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JP2916808B2 - Electron-emitting device, electron source, image forming apparatus, and manufacturing method thereof - Google Patents

Electron-emitting device, electron source, image forming apparatus, and manufacturing method thereof

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JP2916808B2
JP2916808B2 JP25170290A JP25170290A JP2916808B2 JP 2916808 B2 JP2916808 B2 JP 2916808B2 JP 25170290 A JP25170290 A JP 25170290A JP 25170290 A JP25170290 A JP 25170290A JP 2916808 B2 JP2916808 B2 JP 2916808B2
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emitting
manufacturing
image forming
fine particle
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哲也 金子
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2201/00Electrodes common to discharge tubes
    • H01J2201/30Cold cathodes
    • H01J2201/316Cold cathodes having an electric field parallel to the surface thereof, e.g. thin film cathodes
    • H01J2201/3165Surface conduction emission type cathodes

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  • Electrodes For Cathode-Ray Tubes (AREA)
  • Cathode-Ray Tubes And Fluorescent Screens For Display (AREA)
  • Cold Cathode And The Manufacture (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、冷陰極型の電子放出素子、該素子を複数有
する電子源、該電子源を用いた画像形成装置及び、それ
らの製造方法に関する。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a cold-cathode type electron-emitting device, an electron source having a plurality of such devices, an image forming apparatus using the electron source, and a method of manufacturing the same. .

[従来の技術] 従来、簡単な構造で電子の放出が得られる素子とし
て、例えばエム・アイ・エリンソン(M.I.Elinson)等
によって発表された冷陰極素子が知られている[ラジオ
・エンジニアリング・エレクトロン・フィジックス(Ra
dioEng. Electron Phys.)第10巻,1290〜1296頁,1965
年]。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a device capable of emitting electrons with a simple structure, for example, a cold cathode device disclosed by MI Elinson or the like is known [Radio Engineering Electron Physics] (Ra
dioEng. Electron Phys.) Volume 10, 1290-1296, 1965
Year].

これは、基板上に形成された小面積の薄膜に、膜内に
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、一般には表面伝導形電子放出素子と呼
ばれている。
This utilizes a phenomenon in which electrons are emitted when a current flows in a thin film having a small area formed on a substrate in parallel with the film, and is generally called a surface conduction electron-emitting device. .

この表面伝導形電子放出素子としては、前記エリンソ
ン等により開発されたSnO2(Sb)薄膜を用いたもの、Au
薄膜によるもの[ジー・ディトマー:“スイン・ソリド
・フィルムス”(G.Dittmer:“Thin Solid Films"),9
巻,317頁,(1972年)]、ITO薄膜によるもの[エム・
ハートウェル・アンド・シージーフォンスタッド;“ア
イイーイーイートランス”イーディーコンファレン(M.
Hartwell and C.G.Fonstad;“IEEE Trans.ED Conf.")5
19頁,(1975年)]、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年)]など
が報告されている。
Examples of the surface conduction electron-emitting device include a device using a SnO 2 (Sb) thin film developed by Elinson et al., And Au.
By thin film [G. Dittmer: “Thin Solid Films”], 9
Vol.317, (1972)], using ITO thin film [M.
Hartwell & CJ Phonestud; "Iii Ei Trans" Edi Conference (M.
Hartwell and CGFonstad; “IEEE Trans.ED Conf.”) 5
19, (1975)], and those based on carbon thin films [Hisashi Araki et al .: "Vacuum" Vol. 26, No. 1, p. 22, (1983)].

これらの表面伝導形電子放出素子の典型的な素子構成
を第5図に示す。同図において、93及び94は電気的接続
を得るための電極、90は電子放出材料で形成される薄
膜、91は基板、96は電子放出部を示す。
FIG. 5 shows a typical device configuration of these surface conduction electron-emitting devices. In the figure, 93 and 94 are electrodes for obtaining electrical connection, 90 is a thin film formed of an electron emitting material, 91 is a substrate, and 96 is an electron emitting portion.

従来、これらの表面伝導形電子放出素子においては、
電子放出を行う前に予めフォーミングと呼ばれる通電処
理によって電子放出部を形成する。即ち、前記電極93と
電極94の間に電圧を印加することにより、薄膜90に通電
し、これにより発生するジュール熱で薄膜90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96を形成することにより電子放出機能
を得ている。
Conventionally, in these surface conduction electron-emitting devices,
Before electron emission, an electron emission portion is formed in advance by an energization process called forming. That is, by applying a voltage between the electrode 93 and the electrode 94, a current is applied to the thin film 90, and the thin film 90 is locally destroyed, deformed or deteriorated by Joule heat generated thereby, and has a high electrical resistance. An electron emitting function is obtained by forming the electron emitting portion 96 in the state.

なお、電気的に高抵抗状態とは、薄膜90の一部に、0.
5μm〜5μmの亀裂を有し、かつ亀裂内が、いわゆる
島構造を有する不連続状態膜をいう。島構造とは一般に
数十Åから数μm径の微粒子が基板91にあり、各微粒子
は空間的に不連続で電気的に連続な膜厚をいう。
Note that the electrically high resistance state means that a part of the thin film 90 has a thickness of 0.
A discontinuous film having a crack of 5 μm to 5 μm and having a so-called island structure inside the crack. The island structure generally means fine particles having a diameter of several tens to several μm on the substrate 91, and each fine particle has a spatially discontinuous and electrically continuous film thickness.

従来、表面伝導形電子放出素子は上述高抵抗不連続膜
に電極93,94により電圧を印加し、素子表面に電流を流
すことにより、上述微粒子より電子を放出せしめるもの
である。
Conventionally, a surface conduction electron-emitting device emits electrons from the fine particles by applying a voltage to the high-resistance discontinuous film through the electrodes 93 and 94 and flowing a current through the surface of the device.

しかしながら、上記の様な従来の通電によるフォーミ
ング処理によって製造された電子放出素子には、次のよ
うな問題点があった。
However, the electron-emitting device manufactured by the above-described conventional energizing forming process has the following problems.

1) 電子放出部となる島構造の設計が不可能なため、
素子の改良が難しく、素子間のバランスも生じやすい。
1) Because it is not possible to design an island structure that will be the electron emission part,
It is difficult to improve the elements, and the balance between the elements is likely to occur.

2) フォーミング工程の際に生じるジュール熱が大き
いため、基盤が破壊しやすくマルチ化が難しい。
2) Since the Joule heat generated during the forming process is large, the substrate is easily broken and it is difficult to form a multi-layer.

3) 島の材料が金、銀、SnO2、ITO等に限定され、仕
事関数の小さい材料が使えないため、大電流を得ること
ができない。
3) The material of the island is limited to gold, silver, SnO 2 , ITO and the like, and a material having a small work function cannot be used, so that a large current cannot be obtained.

以上のような問題点があるため、表面伝導形電子放出
素子は、素子構造が簡単であるという利点があるにもか
かわらず、産業上積極的に応用されるには至っていなか
った。
Due to the above-described problems, the surface conduction electron-emitting device has not been actively used in industry, despite the advantage that the device structure is simple.

本発明者等は上記問題点を鑑みて検討した結果、特願
昭63-107570号,特願昭63-110480号において電極間に微
粒子膜を配置し、これに通電処理を施すことにより電子
放出部を設ける新規な表面伝導形電子放出素子を提案し
た。この新規な電子放出素子の構成図を第6図に示す。
The present inventors have studied in view of the above problems, and as a result, in Japanese Patent Application Nos. 63-107570 and 63-110480, a fine particle film is arranged between the electrodes, and the electron emission is performed by applying a current to the fine particle film. A new surface-conduction electron-emitting device with a section is proposed. FIG. 6 shows the configuration of this new electron-emitting device.

同図において、104及び103は電極,105は微粒子膜,106
は電子放出部,101は基板である。
In the figure, 104 and 103 are electrodes, 105 is a fine particle film, 106
Denotes an electron emitting portion, and 101 denotes a substrate.

この電子放出素子の特徴としては次のようなことが挙
げられる。
The features of this electron-emitting device include the following.

1) 微粒子膜105に非常に少ない電流を流すことで電
子放出部106を形成できるので素子劣化のない素子が形
成でき、さらに電極の形状を任意に設計できる。
1) Since an electron emission portion 106 can be formed by applying a very small amount of current to the fine particle film 105, an element without element deterioration can be formed, and the shape of the electrode can be arbitrarily designed.

2) 微粒子膜を形成する微粒子自身が電子放出の構成
材となるため、微粒子の材料や形状等の設計が可能とな
り電子放出特性を変えることができる。
2) Since the fine particles forming the fine particle film themselves are constituents of the electron emission, the material and shape of the fine particles can be designed, and the electron emission characteristics can be changed.

3) 素子の構成材である基板101や電極の材料の選択
性が広がる。
3) The selectivity of the material of the substrate 101 and the electrode, which are the components of the element, is expanded.

[発明が解決しようとする課題] しかしながら、上記発明者等が先に提案した表面伝導
形電子放出素子においては、第6図に示す如く、電極間
の微粒子膜105内に電子放出部106が形成され、該電子放
出部106が電子の放出位置になっているが、実際には、
電子放出部106は0.01μm〜0.5μmの微細な範囲から形
成されており、その位置は、微粒子膜の形成条件や通電
処理の条件等によってばらつきが生じ、電極間の所定の
位置に正確に配置することが困難であった。
[Problems to be Solved by the Invention] However, in the surface conduction electron-emitting device proposed by the above-mentioned inventors, the electron-emitting portion 106 is formed in the fine particle film 105 between the electrodes as shown in FIG. The electron emission portion 106 is located at an electron emission position.
The electron emitting portion 106 is formed from a fine range of 0.01 μm to 0.5 μm, and its position varies depending on the conditions for forming the fine particle film, the condition of the energizing process, and the like, and is accurately arranged at a predetermined position between the electrodes. It was difficult to do.

第6図において、電子放出部は直線的に描かれている
が、実際には電極104及び103の間でかなり蛇行してお
り、通電条件によりその形態はかなり変化し、電子放出
部の実効的な長さが設計できなかった。
In FIG. 6, the electron-emitting portion is drawn linearly, but actually it is meandering considerably between the electrodes 104 and 103, and its form changes considerably depending on the energization conditions. Length could not be designed.

一般に、電極103と電極104の間隔は0.5μm〜50μm
であるが、電極間が広くなる程電子放出部の位置を制御
することが難しかった。
Generally, the interval between the electrode 103 and the electrode 104 is 0.5 μm to 50 μm
However, it was more difficult to control the position of the electron-emitting portion as the distance between the electrodes became wider.

このような電子放出部の位置のばらつきは、電子放出
素子として応用する場合、電子放出量にばらつきが生
じ、特にこれらの素子を複数配置した面状電子源として
応用する場合には、場所によって電子放出量が変わると
いう問題があった。
Such a variation in the position of the electron-emitting portion causes a variation in the amount of electron emission when applied as an electron-emitting device. Particularly, when the device is applied as a planar electron source in which a plurality of these devices are arranged, the electron emission varies depending on the location. There was a problem that the amount of release changed.

面状電子源の有効な応用として、特開昭56-28445号公
報にあるような、面状に展開した複数の電子放出素子を
備えた電子源と、この電子源から電子ビームの照射を各
々受ける蛍光体ターゲットとを、各々相対応させた薄形
の画像形成装置があるが、この画像形成装置の電子源と
して上記表面伝導形電子放出素子を応用すると、各素子
の電子放出量が異なるため、場所によって蛍光体の蛍光
輝度が異なり、表示むらを生じていた。
As an effective application of the planar electron source, as disclosed in JP-A-56-28445, an electron source having a plurality of electron-emitting devices developed in a planar shape and irradiating an electron beam from the electron source are disclosed. There is a thin image forming apparatus in which a phosphor target to be received is made to correspond to each other. However, when the above-mentioned surface conduction electron-emitting devices are applied as an electron source of this image forming apparatus, the electron emission amount of each element is different. The fluorescent brightness of the phosphor differs depending on the location, and display unevenness occurs.

また、上述した第5図に示したような従来の電子放出
素子においては、フォーミングに要するパワーが大きい
ため電子放出部や基板の劣化が著しく、電子放出特性や
電子放出部の位置を制御することは不可能であった。
In the conventional electron-emitting device as shown in FIG. 5, the power required for forming is large, so that the electron-emitting portion and the substrate are significantly deteriorated, and the electron-emitting characteristics and the position of the electron-emitting portion must be controlled. Was impossible.

すなわち、本発明の目的とするところは、上述の問題
点を解消し得る電子放出素子、該電子放出素子を複数備
える電子源、該電子源を備える画像形成装置及び、それ
らの製造方法を提供することにある。
That is, an object of the present invention is to provide an electron-emitting device which can solve the above-mentioned problems, an electron source having a plurality of the electron-emitting devices, an image forming apparatus having the electron source, and a method of manufacturing the same. It is in.

[課題を解決するための手段及び作用] 上述の目的を達成すべく成された本発明の構成は、以
下の通りである。
[Means and Actions for Solving the Problems] The configuration of the present invention achieved to achieve the above object is as follows.

すなわち、本発明第1は、絶縁性基板上に通電により
発熱する発熱部材によって形成された段差部を有し、該
段差部を跨いで一対の電極と接続するとともに該発熱部
材に直に接する微粒子膜の該段差部近傍に電子放出部が
形成されていることを特徴とする電子放出素子にある。
That is, the first aspect of the present invention has a stepped portion formed by a heating member that generates heat by energization on an insulating substrate, and is connected to a pair of electrodes across the stepped portion and is directly in contact with the heating member. An electron-emitting device is characterized in that an electron-emitting portion is formed near the step of the film.

また、本発明第2は、本発明第1の電子放出素子の製
造方法であって、前記微粒子膜に電子放出部を形成する
際に、該微粒子膜に前記一対の電極を介して通電する通
電処理と、前記発熱部材に通電する加熱処理とを施すこ
とを特徴とする電子放出素子の製造方法にある。
A second aspect of the present invention is the method for manufacturing an electron-emitting device according to the first aspect of the present invention, wherein when forming an electron-emitting portion on the fine particle film, a current is applied to the fine particle film via the pair of electrodes. And a heat treatment for energizing the heat-generating member.

また、本発明第3は、本発明第1の電子放出素子を複
数配置したことを特徴とする電子源にある。
According to a third aspect of the present invention, there is provided an electron source comprising a plurality of the first electron-emitting devices according to the first aspect of the present invention.

また、本発明第4は、本発明第3の電子源を製造する
際に、複数の電子放出素子を本発明第2の方法によって
製造することを特徴とする電子源の製造方法にある。
A fourth aspect of the present invention resides in a method for manufacturing an electron source, wherein a plurality of electron-emitting devices are manufactured by the second method of the present invention when manufacturing the third electron source of the present invention.

また、本発明第5は、本発明第3の電子源と、該電子
源から放出された電子の照射により画像を形成する画像
形成部材とを有することを特徴とする画像形成装置にあ
る。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided an image forming apparatus comprising: the third electron source of the present invention; and an image forming member that forms an image by irradiating electrons emitted from the electron source.

また、本発明第6は、本発明第5の画像形成装置を製
造する際に、電子源を本発明第4の方法によって製造す
ることを特徴とする画像形成装置の製造方法にある。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing an image forming apparatus according to the fifth aspect of the present invention, wherein an electron source is manufactured by the fourth method of the present invention when manufacturing the fifth image forming apparatus of the present invention.

本発明によれば、微粒子膜の下に直に設けた発熱部材
を用いて、電子放出部を形成する際の温度制御を行うこ
とができるとともに、該発熱部材の段差部近傍に電子放
出部を形成でき、電子放出部の形状及び位置の再現性を
高めることができる。
According to the present invention, it is possible to control the temperature at the time of forming the electron-emitting portion by using the heat-generating member provided directly under the fine particle film, and to form the electron-emitting portion near the step of the heat-generating member. It is possible to improve the reproducibility of the shape and the position of the electron-emitting portion.

以下、本発明の構成要素及び作用について詳述する。 Hereinafter, components and operations of the present invention will be described in detail.

本発明における微粒子膜としては、粒径が十数Åから
数μmの導電性微粒子の膜、あるいはこれら導電性微粒
子が分散されたカーボン薄膜等が挙げられる。その材料
はPd,Ag,Au,Ti等の金属、PdO,SnO2等の酸化物導電体
等、導電性材料であればどれを用いても構わない。そし
てこれらの膜はガスデポジション法や分散塗布法等によ
り電極間に形成される。
Examples of the fine particle film in the present invention include a film of conductive fine particles having a particle size of tens to several μm to several μm, or a carbon thin film in which these conductive fine particles are dispersed. The material may be used Pd, Ag, Au, a metal such as Ti, PdO, oxides of SnO 2 such as conductor or the like, which one be a conductive material. These films are formed between the electrodes by a gas deposition method, a dispersion coating method, or the like.

第1図は、本発明の一実施態様を示す素子構成図であ
る。同図において、11は絶縁性基板、12は電子放出部の
位置を規定するための段差部を有する発熱部材(以下、
「電子放出部規定部材」と記す。)、13と14は電極、15
は微粒子膜、16は電子放出部である。
FIG. 1 is an element configuration diagram showing one embodiment of the present invention. In the figure, 11 is an insulating substrate, 12 is a heating member having a step portion for defining the position of the electron emitting portion (hereinafter, referred to as a heating member).
This will be referred to as “electron emission portion defining member”. ), 13 and 14 are electrodes, 15
Denotes a fine particle film, and 16 denotes an electron emitting portion.

本発明の電子放出素子では、第1図及び第3図に示す
ように、電子放出部規定部材12,42を跨いでこれに直に
接する微粒子膜15,45を有し、電子放出部規定部材によ
る段差部近傍に電子放出部が形成されている。前記段差
部の形状における厚さは発熱部材の材料の種類及び電子
放出部規定部材の構造にもよるが、通常百数十Åから数
μm程度が望ましく、一般には0.1μmから1μmが実
用的であり、また、段差部の幅は電子放出部を形成する
電極間隔より狭いことが望ましく、一般には電極間隔の
1/2以下が実用的である。さらに、発熱部材は、通電す
ることにより発熱すれば良く、導電性材料があればどの
材料を用いても構わず、発熱温度が数十度から数百度程
度上昇する材料が好ましい。さらに、電極13と14の間隔
は0.1μmから100μmが望ましく、一般には0.5μmか
ら10μmが実用的である。
As shown in FIGS. 1 and 3, the electron-emitting device of the present invention has fine particle films 15, 45 that straddle the electron-emitting portion defining members 12, 42 and are in direct contact with the electron-emitting portion defining members. An electron emitting portion is formed in the vicinity of the step due to the above. The thickness in the shape of the stepped portion depends on the type of the material of the heat generating member and the structure of the electron emitting portion defining member, but is usually preferably about one hundred and several tens to several μm, and generally 0.1 μm to 1 μm is practical. In addition, it is desirable that the width of the step is narrower than the distance between the electrodes forming the electron-emitting portion.
1/2 or less is practical. Further, the heat generating member may generate heat when energized, and any material may be used as long as there is a conductive material, and a material whose heat generation temperature increases by several tens to several hundred degrees is preferable. Further, the interval between the electrodes 13 and 14 is preferably 0.1 μm to 100 μm, and generally 0.5 μm to 10 μm is practical.

以上のような電子放出部規定部材からなる段差部に設
けられた微粒子膜15を通電処理する際、電子放出部規定
部材の発熱部材に通電し局所的に加熱させた後、通電処
理を施す、もしくは通電処理と同時に発熱部材に通電し
局所的に加熱しながら、微粒子膜15に通電処理を施す
と、第1図に示すように電子放出部規定部材12の段差部
に沿って電子放出部16が直線状に形成され、上記従来例
のような電子放出部が蛇行することはない。
When conducting the fine particle film 15 provided in the step portion made of the electron emission portion defining member as described above, after applying a current to the heating member of the electron emission portion defining member and locally heating the same, the current application process is performed. Alternatively, when the energizing process is applied to the fine particle film 15 while energizing the heating member simultaneously with the energizing process and locally heating, the electron emitting portions 16 along the step of the electron emitting portion defining member 12 as shown in FIG. Are formed in a straight line, and the electron emitting portion does not meander as in the above-described conventional example.

かかる電子放出部は、電子放出部規定部材の温度や微
粒子材料の種類、電子放出部規定部材の種類,厚さ,幅
等の形状によって、電子放出部規定部材の上側か左右ど
ちらかの下側あるいは両側面のいずれかに形成すること
ができる。
Depending on the temperature of the electron emitting portion defining member, the type of the particulate material, the type, thickness, width, etc. of the electron emitting portion defining member, the electron emitting portion may be located above or below the electron emitting portion defining member. Alternatively, it can be formed on either of the side surfaces.

勿論、段差部が曲線であれば電子放出部は段差に沿っ
て曲線に形成されるものである。
Of course, if the step portion is a curve, the electron emission portion is formed in a curve along the step.

通電処理の方法は、微粒子膜に通電することによりそ
の一部を高抵抗化して電子放出部を形成するものや、微
粒子膜に通電することによりその一部を低抵抗化して電
子放出部を形成するものがあるがいずれを用いても構わ
ない。
The method of energization treatment is to form an electron emission portion by increasing the resistance by applying a current to the fine particle film, or to form an electron emission portion by lowering a portion of the resistance by applying a current to the fine particle film. However, any of them may be used.

かかる通電処理時に微粒子膜の構造が変わり、上述し
たような不連続な電子放出部が形成される。
During the energization process, the structure of the fine particle film changes, and the above-described discontinuous electron-emitting portion is formed.

この時、発熱部材からなる電子放出部規定部材に通電
し微粒子膜を加熱することにより、電子放出部形成時の
制御性が向上するとともに、電子放出部規定部材の段差
部の近傍に電子放出部を形成することができる。かかる
段差部が微粒子膜の構造変化にどのような役割を果たし
ているのかは不明であるが、本発明者等は、通電処理の
際に段差部近傍で温度分布が不連続になることで電界分
布が不連続になり、その結果段差部に沿って電子放出部
が形成されるものと推測している。よって、電極間に段
差部を有し発熱部材から成る電子放出部規定部材を設け
る以外にも、温度と電界が不連続となる部材を設ければ
同等な効果が得られるものと期待できる。
At this time, by applying a current to the electron emission portion defining member composed of the heating member and heating the fine particle film, the controllability at the time of forming the electron emission portion is improved, and the electron emission portion is located near the step of the electron emission portion defining member. Can be formed. It is unclear what role these steps play in the structural change of the fine particle film. However, the present inventors have found that the electric field distribution becomes discontinuous in the vicinity of the steps during the energization treatment because the temperature distribution becomes discontinuous. Are assumed to be discontinuous, and as a result, an electron-emitting portion is formed along the step. Therefore, it is expected that the same effect can be obtained by providing a member in which the temperature and the electric field are discontinuous, in addition to the provision of the electron emission portion defining member having a step portion between the electrodes and formed of a heating member.

本発明の電子放出素子において、電子放出部規定部材
の形状は特に限定されるものではなく、第1図のような
矩形断面のものや、第3図のような三角形断面のものな
ど、任意の断面形状に形成することができる。
In the electron-emitting device of the present invention, the shape of the electron-emitting portion defining member is not particularly limited, and may be any shape such as a rectangular cross-section as shown in FIG. 1 and a triangular cross-section as shown in FIG. It can be formed in a cross-sectional shape.

以上説明したように、微粒子膜に電子放出部を形成す
る際に、微粒子膜に通電する通電処理と、電子放出部規
定部材に通電する加熱処理とを施すことにより、従来例
と比較すれば電子放出素子の形状と位置が正確に設計で
きるので、電子放出特性の制御が可能であるばかりでな
く素子の再現性が得られるようになる。
As described above, when forming the electron-emitting portion in the fine particle film, by performing the energizing process for supplying current to the fine particle film and the heating process for supplying current to the electron-emitting portion defining member, the electron emission portion is compared with the conventional example. Since the shape and position of the emission element can be accurately designed, not only can the electron emission characteristics be controlled, but also the reproducibility of the element can be obtained.

前述した複数の電子放出素子を設けた画像形成装置に
おいて、本発明の電子放出素子を用いれば、各素子の電
子放出量が同等となるため、表示むらがない良好な画像
が形成される。
In the above-described image forming apparatus provided with a plurality of electron-emitting devices, if the electron-emitting devices of the present invention are used, the electron emission amount of each device is equal, and a good image without display unevenness is formed.

[実施例] 以下に、実施例を用いて、本発明を更に詳述する。EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples.

実施例1 第1図は本実施例の素子構成図であり、第2図はその
製造方法を示した説明図である。
Example 1 FIG. 1 is an element configuration diagram of this example, and FIG. 2 is an explanatory diagram showing a manufacturing method thereof.

先ず、第1図及び第2図を用い、本実施例の電子放出
素子の製造方法を説明する。
First, a method for manufacturing the electron-emitting device of this embodiment will be described with reference to FIGS.

絶縁性基板21として石英基板を用い、有機溶剤等によ
り充分洗浄し、真空蒸着技術、フォトリソグラフィー技
術により電極23,24を形成する。電極の材料としては導
電性を有するものであればどのようなものであっても構
わないが、本実施例ではNi金属を用いて形成した。この
電極間隔は、実用的には0.5μmから20μmに形成され
ることが望ましく、本実施例では6μm間隔とし、膜厚
は1000Åとした。
A quartz substrate is used as the insulating substrate 21 and sufficiently washed with an organic solvent or the like, and electrodes 23 and 24 are formed by a vacuum deposition technique and a photolithography technique. The electrode may be made of any material as long as it has conductivity. In this embodiment, the electrode is made of Ni metal. It is desirable that the electrode interval is practically 0.5 μm to 20 μm. In this embodiment, the electrode interval is 6 μm and the film thickness is 1000 °.

次に、と同様に真空蒸着技術、フォトリソグラフィ
ー技術により電子放出部規定部材22を形成する。部材は
通電することにより発熱する材料であればどのようなも
のであっても構わないが、本実施例ではNi-Cr金属を用
い、部材の幅を2μm、膜厚を2000Åとした。
Next, the electron emission portion defining member 22 is formed by a vacuum deposition technique and a photolithography technique in the same manner as described above. The member may be any material as long as it generates heat when energized. In this example, Ni-Cr metal was used, and the width of the member was 2 μm and the film thickness was 2000 mm.

次に、有機パラジウムを電極23と24の間に分散塗布す
る。有機パラジウムは奥野製薬(株)CCP-4230を用い
た。
Next, organic palladium is dispersed and applied between the electrodes 23 and 24. As organic palladium, Okuno Pharmaceutical Co., Ltd. CCP-4230 was used.

微粒子を分散したくないところにはテープ又はレジス
ト膜を設け、その後ディッピング法又はスピナー法で有
機パラジウムを塗布する。次にテープ又はレジスト膜を
剥離することにより所定の位置に微粒子膜25を作成し
た。次に300℃で1時間焼成し有機パラジウムを分散
し、パラジウムと酸化パラジウムの混合した微粒子膜を
形成する。微粒子膜の幅Wはどのような値のものでも構
わないが本実施例では1mmとした。このとき、パラジウ
ムと酸化パラジウムの微粒子の径は共に10Å〜150Åで
あったが本発明はこれに限るものではない。
A tape or a resist film is provided where no fine particles are desired to be dispersed, and then organic palladium is applied by a dipping method or a spinner method. Next, the tape or the resist film was peeled off to form the fine particle film 25 at a predetermined position. Next, baking is performed at 300 ° C. for 1 hour to disperse the organic palladium, thereby forming a fine particle film in which palladium and palladium oxide are mixed. Although the width W of the fine particle film may be any value, it is set to 1 mm in this embodiment. At this time, the diameters of the fine particles of palladium and palladium oxide were both 10 ° to 150 °, but the present invention is not limited to this.

次に、電子放出部規定部材22に通電して発熱させ、部
材22の表面で約50℃となった時点で通電を停止し、その
直後に電極23をマイナス側、電極24をプラス側となるよ
うに電源に接続し、微粒子膜25に通電処理を行った。そ
の結果、第2図に示すように電子放出部規定部材22に沿
って電子放出部26が形成できた。
Next, electricity is supplied to the electron emitting portion defining member 22 to generate heat, and when the temperature of the surface of the member 22 reaches about 50 ° C., the supply of electricity is stopped, and immediately thereafter, the electrode 23 is turned to the negative side and the electrode 24 is turned to the positive side. As described above, and the fine particle film 25 was energized. As a result, as shown in FIG. 2, an electron emitting portion 26 was formed along the electron emitting portion defining member 22.

ここで通電処理前の微粒子膜の厚さは数十Åから200
Åが実用的であるがこれに限るものではない。なお、こ
のときの微粒子膜のシート抵抗は103〜108Ω/□程度で
ある。
Here, the thickness of the fine particle film before the energization treatment is several tens of
Å is practical but not limited to this. The sheet resistance of the fine particle film at this time is about 10 3 to 10 8 Ω / □.

尚、微粒子膜の膜厚は、電子放出部規定部材22を含め
て電極間でほぼ均一であると考えられる。
The thickness of the fine particle film is considered to be substantially uniform between the electrodes including the electron emission portion defining member 22.

本実施例では、通電処理において電流の流れる向きを
電極24側から電極23側にしたが、本実施例においては電
流の流れる向きに関係なく、再現良く上述した位置に電
子放出部を形成できる。
In the present embodiment, the direction in which the current flows in the energization processing is from the electrode 24 side to the electrode 23 side. However, in the present embodiment, the electron emission portion can be formed at the above-described position with good reproducibility regardless of the current flowing direction.

本実施例の電子放出素子を電子放出部規定部材12を設
けていない従来の電子放出素子と比較したところ、電子
放出量及び電子放出効率においてはほぼ同等の値が得ら
れた。次に電子放出部の形状を比較すると従来の素子は
1mmの幅にわたって大きく蛇行しているにもかかわら
ず、本実施例の電子放出素子は電子放出部規定部材に沿
ってほぼ直線的に電子放出部が形成できた。電子放出部
の位置が正確に設定できることは、応用を考えると非常
に重要な意味がある。例えば、素子から放出された電子
を偏向及び変調するにあたって、その正確な制御をする
ためには電子放出部の位置が正確に配置されている必要
がある。よって、本実施例の素子は実用的には非常に有
効な素子を提供するものである。
When the electron-emitting device of this example was compared with a conventional electron-emitting device without the electron-emitting portion defining member 12, substantially the same values were obtained in the amount of emitted electrons and the efficiency of electron emission. Next, comparing the shapes of the electron-emitting portions, the conventional device
Despite the large meandering over the width of 1 mm, the electron-emitting device of this example was able to form the electron-emitting portion almost linearly along the electron-emitting portion defining member. The fact that the position of the electron-emitting portion can be set accurately has a very important meaning in consideration of applications. For example, in deflecting and modulating the electrons emitted from the element, it is necessary that the position of the electron-emitting portion be accurately arranged in order to perform accurate control. Therefore, the element of this embodiment provides a very effective element practically.

また、電子放出部規定部材の位置を変えることによ
り、それに伴って容易に電子放出部を変えることができ
る。本実施例の電子放出素子は位置設計が可能な表面伝
導形電子放出素子を提供するものである。
Further, by changing the position of the electron emission portion defining member, the electron emission portion can be easily changed accordingly. The electron-emitting device of this embodiment is to provide a surface-conduction electron-emitting device whose position can be designed.

実施例2 第4図は、本実施例の画像形成装置を示す構成図であ
る。本実施例の面状電子源は、実施例1の電子放出素子
を複数配列したもので、とくに電極83と電極84の間に電
子放出素子を並列に配置した線電子源を複数本基板に規
則正しく設けたものである。
Embodiment 2 FIG. 4 is a configuration diagram showing an image forming apparatus of the present embodiment. The planar electron source of this embodiment is obtained by arranging a plurality of the electron-emitting devices of the first embodiment. In particular, a plurality of line electron sources in which the electron-emitting devices are arranged in parallel between the electrodes 83 and 84 are regularly arranged on a substrate. It is provided.

同図において、89はグリッド電極,810は電子通過孔,8
13はガラス板,812は蛍光体,811はアルミニウム材からな
るメタルバック,815はフェースプレート,814は蛍光体の
輝点である。
In the figure, 89 is a grid electrode, 810 is an electron passage hole, 8
13 is a glass plate, 812 is a phosphor, 811 is a metal back made of an aluminum material, 815 is a face plate, and 814 is a luminescent spot of the phosphor.

本実施例において、グリッド電極89は複数のライン電
極群からなり、面状電子源の電極群と直角方向に配置さ
れる。電子通過孔810は電子放出部86のほぼ鉛直上に設
けられ、グリッド電極89を信号電極、線電子源群を走査
電極として、XYマトリックス駆動を行い画像を形成する
ものである。
In the present embodiment, the grid electrode 89 is composed of a plurality of line electrode groups, and is arranged in a direction perpendicular to the electrode group of the planar electron source. The electron passage hole 810 is provided substantially vertically above the electron emission section 86, and forms an image by performing XY matrix driving using the grid electrode 89 as a signal electrode and the line electron source group as a scanning electrode.

フェースプレート815は透明なガラス板813の上に蛍光
体812が一様に塗布され、さらにその上にメタルバック8
11を設けたものである。
The face plate 815 has a phosphor 812 uniformly coated on a transparent glass plate 813, and a metal back 8
11 is provided.

本実施例の画像形成装置において、電極83と電極84に
14Vの電圧を印加することにより各電子放出部86から電
子を放出させ、グリッド電極89に適当な電圧を印加する
ことにより電子を引き出し蛍光体814に電子を衝突させ
た。本画像形成装置は、当然ながら真空度1×10-5Torr
〜1×10-7Torrの環境下に置かれ、蛍光体に500〜5000V
の電圧を印加した。
In the image forming apparatus of the present embodiment, the electrodes 83 and 84
Electrons were emitted from each electron emitting portion 86 by applying a voltage of 14 V, and electrons were extracted by applying an appropriate voltage to the grid electrode 89 to collide with the phosphor 814. This image forming apparatus naturally has a vacuum degree of 1 × 10 −5 Torr.
~ 1 × 10 -7 Torr environment, 500-5000V for phosphor
Was applied.

本実施例において、電子放出部規定部材82のない電子
源を用いて構成した画像形成装置と比較検討したところ
次のような結果を得た。
In the present embodiment, the following results were obtained by comparison with an image forming apparatus using an electron source without the electron emission portion defining member 82.

(1) 本実施例は各電子放出部から放出される電子量
が等しいので明るさが均一な表示画面が得られた。
(1) In the present embodiment, a display screen with uniform brightness was obtained because the amount of electrons emitted from each electron emitting portion was equal.

(2) 本実施例は各電子放出部の位置が正確に定まっ
ているので蛍光体上の輝点もほぼ同一な形状で規則正し
い配列であった。
(2) In the present embodiment, the positions of the electron-emitting portions are accurately determined, so that the luminescent spots on the phosphor have substantially the same shape and are regularly arranged.

それに比べ電子放出部規定部材を設けない電子源を用
いて構成した画像形成装置は、輝点の形状と輝点のピッ
チが場所によって異なっていた。
On the other hand, in the image forming apparatus using the electron source without the electron emission portion defining member, the shape of the bright spot and the pitch of the bright spot differ depending on the location.

このことから、本実施例はカラー画像、高精細画像を
得るのに効果がある。
For this reason, this embodiment is effective for obtaining a color image and a high-definition image.

以上、本実施例は画像形成装置についてのみ説明して
きたが、画像形成部材としては、蛍光体の他にレジスト
材や薄膜金属のような電子ビームが衝突することにより
状態が変化する全ての部材が含まれ、電子ビーム応用装
置としては、記録装置,記憶装置,電子ビーム描画装置
等の様々な装置があり、本発明は電子放出素子が複数配
置された面状電子源を用いた画像形成装置であれば同等
の効果がある。
As described above, the present embodiment has been described only with respect to the image forming apparatus. However, as the image forming member, in addition to the phosphor, all members whose states change due to the collision of an electron beam such as a resist material or a thin film metal are used. The electron beam application device includes various devices such as a recording device, a storage device, and an electron beam drawing device. The present invention relates to an image forming device using a planar electron source having a plurality of electron-emitting devices. If they have the same effect.

[発明の効果] 以上説明したように、本発明によれば、微粒子膜の下
に直に設けた発熱部材を用いて、電子放出部を形成する
際の温度制御を行うことができるとともに、該発熱部材
の段差部近傍に電子放出部を形成でき、電子放出部の形
状及び位置の再現性を高めることができ、次のような効
果がある。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, it is possible to perform temperature control when forming an electron-emitting portion by using a heat-generating member provided directly below a fine particle film, and An electron emitting portion can be formed in the vicinity of the step portion of the heat generating member, and the reproducibility of the shape and position of the electron emitting portion can be improved.

(1) 電子放出量や電子放出効率等の電子放出特性が
制御できるだけでなく、素子間で特性のばらつきが少な
い素子製造が可能になった。
(1) In addition to controlling the electron emission characteristics such as the amount of electron emission and the electron emission efficiency, it has become possible to manufacture devices with little variation in characteristics between devices.

(2) 画像形成装置として均一な発光輝度の画像表示
が得られる。
(2) An image display with uniform light emission luminance can be obtained as an image forming apparatus.

(3) 電子放出部の位置が正確に定まるので、画像形
成装置として蛍光体の輝点形状が均一な画像表示が得ら
れるようになった。
(3) Since the position of the electron-emitting portion is accurately determined, an image display having a uniform luminescent spot shape of the phosphor can be obtained as an image forming apparatus.

(4) 電子放出部の位置が正確に定まるので、画像形
成装置として変調電極の形状設計や制御系が簡易になる
効果がある。
(4) Since the position of the electron emission portion is accurately determined, there is an effect that the shape design and control system of the modulation electrode are simplified as an image forming apparatus.

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

第1図は、本発明の実施例1における電子放出素子の構
成図である。 第2図は、本発明の実施例1における電子放出素子の製
造方法を示した工程図である。 第3図は、本発明の他の実施態様を示す説明図である。 第4図は、実施例2における画像形成装置の説明図であ
る。 第5図は、従来の通電加熱によって作成された電子放出
素子の構成図である。 第6図は、従来の微粒子又は微粒子膜を含む薄膜導電体
を通電処理することにより作成された電子放出素子の構
成図である。 11、21、41、71、81、91、101……絶縁性基板 12、22、42、72、82……電子放出部規定部材(発熱部
材) 13、14、23、24、43、44、73、74、83、84、93、94、10
3、104……電極 15、25、45、75、85、105……微粒子膜 16、26、76、86、96、106……電子放出部
FIG. 1 is a configuration diagram of an electron-emitting device according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 2 is a process chart showing a method for manufacturing an electron-emitting device according to the first embodiment of the present invention. FIG. 3 is an explanatory view showing another embodiment of the present invention. FIG. 4 is an explanatory diagram of an image forming apparatus according to the second embodiment. FIG. 5 is a configuration diagram of a conventional electron-emitting device formed by electric heating. FIG. 6 is a configuration diagram of a conventional electron-emitting device formed by applying a current to a thin-film conductor including fine particles or a fine-particle film. 11, 21, 41, 71, 81, 91, 101 ... insulating substrate 12, 22, 42, 72, 82 ... electron emission portion defining member (heating member) 13, 14, 23, 24, 43, 44, 73, 74, 83, 84, 93, 94, 10
3, 104 ... electrodes 15, 25, 45, 75, 85, 105 ... fine particle film 16, 26, 76, 86, 96, 106 ... electron emission part

フロントページの続き (72)発明者 金子 哲也 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 小野 治人 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 鱸 英俊 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キ ヤノン株式会社内 (56)参考文献 特開 平2−192638(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01J 1/30,9/02 H01J 29/04,31/12 Continued on the front page (72) Inventor Tetsuya Kaneko 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Inside Canon Inc. (72) Inventor Haruhito 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc. (72) Inventor Hidetoshi Suzumi 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc. (56) References JP-A-2-92638 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. . 6 , DB name) H01J 1 / 30,9 / 02 H01J 29 / 04,31 / 12

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】絶縁性基板上に通電により発熱する発熱部
材によって形成された段差部を有し、該段差部を跨いで
一対の電極と接続するとともに該発熱部材に直に接する
微粒子膜の該段差部近傍に電子放出部が形成されている
ことを特徴とする電子放出素子。
1. A fine particle film having a stepped portion formed by a heat generating member which generates heat by energization on an insulating substrate, connected to a pair of electrodes across the stepped portion, and directly contacting the heat generating member. An electron-emitting device having an electron-emitting portion formed near a step.
【請求項2】請求項1に記載の電子放出素子の製造方法
であって、前記微粒子膜に電子放出部を形成する際に、
該微粒子膜に前記一対の電極を介して通電する通電処理
と、前記発熱部材に通電する加熱処理とを施すことを特
徴とする電子放出素子の製造方法。
2. The method for manufacturing an electron-emitting device according to claim 1, wherein an electron-emitting portion is formed in said fine particle film.
A method of manufacturing an electron-emitting device, comprising: applying an electric current to the fine particle film through the pair of electrodes; and performing a heat treatment to apply an electric current to the heating member.
【請求項3】絶縁性基板上に請求項1に記載の電子放出
素子を複数配置したことを特徴とする電子源。
3. An electron source comprising a plurality of electron-emitting devices according to claim 1 arranged on an insulating substrate.
【請求項4】請求項3に記載の電子源を製造する際に、
複数の電子放出素子を請求項2に記載の方法によって製
造することを特徴とする電子源の製造方法。
4. When manufacturing the electron source according to claim 3,
A method for manufacturing an electron source, comprising: manufacturing a plurality of electron-emitting devices by the method according to claim 2.
【請求項5】請求項3に記載の電子源と、該電子源から
放出された電子の照射により画像を形成する画像形成部
材とを有することを特徴とする画像形成装置。
5. An image forming apparatus comprising: the electron source according to claim 3; and an image forming member that forms an image by irradiation of electrons emitted from the electron source.
【請求項6】請求項5に記載の画像形成装置を製造する
際に、電子源を請求項4に記載の方法によって製造する
ことを特徴とする画像形成装置の製造方法。
6. A method for manufacturing an image forming apparatus according to claim 5, wherein the electron source is manufactured by the method according to claim 4 when manufacturing the image forming apparatus according to claim 5.
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