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JPH11260242A - Electron-emitting element, electron source using the same, image forming device and their manufacture - Google Patents

Electron-emitting element, electron source using the same, image forming device and their manufacture

Info

Publication number
JPH11260242A
JPH11260242A JP6090598A JP6090598A JPH11260242A JP H11260242 A JPH11260242 A JP H11260242A JP 6090598 A JP6090598 A JP 6090598A JP 6090598 A JP6090598 A JP 6090598A JP H11260242 A JPH11260242 A JP H11260242A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electron
emitting device
emitting
voltage
image forming
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP6090598A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshio Sakuma
純郎 佐久間
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP6090598A priority Critical patent/JPH11260242A/en
Publication of JPH11260242A publication Critical patent/JPH11260242A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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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)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain an electron-emitting element as an electron beam source, which has stable and uniform electron-emitting characteristics, and by which efficiency improvement of electron emission can be aimed at and a high-quality image forming device can be realized. SOLUTION: An underlayer 6, which is composed of magnetic particles having a convex part 7 with a height in the range of 1 nm to 10 nm, is formed between electrodes 2, 3, and a conductive film 4 is formed on the underlayer 6, and afterwards an electron-emitting part 5 is formed by performing current-fed forming. Hereby, the position and the shape of the electron emissive part 5 can be controlled precisely, and the uniformity of element characteristics can be realized.

Description

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

【0001】[0001]

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

【0002】[0002]

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

【0003】FE型の例としては、W.P. Dyke
and W.W. Dolan,“Field Em
ission”, Advance in Elect
ron Physics, 8,89(1956)ある
いはC.A. Spindt, “Physical
Properties of thin−filmfi
eld emission cathodes wit
h molybdenum cones”, J. A
ppl. Phys. ,47,5248(1976)
等に開示されたものが知られている。
[0003] As an example of the FE type, W. P. Dyke
and W. W. Dolan, "Field Em
issue ", Advance in Elect
ron Physics, 8, 89 (1956) or C.I. A. Spindt, “Physical
Properties of thin-filmfi
eld emission cathodes wit
h molybdenum cones ", JA
ppl. Phys. , 47, 5248 (1976).
And the like are known.

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

【0005】表面伝導型電子放出素子の例としては、
M.I. Elinson, Radio Eng.
Electron Phys., 10,1290(1
965)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, Radio Eng.
Electron Phys. , 10, 1290 (1
965).

【0006】表面伝導型電子放出素子は、絶縁性基板上
に形成された小面積の薄膜に、膜面に平行に電流を流す
ことにより、電子放出が生ずる現象を利用するものであ
る。この表面伝導型電子放出素子としては、前記エリン
ソン等によるSnO2 薄膜を用いたもの、Au薄膜によ
るもの[G.Dittmer:“Thin Solid
Films”, 9,317(1972)]、In2
3 /SnO2 薄膜によるもの[M.Hartwell
and C.G. Fonstad:“IEEE T
rans. 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。
[0006] The surface conduction electron-emitting device utilizes a phenomenon in which electrons are emitted by passing a current through a small-area thin film formed on an insulating substrate in parallel with the film surface. Examples of the surface conduction electron-emitting device include a device using an SnO 2 thin film by Elinson et al. And a device using an Au thin film [G. Dittmer: "Thin Solid
Films ", 9, 317 (1972)], In 2
O 3 / SnO 2 thin film [M. Hartwell
and C.I. G. FIG. Fonstad: "IEEE T
rans. ED Conf. ", 519 (197
5)], using a carbon thin film [Hisashi Araki et al .: Vacuum,
26, No. 1, p. 22 (1983)].

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

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

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

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

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

【0012】[0012]

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

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

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

【0015】しかしながら、上述のM.ハートウェルの
電子放出素子にあっては、次のような問題があるため、
安定な電子放出特性及び電子放出効率について、必ずし
も満足のゆくものが得られておらず、これを用いて高輝
度で動作安定性に優れた画像形成装置を提供することは
極めて難しいというのが実状である。
However, the above-mentioned M.P. Hartwell's electron-emitting device has the following problems,
Satisfactory stable electron emission characteristics and electron emission efficiencies have not always been obtained, and it is extremely difficult to provide an image forming apparatus with high brightness and excellent operation stability by using this. It is.

【0016】(1)すなわち、通電フォーミングによっ
て形成される導電性膜の局所的な破壊、変形もしくは変
質は、素子電流によって発生するジュール熱が起因とな
って生ずるものであるため、導電性膜の形成条件あるい
は通電処理の通電条件等によっては、導電性膜に発生す
る亀裂の位置にばらつきが生じ、導電性膜内の所定の位
置に正確に電子放出部を形成することが困難であった。
(1) That is, the local destruction, deformation or alteration of the conductive film formed by the energization forming is caused by Joule heat generated by the element current. Depending on the forming conditions, the energizing conditions of the energizing process, and the like, the positions of cracks generated in the conductive film vary, and it has been difficult to form an electron emission portion accurately at a predetermined position in the conductive film.

【0017】(2)また、前記導電性膜に発生する亀裂
は、実際には、導電性膜の幅W’方向に蛇行して形成さ
れ、その蛇行の長さは素子毎にかなり変化し、導電性膜
の形成条件あるいは通電処理の通電条件等によっては、
電子放出部の実効的な長さが設計できないばかりではな
く、複数の電子放出素子において、各素子の電子放出量
のばらつきを生じ、均一で動作安定性に優れた画像形成
装置を提供することは極めて困難であった。
(2) In addition, the cracks generated in the conductive film are actually formed meandering in the width W 'direction of the conductive film, and the meandering length varies considerably for each element. Depending on the conditions for forming the conductive film or the energizing conditions of the energizing process,
Not only can the effective length of the electron-emitting portion not be designed, but also, in a plurality of electron-emitting devices, the amount of electron emission of each device varies, and it is necessary to provide an image forming apparatus with uniform and excellent operation stability. It was extremely difficult.

【0018】本発明の目的は、上述した解決すべき技術
的課題を解決し、安定で均一な電子放出特性を有し、且
つ電子放出の効率向上を図った電子放出素子を提供する
ことにある。本発明の別の目的は、高輝度で動作安定性
に優れた画像形成装置を提供することにある。
An object of the present invention is to solve the above-mentioned technical problems to be solved, and to provide an electron-emitting device having stable and uniform electron emission characteristics and improving electron emission efficiency. . Another object of the present invention is to provide an image forming apparatus having high luminance and excellent operation stability.

【0019】[0019]

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

【0020】すなわち、本発明の第一は、対向する電極
間に、高さ1nm〜10μmの範囲の凸部を有する磁性
粒子からなる下地層を備え、該下地層上に前記電極間を
連絡する導電性膜を有し、前記凸部に対応する前記導電
性膜の領域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, a first aspect of the present invention is to provide a base layer made of magnetic particles having a convex portion having a height in the range of 1 nm to 10 μm between opposing electrodes, and connecting the electrodes on the base layer. An electron-emitting device having a conductive film, wherein an electron-emitting portion is formed in a region of the conductive film corresponding to the projection.

【0021】また、本発明の第二は、対向する電極間
に、電子放出部を有する導電性膜を備える電子放出素子
の製造方法において、少なくとも、電極間に磁性粒子か
らなる下地層を形成する工程と、該下地層に高さ1nm
〜10μmの範囲の凸部を形成する工程と、該凸部を有
する下地層上に導電性膜を形成する工程と、該導電性膜
に電子放出部を形成するフォーミング工程とを含むこと
を特徴とする電子放出素子の製造方法にある。
According to a second aspect of the present invention, in a method of manufacturing an electron-emitting device having a conductive film having an electron-emitting portion between opposing electrodes, at least an underlayer made of magnetic particles is formed between the electrodes. Process and the underlayer has a height of 1 nm.
A step of forming a convex portion having a range of 10 μm to 10 μm, a step of forming a conductive film on an underlying layer having the convex portion, and a forming step of forming an electron emitting portion in the conductive film. In the manufacturing method of the electron-emitting device.

【0022】上記本発明第二の製造方法は、更にその特
徴として、「前記磁性粒子からなる下地層に凸部を形成
する工程が、静磁界による磁性粒子の凝集を伴うもので
ある」こと、「前記磁性粒子が強磁性体からなる粒子で
あって、該強磁性体からなる粒子からなる下地層に凸部
を形成する工程に続いて、更に酸化雰囲気下で加熱焼成
することで該粒子を常磁性体からなる粒子とする工程を
含む」こと、をも含む。
The second manufacturing method of the present invention further has a feature that "the step of forming the projections on the underlayer made of the magnetic particles involves aggregation of the magnetic particles by a static magnetic field.""The magnetic particles are particles made of a ferromagnetic material, and subsequent to the step of forming a convex portion on the underlayer made of the particles made of the ferromagnetic material, the particles are further heated and fired in an oxidizing atmosphere to sinter the particles. Including a step of forming particles made of a paramagnetic substance. "

【0023】また、本発明の第三は、基体上に、複数の
電子放出素子が配列された電子源において、前記電子放
出素子が、上記本発明第一の電子放出素子であることを
特徴とする電子源にある。
According to a third aspect of the present invention, in the electron source in which a plurality of electron-emitting devices are arranged on a substrate, the electron-emitting device is the first electron-emitting device of the present invention. The electron source.

【0024】上記本発明第三の電子源は、更にその特徴
として、「前記複数の電子放出素子が、マトリクス状に
配線されている」こと、「前記複数の電子放出素子が、
梯子状に配線されている」こと、をも含む。
The third electron source of the present invention further has the following features: "the plurality of electron-emitting devices are wired in a matrix";
It is wired in the form of a ladder. "

【0025】また、本発明の第四は、基体上に、複数の
電子放出素子が配列された電子源の製造方法において、
前記電子放出素子が、上記本発明第二の方法にて製造さ
れることを特徴とする電子源の製造方法にある。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing an electron source in which a plurality of electron-emitting devices are arranged on a substrate.
In the method for manufacturing an electron source, the electron-emitting device is manufactured by the second method of the present invention.

【0026】また、本発明の第五は、基体上に、複数の
電子放出素子が配列された電子源と、該電子源から放出
される電子線の照射により画像を形成する画像形成部材
とを有する画像形成装置において、前記電子源が、上記
本発明第三の電子源であ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 electron source having a plurality of electron-emitting devices arranged on a substrate, and an image forming member for forming an image by irradiating an electron beam emitted from the electron source. In the image forming apparatus, the electron source is the third electron source of the present invention.

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

【0028】本発明によれば、電極間に予め磁性粒子を
用いて凸部を形成することにより、この凸部に対応する
導電性膜の領域を他の領域に比べ薄く形成することがで
き、当該領域のみを高抵抗化することができる。このた
め、フォーミング処理において当該領域に選択的に亀裂
を形成することができ、位置及び形状が制御された均一
な電子放出部を形成することができる。これにより、均
一で安定な電子放出特性を有する電子放出素子を実現で
き、さらには動作安定性に優れ、良好な画像を形成し得
る画像形成装置を実現できる。
According to the present invention, by forming a convex portion between the electrodes in advance using magnetic particles, the region of the conductive film corresponding to the convex portion can be formed thinner than other regions. The resistance can be increased only in the region. For this reason, a crack can be selectively formed in the region in the forming process, and a uniform electron emission portion whose position and shape are controlled can be formed. As a result, an electron-emitting device having uniform and stable electron emission characteristics can be realized, and further, an image forming apparatus having excellent operation stability and capable of forming a good image can be realized.

【0029】[0029]

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

【0030】本発明を適用し得る電子放出素子は、先述
したような冷陰極型の電子放出素子に分類されるもの
で、それらの中でも電子放出特性等の観点から特に表面
伝導型の電子放出素子が好適である。このため、以下で
は表面伝導型電子放出素子を例に挙げて説明する。
The electron-emitting devices to which the present invention can be applied are classified into the cold-cathode-type electron-emitting devices described above, and among them, from the viewpoint of electron-emitting characteristics and the like, particularly, surface-conduction-type electron-emitting devices. Is preferred. Therefore, a surface conduction electron-emitting device will be described below as an example.

【0031】図1は、本発明の表面伝導型電子放出素子
の一構成例を示す模式図であり、図1(a)は平面図、
図1(b)は縦断面図である。図1において、1は基
板、2と3は電極(素子電極)、4は導電性膜、5は電
子放出部、6は磁性粒子からなる下地層、7は下地層6
に形成された凸部である。
FIG. 1 is a schematic view showing a configuration example of a surface conduction electron-emitting device according to the present invention. FIG.
FIG. 1B is a longitudinal sectional view. In FIG. 1, 1 is a substrate, 2 and 3 are electrodes (device electrodes), 4 is a conductive film, 5 is an electron-emitting portion, 6 is a base layer made of magnetic particles, and 7 is a base layer 6
The projections are formed on the substrate.

【0032】基板1としては、石英ガラス、Na等の不
純物含有量を減少させたガラス、青板ガラス、青板ガラ
スにスパッタ法等によりSiO2 を積層した積層体、ア
ルミナ等のセラミックス及びSi基板等を用いることが
できる。
Examples of the substrate 1 include quartz glass, glass having a reduced impurity content such as Na, blue plate glass, a laminate of blue plate glass with SiO 2 laminated thereon by sputtering, ceramics such as alumina, and a Si substrate. Can be used.

【0033】対向する素子電極2,3の材料としては、
一般的な導体材料を用いることができ、例えばNi、C
r、Au、Mo、W、Pt、Ti、Al、Cu、Pd等
の金属或は合金及びPd、Ag、Au、RuO2 、Pd
−Ag等の金属或は金属酸化物とガラス等から構成され
る印刷導体、In23 −SnO2 等の透明導電体及び
ポリシリコン等の半導体導体材料等から適宜選択され
る。
The material of the opposing device electrodes 2 and 3 is as follows.
General conductor materials can be used, for example, Ni, C
metals or alloys such as r, Au, Mo, W, Pt, Ti, Al, Cu, Pd and Pd, Ag, Au, RuO 2 , Pd
Metal or metal oxide and printed conductor composed of glass or the like, such as -ag, is appropriately selected from a semiconductor conductive materials such as transparent conductor and polysilicon or the like In 2 O 3 -SnO 2.

【0034】素子電極間隔L、素子電極長さW1、導電
性膜4の形状等は、応用される形態等を考慮して、設計
される。素子電極間隔Lは、好ましくは、数百nmから
数百μmの範囲とすることができ、より好ましくは、素
子電極間に印加する電圧等を考慮して数μmから数十μ
mの範囲とすることができる。
The element electrode interval L, the element electrode length W1, the shape of the conductive film 4 and the like are designed in consideration of the applied form and the like. The element electrode interval L can be preferably in the range of several hundred nm to several hundred μm, and more preferably several μm to several tens μm in consideration of the voltage applied between the element electrodes.
m.

【0035】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μmから数百μmの範囲とする
ことができる。素子電極2,3の膜厚dは、数十nmか
ら数μmの範囲とすることができる。
The element electrode length W1 can be set in a range from several μm to several hundred μm in consideration of the resistance value of the electrode and the electron emission characteristics. The film thickness d of the device electrodes 2 and 3 can be in the range of several tens nm to several μm.

【0036】下地層6は磁性粒子からなるもので、この
磁性粒子は粒径10nm〜3μm程度の強磁性体からな
る磁性粒子であることが望ましく、その材料として例え
ばγ−酸化鉄等を用いることができる。
The underlayer 6 is made of magnetic particles, and the magnetic particles are desirably magnetic particles made of a ferromagnetic material having a particle size of about 10 nm to 3 μm. Can be.

【0037】下地層6に形成されている凸部7は、1n
m〜10μmの範囲の高さを有する。この様な凸部7を
形成しておくことにより、詳しくは後述するが、凸部7
に対応する導電性膜4の領域に電子放出部5を選択的に
形成することができる。
The protrusions 7 formed on the underlayer 6 are made of 1n
It has a height in the range of m to 10 μm. By forming such protrusions 7 in advance, the protrusions 7 will be described in detail later.
Can be selectively formed in the region of the conductive film 4 corresponding to the above.

【0038】導電性膜4を構成する材料としては、例え
ばPd,Pt,Ru,Ag,Au,Ti,In,Cu,
Cr,Fe,Zn,Sn,Ta,W,Pb等の金属、P
dO,SnO2 ,In23 ,PbO,Sb23 等の
酸化物、HfB2 ,ZrB2,LaB6 ,CeB6 ,Y
4 ,GdB4 等の硼化物、TiC,ZrC,HfC,
TaC,SiC,WCなどの炭化物、TiN,ZrN,
HfN等の窒化物、Si,Ge等の半導体、カーボン等
が挙げられる。
As a material constituting the conductive film 4, for example, Pd, Pt, Ru, Ag, Au, Ti, In, Cu,
Metals such as Cr, Fe, Zn, Sn, Ta, W, and Pb;
oxides such as dO, SnO 2 , In 2 O 3 , PbO, Sb 2 O 3 , HfB 2 , ZrB 2 , LaB 6 , CeB 6 , Y
Borides such as B 4 and GdB 4 , TiC, ZrC, HfC,
Carbides such as TaC, SiC and WC, TiN, ZrN,
Examples include nitrides such as HfN, semiconductors such as Si and Ge, and carbon.

【0039】導電性膜4には、良好な電子放出特性を得
るために、微粒子で構成された微粒子膜を用いるのが好
ましい。その膜厚は、素子電極2,3へのステップカバ
レージ、素子電極2,3間の抵抗値及び後述するフォー
ミング条件等を考慮して適宜設定されるが、通常は、数
Å〜数百nmの範囲とするのが好ましく、より好ましく
は1nm〜50nmの範囲とするのが良い。その抵抗値
は、Rsが102 Ω/□から107 Ω/□の値であるの
が好ましい。なお、Rsは、幅がwで長さがlの薄膜の
抵抗Rを、R=Rs(l/w)と置いたときの値であ
る。
As the conductive film 4, it is preferable to use a fine particle film made 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 device electrodes 2 and 3, the resistance value between the device electrodes 2 and 3, a forming condition described later, and the like. The range is preferably set, and more preferably, the range is set to 1 nm to 50 nm. As for the resistance value, Rs is preferably a value of 10 2 Ω / □ to 10 7 Ω / □. Note that Rs is a value when the resistance R of a thin film having a width w and a length 1 is set as R = Rs (l / w).

【0040】ここで述べる微粒子膜とは、複数の微粒子
が集合した膜であり、その微細構造は、微粒子が個々に
分散配置した状態のみならず、微粒子が互いに隣接、あ
るいは重なり合った状態(いくつかの微粒子が集合し、
全体として島状構造を形成している場合も含む)をとっ
ている。微粒子の粒径は、数Å〜数百nmの範囲、好ま
しくは、1nm〜20nmの範囲である。
The fine particle film described here is a film in which a plurality of fine particles are aggregated. The fine structure of the fine particle film is not only a state in which the fine particles are individually dispersed and arranged, but also a state in which the fine particles are adjacent to each other or overlap with each other. Particles gather,
(Including the case where an island structure is formed as a whole). The particle size of the fine particles is in the range of several to several hundreds of nm, preferably in the range of 1 to 20 nm.

【0041】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 this specification, the term “fine particles” is frequently used, and the meaning will be described.

【0042】小さな粒子を「微粒子」と呼び、これより
も小さなものを「超微粒子」と呼ぶ。「超微粒子」より
もさらに小さく、原子の数が数百個程度以下のものを
「クラスター」と呼ぶことは広く行われている。
Small particles are called "fine particles", and smaller ones are called "ultra fine particles". Particles smaller than "ultrafine particles" and having a few hundred atoms or less are widely called "clusters".

【0043】しかしながら、それぞれの境は厳密なもの
ではなく、どの様な性質に注目して分類するかにより変
化する。また「微粒子」と「超微粒子」を一括して「微
粒子」と呼ぶ場合もあり、本明細書中での記述はこれに
沿ったものである。
However, each boundary is not strict and changes depending on what kind of property is focused on. Further, “fine particles” and “ultrafine particles” may be collectively referred to as “fine particles”, and the description in this specification is in line with this.

【0044】例えば、「実験物理学講座14 表面・微
粒子」(木下是雄 編、共立出版1986年9月1日発
行)では、「本稿で微粒子と言うときにはその直径がだ
いたい2〜3μm程度から10nm程度までとし、特に
超微粒子というときは粒径が10nm程度から2〜3n
m程度までを意味することにする。両者を一括して単に
微粒子と書くこともあってけっして厳密なものではな
く、だいたいの目安である。粒子を構成する原子の数が
2個から数十〜数百個程度の場合はクラスターと呼
ぶ。」(195ページ 22〜26行目)と記述されて
いる。
For example, in "Experimental Physics Course 14 Surface / Particles" (edited by Kinoshita Yoshio, published by Kyoritsu Shuppan, September 1, 1986), "particles in this paper have diameters of about 2-3 μm to 10 nm. And especially when it is referred to as ultrafine particles, the particle size is about 10 nm to 2-3 n.
It means up to about m. It is not exactly strict because both are collectively written as fine particles, but it is a rough guide. When the number of atoms constituting a particle is two to several tens to several hundreds, it is called a cluster. (Page 195, lines 22 to 26).

【0045】付言すると、新技術開発事業団の“林・超
微粒子プロジェクト”での「超微粒子」の定義は、粒径
の下限はさらに小さく、次のようなものであった。
In addition, the definition of “ultrafine particles” in the “Hayashi / Ultrafine Particle Project” of the New Technology Development Corporation has the following lower limit of the particle size, and is as follows.

【0046】「創造科学技術推進制度の“超微粒子プロ
ジェクト”(1981〜1986)では、粒子の大きさ
(径)がおよそ1〜100nmの範囲のものを“超微粒
子”(ultra fine particle)と呼
ぶことにした。すると1個の超微粒子はおよそ100〜
108 個くらいの原子の集合体という事になる。原子の
尺度でみれば超微粒子は大〜巨大粒子である。」(「超
微粒子−創造科学技術」林主税、上田良二、田崎明
編;三田出版 1988年 2ページ1〜4行目)/
「超微粒子よりさらに小さいもの、すなわち原子が数個
〜数百個で構成される1個の粒子は、ふつうクラスター
と呼ばれる」(同書2ページ12〜13行目)。
In the “Ultra Fine Particle Project” of the Creative Science and Technology Promotion System (1981 to 1986), a particle having a size (diameter) in the range of about 1 to 100 nm is called “ultra fine particle”. Then, one ultrafine particle is about 100-
It is an aggregate of about 10 8 atoms. Ultra-fine particles are large to giant particles on an atomic scale. ("Ultra Fine Particles-Creative Science and Technology" Hayashi Tax, Ryoji Ueda, Akira Tazaki
(Edited by Mita Publishing, 1988, page 2, lines 1 to 4) /
"A particle even smaller than an ultrafine particle, that is, a single particle composed of several to several hundred atoms, is usually called a cluster" (ibid., Page 2, lines 12 to 13).

【0047】上記のような一般的な呼び方をふまえて、
本明細書において「微粒子」とは多数の原子・分子の集
合体で、粒径の下限は数Å〜1nm程度、上限は数μm
程度のものを指すこととする。
[0047] Based on the general notation as described above,
In the present specification, “fine particles” are an aggregate of a large number of atoms and molecules, and the lower limit of the particle size is several Å to 1 nm, and the upper limit is several μm.
It refers to the degree.

【0048】電子放出部5は、導電性膜4の一部に形成
された高抵抗の亀裂により構成され、下地層6に形成さ
れた凸部7のパターンに依存するものである。電子放出
部5の内部には、数Åから数十nmの範囲の粒径の導電
性微粒子が存在する場合もある。この導電性微粒子は、
導電性膜4を構成する材料の元素の一部、あるいは全て
の元素を含有するものとなる。電子放出部5及びその近
傍の導電性膜4には、炭素あるいは炭素化合物を有する
場合もある。
The electron-emitting portion 5 is constituted by a high-resistance crack formed in a part of the conductive film 4 and depends on the pattern of the convex portion 7 formed on the underlayer 6. In some cases, conductive fine particles having a particle size in the range of several 数 to several tens of nm are present inside the electron-emitting portion 5. The conductive fine particles
Some or all of the elements of the material constituting the conductive film 4 are contained. The electron emitting portion 5 and the conductive film 4 in the vicinity thereof may include carbon or a carbon compound.

【0049】本発明の表面伝導型電子放出素子の製造方
法としては様々な方法があるが、その一例を図2に基づ
いて説明する。尚、図2においても図1に示した部位と
同じ部位には図1に付した符号と同一の符号を付してい
る。
There are various methods for manufacturing the surface conduction electron-emitting device of the present invention. One example will be described with reference to FIG. In FIG. 2, the same parts as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals as those shown in FIG.

【0050】1)基板1を洗剤、純水及び有機溶剤等を
用いて十分に洗浄し、真空蒸着法、スパッタ法等により
素子電極材料を堆積後、例えばフォトリソグラフィー技
術を用いて基板1上に素子電極2,3を形成する(図2
(a))。
1) The substrate 1 is sufficiently washed with a detergent, pure water, an organic solvent, and the like, and after the element electrode material is deposited by a vacuum evaporation method, a sputtering method, or the like, the substrate 1 is formed on the substrate 1 by using, for example, a photolithography technique. The device electrodes 2 and 3 are formed (FIG. 2
(A)).

【0051】2)素子電極2,3間に、磁性粒子からな
る下地層6を形成する(図2(b))。
2) An underlayer 6 made of magnetic particles is formed between the device electrodes 2 and 3 (FIG. 2B).

【0052】具体的には、例えば磁性粒子を適当な分散
剤に分散させ、スプレー法、ドクターブレードによる塗
布法、インクジェット法、ピエゾジェット法、バブルジ
ェット法、あるいはディッピング法等を用いて、基板1
上に付与することで形成することができる。上記の分散
剤としては、有機溶媒、熱可塑性のビニール樹脂,ウレ
タン樹脂と有機溶媒を混合したもの、あるいは界面活性
剤を加えた純水等を用いることができるが、これに限る
ものではない。
Specifically, for example, the magnetic particles are dispersed in an appropriate dispersant, and the substrate 1 is dispersed using a spray method, a doctor blade coating method, an ink jet method, a piezo jet method, a bubble jet method, or a dipping method.
It can be formed by giving it to the top. As the above dispersant, an organic solvent, a thermoplastic vinyl resin, a mixture of a urethane resin and an organic solvent, or pure water to which a surfactant is added can be used, but not limited thereto.

【0053】3)続いて、基板1上に付与された下地層
6が乾燥して固着する前に、すなわち磁性粒子の流動性
が残存している状態であるときに、外部より磁性粒子に
静磁界を加え、磁性粒子を凝集あるいは配向させて、1
nm〜10μmの範囲の高さを有する凸部7を形成する
(図2(c))。このような凸部7を形成しておくこと
により、後述のフォーミング工程において凸部7に対応
する導電性膜4の領域に電子放出部5を選択的に形成す
ることができる。凸部7の高さが1nmよりも低い場合
には、電子放出部5の位置と形状を制御することが困難
となり、10μmよりも高い場合には、フォーミングが
困難となり良好な電子放出部を形成することが困難であ
る。
3) Subsequently, before the underlayer 6 applied on the substrate 1 is dried and fixed, that is, when the fluidity of the magnetic particles remains, the magnetic particles are statically applied from the outside. A magnetic field is applied to agglomerate or orient magnetic particles.
The protrusion 7 having a height in the range of nm to 10 μm is formed (FIG. 2C). By forming such protrusions 7, the electron emission portions 5 can be selectively formed in the region of the conductive film 4 corresponding to the protrusions 7 in a forming step described later. If the height of the projection 7 is lower than 1 nm, it is difficult to control the position and shape of the electron-emitting portion 5. If the height is higher than 10 μm, forming becomes difficult and a good electron-emitting portion is formed. Is difficult to do.

【0054】前記磁性粒子に静磁界を加えて凸部7を形
成する方法としては、例えば図2(c)に示すように、
磁極8と対向磁極9を使用する方法がある。この方法に
おいては、磁性粒子は粒径10nm〜3μmの強磁性体
からなる磁性粒子であることが望ましく、具体的な材料
としては例えばγ−酸化鉄等が好適である。磁極8と対
向磁極9は磁気的に連結された電磁石であって、これら
は下地層6の幅W2より広い幅を持つ板状の電磁石であ
る。また、磁極8の基板1側の先端は、その幅tが0.
1μm〜1μmに加工されており、基板1上の磁性粒子
との間の距離を適当な値に保たれている。この状態で磁
極8と対向磁極9の電磁石を作動させると、磁極8と対
向磁極9との間に形成される磁束により、磁性粒子に磁
極8の先端の幅tに相当する幅で静磁界を加えることが
でき、磁性粒子は凝集して凸部7が形成される。
As a method of forming the convex portion 7 by applying a static magnetic field to the magnetic particles, for example, as shown in FIG.
There is a method using a magnetic pole 8 and a counter magnetic pole 9. In this method, the magnetic particles are desirably magnetic particles made of a ferromagnetic material having a particle size of 10 nm to 3 μm. As a specific material, for example, γ-iron oxide is suitable. The magnetic pole 8 and the opposing magnetic pole 9 are magnetically connected electromagnets, which are plate-shaped electromagnets having a width wider than the width W2 of the underlayer 6. The tip of the magnetic pole 8 on the substrate 1 side has a width t of 0.
It is processed to 1 μm to 1 μm, and the distance to the magnetic particles on the substrate 1 is kept at an appropriate value. In this state, when the electromagnets of the magnetic pole 8 and the opposing magnetic pole 9 are operated, a magnetic field generated between the magnetic pole 8 and the opposing magnetic pole 9 causes a static magnetic field to be applied to the magnetic particles with a width corresponding to the width t of the tip of the magnetic pole 8. The magnetic particles are aggregated to form the protrusions 7.

【0055】上記のように凝集して凸部7を形成する磁
性粒子の持つ磁気の影響は、磁性粒子の材料を適当に選
択することにより、後工程として酸化雰囲気下で加熱焼
成処理を施すことで、強磁性体からなる粒子を、常磁性
体からなる粒子に性質を変えることができる。例えば上
述のγ−酸化鉄は常温で強磁性体であるが、酸化雰囲気
下で400℃以上で加熱焼成することにより、常磁性体
のα−酸化鉄になる。
As described above, the influence of the magnetism of the magnetic particles forming the projections 7 by agglomeration can be determined by appropriately selecting the material of the magnetic particles and performing a heating and baking treatment in an oxidizing atmosphere as a subsequent step. Thus, the properties of the ferromagnetic particles can be changed to paramagnetic particles. For example, the above-mentioned γ-iron oxide is a ferromagnetic material at room temperature, but when heated and baked at 400 ° C. or more in an oxidizing atmosphere, it becomes a paramagnetic α-iron oxide.

【0056】4)続いて、素子電極2,3間に有機金属
溶液を塗布して、有機金属膜を形成する。有機金属溶液
には、前述の導電性膜4の材料の金属を主元素とする有
機化合物の溶液を用いることができる。有機金属膜を加
熱焼成処理し、リフトオフ、エッチング等によりパター
ニングし、導電性膜4を形成する(図2(d))。ここ
では、有機金属溶液の塗布法を挙げて説明したが、導電
性膜4の形成法はこれに限られるものではなく、真空蒸
着法、スパッタ法、化学的気相堆積法、分散塗布法、デ
ィッピング法、スピンナー法等を用いることもできる。
4) Subsequently, an organic metal solution is applied between the device electrodes 2 and 3 to form an organic metal film. As the organic metal solution, a solution of an organic compound containing the metal of the material of the conductive film 4 as a main element can be used. The organic metal film is heated and baked, and patterned by lift-off, etching, or the like to form a conductive film 4 (FIG. 2D). Here, the method of applying the organometallic solution has been described, but the method of forming the conductive film 4 is not limited to this, and a vacuum deposition method, a sputtering method, a chemical vapor deposition method, a dispersion coating method, A dipping method, a spinner method, or the like can also be used.

【0057】5)続いて、フォーミング工程を施す。こ
のフォーミング工程の方法の一例として通電処理による
方法を説明する。素子電極2,3間に、不図示の電源よ
り通電すると、導電性膜4の部位に亀裂が発生し、電子
放出部5が形成される(図2(d))。
5) Subsequently, a forming step is performed. As an example of a method of the forming step, a method by an energization process will be described. When power is applied between the device electrodes 2 and 3 from a power supply (not shown), a crack is generated at the portion of the conductive film 4 and the electron-emitting portion 5 is formed (FIG. 2D).

【0058】本発明においては、下地層6に予め凸部7
を形成しているため、この上に形成形成された導電性膜
4では、凸部7に対応する領域が、他の領域よりも薄く
なっている。そのため、上記の通電フォーミングによっ
て、凸部7に対応する導電性膜4の領域に選択的に亀裂
を形成でき、電子放出部の位置と形状を制御することが
できる。
In the present invention, the protrusions 7 are formed on the underlayer 6 in advance.
Is formed, in the conductive film 4 formed thereon, the region corresponding to the projection 7 is thinner than other regions. Therefore, a crack can be selectively formed in the region of the conductive film 4 corresponding to the projection 7 by the above-described energization forming, and the position and shape of the electron emission portion can be controlled.

【0059】通電フォーミングの電圧波形の例を図4に
示す。
FIG. 4 shows an example of the voltage waveform of the energization forming.

【0060】電圧波形は、特にパルス波形が好ましい。
これにはパルス波高値を定電圧としたパルスを連続的に
印加する図3(a)に示した手法と、パルス波高値を増
加させながらパルスを印加する図3(b)に示した手法
がある。
The voltage waveform is particularly preferably a pulse waveform.
The method shown in FIG. 3A in which a pulse with a constant pulse crest value is applied continuously and the method shown in FIG. 3B in which a pulse is applied while increasing the pulse crest value are used for this purpose. is there.

【0061】まず、パルス波高値を定電圧とした場合に
ついて図3(a)で説明する。図3(a)におけるT1
及びT2は電圧波形のパルス幅とパルス間隔である。三
角波の波高値(通電フォーミング時のピーク電圧)は、
表面伝導型電子放出素子の形態に応じて適宜選択され
る。このような条件のもと、例えば、数秒から数十分間
電圧を印加する。パルス波形は、三角波に限定されるも
のではなく、矩形波等の所望の波形を採用することがで
きる。
First, a case where the pulse peak value is a constant voltage will be described with reference to FIG. T1 in FIG.
And T2 are the pulse width and pulse interval of the voltage waveform. The peak value of the triangular wave (peak voltage during energization forming)
It 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.

【0062】次に、パルス波高値を増加させながら電圧
パルスを印加する場合について図3(b)で説明する。
図3(b)におけるT1及びT2は、図3(a)に示し
たのと同様とすることができる。三角波の波高値(通電
フォーミング時のピーク電圧)は、例えば0.1Vステ
ップ程度づつ、増加させることができる。
Next, a case where a voltage pulse is applied while increasing the pulse peak value will be described with reference to FIG.
T1 and T2 in FIG. 3B can be the same as those shown in FIG. The peak value of the triangular wave (peak voltage during energization forming) can be increased, for example, by about 0.1 V steps.

【0063】通電フォーミング処理の終了は、パルス間
隔T2中に、導電性膜4を局所的に破壊,変形しない程
度の電圧を印加し、電流を測定して検知することができ
る。例えば0.1V程度の電圧印加により流れる電流を
測定し、抵抗値を求めて、1MΩ以上の抵抗を示した
時、通電フォーミングを終了させる。
The end of the energization forming process can be detected by applying a voltage that does not locally destroy or deform the conductive film 4 during the pulse interval T2, and measuring the current. For example, a current flowing when a voltage of about 0.1 V is applied is measured, and a resistance value is obtained.

【0064】6)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。この活性化工
程により、素子電流If,放出電流Ieを、著しく変化
させることができる。
6) It is preferable to perform a process called an activation step on the device after the forming. By this activation step, the device current If and the emission current Ie can be significantly changed.

【0065】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、素子
電極2,3間にパルスの印加を繰り返すことで行うこと
ができる。この雰囲気は、例えば油拡散ポンプやロータ
リーポンプなどを用いて真空容器内を排気した場合に雰
囲気内に残留する有機ガスを利用して形成することがで
きる他、イオンポンプなどにより一旦十分に排気した真
空中に適当な有機物質のガスを導入することによっても
得られる。このときの好ましい有機物質のガス圧は、前
述の素子の形態、真空容器の形状や、有機物質の種類な
どにより異なるため、場合に応じ適宜設定される。適当
な有機物質としては、アルカン、アルケン、アルキンの
脂肪族炭化水素類、芳香族炭化水素類、アルコール類、
アルデヒド類、ケトン類、アミン類、フェノール、カル
ボン、スルホン酸等の有機酸類等を挙げることが出来、
具体的には、メタン、エタン、プロパンなどCn2n+2
で表される飽和炭化水素、エチレン、プロピレンなどC
n2n等の組成式で表される不飽和炭化水素、ベンゼ
ン、トルエン、メタノール、エタノール、ホルムアルデ
ヒド、アセトアルデヒド、アセトン、メチルエチルケト
ン、メチルアミン、エチルアミン、フェノール、蟻酸、
酢酸、プロピオン酸等が使用できる。この処理により、
雰囲気中に存在する有機物質から、炭素あるいは炭素化
合物が素子上に堆積し、素子電流If,放出電流Ie
が、著しく変化するようになる。
The activation step can be performed, for example, by repeatedly applying a pulse between the device electrodes 2 and 3 in an atmosphere containing an organic substance gas, similarly to the energization forming. This atmosphere can be formed by using an organic gas remaining in the atmosphere when the inside of the vacuum vessel is evacuated using, for example, an oil diffusion pump or a rotary pump, or is sufficiently evacuated once by an ion pump or the like. It can also be obtained by introducing a gas of an appropriate organic substance into a vacuum. The preferable gas pressure of the organic substance at this time varies depending on the form of the above-described element, 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, aliphatic hydrocarbons of alkynes, aromatic hydrocarbons, alcohols,
Aldehydes, ketones, amines, phenols, carboxyls, organic acids such as sulfonic acids, and the like,
Specifically, C n H 2n + 2 such as methane, ethane, and propane
C such as saturated hydrocarbon, ethylene, propylene represented by
n H 2n unsaturated hydrocarbon expressed by a composition formula such as, benzene, toluene, methanol, ethanol, formaldehyde, acetaldehyde, acetone, methyl ethyl ketone, methylamine, ethylamine, phenol, formic acid,
Acetic acid, propionic acid and the like can be used. With this process,
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
Changes significantly.

【0066】炭素あるいは炭素化合物とは、例えばグラ
ファイト(いわゆるHOPG,PG,GCを包含するも
ので、HOPGはほぼ完全なグラファイト結晶構造、P
Gは結晶粒が20nm程度で結晶構造がやや乱れたも
の、GCは結晶粒が2nm程度になり結晶構造の乱れが
さらに大きくなったものを指す。)、非晶質カーボン
(アモルファスカーボン及び、アモルファスカーボンと
前記グラファイトの微結晶の混合物を指す。)であり、
その膜厚は、50nm以下の範囲とするのが好ましく、
30nm以下の範囲とすることがより好ましい。
The carbon or carbon compound includes, for example, graphite (so-called HOPG, PG, GC), and HOPG has an almost perfect graphite crystal structure, P
G indicates that the crystal grain is about 20 nm and the crystal structure is slightly disordered, and GC indicates that the crystal grain is about 2 nm and the disorder of the crystal structure is further increased. ), Amorphous carbon (refers to amorphous carbon and a mixture of amorphous carbon and the microcrystals of graphite);
The film thickness is preferably in the range of 50 nm or less,
More preferably, the thickness is 30 nm or less.

【0067】活性化工程の終了判定は、素子電流Ifと
放出電流Ieを測定しながら、適宜行うことができる。
なお、パルス幅、パルス間隔、パルス波高値などは適宜
設定される。
The termination of the activation step can be appropriately determined while measuring the device current If and the emission current Ie.
The pulse width, pulse interval, pulse crest value, and the like are set as appropriate.

【0068】7)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。
7) The electron-emitting device obtained through such a step is preferably subjected to a stabilization step. This step is a step of exhausting the organic substance in the vacuum container. It is preferable to use a vacuum exhaust device that does not use oil so that the oil generated from the device does not affect the characteristics of the element. Specifically, a vacuum exhaust device such as a sorption pump or an ion pump can be used.

【0069】前記活性化の工程で、排気装置として油拡
散ポンプやロータリーポンプを用い、これから発生する
オイル成分に由来する有機ガスを用いた場合には、この
成分の分圧を極力低く抑える必要がある。真空容器内の
有機成分の分圧は、上記炭素あるいは炭素化合物がほぼ
新たに堆積しない分圧で1×10-6Pa以下が好まし
く、さらには1×10-8Pa以下が特に好ましい。さら
に真空容器内を排気するときには、真空容器全体を加熱
して、真空容器内壁や、電子放出素子に吸着した有機物
質分子を排気しやすくするのが好ましい。このときの加
熱条件は、80〜250℃好ましくは150℃以上で、
できるだけ長時間処理するのが望ましいが、特にこの条
件に限るものではなく、真空容器の大きさや形状、電子
放出素子の構成などの諸条件により適宜選ばれる条件に
より行う。真空容器内の圧力は極力低くすることが必要
で、1×10-5Pa以下が好ましく、さらには1×10
-6Pa以下が特に好ましい。
In the activation step, when an oil diffusion pump or a rotary pump is used as an exhaust device and an organic gas derived from an oil component is used, it is necessary to keep the partial pressure of this component as low as possible. is there. The partial pressure of the organic component in the vacuum vessel is preferably 1 × 10 −6 Pa or less, more preferably 1 × 10 −8 Pa or less, at a partial pressure at which the carbon or carbon compound is not newly deposited. Further, when evacuating the inside of the vacuum vessel, it is preferable to heat the entire vacuum vessel to facilitate evacuating the organic substance molecules adsorbed on the inner wall of the vacuum vessel and the electron-emitting device. The heating conditions at this time are 80 to 250 ° C, preferably 150 ° C or more,
It is desirable to perform the treatment as long as possible, but the treatment is not particularly limited to this condition, and the treatment is performed under conditions appropriately selected according to various conditions such as the size and shape of the vacuum vessel and the configuration of the electron-emitting device. The pressure in the vacuum vessel needs to be as low as possible, preferably 1 × 10 −5 Pa or less, more preferably 1 × 10 −5 Pa.
-6 Pa or less is particularly preferred.

【0070】安定化工程を行った後の、駆動時の雰囲気
は、上記安定化処理終了時の雰囲気を維持するのが好ま
しいが、これに限るものではなく、有機物質が十分除去
されていれば、圧力自体は多少上昇しても十分安定な特
性を維持することが出来る。このような真空雰囲気を採
用することにより、新たな炭素あるいは炭素化合物の堆
積を抑制でき、結果として素子電流If,放出電流Ie
が、安定する。
The atmosphere at the time of driving after performing the stabilization step is preferably the same as the atmosphere at the end of the stabilization treatment, but is not limited to this. If the organic substance is sufficiently removed, Even if the pressure itself increases somewhat, it is possible to maintain sufficiently stable characteristics. By adopting such a vacuum atmosphere, the deposition of new carbon or a carbon compound can be suppressed, and as a result, the device current If and the emission current Ie
But it stabilizes.

【0071】上述した工程を経て得られた本発明の電子
放出素子の基本特性について、図4,図5を参照しなが
ら説明する。
The basic characteristics of the electron-emitting device of the present invention obtained through the above-described steps will be described with reference to FIGS.

【0072】図4は、真空処理装置の一例を示す模式図
であり、この真空処理装置は測定評価装置としての機能
をも兼ね備えている。図4においても、図1に示した部
位と同じ部位には図1に付した符号と同一の符号を付し
ている。
FIG. 4 is a schematic view showing an example of a vacuum processing apparatus. This vacuum processing apparatus also has a function as a measurement and evaluation apparatus. 4, the same parts as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals as those shown in FIG.

【0073】図4において、55は真空容器であり、5
6は排気ポンプである。真空容器55内には電子放出素
子が配されている。また、51は電子放出素子に素子電
圧Vfを印加するための電源、50は素子電極2,3間
の導電性膜4を流れる素子電流Ifを測定するための電
流計、54は素子の電子放出部5より放出される放出電
流Ieを捕捉するためのアノード電極、53はアノード
電極54に電圧を印加するための高圧電源、52は電子
放出部5より放出される放出電流Ieを測定するための
電流計である。一例として、アノード電極54の電圧を
1KV〜10KVの範囲とし、アノード電極54と電子
放出素子との距離Hを2〜8mmの範囲として測定を行
うことができる。
In FIG. 4, reference numeral 55 denotes a vacuum vessel,
Reference numeral 6 denotes an exhaust pump. An electron-emitting device is provided in the vacuum vessel 55. Reference numeral 51 denotes a power supply for applying a device voltage Vf to the electron-emitting device; 50, an ammeter for measuring a device current If flowing through the conductive film 4 between the device electrodes 2 and 3; An anode electrode for capturing the emission current Ie emitted from the unit 5, a high-voltage power supply 53 for applying a voltage to the anode electrode 54, and a reference numeral 52 for measuring the emission current Ie emitted from the electron emission unit 5. It is an ammeter. As an example, the measurement can be performed with the voltage of the anode electrode 54 in the range of 1 KV to 10 KV and the distance H between the anode electrode 54 and the electron-emitting device in the range of 2 to 8 mm.

【0074】真空容器55内には、不図示の真空計等の
真空雰囲気下での測定に必要な機器が設けられていて、
所望の真空雰囲気下での測定評価を行えるようになって
いる。
The vacuum vessel 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.

【0075】排気ポンプ56は、ターボポンプ、ロータ
リーポンプ等からなる通常の高真空装置系と、イオンポ
ンプ等からなる超高真空装置系とにより構成されてい
る。ここに示した電子放出素子基板を配した真空処理装
置の全体は、不図示のヒーターにより250℃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 exhaust pump 56 is composed of a normal high vacuum system such as a turbo pump and a rotary pump, and an ultra-high vacuum system such as an ion pump. The entire vacuum processing apparatus provided with the electron-emitting device substrate shown here can be heated to 250 ° C. by a heater (not shown). Therefore, by using this vacuum processing apparatus, the steps after the energization forming described above can also be performed.

【0076】図5は、図4に示した真空処理装置を用い
て測定された放出電流Ie及び素子電流Ifと、素子電
圧Vfとの関係を模式的に示した図である。図5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. 5 is a diagram schematically showing the relationship between the emission current Ie and the device current If measured using the vacuum processing apparatus shown in FIG. 4, and the device voltage Vf. In FIG. 5, since the emission current Ie is significantly smaller than the element current If, it is shown in arbitrary units. The vertical and horizontal axes are linear scales.

【0077】図5からも明らかなように、本発明を適用
可能な表面伝導型電子放出素子は、放出電流Ieに関し
て次の3つの特徴的性質を有する。
As is apparent from FIG. 5, the surface conduction electron-emitting device to which the present invention can be applied has the following three characteristic characteristics regarding the emission current Ie.

【0078】即ち、第1に、本素子はある電圧(閾値電
圧と呼ぶ;図5中のVth)以上の素子電圧を印加する
と急激に放出電流Ieが増加し、一方閾値電圧Vth以
下では放出電流Ieが殆ど検出されない。つまり、放出
電流Ieに対する明確な閾値電圧Vthを持った非線形
素子である。
First, the emission current Ie of the present element rapidly increases when an element voltage higher than a certain voltage (referred to as a threshold voltage; Vth in FIG. 5) is applied, whereas when the element voltage is lower than the threshold voltage Vth, the emission current Ie is increased. Ie is hardly detected. That is, it is a non-linear element having a clear threshold voltage Vth with respect to the emission current Ie.

【0079】第2に、放出電流Ieが素子電圧Vfに単
調増加依存するため、放出電流Ieは素子電圧Vfで制
御できる。
Second, since the emission current Ie depends monotonically on the device voltage Vf, the emission current Ie can be controlled by the device voltage Vf.

【0080】第3に、アノード電極54(図4参照)に
捕捉される放出電荷は、素子電圧Vfを印加する時間に
依存する。つまり、アノード電極54に捕捉される電荷
量は、素子電圧Vfを印加する時間により制御できる。
Thirdly, the amount of charge emitted by the anode electrode 54 (see FIG. 4) depends on the time during which the device voltage Vf is applied. That is, the amount of charge captured by the anode electrode 54 can be controlled by the time during which the device voltage Vf is applied.

【0081】以上の説明より理解されるように、本発明
を適用可能な表面伝導型電子放出素子は、入力信号に応
じて、電子放出特性を容易に制御できることになる。こ
の性質を利用すると複数の電子放出素子を配して構成し
た電子源、画像形成装置等、多方面への応用が可能とな
る。
As can be understood from the above description, the surface conduction electron-emitting device to which the present invention can be applied can easily control the electron emission characteristics according to the input signal. By utilizing this property, it is possible to apply to various fields such as an electron source and an image forming apparatus having a plurality of electron-emitting devices.

【0082】図5においては、素子電流Ifが素子電圧
Vfに対して単調増加する(以下、「MI特性」とい
う。)例を示したが、素子電流Ifが素子電圧Vfに対
して電圧制御型負性抵抗特性(VCNR特性)を示す場
合もある(不図示)。これらの特性は、前述の工程を制
御することで制御できる。
FIG. 5 shows an example in which the device current If monotonically increases with respect to the device voltage Vf (hereinafter referred to as “MI characteristic”). It may exhibit negative resistance characteristics (VCNR characteristics) (not shown). These properties can be controlled by controlling the steps described above.

【0083】本発明を適用可能な電子放出素子の応用例
について以下に述べる。本発明を適用可能な表面伝導型
電子放出素子を複数個基板上に配列し、例えば電子源あ
るいは、画像形成装置が構成できる。
An application example of the electron-emitting device to which the present invention can be applied will be described below. By arranging a plurality of surface conduction electron-emitting devices to which the present invention can be applied on a substrate, for example, an electron source or an image forming apparatus can be configured.

【0084】電子放出素子の配列については、種々のも
のが採用できる。一例として、並列に配置した多数の電
子放出素子の個々を両端で接続し、電子放出素子の行を
多数個配し(行方向と呼ぶ)、この配線と直交する方向
(列方向と呼ぶ)で、該電子放出素子の上方に配した制
御電極(グリッドとも呼ぶ)により、電子放出素子から
の電子を制御駆動する梯子状配置のものがある。これと
は別に、電子放出素子をX方向及びY方向に行列状に複
数個配し、同じ行に配された複数の電子放出素子の電極
の一方を、X方向の配線に共通に接続し、同じ列に配さ
れた複数の電子放出素子の電極の他方を、Y方向の配線
に共通に接続するものが挙げられる。このようなものは
所謂単純マトリクス配置である。まず単純マトリクス配
置について以下に詳述する。
Various arrangements of the electron-emitting devices can be adopted. As an example, each of a large number of electron-emitting devices arranged in parallel is connected at both ends, a large number of rows of electron-emitting devices are arranged (referred to as a row direction), and a direction perpendicular to the wiring (referred to as a column direction). There is a ladder-type arrangement in which electrons from the electron-emitting devices are controlled and driven by control electrodes (also referred to as grids) disposed above the electron-emitting devices. Separately, a plurality of electron-emitting devices are arranged in a matrix in the X and Y directions, and one of the electrodes of the plurality of electron-emitting devices arranged in the same row is commonly connected to a wiring in the X direction. One example is one in which the other of the electrodes of a plurality of electron-emitting devices arranged in the same column is commonly connected to a wiring in the Y direction. This is a so-called simple matrix arrangement. First, the simple matrix arrangement will be described in detail below.

【0085】本発明を適用可能な表面伝導型電子放出素
子については、前述した通り3つの特性がある。即ち、
表面伝導型電子放出素子からの放出電子は、閾値電圧以
上では、対向する素子電極間に印加するパルス状電圧の
波高値と幅で制御できる。一方、閾値電圧以下では、殆
ど放出されない。この特性によれば、多数の電子放出素
子を配置した場合においても、個々の素子にパルス状電
圧を適宜印加すれば、入力信号に応じて、表面伝導型電
子放出素子を選択して電子放出量を制御できる。
The surface conduction electron-emitting device to which the present invention can be applied has three characteristics as described above. That is,
When the electron emission from the surface conduction electron-emitting device is equal to or higher than the threshold voltage, it can be controlled by the peak value and the width of the pulse voltage applied between the opposing device electrodes. On the other hand, below the threshold voltage, almost no emission occurs. According to this characteristic, even when a large number of electron-emitting devices are arranged, if a pulse-like voltage is appropriately applied to each of the devices, a surface conduction electron-emitting device is selected according to an input signal, and the amount of electron emission is determined. Can be controlled.

【0086】以下この原理に基づき、本発明を適用可能
な電子放出素子を複数配して得られる電子源基板につい
て、図6を用いて説明する。図6において、71は電子
源基板、72はX方向配線、73はY方向配線である。
74は表面伝導型電子放出素子、75は結線である。
Hereinafter, based on this principle, an electron source substrate obtained by disposing a plurality of electron-emitting devices to which the present invention can be applied will be described with reference to FIG. In FIG. 6, reference numeral 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.

【0087】m本のX方向配線72は、Dx1,Dx
2,……,Dxmからなり、真空蒸着法、印刷法、スパ
ッタ法等を用いて形成された導電性金属等で構成するこ
とができる。配線の材料、膜厚、幅は適宜設計される。
Y方向配線73は、Dy1,Dy2,……,Dynのn
本の配線よりなり、X方向配線72と同様に形成され
る。これらm本のX方向配線72とn本のY方向配線7
3との間には、不図示の層間絶縁層が設けられており、
両者を電気的に分離している(m,nは、共に正の整
数)。
The m X-direction wirings 72 are Dx1, Dx
2,..., Dxm, and can be formed of a conductive metal or the like formed using a vacuum deposition method, a printing method, a sputtering method, or the like. The material, thickness and width of the wiring are appropriately designed.
The Y-direction wiring 73 is formed of n of Dy1, Dy2,.
It is formed in the same manner as the X-direction wiring 72. These m X-direction wires 72 and n Y-direction wires 7
3, an interlayer insulating layer (not shown) is provided.
Both are electrically separated (m and n are both positive integers).

【0088】不図示の層間絶縁層は、真空蒸着法、印刷
法、スパッタ法等を用いて形成されたSiO2 等で構成
される。例えば、X方向配線72を形成した基板71の
全面或は一部に所望の形状で形成され、特に、X方向配
線72とY方向配線73の交差部の電位差に耐え得るよ
うに、膜厚、材料、製法が適宜設定される。X方向配線
72とY方向配線73は、それぞれ外部端子として引き
出されている。
The interlayer insulating layer (not shown) is made of SiO 2 or the like formed by using a vacuum deposition method, a printing method, a sputtering method, or the like. For example, it is formed in a desired shape on the entire surface or a part of the substrate 71 on which the X-directional wiring 72 is formed. The material and the production method are appropriately set. The X-direction wiring 72 and the Y-direction wiring 73 are respectively drawn out as external terminals.

【0089】表面伝導型電子放出素子74を構成する一
対の素子電極(不図示)は、それぞれm本のX方向配線
72とn本のY方向配線73に、導電性金属等からなる
結線75によって電気的に接続されている。
A pair of element electrodes (not shown) constituting the surface conduction electron-emitting device 74 are connected to m X-directional wirings 72 and n Y-directional wirings 73 by a connection 75 made of a conductive metal or the like. It is electrically connected.

【0090】配線72と配線73を構成する材料、結線
75を構成する材料及び一対の素子電極を構成する材料
は、その構成元素の一部あるいは全部が同一であって
も、また夫々異なってもよい。これらの材料は、例えば
前述の素子電極の材料より適宜選択される。素子電極を
構成する材料と配線材料が同一である場合には、素子電
極に接続した配線は素子電極ということもできる。
The material forming the wiring 72 and the wiring 73, the material forming the connection 75, and the material forming the pair of element electrodes may be partially or entirely the same or different from each other. Good. These materials are appropriately selected, for example, from the above-described materials for the device electrodes. When the material forming the element electrode is the same as the wiring material, the wiring connected to the element electrode can also be called an element electrode.

【0091】X方向配線72には、X方向に配列した表
面伝導型電子放出素子74の行を選択するための走査信
号を印加する不図示の走査信号印加手段が接続される。
一方、Y方向配線73には、Y方向に配列した表面伝導
型電子放出素子74の各列を入力信号に応じて変調する
ための、不図示の変調信号発生手段が接続される。各電
子放出素子に印加される駆動電圧は、当該素子に印加さ
れる走査信号と変調信号の差電圧として供給される。
The X direction wiring 72 is connected to a scanning signal applying means (not shown) for applying a scanning signal for selecting a row of the surface conduction electron-emitting devices 74 arranged in the X direction.
On the other hand, a modulation signal generating means (not shown) for modulating each column of the surface conduction electron-emitting devices 74 arranged in the Y direction according to an input signal is connected to the Y-direction wiring 73. The driving voltage applied to each electron-emitting device is supplied as a difference voltage between a scanning signal and a modulation signal applied to the device.

【0092】上記構成においては、単純なマトリクス配
線を用いて、個別の素子を選択し、独立に駆動可能とす
ることができる。
In the above configuration, individual elements can be selected and driven independently using simple matrix wiring.

【0093】このような単純マトリクス配置の電子源を
用いて構成した画像形成装置について、図7と図8及び
図9を用いて説明する。図7は、画像形成装置の表示パ
ネルの一例を示す模式図であり、図8は、図7の画像形
成装置に使用される蛍光膜の模式図である。図9は、N
TSC方式のテレビ信号に応じて表示を行うための駆動
回路の一例を示すブロック図である。
An image forming apparatus configured using such an electron source having a simple matrix arrangement will be described with reference to FIGS. 7, 8 and 9. FIG. 7 is a schematic diagram illustrating an example of a display panel of the image forming apparatus, and FIG. 8 is a schematic diagram of a fluorescent film used in the image forming apparatus of FIG. FIG.
FIG. 2 is a block diagram illustrating an example of a drive circuit for performing display in accordance with a TSC television signal.

【0094】図7において、71は電子放出素子を複数
配した電子源基板、81は電子源基板71を固定したリ
アプレート、86はガラス基板83の内面に蛍光膜84
とメタルバック85等が形成されたフェースプレートで
ある。82は支持枠であり、該支持枠82には、リアプ
レート81、フェースプレート86がフリットガラス等
を用いて接続されている。88は外囲器であり、例えば
大気中あるいは窒素中で、400〜500℃の温度範囲
で10分間以上焼成することで、封着して構成される。
In FIG. 7, reference numeral 71 denotes an electron source substrate on which a plurality of electron-emitting devices are arranged; 81, a rear plate on which the electron source substrate 71 is fixed; 86, a fluorescent film 84 on the inner surface of a glass substrate 83;
And a face plate on which a metal back 85 and the like are formed. Reference numeral 82 denotes a support frame, and a rear plate 81 and a face plate 86 are connected to the support frame 82 using frit glass or the like. Reference numeral 88 denotes an envelope, which is sealed by firing at a temperature range of 400 to 500 ° C. for 10 minutes or more in the atmosphere or nitrogen, for example.

【0095】74は、図1に示したような電子放出素子
である。72,73は、表面伝導型電子放出素子の一対
の素子電極と接続されたX方向配線及びY方向配線あ
る。
Reference numeral 74 denotes an electron-emitting device as shown in FIG. Reference numerals 72 and 73 denote an X-direction wiring and a Y-direction wiring connected to a pair of device electrodes of the surface conduction electron-emitting device.

【0096】外囲器88は、上述の如く、フェースプレ
ート86、支持枠82、リアプレート81で構成され
る。リアプレート81は主に基板71の強度を補強する
目的で設けられるため、基板71自体で十分な強度を持
つ場合は別体のリアプレート81は不要とすることがで
きる。即ち、基板71に直接支持枠82を封着し、フェ
ースプレート86、支持枠82及び基板71で外囲器8
8を構成してもよい。一方、フェースプレート86とリ
アプレート81の間に、スぺーサーと呼ばれる不図示の
支持体を設置することにより、大気圧に対して十分な強
度をもつ外囲器88を構成することもできる。
The envelope 88 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 envelope 8 is formed by the face plate 86, the support frame 82 and the substrate 71.
8 may be configured. On the other hand, by installing a support (not shown) called a spacer between the face plate 86 and the rear plate 81, the envelope 88 having sufficient strength against atmospheric pressure can be configured.

【0097】図8は、蛍光膜を示す模式図である。蛍光
膜84は、モノクロームの場合は蛍光体のみで構成する
ことができる。カラーの蛍光膜の場合は、蛍光体の配列
により、ブラックストライプ(図8(a))あるいはブ
ラックマトリクス(図8(b))等と呼ばれる黒色導電
材91と蛍光体92とから構成することができる。ブラ
ックストライプ、ブラックマトリクスを設ける目的は、
カラー表示の場合、必要となる三原色蛍光体の各蛍光体
92間の塗り分け部を黒くすることで混色等を目立たな
くすることと、蛍光膜84における外光反射によるコン
トラストの低下を抑制することにある。黒色導電材91
の材料としては、通常用いられている黒鉛を主成分とす
る材料の他、導電性があり、光の透過及び反射が少ない
材料を用いることができる。
FIG. 8 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 may be composed of a black conductive material 91 called a black stripe (FIG. 8A) or a black matrix (FIG. 8B) and a fluorescent material 92 depending on the arrangement of the fluorescent materials. it can. The purpose of providing a black stripe and black matrix is
In the case of color display, the color separation between the phosphors 92 of the necessary three primary color phosphors is made black so that color mixing and the like become inconspicuous, and the reduction in contrast due to reflection of external light on the phosphor film 84 is suppressed. It is in. Black conductive material 91
As the material of, other than a commonly used material containing graphite as a main component, a material having conductivity and low light transmission and reflection can be used.

【0098】ガラス基板83に蛍光体を塗布する方法
は、モノクローム、カラーによらず、沈澱法や印刷法等
が採用できる。蛍光膜84の内面側には、通常メタルバ
ック85が設けられる。メタルバックを設ける目的は、
蛍光体の発光のうち内面側への光をフェースプレート8
6側へ鏡面反射することにより輝度を向上させること、
電子ビーム加速電圧を印加するための電極として作用さ
せること、外囲器内で発生した負イオンの衝突によるダ
メージから蛍光体を保護すること等である。メタルバッ
クは、蛍光膜作製後、蛍光膜の内面側表面の平滑化処理
(通常、「フィルミング」と呼ばれる。)を行い、その
後Alを真空蒸着等を用いて堆積させることで作製でき
る。
The method of applying the phosphor on the glass substrate 83 can employ a precipitation method or a printing method irrespective of monochrome or color. Usually, a metal back 85 is provided on the inner surface side of the fluorescent film 84. The purpose of providing a metal back is
The light emitted from the phosphor toward the inner surface is converted into a face plate 8.
Improving the brightness by specular reflection on the 6 side,
The purpose is to function as an electrode for applying an electron beam acceleration voltage, and to protect the phosphor from damage due to collision of negative ions generated in the envelope. The metal back can be manufactured by performing a smoothing process (usually called “filming”) on the inner surface of the fluorescent film after manufacturing the fluorescent film, and then depositing Al using vacuum evaporation or the like.

【0099】フェースプレート86には、更に蛍光膜8
4の導電性を高めるため、蛍光膜84の外面側に透明電
極(不図示)を設けてもよい。
The face plate 86 further has the fluorescent film 8
A transparent electrode (not shown) may be provided on the outer surface side of the fluorescent film 84 in order to increase the conductivity of the phosphor film 84.

【0100】前述の封着を行う際、カラーの場合は各色
蛍光体と電子放出素子とを対応させる必要があり、十分
な位置合わせが不可欠となる。
When performing the above-mentioned sealing, in the case of color, it is necessary to make each color phosphor correspond to the electron-emitting device, and sufficient alignment is indispensable.

【0101】図7に示した画像形成装置は、例えば以下
のようにして製造される。
The image forming apparatus shown in FIG. 7 is manufactured, for example, as follows.

【0102】外囲器88内は、前述の安定化工程と同様
に、適宜加熱しながら、イオンポンプ、ソープションポ
ンプ等のオイルを使用しない排気装置により不図示の排
気管を通じて排気し、10-5Pa程度の真空度の有機物
質の十分に少ない雰囲気にした後、封止が成される。外
囲器88の封止後の真空度を維持するために、ゲッター
処理を行うこともできる。これは、外囲器88の封止を
行う直前あるいは封止後に、抵抗加熱あるいは高周波加
熱等を用いた加熱により、外囲器88内の所定の位置に
配置されたゲッター(不図示)を加熱し、蒸着膜を形成
する処理である。ゲッターは通常Ba等が主成分であ
り、該蒸着膜の吸着作用により、例えば1×10-5Pa
以上の真空度を維持するものである。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。
[0102] Within 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 - After the atmosphere of a vacuum degree of about 5 Pa is sufficiently low for the organic substance, sealing is performed. In order to maintain a vacuum degree after the envelope 88 is sealed, a getter process may be performed. This is because a getter (not shown) disposed at a predetermined position in the envelope 88 is heated by heating using resistance heating, high-frequency heating, or the like immediately before or after the envelope 88 is sealed. This is a process for forming a deposited film. The getter is usually composed mainly of Ba or the like, and for example, 1 × 10 −5 Pa
The above degree of vacuum is maintained. Here, steps after the forming process of the surface conduction electron-emitting device can be appropriately set.

【0103】次に、単純マトリクス配置の電子源を用い
て構成した表示パネルに、NTSC方式のテレビ信号に
基づいたテレビジョン表示を行う為の駆動回路の構成例
について、図9を用いて説明する。図9において、10
1は画像表示パネル、102は走査回路、103は制御
回路、104はシフトレジスタ、105はラインメモ
リ、106は同期信号分離回路、107は変調信号発生
器、Vx及びVaは直流電圧源である。
Next, an example of the configuration of a drive circuit for performing television display based on NTSC television signals on a display panel configured using electron sources in a simple matrix arrangement will be described with reference to FIG. . In FIG. 9, 10
1 is an image display panel, 102 is a scanning circuit, 103 is a control circuit, 104 is a shift register, 105 is a line memory, 106 is a synchronizing signal separation circuit, 107 is a modulation signal generator, and Vx and Va are DC voltage sources.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

【0119】次に、前述の梯子型配置の電子源及び画像
形成装置について、図10及び図11を用いて説明す
る。
Next, the above-mentioned ladder-type electron source and image forming apparatus will be described with reference to FIGS. 10 and 11. FIG.

【0120】図10は、梯子型配置の電子源の一例を示
す模式図である。図10において、110は電子源基
板、111は電子放出素子である。112は、電子放出
素子111を接続するための共通配線D1〜D10であ
り、これらは外部端子として引き出されている。電子放
出素子111は、基板110上に、X方向に並列に複数
個配置されている(これを素子行と呼ぶ)。この素子行
が複数個配置されて、電子源を構成している。各素子行
の共通配線間に駆動電圧を印加することで、各素子行を
独立に駆動させることができる。即ち、電子ビームを放
出させたい素子行には、電子放出閾値以上の電圧を印加
し、電子ビームを放出させたくない素子行には、電子放
出閾値以下の電圧を印加する。各素子行間に位置する共
通配線D2〜D9は、例えばD2とD3,D4とD5,
D6とD7,D8とD9を夫々一体の同一配線とするこ
ともできる。
FIG. 10 is a schematic view showing an example of a ladder-type electron source. In FIG. 10, reference numeral 110 denotes an electron source substrate, and 111 denotes an electron-emitting device. Reference numeral 112 denotes common wirings D1 to D10 for connecting the electron-emitting devices 111, and these are drawn out as external terminals. A plurality of electron-emitting devices 111 are arranged on the substrate 110 in parallel in the X direction (this is called an element row). A plurality of the element rows are arranged to constitute an electron source. By applying a drive voltage between the common wires of each element row, each element row can be driven independently. That is, a voltage equal to or higher than the electron emission threshold is applied to an element row in which an electron beam is to be emitted, and a voltage equal to or lower than the electron emission threshold is applied to an element row in which an electron beam is not desired to be emitted. Common lines D2 to D9 located between the element rows are, for example, D2 and D3, D4 and D5,
D6 and D7, and D8 and D9 may be formed as one and the same wiring.

【0121】図11は、梯子型配置の電子源を備えた画
像形成装置におけるパネル構造の一例を示す模式図であ
る。120はグリッド電極、121は電子が通過するた
めの開口、D1乃至Dmは容器外端子、G1乃至Gnは
グリッド電極120と接続された容器外端子である。1
10は各素子行間の共通配線を同一配線とした電子源基
板である。図11においては、図7、図10に示した部
位と同じ部位には、これらの図に付したのと同一の符号
を付している。ここに示した画像形成装置と、図7に示
した単純マトリクス配置の画像形成装置との大きな違い
は、電子源基板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. 11 is a schematic diagram showing an example of a panel structure in an image forming apparatus provided with a ladder-type electron source. Reference numeral 120 denotes a grid electrode, 121 denotes an opening through which electrons pass, D1 to Dm denote external terminals, and G1 to Gn denote external terminals connected to the grid electrode 120. 1
Reference numeral 10 denotes an electron source substrate in which the common wiring between the element rows is the same wiring. In FIG. 11, the same portions as those shown in FIGS. 7 and 10 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. 7 is whether or not the grid electrode 120 is provided between the electron source substrate 110 and the face plate 86.

【0122】図11においては、基板110とフェース
プレート86の間には、グリッド電極120が設けられ
ている。グリッド電極120は、表面伝導型電子放出素
子111から放出された電子ビームを変調するためのも
のであり、梯子型配置の素子行と直交して設けられたス
トライプ状の電極に電子ビームを通過させるため、各素
子に対応して1個ずつ円形の開口121が設けられてい
る。グリッド電極の形状や配置位置は、図11に示した
ものに限定されるものではない。例えば、開口としてメ
ッシュ状に多数の通過口を設けることもでき、グリッド
電極を表面伝導型電子放出素子の周囲や近傍に設けるこ
ともできる。
In FIG. 11, a grid electrode 120 is provided between the substrate 110 and the face plate 86. The grid electrode 120 is for modulating the electron beam emitted from the surface conduction electron-emitting device 111, and allows the electron beam to pass through a stripe-shaped electrode provided orthogonal to the ladder-type element row. Therefore, one circular opening 121 is provided for each element. The shape and arrangement position of the grid electrodes are not limited to those shown in FIG. For example, a large number of passage openings may be provided in a mesh shape as openings, and a grid electrode may be provided around or near the surface conduction electron-emitting device.

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

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

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

【0126】[0126]

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

【0127】[実施例1]本実施例に係る電子放出素子
の構成は、図1と同様である。図1において、1は基
板、2と3は素子電極、4は導電性膜、5は電子放出
部、6は磁性粒子からなる下地層、7は下地層6に形成
された凸部である。
[Embodiment 1] The structure of an electron-emitting device according to this embodiment is the same as that of FIG. In FIG. 1, 1 is a substrate, 2 and 3 are device electrodes, 4 is a conductive film, 5 is an electron emitting portion, 6 is an underlayer made of magnetic particles, and 7 is a protrusion formed on the underlayer 6.

【0128】本実施例に係る電子放出素子の製造法は、
基本的には図2と同様であり、以下、図1及び図2を用
いて、本実施例に係る素子の構成及び製造法を順を追っ
て説明する。
The method of manufacturing the electron-emitting device according to this embodiment is as follows.
Basically, it is the same as FIG. 2, and the structure and manufacturing method of the element according to the present embodiment will be sequentially described below with reference to FIGS.

【0129】(1)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って十分に洗浄後、該基板1上
に、Ptからなる素子電極2,3を形成した(図2
(a))。このとき、素子電極間隔Lは3μmとし、素
子電極の幅W1を500μm、その膜厚dを100nm
とした。
(1) A quartz glass substrate was used as the substrate 1, and after sufficiently washing it with an organic solvent, device electrodes 2 and 3 made of Pt were formed on the substrate 1 (FIG. 2).
(A)). At this time, the device electrode interval L is 3 μm, the width W1 of the device electrode is 500 μm, and the film thickness d is 100 nm.
And

【0130】(2)次に、素子電極2,3間に、界面活
性剤を添加した純水に分散した粒径5nmのγ−酸化鉄
をインクジェット法で塗布し、下地層6を形成した(図
2(b))。
(2) Next, γ-iron oxide having a particle diameter of 5 nm dispersed in pure water containing a surfactant was applied between the device electrodes 2 and 3 by an ink-jet method to form a base layer 6 ( FIG. 2 (b).

【0131】(3)次に、Fe−Al−Si(センダス
ト系合金)の先端の幅tを0.3μmに加工した幅60
0μmの磁極8を下地層6に近接させ、同じく幅600
μmの対向磁極9を基板1の裏側に近接させて、電磁石
を作動させ、γ−酸化鉄からなる磁性粒子を凝集させて
高さ200nmの凸部7を形成した(図2(c))。続
いて、酸化雰囲気下で450℃で加熱焼成した。これに
より、γ−酸化鉄からなる磁性粒子はα−酸化鉄にな
り、後工程における磁気の影響を除くことができる。
(3) Next, the width 60 of the tip t of Fe-Al-Si (sendust alloy) processed to 0.3 μm is used.
The magnetic pole 8 having a width of 600 μm
The opposing magnetic pole 9 of μm was brought close to the back side of the substrate 1 and the electromagnet was actuated to aggregate the magnetic particles made of γ-iron oxide to form the projections 7 having a height of 200 nm (FIG. 2C). Subsequently, it was heated and baked at 450 ° C. in an oxidizing atmosphere. As a result, the magnetic particles made of γ-iron oxide become α-iron oxide, and the influence of magnetism in a subsequent step can be eliminated.

【0132】(4)次に、基板1上に有機パラジウム
(ccp−4230;奥野製薬(株)製)含有溶液を塗
布した後、300℃で10分間の加熱処理をして、酸化
パラジウム(PdO)微粒子(平均粒径:7nm)から
なる導電性膜4を形成した。ここで導電性膜4は、その
幅W2を300μmとし、素子電極2,3のほぼ中央に
配置した(図2(d))。また、この導電性膜4の膜厚
は10nm程度、抵抗値Rsは5×104 Ω/□程度で
あった。
(4) Next, a solution containing organic palladium (ccp-4230; manufactured by Okuno Pharmaceutical Co., Ltd.) was applied onto the substrate 1 and then heated at 300 ° C. for 10 minutes to form palladium oxide (PdO). 3.) A conductive film 4 composed of fine particles (average particle size: 7 nm) was formed. Here, the conductive film 4 had a width W2 of 300 μm and was disposed substantially at the center of the device electrodes 2 and 3 (FIG. 2D). The thickness of the conductive film 4 was about 10 nm, and the resistance value Rs was about 5 × 10 4 Ω / □.

【0133】次に、図3(a)に示すようなパルス電圧
を素子電極2,3間に印加して、通電処理(フォーミン
グ処理)を施すと、下地層6の凸部7に対応する導電性
膜4の領域から微粒子膜の構造変化が起こり、当該領域
に亀裂からなる電子放出部5が形成された(図2
(d))。この電子放出部5は、凸部7の位置及び形状
をそのまま転写したように直線的且つ連続的な亀裂であ
り、その長さは導電性膜4の幅W2と同じ300μmで
あった。
Next, when a pulse voltage as shown in FIG. 3A is applied between the device electrodes 2 and 3 and an energization process (forming process) is performed, a conductive material corresponding to the protrusion 7 of the underlayer 6 is formed. The structure of the fine particle film changed from the region of the conductive film 4, and the electron emission portion 5 formed of cracks was formed in the region.
(D)). The electron emitting portion 5 was a linear and continuous crack as if the position and shape of the convex portion 7 were directly transferred, and the length was 300 μm, which was the same as the width W2 of the conductive film 4.

【0134】なお、本実施例では、図3(a)中、パル
ス幅T1を1m秒、パルス間隔T2を10m秒とし、三
角波の波高値(フォーミング時のピーク電圧)は5Vと
し、フォーミング処理は約1×10-4Paの真空雰囲気
下で60秒間行った。
In this embodiment, in FIG. 3A, the pulse width T1 is 1 ms, the pulse interval T2 is 10 ms, the peak value of the triangular wave (peak voltage at the time of forming) is 5 V, and the forming process is performed. This was performed for 60 seconds in a vacuum atmosphere of about 1 × 10 −4 Pa.

【0135】このようにして作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約3nmであ
った。
[0135] The electron-emitting portion 5 thus created
Was in a state where fine particles mainly composed of palladium element were dispersed and arranged, and the average particle diameter of the fine particles was about 3 nm.

【0136】次に、上記素子を図4の真空処理装置の真
空容器55内に設置し、ロータリーポンプ56にて排気
し、真空容器55内を適当な真空度とした後、電源51
より素子電極2,3間に電圧を印加して活性化処理を行
った。活性化処理に用いた電圧波形は図3(a)に示し
たものである。
Next, the above-mentioned element was placed in a vacuum vessel 55 of the vacuum processing apparatus shown in FIG. 4, evacuated by a rotary pump 56, and the inside of the vacuum vessel 55 was evacuated to an appropriate degree.
The activation process was performed by applying a voltage between the device electrodes 2 and 3. The voltage waveform used for the activation process is that shown in FIG.

【0137】本実施例の活性化処理では、電圧波形のパ
ルス幅T1を1m秒、パルス間隔T2を10m秒とし、
三角波の波高値(活性化時のピーク電圧)は16Vと
し、1時間行った。
In the activation process of this embodiment, the pulse width T1 of the voltage waveform is set to 1 ms, the pulse interval T2 is set to 10 ms,
The peak value of the triangular wave (peak voltage at the time of activation) was set to 16 V, and the operation was performed for 1 hour.

【0138】その後、排気ポンプをイオンポンプを用い
た超真空排気装置に切り換え、真空容器55内の真空度
を約1×10-4Paとした後、電子放出特性を評価し
た。
Thereafter, the evacuation pump was switched to an ultra-vacuum evacuation device using an ion pump, the degree of vacuum in the vacuum vessel 55 was set to about 1 × 10 −4 Pa, and the electron emission characteristics were evaluated.

【0139】本実施例では、アノード電極54と電子放
出素子間の距離Hを5mm、アノード電極の電位を1K
Vとし、素子電極2,3間に素子電圧を印加し、その時
に流れる素子電流If及び放出電流Ieを測定したとこ
ろ、図5に示したような電圧−電流特性が得られた。本
素子では、素子電圧8V程度から急激に放出電流Ieが
増大し、素子電圧16Vでは素子電流Ifが2.2m
A、放出電流Ieが1.1μAとなり、電子放出効率η
=Ie/If(%)は0.05%であった。
In this embodiment, the distance H between the anode 54 and the electron-emitting device is 5 mm, and the potential of the anode is 1K.
When the device voltage was applied between the device electrodes 2 and 3 and the device current If and emission current Ie flowing at that time were measured, the voltage-current characteristics as shown in FIG. 5 were obtained. In this device, the emission current Ie rapidly increases from the device voltage of about 8 V, and the device current If becomes 2.2 m at the device voltage of 16 V.
A, the emission current Ie becomes 1.1 μA, and the electron emission efficiency η
= Ie / If (%) was 0.05%.

【0140】また、同様な測定を同時に作成した500
個の素子について行ったが、素子電圧を16Vに保った
ときのIf及びIeの値は、いずれの素子も±0.1%
以内に入っていることが確認された。 [比較例1]実施例1において、凸部7を有する下地層
6を形成しなかった以外は、実施例1と全く同様にして
電子放出素子を作成した。
The same measurement was made at the same time.
This was performed for each of the elements. When the element voltage was maintained at 16 V, the values of If and Ie were ± 0.1% for each element.
It was confirmed that it was within. Comparative Example 1 An electron-emitting device was produced in the same manner as in Example 1, except that the underlayer 6 having the convex portions 7 was not formed.

【0141】同時に作成した500個の素子について、
実施例1と同様に素子特性を評価した。その結果、素子
電圧を16Vに保ったときの素子電流Ifは0.8〜
2.4mA、放出電流Ieは3〜12μAの範囲で大き
くばらついていた。
[0141] For the 500 elements produced simultaneously,
The device characteristics were evaluated in the same manner as in Example 1. As a result, the device current If when the device voltage is maintained at 16 V is 0.8 to
2.4 mA, and the emission current Ie varied widely in the range of 3 to 12 μA.

【0142】[実施例2]本実施例は、多数の表面伝導
型電子放出素子を単純マトリクス配置した電子源を用い
て、画像形成装置を作製した例である。
[Embodiment 2] In this embodiment, an image forming apparatus is manufactured by using an electron source in which a large number of surface conduction electron-emitting devices are arranged in a simple matrix.

【0143】複数の導電性膜がマトリクス配線された基
板の一部の平面図を図12に示す。また、図中のA−
A’断面図を図13に示す。但し、図12、図13で同
じ符号で示したものは、同じ部材を示す。ここで71は
電子源基板、72は図6のDxmに対応するX方向配線
(下配線とも呼ぶ)、73は図6のDynに対応するY
方向配線(上配線とも呼ぶ)、2と3は素子電極、4は
導電性膜、6は下地層、7は凸部、131は層間絶縁
層、132は素子電極2と下配線72との電気的接続の
ためのコンタクトホールである。
FIG. 12 is a plan view of a part of a substrate on which a plurality of conductive films are arranged in a matrix. Also, A- in FIG.
FIG. 13 shows an A ′ cross-sectional view. However, the same reference numerals in FIGS. 12 and 13 indicate the same members. Here, 71 is an electron source substrate, 72 is an X-direction wiring (also referred to as a lower wiring) corresponding to Dxm in FIG. 6, and 73 is a Y corresponding to Dyn in FIG.
Direction wiring (also referred to as upper wiring), 2 and 3 are device electrodes, 4 is a conductive film, 6 is an underlayer, 7 is a convex portion, 131 is an interlayer insulating layer, and 132 is an electric connection between the device electrode 2 and the lower wiring 72. Contact hole for electrical connection.

【0144】本実施例の電子源の製造方法は、下配線7
2、層間絶縁層131、上配線73の作製工程を除き、
基本的には実施例1の素子の製造方法における素子電極
2,3、下地層6、導電性膜4等の作製パターンを拡張
して行うことができるため、その説明はここでは省略す
る。
The method of manufacturing the electron source of this embodiment is based on the lower wiring 7
2. Except for the steps of manufacturing the interlayer insulating layer 131 and the upper wiring 73,
Basically, the manufacturing pattern of the device electrodes 2 and 3, the base layer 6, the conductive film 4, and the like in the device manufacturing method of the first embodiment can be expanded, and the description is omitted here.

【0145】次に、上記の複数の導電性膜4がマトリク
ス配線された電子源基板71(図12)を用いて画像形
成装置を作製した。作製手順を図7と図8を用いて説明
する。
Next, an image forming apparatus was manufactured using the electron source substrate 71 (FIG. 12) on which the plurality of conductive films 4 were arranged in a matrix. The manufacturing procedure will be described with reference to FIGS.

【0146】先ず、上記複数の導電性膜がマトリクス配
線された電子源基板71(図12)をリアプレート81
上に固定した後、電子源基板71の5mm上方に、フェ
ースプレート86(ガラス基板83の内面に蛍光膜84
とメタルバック85が形成されて構成される)を支持枠
82を介して配置し、フェースプレート86、支持枠8
2、リアプレート81の接合部にフリットガラスを塗布
し、大気中で430℃で10分以上焼成することで封着
した(図7)。なお、リアプレート81への電子源基板
71の固定もフリットガラスで行った。
First, the electron source substrate 71 (FIG. 12) on which the plurality of conductive films are arranged in a matrix is mounted on the rear plate 81.
After fixing the fluorescent film 84 on the inner surface of the glass substrate 83, the face plate 86 is placed 5 mm above the electron source substrate 71.
And a metal back 85 are formed via a support frame 82, and a face plate 86, a support frame 8
2. A frit glass was applied to the joint of the rear plate 81 and sealed by baking at 430 ° C. for 10 minutes or more in the atmosphere (FIG. 7). The fixing of the electron source substrate 71 to the rear plate 81 was also performed with frit glass.

【0147】蛍光膜84は、カラーを実現するために、
ストライプ形状(図8(a)参照)の蛍光体とし、先に
ブラックストライプを形成し、その間隙部にスラリー法
により各色蛍光体92を塗布して蛍光膜84を作製し
た。ブラックストライプの材料としては、黒鉛を主成分
とする材料を用いた。
The fluorescent film 84 is used to realize color.
A phosphor in the form of a stripe (see FIG. 8A) was formed, a black stripe was formed first, and phosphors 92 of each color were applied to the gaps by a slurry method to form a phosphor film 84. As a material for the black stripe, a material containing graphite as a main component was used.

【0148】また、蛍光膜84の内面側にはメタルバッ
ク85を設けた。メタルバック85は、蛍光膜84の作
製後、蛍光膜84の内面側表面の平滑化処理(通常、フ
ィルミングと呼ばれる)を行い、その後、Alを真空蒸
着することで作製した。
A metal back 85 was provided on the inner surface side of the fluorescent film 84. The metal back 85 is manufactured by performing a smoothing process (usually called filming) on the inner surface of the fluorescent film 84 after the fluorescent film 84 is manufactured, and then performing vacuum deposition of Al.

【0149】フェースプレート86には、更に蛍光膜8
4の導電性を高めるため、蛍光膜84の外面側に透明電
極を設ける場合もあるが、本実施例ではメタルバック8
5のみで十分な導電性が得られたので省略した。
The face plate 86 is further provided with a fluorescent film 8.
In some cases, a transparent electrode is provided on the outer surface side of the fluorescent film 84 in order to increase the conductivity of the metal back 8.
5 was omitted because sufficient conductivity was obtained.

【0150】以上のようにして完成した外囲器88内の
雰囲気を排気管(不図示)を通じロータリーポンプにて
排気し、十分な真空度に達した後、容器外端子Dx1乃
至DxmとDy1乃至Dynを通じ素子電極2,3間に
実施例1と同様のパルス電圧を印加し、フォーミング処
理と活性化処理を行った。
The atmosphere in the envelope 88 completed as described above is exhausted by a rotary pump through an exhaust pipe (not shown), and after a sufficient degree of vacuum is reached, the external terminals Dx1 to Dxm and Dy1 to Dy1 to Dx1 to Dxm. The same pulse voltage as in Example 1 was applied between the device electrodes 2 and 3 through Dyn to perform the forming process and the activation process.

【0151】その後、不図示の排気管を通じ、外囲器8
8内を約1×10-4Pa程度の真空度まで排気し、該排
気管をガスバーナーで熱することで融着し、外囲器88
の封止を行った。最後に、封止後の真空度を維持するた
めに、高周波加熱法でゲッター処理を行った。
Thereafter, the envelope 8 is passed through an exhaust pipe (not shown).
8 is evacuated to a degree of vacuum of about 1 × 10 −4 Pa, and the exhaust pipe is fused by heating with a gas burner.
Was sealed. Finally, gettering was performed by a high-frequency heating method to maintain the degree of vacuum after sealing.

【0152】以上のようにして作製した表示パネルの容
器外端子Dx1乃至DxmとDy1乃至Dyn、及び高
圧端子87を夫々必要な駆動系に接続し、画像形成装置
を完成した。各電子放出素子に、容器外端子Dx1乃至
DxmとDy1乃至Dynを通じて、走査信号及び変調
信号を不図示の信号発生手段より夫々印加することによ
り電子放出させ、高圧端子87を通じてメタルバック8
5に数KV以上の高圧を印加して、電子ビームを加速
し、蛍光膜84に衝突させ、励起・発光させることで画
像を表示した。
The external terminals Dx1 to Dxm and Dy1 to Dyn and the high voltage terminal 87 of the display panel manufactured as described above were connected to necessary driving systems, respectively, to complete the image forming apparatus. A scanning signal and a modulation signal are applied to the respective electron-emitting devices by signal generating means (not shown) through terminals outside the container Dx1 to Dxm and Dy1 to Dyn, respectively.
5 was applied with a high voltage of several KV or more to accelerate the electron beam, collide with the fluorescent film 84, and excite and emit light to display an image.

【0153】本実施例における画像形成装置は、高輝度
で均一な画像を安定して表示することができた。
The image forming apparatus in this embodiment was able to stably display a uniform image with high brightness.

【0154】[0154]

【発明の効果】以上説明した様に、本発明によれば、電
子放出素子の電子放出部の位置及び形状を、各素子間で
一定にすることができるので、均一な素子特性を持った
素子が得られる。
As described above, according to the present invention, the position and the shape of the electron-emitting portion of the electron-emitting device can be made constant among the devices, so that the device having uniform device characteristics can be obtained. Is obtained.

【0155】また、多数の電子放出素子を配列形成し、
入力信号に応じて電子を放出する電子源においては、各
電子放出素子の電子放出特性の均一化が実現され、かか
る電子源を用いた画像形成装置においては、輝度むら・
輝度低下等の画像品位の低下の問題も解消され、高品位
な画像形成装置、例えばカラーフラットテレビが実現さ
れる。
Further, a large number of electron-emitting devices are arranged and formed,
In an electron source that emits electrons in response to an input signal, uniformity of electron emission characteristics of each electron-emitting device is realized. In an image forming apparatus using such an electron source, luminance unevenness and
The problem of deterioration of image quality such as reduction in luminance is also solved, and a high-quality image forming apparatus, for example, a color flat television is realized.

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

【図1】本発明の電子放出素子の一例である表面伝導型
電子放出素子を模式的に示した平面図及び縦断面図であ
る。
FIG. 1 is a plan view and a longitudinal sectional view schematically showing a surface conduction electron-emitting device which is an example of the electron-emitting device of the present invention.

【図2】図1の表面伝導型電子放出素子の製造方法の一
例を説明するための図である。
FIG. 2 is a diagram for explaining an example of a method for manufacturing the surface conduction electron-emitting device of FIG.

【図3】フォーミング処理に用いる電圧波形の一例であ
る。
FIG. 3 is an example of a voltage waveform used for forming processing.

【図4】本発明の電子放出素子の製造に用いることので
きる真空処理装置(測定評価装置)の一例を示す概略構
成図である。
FIG. 4 is a schematic configuration diagram illustrating an example of a vacuum processing apparatus (measurement evaluation apparatus) that can be used for manufacturing the electron-emitting device of the present invention.

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

【図6】単純マトリクス配置の本発明の電子源の概略構
成図である。
FIG. 6 is a schematic configuration diagram of an electron source of the present invention in a simple matrix arrangement.

【図7】単純マトリクス配置の電子源を用いた本発明の
画像形成装置に用いる表示パネルの概略構成図である
FIG. 7 is a schematic configuration diagram of a display panel used in the image forming apparatus of the present invention using an electron source having a simple matrix arrangement.

【図8】図7の表示パネルにおける蛍光膜を示す図であ
る。
FIG. 8 is a diagram showing a fluorescent film in the display panel of FIG. 7;

【図9】図7の表示パネルを駆動する駆動回路の一例を
示す図である。
FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a drive circuit that drives the display panel of FIG. 7;

【図10】梯子型配置の本発明の電子源の概略平面図で
ある。
FIG. 10 is a schematic plan view of an electron source of the present invention in a ladder type arrangement.

【図11】梯子型配置の電子源を用いた本発明の画像形
成装置に用いる表示パネルの概略構成図である。
FIG. 11 is a schematic configuration diagram of a display panel used in the image forming apparatus of the present invention using a ladder-type electron source.

【図12】実施例2にて示す単純マトリクス配置の電子
源基板の部分平面図である。
FIG. 12 is a partial plan view of an electron source substrate having a simple matrix arrangement shown in Embodiment 2.

【図13】図12の電子源基板の部分断面図である。FIG. 13 is a partial cross-sectional view of the electron source substrate of FIG.

【図14】従来例の表面伝導型電子放出素子の平面図で
ある。
FIG. 14 is a plan view of a conventional surface conduction electron-emitting device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 基板 2,3 素子電極 4 導電性膜 5 電子放出部 6 磁性粒子からなる下地層 7 凸部 8 磁極 9 対向磁極 50 導電性膜4を流れる素子電流Ifを測定するため
の電流計 51 電子放出素子に素子電圧Vfを印加するための電
源 52 電子放出部5より放出される放出電流Ieを測定
するための電流計 53 アノード電極54に電圧を印加するための高圧電
源 54 電子放出部5より放出される電子を捕捉するため
のアノード電極 55 真空容器 56 排気ポンプ 71 電子源基板 72 X方向配線 73 Y方向配線 74 表面伝導型電子放出素子 75 結線 81 リアプレート 82 支持枠 83 ガラス基板 84 蛍光膜 85 メタルバック 86 フェースプレート 87 高圧端子 88 外囲器 91 黒色導電材 92 蛍光体 101 表示パネル 102 走査回路 103 制御回路 104 シフトレジスタ 105 ラインメモリ 106 同期信号分離回路 107 変調信号発生器 110 電子源基板 111 電子放出素子 112 電子放出素子を配線するための共通配線 120 グリッド電極 121 電子が通過するための開口 131 層間絶縁層 132 コンタクトホール
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate 2, 3 Element electrode 4 Conductive film 5 Electron emission part 6 Underlayer made of magnetic particles 7 Convex part 8 Magnetic pole 9 Opposing magnetic pole 50 Ammeter 51 for measuring element current If flowing through conductive film 4 51 Electron emission A power supply 52 for applying a device voltage Vf to the device 52 An ammeter for measuring an emission current Ie emitted from the electron emission section 5 53 A high-voltage power supply for applying a voltage to the anode electrode 54 Emission from the electron emission section 5 Anode electrode 55 for capturing electrons to be emitted 55 Vacuum container 56 Exhaust pump 71 Electron source substrate 72 X-directional wiring 73 Y-directional wiring 74 Surface conduction electron-emitting device 75 Connection 81 Rear plate 82 Support frame 83 Glass substrate 84 Fluorescent film 85 Metal back 86 face plate 87 high voltage terminal 88 envelope 91 black conductive material 92 phosphor 101 display panel 10 Scanning circuit 103 Control circuit 104 Shift register 105 Line memory 106 Synchronous signal separation circuit 107 Modulation signal generator 110 Electron source substrate 111 Electron emitting element 112 Common wiring for wiring electron emitting element 120 Grid electrode 121 For passing electrons Opening 131 Interlayer insulating layer 132 Contact hole

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 対向する電極間に、高さ1nm〜10μ
mの範囲の凸部を有する磁性粒子からなる下地層を備
え、該下地層上に前記電極間を連絡する導電性膜を有
し、前記凸部に対応する前記導電性膜の領域に電子放出
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 height of 1 nm to 10 μm between opposing electrodes.
an underlayer made of magnetic particles having a convex portion in a range of m, a conductive film on the underlayer that communicates between the electrodes, and electron emission in a region of the conductive film corresponding to the convex portion. An electron-emitting device, wherein a portion is formed.
【請求項2】 前記電子放出素子が、表面伝導型電子放
出素子であることを特徴とする請求項1に記載の電子放
出素子。
2. The electron-emitting device according to claim 1, wherein the electron-emitting device is a surface conduction electron-emitting device.
【請求項3】 対向する電極間に、電子放出部を有する
導電性膜を備える電子放出素子の製造方法において、 少なくとも、電極間に磁性粒子からなる下地層を形成す
る工程と、該下地層に高さ1nm〜10μmの範囲の凸
部を形成する工程と、該凸部を有する下地層上に導電性
膜を形成する工程と、該導電性膜に電子放出部を形成す
るフォーミング工程とを含むことを特徴とする電子放出
素子の製造方法。
3. A method for manufacturing an electron-emitting device including a conductive film having an electron-emitting portion between opposing electrodes, comprising: a step of forming at least an underlayer made of magnetic particles between the electrodes; Forming a convex portion having a height in the range of 1 nm to 10 μm, forming a conductive film on an underlayer having the convex portion, and forming the electron emitting portion on the conductive film. A method for manufacturing an electron-emitting device, comprising:
【請求項4】 前記磁性粒子からなる下地層に凸部を形
成する工程が、静磁界による磁性粒子の凝集を伴うもの
であることを特徴とする請求項3に記載の電子放出素子
の製造方法。
4. The method for manufacturing an electron-emitting device according to claim 3, wherein the step of forming the projections on the underlayer made of magnetic particles involves aggregation of the magnetic particles by a static magnetic field. .
【請求項5】 前記磁性粒子が強磁性体からなる粒子で
あって、該強磁性体からなる粒子からなる下地層に凸部
を形成する工程に続いて、更に酸化雰囲気下で加熱焼成
することで該粒子を常磁性体からなる粒子とする工程を
含むことを特徴とする請求項3に記載の電子放出素子の
製造方法。
5. The method according to claim 1, wherein the magnetic particles are particles made of a ferromagnetic material, and after the step of forming protrusions on an underlayer made of the particles made of the ferromagnetic material, the particles are further heated and baked in an oxidizing atmosphere. 4. The method for manufacturing an electron-emitting device according to claim 3, further comprising the step of converting the particles into particles made of a paramagnetic material.
【請求項6】 基体上に、複数の電子放出素子が配列さ
れた電子源において、前記電子放出素子が、請求項1ま
たは2に記載の電子放出素子であることを特徴とする電
子源。
6. An electron source in which a plurality of electron-emitting devices are arranged on a substrate, wherein the electron-emitting device is the electron-emitting device according to claim 1 or 2.
【請求項7】 前記複数の電子放出素子が、マトリクス
状に配線されていることを特徴とする請求項6に記載の
電子源。
7. The electron source according to claim 6, wherein the plurality of electron-emitting devices are wired in a matrix.
【請求項8】 前記複数の電子放出素子が、梯子状に配
線されていることを特徴とする請求項6に記載の電子
源。
8. The electron source according to claim 6, wherein the plurality of electron-emitting devices are wired in a ladder shape.
【請求項9】 基体上に、複数の電子放出素子が配列さ
れた電子源の製造方法において、前記電子放出素子が、
請求項3〜5のいずれかに記載の方法にて製造されるこ
とを特徴とする電子源の製造方法。
9. A method for manufacturing an electron source in which a plurality of electron-emitting devices are arranged on a substrate, wherein the electron-emitting devices are:
A method of manufacturing an electron source, wherein the method is performed by the method according to claim 3.
【請求項10】 基体上に、複数の電子放出素子が配列
された電子源と、該電子源から放出される電子線の照射
により画像を形成する画像形成部材とを有する画像形成
装置において、前記電子源が、請求項6〜8のいずれか
に記載の電子源であることを特徴とする画像形成装置。
10. An image forming apparatus, comprising: an electron source having a plurality of electron-emitting devices arranged on a substrate; and an image forming member that forms an image by irradiating an electron beam emitted from the electron source. An image forming apparatus, wherein the electron source is the electron source according to claim 6.
【請求項11】 基体上に、複数の電子放出素子が配列
された電子源と、該電子源から放出される電子線の照射
により画像を形成する画像形成部材とを有する画像形成
装置の製造方法において、前記電子源が、請求項9に記
載の方法にて製造されることを特徴とする画像形成装置
の製造方法。
11. A method for manufacturing an image forming apparatus, comprising: an electron source having a plurality of electron-emitting devices arranged on a substrate; and an image forming member that forms an image by irradiating an electron beam emitted from the electron source. 10. The method for manufacturing an image forming apparatus according to claim 9, wherein the electron source is manufactured by the method according to claim 9.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006210226A (en) * 2005-01-31 2006-08-10 Seiko Epson Corp ELECTRON EMITTING ELEMENT, METHOD FOR MANUFACTURING ELECTRON EMITTING ELEMENT, IMAGE DISPLAY DEVICE, AND ELECTRONIC DEVICE

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JP2006210226A (en) * 2005-01-31 2006-08-10 Seiko Epson Corp ELECTRON EMITTING ELEMENT, METHOD FOR MANUFACTURING ELECTRON EMITTING ELEMENT, IMAGE DISPLAY DEVICE, AND ELECTRONIC DEVICE

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