to g to make the total amount 100 g to obtain a yellow solution.
【0151】この溶液をバブルジェット方式のインクジ
ェット装置により基板に付与することにより、実施例1
と同様にして電子放出素子を作成し、電子放出が見られ
ることを確認した。Example 1 was prepared by applying this solution to a substrate by a bubble jet type ink jet device.
An electron-emitting device was prepared in the same manner as described above, and it was confirmed that electron emission was observed.
【0152】実施例5 複数の素子電極とマトリクス状配線とを形成した基板
(図7)の各対向電極に対して、それぞれ実施例1と同
様にして有機金属化合物溶液をバブルジェット方式のイ
ンクジェット装置により液滴付与し、焼成したのち、フ
ォーミング処理を行い図7のようなマトリクス配線の電
子源を作製した。 Example 5 In the same manner as in Example 1, an organometallic compound solution was applied to a bubble jet type ink jet device for each counter electrode of a substrate (FIG. 7) having a plurality of element electrodes and matrix wiring formed thereon. After the liquid droplets were applied by the above method and fired, a forming process was performed to produce an electron source of matrix wiring as shown in FIG.
【0153】この電子源に、リアプレート81、支持枠
82、およびフェースプレート86を接続し、真空封止
して、図8の概念図に従う画像形成装置の表示パネルを
作成した。A rear plate 81, a support frame 82, and a face plate 86 were connected to this electron source and vacuum-sealed to produce a display panel of the image forming apparatus according to the conceptual diagram of FIG.
【0154】[0154]
【発明の効果】以上に説明したように、本発明の方法に
従い電子放出素子を製造するならば、所定の位置に必要
なだけの有機金属化合物溶液を付与することができ、ま
た前記溶液付与工程が電子放出用薄膜のパターニング工
程をも兼ねるため、材料コストと作業コストを低減する
ことができる。As described above, when the electron-emitting device is manufactured according to the method of the present invention, it is possible to apply the required amount of the organometallic compound solution to the predetermined position, and the solution applying step. Since it also serves as a patterning step of the electron emission thin film, it is possible to reduce material cost and work cost.
【0155】さらに、二次元パターンの変更が必要とな
った場合には、液滴付与手段の制御系を変更するだけで
済み、一般には前記制御系のソフトウエアのみの変更で
対応可能であるため、フォトマスク等の変更を必要とす
るフォトリソグラフ技術を用いる製造方法に比べて変更
が容易である。したがって少量多品種生産に容易に適用
できる。Further, when it is necessary to change the two-dimensional pattern, it is only necessary to change the control system of the droplet applying means, and generally, only the software of the control system can be changed. It is easier to change than a manufacturing method using a photolithographic technique that requires a change of a photomask or the like. Therefore, it can be easily applied to low-volume, high-mix production.
【0156】更に本発明によれば、形成された電子放出
部形成用薄膜の膜厚分布を低減し、均一性に優れた電子
放出素子の製造方法を提供することが可能となる。Further, according to the present invention, it is possible to provide a method for manufacturing an electron-emitting device having excellent uniformity, by reducing the film thickness distribution of the formed electron-emitting portion forming thin film.
【図1】 本発明の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】 本発明の適用可能な垂直型表面伝導型電子放
出素子の構成を示す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing a configuration of a vertical surface conduction electron-emitting device to which the present invention can be applied.
【図3】 本発明の適用可能な表面伝導型電子放出素子
の製造方法の1例を示す模式図である。FIG. 3 is a schematic view showing an example of a method of manufacturing a surface conduction electron-emitting device to which the present invention is applicable.
【図4】 本発明の適用可能な表面伝導型電子放出素子
の製造に際して採用できる通電フォーミングの処理にお
ける電圧波形の一例を示す模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing an example of a voltage waveform in a process of energization forming that can be adopted when manufacturing a surface conduction electron-emitting device to which the present invention can be applied.
【図5】 測定評価機能を備えた真空処理装置の一例を
示す模式図である。FIG. 5 is a schematic diagram illustrating an example of a vacuum processing apparatus having a measurement evaluation function.
【図6】 本発明の適用可能な表面伝導型電子放出素子
についての放出電流Ie、素子電流Ifと素子電圧Vf
の関係の一例を示すグラフである。FIG. 6 shows emission current Ie, device current If, and device voltage Vf for a surface conduction electron-emitting device applicable to the present invention.
It is a graph which shows an example of the relationship of.
【図7】 本発明の適用可能な単純マトリクス配置した
電子源の一例を示す模式図である。FIG. 7 is a schematic diagram showing an example of electron sources arranged in a simple matrix to which the present invention is applicable.
【図8】 本発明の適用可能な画像形成装置の表示パネ
ルの一例を示す模式図である。FIG. 8 is a schematic diagram showing an example of a display panel of an image forming apparatus to which the present invention is applicable.
【図9】 蛍光膜一例を示す模式図である。FIG. 9 is a schematic view showing an example of a fluorescent film.
【図10】 画像形成装置にNTSC方式のテレビ信号
に応じて表示を行うための駆動回路の一例を示すブロッ
ク図である。FIG. 10 is a block diagram showing an example of a drive circuit for displaying on an image forming apparatus in accordance with an NTSC television signal.
【図11】 本発明の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. 11 is a schematic diagram showing an example of a ladder-arranged electron source to which the present invention is applicable.
【図12】 本発明の適用可能な画像形成装置の表示パ
ネルの一例を示す模式図である。FIG. 12 is a schematic view showing an example of a display panel of an image forming apparatus to which the present invention can be applied.
【図13】 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. 13 is a schematic view showing an example of a conventional surface conduction electron-emitting device.
1:絶縁性基板、2、3:素子電極、4:電子放出部を
含む薄膜、5:電子放出部、6:電子放出部形成用薄
膜、21:段さ形成部、31:液滴付与装置、32:液
滴、33:液溜り、50:素子電極2、3間の電子放出
部を含む薄膜4を流れる素子電流Ifを測定するための
電流計、51:電子放出素子に素子電圧Vfを印加する
ための電源、52: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、53:アノード
電極54に電圧を印加するための高圧電源、54:素子
の電子放出部5より放出される放出電流Ieを捕捉する
ためのアノード電極、55:真空装置、56:排気ポン
プ、71:電子源基板、72:X方向配線、73:Y方
向配線、74:表面伝導型電子放出素子、75:結線、
81:リアプレート、82:支持枠、83:ガラス基
板、84:蛍光膜、85:メタルバック、86:フェー
スプレート、87:高圧端子、88:外囲器、91:黒
色導電材、92:蛍光体、93:ガラス基板、101:
表示パネル、102:走査回路、103:制御回路、1
04:シフトレジスタ、105:ラインメモリ、10
6:同期信号分離回路、107:変調信号発生器、Vx
およびVa:直流電圧源、110:電子源基板、11
1:電子放出素子、112:Dx1〜Dx10は、前記
電子放出素子を配線するための共通配線、120:グリ
ッド電極、121:電子が通過するための空孔、12
2:Dox1,Dox2・・・Doxmよりなる容器外
端子、123:グリッド電極120と接続されたG1、
G2、124:電子源。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1: Insulating substrate, 2: Device electrode, 4: Thin film including an electron emission part, 5: Electron emission part, 6: Thin film for forming an electron emission part, 21: Step formation part, 31: Droplet deposition device , 32: droplet, 33: liquid pool, 50: ammeter for measuring the device current If flowing through the thin film 4 including the electron emitting portion between the device electrodes 2 and 3, 51: device voltage Vf to the electron emitting device Power source for applying, 52: Ammeter for measuring emission current Ie emitted from the electron emitting portion 5 of the element, 53: High voltage power source for applying voltage to the anode electrode 54, 54: Electron emission of the element Anode electrode for trapping emission current Ie emitted from part 5, 55: vacuum device, 56: exhaust pump, 71: electron source substrate, 72: X-direction wiring, 73: Y-direction wiring, 74: surface conduction type Electron-emitting device, 75: connection,
81: rear plate, 82: support frame, 83: glass substrate, 84: fluorescent film, 85: metal back, 86: face plate, 87: high voltage terminal, 88: envelope, 91: black conductive material, 92: fluorescent Body, 93: glass substrate, 101:
Display panel, 102: scanning circuit, 103: control circuit, 1
04: shift register, 105: line memory, 10
6: synchronization signal separation circuit, 107: modulation signal generator, Vx
And Va: DC voltage source, 110: electron source substrate, 11
1: electron emission element; 112: common wiring for wiring the electron emission elements; Dx1 to Dx10; 120: grid electrode; 121: hole for passing electrons;
2: Dox1, Dox2 ... Doxm outer terminal of container, 123: G1 connected to grid electrode 120,
G2, 124: electron source.
Claims (19)
溶液を液滴の状態で付与した後加熱焼成する工程を経て
電子放出部を形成する電子放出素子の製造方法におい
て、前記導電性薄膜形成用材料溶液が有機金属化合物と
エーテルを含む水溶液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 of manufacturing an electron-emitting device, comprising forming an electron-emitting portion through a step of applying a material solution for forming a conductive thin film in a droplet state between opposing electrodes and then heating and baking the solution, wherein the conductive thin film is formed. A method of manufacturing an electron-emitting device, wherein the forming material solution is an aqueous solution containing an organometallic compound and ether.
される化合物であることを特徴とする請求項1に記載の
電子放出素子の製造方法。 【化1】 (式中、Rは炭素数10から20のアルキル基またはア
ルケニル基を表し、nは4から50の整数を表す。)2. The method for manufacturing an electron-emitting device according to claim 1, wherein the ether is a compound represented by the following general formula (1). Embedded image (In the formula, R represents an alkyl group or an alkenyl group having 10 to 20 carbon atoms, and n represents an integer of 4 to 50.)
0.0001〜3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 ether content in the aqueous solution is
The method for producing an electron-emitting device according to claim 1 or 2, wherein the content is in the range of 0.0001 to 3% by weight.
であることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに
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 organometallic compound is an organic acid salt of a metal.
およびヒドロキシアルキルアミンからなる化合物である
ことを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の
電子放出素子の製造方法。5. The method for manufacturing an electron-emitting device according to claim 1, wherein the organometallic compound is a compound composed of a metal, an organic acid group and a hydroxyalkylamine.
れかのカルボン酸であることを特徴とする請求項4また
は5に記載の電子放出素子の製造方法。6. The method for manufacturing an electron-emitting device according to claim 4, wherein the organic acid is a carboxylic acid having 1 to 4 carbon atoms.
オン酸、酪酸、イソ酪酸、シュウ酸、マロン酸、コハク
酸のいずれかであることを特徴とする請求項6に記載の
電子放出素子の製造方法。7. The electron-emitting device according to claim 6, wherein the carboxylic acid is any of formic acid, acetic acid, propionic acid, butyric acid, isobutyric acid, oxalic acid, malonic acid, and succinic acid. Production method.
1〜5重量%の範囲であることを特徴とする請求項1な
いし7のいずれかに記載の電子放出素子の製造方法。8. The metal content of the aqueous solution is 0.0
8. The method for manufacturing an electron-emitting device according to claim 1, wherein the amount is in the range of 1 to 5% by weight.
ることを特徴とする請求項1ないし8のいずれかに記載
の電子放出素子の製造方法。9. The method of manufacturing an electron-emitting device according to claim 1, wherein the metal is any one of platinum group elements.
ニウム、金、銀、銅、クロム、タンタル、鉄、タングス
テン、鉛、亜鉛、スズのいずれかであることを特徴とす
る請求項1ないし8のいずれかに記載の電子放出素子の
製造方法。10. The metal according to claim 1, wherein the metal is any one of platinum, palladium, ruthenium, gold, silver, copper, chromium, tantalum, iron, tungsten, lead, zinc and tin. The method for manufacturing an electron-emitting device according to any one of claims.
あることを特徴とする請求項10に記載の電子放出素子
の製造方法。11. The method for manufacturing an electron-emitting device according to claim 10, wherein the metal is platinum or palladium.
ニルアルコールを含有することを特徴とする請求項1な
いし11のいずれかに記載の電子放出素子の製造方法。12. The method of manufacturing an electron-emitting device according to claim 1, wherein the aqueous solution contains partially esterified polyvinyl alcohol.
を含有することを特徴とする請求項1ないし12のいず
れかに記載の電子放出素子の製造方法。13. The method for manufacturing an electron-emitting device according to claim 1, wherein the aqueous solution contains a water-soluble polyhydric alcohol.
ト方式であることを特徴とする請求項1ないし13のい
ずれかに記載の電子放出素子の製造方法。14. The method of manufacturing an electron-emitting device according to claim 1, wherein the droplet applying unit is an inkjet system.
ェット方式であることを特徴とする請求項14に記載の
電子放出素子の製造方法。15. The method for manufacturing an electron-emitting device according to claim 14, wherein the inkjet method is a bubble jet method.
ことを特徴とする請求項1ないし15のいずれかに記載
の電子放出素子の製造方法。16. The method of manufacturing an electron-emitting device according to claim 1, wherein the electron-emitting device is a surface conduction type.
段を具備する電子源の製造方法であって、該電子放出素
子を請求項1ないし16のいずれかに記載の方法で製造
したことを特徴とする電子源の製造方法。17. A method of manufacturing an electron source comprising an electron-emitting device and means for applying a voltage to the device, wherein the electron-emitting device is manufactured by the method according to any one of claims 1 to 16. A method of manufacturing a characteristic electron source.
段を具備する電子源と、該素子から放出される電子を受
けて発光する発光体とを具備する表示素子の製造方法で
あって、該電子放出素子を請求項1ないし16のいずれ
かに記載の方法で製造したことを特徴とする表示素子の
製造方法。18. A method of manufacturing a display device, comprising: an electron source having an electron-emitting device, a voltage applying unit to the device, and a light-emitting body which receives an electron emitted from the device and emits light. A method of manufacturing a display element, wherein the electron-emitting device is manufactured by the method according to any one of claims 1 to 16.
段を具備する電子源と、該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を該素子へ
印加する電圧を制御する駆動回路とを具備する画像形成
装置の製造方法であって、該電子放出素子を請求項1な
いし16のいずれかに記載の方法で製造したことを特徴
とする画像形成装置の製造方法。19. An electron source having an electron-emitting device and a voltage applying means for the device, a light-emitting body which emits light upon receiving electrons emitted from the device, and a voltage applied to the device based on an external signal. A method for manufacturing an image forming apparatus, comprising: a drive circuit for controlling a voltage, wherein the electron-emitting device is manufactured by the method according to any one of claims 1 to 16. Method.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29601695A JPH09115432A (en) | 1995-10-20 | 1995-10-20 | Method for manufacturing electron-emitting device, electron source, display device, and image forming apparatus |
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|---|---|---|---|
| JP29601695A JPH09115432A (en) | 1995-10-20 | 1995-10-20 | Method for manufacturing electron-emitting device, electron source, display device, and image forming apparatus |
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|---|---|
| JPH09115432A true JPH09115432A (en) | 1997-05-02 |
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|---|---|---|---|
| JP29601695A Pending JPH09115432A (en) | 1995-10-20 | 1995-10-20 | Method for manufacturing electron-emitting device, electron source, display device, and image forming apparatus |
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| JP (1) | JPH09115432A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006341251A (en) * | 2006-07-14 | 2006-12-21 | Dainippon Printing Co Ltd | Functional element manufacturing method and manufacturing apparatus thereof |
-
1995
- 1995-10-20 JP JP29601695A patent/JPH09115432A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006341251A (en) * | 2006-07-14 | 2006-12-21 | Dainippon Printing Co Ltd | Functional element manufacturing method and manufacturing apparatus thereof |
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