JP3207706B2 - Electron emitting element, electron source, display panel, and method of manufacturing image forming apparatus - Google Patents
Electron emitting element, electron source, display panel, and method of manufacturing image forming apparatusInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は電子放出素子の製造方法
に関し、更に詳しくはインクジェット方式を利用して形
成した電子放出素子およびそれを用いた電子源、表示パ
ネルおよび画像形成装置の製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing an electron-emitting device, and more particularly, to a method of manufacturing an electron-emitting device formed by using an ink jet method and an electron source, a display panel, and an image forming apparatus using the same. .
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、電子放出素子としては熱電子源と
冷陰極電子源の2種類が知られている。冷陰極電子源に
は電界放出型素子(以下FE型素子と略す)、金属/絶
縁層/金属型素子(以下MIM素子と略す)、表面伝導
型電子放出素子等がある。2. Description of the Related Art Conventionally, two types of electron-emitting devices, a thermionic electron source and a cold cathode electron source, are known. The cold cathode electron source includes a field emission type element (hereinafter abbreviated as an FE type element), a metal / insulating layer / metal type element (hereinafter abbreviated as an MIM element), a surface conduction electron emission element, and the like.
【0003】FE型素子の報告例としてはW.P. Dyke &
W.W. Dolan, “Field emission”,Advance in Electro
n Physics, 8, 89(1956)や“Physical properties of t
hin-film field emission cathodes with molybdenum c
ones”,J. Appl. hys., 47,5248(1976)等が知られてい
る。MIM素子の報告例としてはC.A. Mead, ”Thetun
nel-emission amplifier ”A.Appl. Phys., 32, 646(19
61)等が知られている。表面伝導型電子放出素子の報告
例としてはM.I. Elinson, Radio Eng. Electron Phys.,
10,(1965)等がある。[0003] Examples of reports of FE type devices include WP Dyke &
WW Dolan, “Field emission”, Advance in Electro
n Physics, 8, 89 (1956) and “Physical properties of t
hin-film field emission cathodes with molybdenum c
ones ", J. Appl. hys., 47, 5248 (1976), etc. Examples of reports on MIM elements include CA Mead," Thetun
nel-emission amplifier ”A. Appl. Phys., 32, 646 (19
61) are known. Examples of reported surface conduction electron-emitting devices include MI Elinson, Radio Eng. Electron Phys.,
10, (1965) and the like.
【0004】表面伝導型電子放出素子は基板上に形成さ
れた小面積の薄膜に、膜面に平行に電流を流すことによ
り、電子放出が起こる現象を利用するものである。この
電子放出素子としては前記エリンソン等によるSnO2
薄膜を用いたもののほか、Au薄膜を用いたもの[G.Di
ttmer:“Thin Solid Films”, 9, 317(1972)] 、In2
O3 /SnO2 薄膜を用いたもの[M. Hartwell and C.
G. Fonstad: ”IEEE Trans. ED Conf.”, 519(1975)]、
カーボン薄膜を用いたもの[荒木久 他:真空、第26
巻、第1号、22頁(1983)]等が報告されている。The surface conduction electron-emitting device utilizes a phenomenon in which an electron is emitted by passing a current through a small-area thin film formed on a substrate in parallel with the film surface. As the electron-emitting device, SnO 2 by Elinson et al.
In addition to those using thin films, those using Au thin films [G. Di
ttmer: “Thin Solid Films”, 9, 317 (1972)], In 2
Using an O 3 / SnO 2 thin film [M. Hartwell and C.
G. Fonstad: "IEEE Trans. ED Conf.", 519 (1975)],
Using carbon thin film [Hisashi Araki et al .: Vacuum, Chapter 26
Vol. 1, No. 22, p. 22 (1983)].
【0005】これらの表面伝導型電子放出素子の典型的
な素子構成として前述のM.ハートウェルの素子構成を
図14により説明する。同図において1は絶縁性基板、
2および3は素子に電圧を印加するための一対の素子電
極、4は電子放出部を含む薄膜で、スパッタで形成され
た金属酸化物薄膜等からなり、後述の通電フォーミング
と呼ばれる通電処理により電子放出部5が形成される。
尚、図中の素子電極間隔Lは、0.5mm〜1mm、素
子の幅W’は約0.1mmで設定されている。Wは素子
電極の幅、dは素子電極の厚さを表している。また、電
子放出部5の位置及び形状については模式図とした。As a typical device configuration of these surface conduction electron-emitting devices, the above-mentioned M.S. The element configuration of the Hartwell will be described with reference to FIG. In the figure, 1 is an insulating substrate,
Reference numerals 2 and 3 denote a pair of device electrodes for applying a voltage to the device. Reference numeral 4 denotes a thin film including an electron emitting portion, which is formed of a metal oxide thin film or the like formed by sputtering. An emission part 5 is formed.
The element electrode interval L in the figure is set to 0.5 mm to 1 mm, and the element width W 'is set to about 0.1 mm. W represents the width of the device electrode, and d represents the thickness of the device electrode. In addition, the position and shape of the electron-emitting portion 5 are schematically illustrated.
【0006】従来、これらの表面伝導型電子放出素子に
おいては、電子放出を行う前に電子放出部形成用薄膜を
予めフォーミングと呼ばれる通電処理によって電子放出
部5を形成するのが一般的であった。即ち、フォーミン
グとは前記電子放出部形成用薄膜の両端に電極2、3を
用いて電圧を印加通電し、電子放出部形成用薄膜を局所
的に破壊、変形もしくは変質させることにより、電気的
に高抵抗な状態の電子放出部5を形成することである。
なお、フォーミングにより電子放出部形成用薄膜の一部
に亀裂が発生しその亀裂付近から電子放出が行われ電子
放出部5となる場合もある。Heretofore, in these surface conduction electron-emitting devices, the electron-emitting portion 5 is generally formed by applying a current called a forming process to the thin film for forming the electron-emitting portion before performing electron emission. . That is, the forming is electrically applied by applying a voltage to both ends of the electron emitting portion forming thin film using the electrodes 2 and 3 and locally destroying, deforming or altering the electron emitting portion forming thin film. This is to form the electron-emitting portion 5 in a high resistance state.
In some cases, a crack is generated in a part of the thin film for forming an electron emission portion by the forming, and electrons are emitted from the vicinity of the crack to form the electron emission portion 5.
【0007】前記のフォーミング処理をした表面伝導型
電子放出素子は、上述の電子放出部を含む薄膜4に電圧
を印加して素子表面に電流を流すことにより、上述の電
子放出部5より電子を放出するものである。In the surface conduction type electron-emitting device which has been subjected to the above-mentioned forming process, a voltage is applied to the thin film 4 including the above-mentioned electron-emitting portion, and a current is caused to flow through the surface of the device. Release.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】上述したような従来の
電子放出素子は主に半導体プロセスに準じたフォトリソ
グラフ技術を利用して製造されたため、大面積基板に素
子を形成することが困難であるとともに、製造コストが
高い問題があった。本発明の目的は、上記従来技術にお
ける電子放出部形成用薄膜の製造工程を簡略化し、低コ
ストの電子放出素子およびそれを用いた電子源、表示パ
ネルおよび画像形成装置の製造方法を提供することにあ
る。Since the above-mentioned conventional electron-emitting device is manufactured mainly by using a photolithographic technique according to a semiconductor process, it is difficult to form the device on a large-area substrate. In addition, there was a problem that the manufacturing cost was high. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a low-cost electron-emitting device and an electron source, a display panel, and a method for manufacturing an image forming apparatus using the same, by simplifying the manufacturing process of the thin film for forming an electron-emitting portion in the above-described conventional technology. It is in.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明の電子放出素子の
製造方法は、電極間に、電子放出部が形成された導電性
膜を有する電子放出素子の製造方法において、電子放出
部が形成される導電性膜の形成工程が、金属コロイドを
含む水溶液を液滴化して基板上にインクジェット方式に
より付与する工程と、付与された該水溶液を加熱する工
程とを有することを特徴とする。According to a method of manufacturing an electron-emitting device of the present invention, an electron-emitting device having a conductive film having an electron-emitting portion between electrodes is provided. The step of forming the conductive film includes a step of forming an aqueous solution containing a metal colloid into droplets and applying the droplet to a substrate by an inkjet method, and a step of heating the applied aqueous solution.
【0010】さらに本発明の別の態様は、このような電
子放出素子の製造方法により形成された電子放出素子を
用いた電子源、表示パネルおよび画像形成装置の製造方
法に関するものである。Another aspect of the present invention relates to a method for manufacturing an electron source, a display panel, and an image forming apparatus using the electron-emitting device formed by such a method for manufacturing an electron-emitting device.
【0011】以下、本発明による電子放出素子の製造方
法について説明する。Hereinafter, a method for manufacturing an electron-emitting device according to the present invention will be described.
【0012】本発明で用いられる前記の金属コロイドと
しては化学反応により製造されたもの、または物理的操
作により製造されたものを用いることができる。化学反
応としてはプロタルビン酸ナトリウム法により製造され
た水溶液、物理的操作としてはガス中蒸発法により製造
された独立分散超微粒子が挙げられる。コロイドとは、
任意の均質な媒体中に任意の大きさ(10〜1000オ
ングストローム程度)の分散体が含まれるものを意味
し、例えばImhausen社提供のコロイド状Au粒
子の場合、その粒径は電子顕微鏡写真により直径が30
0オングストロームを中心にガウス分布することが報告
されている(V.Borries,Kausche「コ
ロイド化学」B.ヤーゲンソンス/M.E.ストラウマ
ニス共著より抜載)。このように、金属コロイド溶液を
薄膜の原料とすることにより、初めから比較的粒径のそ
ろった微粒子を作成することができるため、作成される
薄膜は均一でムラのないものとなる。前記溶液の金属濃
度範囲は、用いる金属元素の種類によって最適な範囲が
多少異なるが、一般には重量で0.01%以上、5%以
下の範囲が適当である。金属濃度が低すぎる場合、基板
に所望の量の金属を付与するために多量の前記溶液の液
滴の付与が必要になり、その結果液滴付与に要する時間
が長くなるのみならず、基板上に無用に大きな液溜りを
生じてしまい所望の位置のみに金属を付与する目的が達
成できなくなる。逆に前記溶液の金属濃度が高すぎる
と、基板に付与された液滴が後の工程で乾燥あるいは焼
成される際に著しく不均一化し、その結果として電子放
出部の導電膜が不均一になり電子放出素子の特性を悪化
させる。As the metal colloid used in the present invention, those produced by a chemical reaction or those produced by a physical operation can be used. Examples of the chemical reaction include an aqueous solution produced by the sodium protalbate method, and examples of the physical operation include independently dispersed ultrafine particles produced by a gas evaporation method. What is a colloid?
It means that a dispersion having an arbitrary size (about 10 to 1000 angstroms) is contained in an arbitrary homogeneous medium. For example, in the case of colloidal Au particles provided by Imhausen, the particle diameter is determined by an electron micrograph. Is 30
It has been reported that Gaussian distribution is centered around 0 Å (V. Borries, Kausche “Colloid Chemistry”, published by B. Jagensons / ME Straumannis). As described above, since the metal colloid solution is used as a raw material of the thin film, fine particles having a relatively uniform particle size can be formed from the beginning, and thus the formed thin film is uniform and uniform. The optimum range of the metal concentration of the solution slightly varies depending on the type of the metal element to be used, but generally the range of 0.01% to 5% by weight is appropriate. If the metal concentration is too low, it will be necessary to apply a large amount of the solution droplets in order to apply the desired amount of metal to the substrate. Unnecessarily large liquid pools are generated unnecessarily, and the purpose of applying metal only to desired positions cannot be achieved. Conversely, if the metal concentration of the solution is too high, the droplets applied to the substrate will be significantly non-uniform when dried or fired in a later step, resulting in a non-uniform conductive film in the electron-emitting portion. It deteriorates the characteristics of the electron-emitting device.
【0013】本発明で用いられる前記の金属コロイドの
金属元素としては、Pd,Pt,Ru,Ag,Au,T
i,In,Cu,Cr,Fe,Zn,Sn,Ta,W,
Pbのいずれかを用いることができる。The metal element of the metal colloid used in the present invention includes Pd, Pt, Ru, Ag, Au, T
i, In, Cu, Cr, Fe, Zn, Sn, Ta, W,
Any of Pb can be used.
【0014】本発明で用いられる、電子放出部導電膜の
形成のために基板に付与される液体は、上記の金属コロ
イドを含む水溶液である。さらに発明者は極性溶媒を上
記金属コロイド化合物とともに水に加えると、これを加
えない場合よりも金属コロイドの均一性が向上すること
と、基板面に付与された溶液の液滴の付着安定性が向上
することをみいだした。この溶液に適当な極性溶媒とし
てはジメチルスルホキシドが挙げられる。さらにこの極
性溶媒の濃度の範囲は重量で0.005%から70%で
ある。0.005%以下では添加の効果がほとんど確認
できない。70%以上では基板上に付与された液滴の乾
燥が遅く、工程上の取り扱いが面倒になる。The liquid applied to the substrate for forming the electron-emitting-portion conductive film used in the present invention is an aqueous solution containing the above-mentioned metal colloid. Furthermore, when the inventor added a polar solvent to water together with the above-mentioned metal colloid compound, the uniformity of the metal colloid was improved as compared to the case where no polar solvent was added, and the adhesion stability of the solution droplet applied to the substrate surface was improved. We found that we could improve. Suitable polar solvents for this solution include dimethyl sulfoxide. Further, the concentration range of the polar solvent is 0.005% to 70% by weight. At less than 0.005%, the effect of the addition can hardly be confirmed. If it is 70% or more, drying of the droplets applied on the substrate is slow, and handling in the process becomes complicated.
【0015】上記の金属コロイド溶液を基板に付与する
手段は、液滴を形成し付与することが可能ならば任意の
方法でよいが、特に微小な液滴を効率良く適度な精度で
発生付与でき制御性も良好なインクジェット方式が便利
である。インクジェット方式にはピエゾ素子等のメカニ
カルな衝撃により液滴を発生付与するものや、微小ヒー
タ等で液を加熱し突沸により液滴を発生付与するバブル
ジェット方式があるが、いずれの方式でも十ナノグラム
程度から数十マイクログラム程度までの微小液滴を再現
性良く発生し基板に付与することができる。As a means for applying the metal colloid solution to the substrate, any method may be used as long as it can form and apply droplets. Particularly, fine droplets can be efficiently generated and applied with appropriate accuracy. An inkjet system with good controllability is convenient. Ink jet systems include those that generate and apply droplets by mechanical impact such as a piezo element, and bubble jet systems that generate and apply droplets by heating a liquid with a micro heater or the like, and bumping. Micro droplets of about 10 to several tens of micrograms can be generated with good reproducibility and applied to the substrate.
【0016】上記手段で基板に付与された金属コロイド
溶液は乾燥、焼成工程を経て導電性微粒子膜とすること
により、基板上に電子放出のための微粒子膜を形成す
る。なおここで述べる微粒子膜とは複数の微粒子が集合
した膜であり、微視的に微粒子が個々に分散配置した状
態のみならず、微粒子が互いに隣接あるいは重なり合っ
た状態(島状も含む)の膜をさす。また微粒子膜の粒径
とは、前記状態で粒子形状が認識可能な微粒子について
の径を意味する。The metal colloid solution applied to the substrate by the above means is dried and fired to form a conductive fine particle film, thereby forming a fine particle film for emitting electrons on the substrate. Note that the fine particle film described here is a film in which a plurality of fine particles are aggregated, and not only in a state where the fine particles are individually dispersed and arranged microscopically, but also in a state where the fine particles are adjacent to each other or overlap each other (including an island shape). Point out. The particle diameter of the fine particle film means the diameter of the fine particles whose particle shape can be recognized in the above state.
【0017】乾燥工程は通常用いられる自然乾燥、送風
乾燥、熱乾燥等を用いればよい。焼成工程は通常用いら
れる加熱手段を用いれば良く、300〜350℃で10
〜15分が好ましい。その際、有機金属材料を用いる時
のように熱分解させる必要はない。乾燥工程と焼成工程
とは必ずしも区別された別工程として行う必要はなく、
連続して同時に行ってもかまわない。In the drying step, natural drying, blast drying, heat drying and the like may be used. The firing step may be performed by using a commonly used heating means.
~ 15 minutes is preferred. At this time, there is no need to thermally decompose as in the case of using an organic metal material. The drying step and the firing step do not necessarily have to be performed as separate steps,
It may be performed continuously and simultaneously.
【0018】[0018]
【作用】上記のような方法に従い微粒子膜を形成して電
子放出用導電性薄膜とするならば、液滴付与工程におい
て基板上の任意の部位にのみ液滴を選択的に付与でき
る。従って有機金属等を基板全面に塗布し焼成してから
不要部分の導電性無機微粒子膜をフォトリソグラフ技術
を適用して除去するといった従来工程を簡略で低コスト
な工程に置き換えることができる。If a fine particle film is formed into a conductive thin film for electron emission according to the above-described method, the droplet can be selectively applied only to an arbitrary portion on the substrate in the droplet applying step. Therefore, the conventional process in which an organic metal or the like is applied to the entire surface of the substrate and baked and then unnecessary portions of the conductive inorganic fine particle film are removed by applying photolithography technology can be replaced with a simple and low-cost process.
【0019】本発明の製造方法に用いる、基板に液滴と
して付与する液体に含まれるジメチルスルホキシド等の
極性溶媒は水と任意に混合しやすい有機溶媒である。こ
れらは水溶液においても前記の金属コロイドを均一に分
散させるものである。このことが本発明の方法に用いる
金属コロイドの均一性が増し前記溶液の液滴が基板上で
乾く際に均一な膜を与えることに寄与するのではないか
と考えられる。The polar solvent such as dimethyl sulfoxide contained in the liquid to be applied as droplets to the substrate used in the production method of the present invention is an organic solvent which can be arbitrarily mixed with water. These disperse the metal colloid uniformly in an aqueous solution. It is considered that this may increase the uniformity of the metal colloid used in the method of the present invention and contribute to providing a uniform film when the droplet of the solution dries on the substrate.
【0020】さらに、本発明で用いる金属コロイドは初
めから無機微粒子であるため、有機金属材料を用いるも
のに比べ、焼成工程を簡略化させることができ(熱分解
させる必要がない)、また電子放出部形成の際のフォー
ミングパワーを20〜30%低下させることができる。Further, since the metal colloid used in the present invention is an inorganic fine particle from the beginning, the sintering process can be simplified (there is no need to thermally decompose) as compared with those using an organic metal material, and electron emission is not required. The forming power at the time of forming the portion can be reduced by 20 to 30%.
【0021】次に、本発明の製造方法により形成される
電子放出素子の基本的な構成としては、平面型及び垂直
型の2つの構成が上げられる。Next, as the basic structure of the electron-emitting device formed by the manufacturing method of the present invention, there are two structures of a plane type and a vertical type.
【0022】まず、電子放出素子の構成について説明す
る。First, the configuration of the electron-emitting device will be described.
【0023】図1はそれぞれ本発明に好適な基本的な電
子放出素子の基本的な構成を示す模式的平面図である。
図1を用いて本発明に好適な基本的な電子放出素子の基
本的な構成を説明する。FIG. 1 is a schematic plan view showing a basic configuration of a basic electron-emitting device suitable for the present invention.
The basic configuration of a basic electron-emitting device suitable for the present invention will be described with reference to FIG.
【0024】図1において、1は絶縁性基板、2、3は
素子電極、4は導電性薄膜、5は電子放出部である。絶
縁性基板1としては、石英ガラス、Naなどの不純物含
有量を減少したガラス、青板ガラス、青板ガラスにスパ
ッタ法等により形成したSiO2 を積層したガラス基板
等及びアルミナ等のセラミックス等が用いられる。In FIG. 1, 1 is an insulating substrate, 2 and 3 are device electrodes, 4 is a conductive thin film, and 5 is an electron emitting portion. As the insulating substrate 1, quartz glass, glass having a reduced impurity content such as Na, blue plate glass, a glass substrate obtained by laminating SiO 2 formed on blue plate glass by a sputtering method or the like, and ceramics such as alumina are used. .
【0025】対向する素子電極2、3の材料としては、
一般的導体材料が用いられ、例えばNi,Cr,Au,
Mo,W,Pt,Ti,Al,Cu,Pd等の金属或は
合金およびPd,Ag,Au,RuO2 ,Pd−Ag等
の金属或は金属酸化物とガラス等から構成される印刷導
体、In2 O3 −SnO2 等の透明導体およびポリシリ
コン等の半導体材料等より適宜選択される。The materials of the opposing device electrodes 2 and 3 are as follows.
A general conductor material is used, for example, Ni, Cr, Au,
A printed conductor composed of a metal or alloy such as Mo, W, Pt, Ti, Al, Cu, Pd and a metal or metal oxide such as Pd, Ag, Au, RuO 2 , Pd-Ag and glass; It is appropriately selected from a transparent conductor such as In 2 O 3 —SnO 2 and a semiconductor material such as polysilicon.
【0026】素子電極間隔(L)及び素子電極長さ
(W)の形状等は、応用される形態等によって適宜設計
される。The shape of the element electrode interval (L) and the element electrode length (W) are appropriately designed depending on the form to be applied.
【0027】素子電極間隔(L)は、好ましくは、数百
オングストロームより数百マイクロメートルであり、よ
り好ましくは、素子電極間に印加する電圧等により、数
マイクロメートルより数十マイクロメートルである。The element electrode interval (L) is preferably from several hundred angstroms to several hundred micrometers, and more preferably from several micrometers to several tens of micrometers depending on the voltage applied between the element electrodes.
【0028】素子電極長さ(W)は、好ましくは、電極
の抵抗値、電子放出特性により、数マイクロメートルよ
り数百マイクロメートルであり、また素子電極2、3の
膜厚dは、数百オングストロームより数マイクロメート
ルである。The length (W) of the device electrode is preferably from several micrometers to several hundred micrometers depending on the resistance and electron emission characteristics of the electrode, and the film thickness d of the device electrodes 2 and 3 is several hundreds. A few micrometers from Angstrom.
【0029】尚、図1の構成だけでなく、絶縁性基板1
の上に、導電性薄膜4、対向する素子電極2、3の順に
積層構成としてもよい。Incidentally, in addition to the configuration shown in FIG.
The conductive thin film 4 and the opposing element electrodes 2 and 3 may be stacked in this order.
【0030】導電性薄膜4は、良好な電子放出特性を得
るためには微粒子で構成された微粒子膜が特に好まし
く、その膜厚は素子電極2、3へのステップカバレー
ジ、素子電極2、3間の抵抗値及び後述する通電フォー
ミング条件等によって、適宜設定され、好ましくは数オ
ングストロームより数千オングストロームで、特に好ま
しくは10オングストロームより500オングストロー
ムであり、その抵抗値は、10の2乗から10の7乗オ
ーム/□のシート抵抗値である。The conductive thin film 4 is particularly preferably a fine particle film composed of fine particles in order to obtain good electron emission characteristics, and the thickness thereof is step coverage to the device electrodes 2 and 3 and the film thickness between the device electrodes 2 and 3. The resistance is appropriately set in accordance with the resistance value and the energization forming conditions described later, and is preferably from several Angstroms to several thousand Angstroms, particularly preferably from 10 Angstroms to 500 Angstroms, and the resistance value is from the square of 10 to 10 7. It is a sheet resistance value of square ohm / square.
【0031】なお、ここで述べる微粒子の粒径は、数オ
ングストロームより数千オングストローム、好ましくは
10オングストロームより200オングストロームであ
る。また、前記導電性薄膜4を構成する材料は、Pd,
Pt,Ru,Ag,Au,Ti,In,Cu,Cr,F
e,Zn,Sn,Ta,W,Pb等の金属、PdO、S
nO2 、In2 O3 、PbO、Sb2 O3 等の金属酸化
物、HfB2 、ZrB2 、LaB6 、CeB6 、YB
4 、GdB4 等の金属硼素化物、TiC、ZrC、Hf
C、TaC、SiC、WC等の金属炭化物、TiN、Z
rN、HfN等の金属窒化物、Si、Ge等の半導体、
カーボン等があげられる。The particle size of the fine particles described herein is from several Angstroms to several thousand Angstroms, preferably from 10 Angstroms to 200 Angstroms. The material forming the conductive thin film 4 is Pd,
Pt, Ru, Ag, Au, Ti, In, Cu, Cr, F
metals such as e, Zn, Sn, Ta, W, Pb, PdO, S
Metal oxides such as nO 2 , In 2 O 3 , PbO, Sb 2 O 3 , HfB 2 , ZrB 2 , LaB 6 , CeB 6 , YB
4 , metal borides such as GdB 4 , TiC, ZrC, Hf
Metal carbide such as C, TaC, SiC, WC, TiN, Z
metal nitrides such as rN and HfN, semiconductors such as Si and Ge,
And carbon.
【0032】前記電子放出部5は、導電性薄膜4の一部
に形成される高抵抗の亀裂であり、導電性薄膜4の膜
厚、膜質、材料及び後述する通電フォーミングなどの製
法に依存して形成される。また、数オングストロームよ
り数百オングストロームの粒径の導電性微粒子を有する
こともある。この導電性微粒子は、導電性薄膜4を形成
する材料の元素の一部、あるいは全てと同様のものであ
る。また、電子放出部5及びその近傍の導電性薄膜4に
は、炭素及び炭素化合物を有することもある。The electron-emitting portion 5 is a high-resistance crack formed in a part of the conductive thin film 4 and depends on the film thickness, film quality, material of the conductive thin film 4 and a manufacturing method such as energization forming which will be described later. Formed. Further, the conductive fine particles may have a particle diameter of several Å to several hundred Å. The conductive fine particles are similar to some or all of the elements of the material forming the conductive thin film 4. Further, the electron emitting portion 5 and the conductive thin film 4 in the vicinity thereof may contain carbon and a carbon compound.
【0033】次に本発明に好適な別な構成の電子放出素
子である垂直型電子放出素子について説明する。Next, a vertical type electron-emitting device which is another electron-emitting device suitable for the present invention will be described.
【0034】図2は、本発明に好適な基本的な垂直型電
子放出素子の構成を示す模式的図面である。図2におい
て、図1と同一の符号のものは同一である。21は段差
形成部である。基板1、素子電極2、3、導電性薄膜
4、電子放出部5は前述した平面型電子放出素子と同様
の材料で構成されたものであり、段差形成部21は、真
空蒸着法、印刷法、スパッタ法等で形成されたSiO2
等の絶縁性材料で構成され、段差形成部21の膜厚が先
に述べた平面型電子放出素子の素子電極間隔Lに対応
し、数百オングストロームより数十マイクロメートルで
あり、段差形成部の製法及び素子電極間に印加する電圧
により設定されるが、好ましくは数百オングストローム
より数十マイクロメートルである。FIG. 2 is a schematic view showing the structure of a basic vertical electron-emitting device suitable for the present invention. In FIG. 2, components having the same reference numerals as those in FIG. 1 are the same. 21 is a step forming part. The substrate 1, the device electrodes 2 and 3, the conductive thin film 4, and the electron-emitting portion 5 are made of the same material as that of the above-described flat-type electron-emitting device. SiO 2 formed by sputtering, etc.
And the thickness of the step forming portion 21 corresponds to the device electrode interval L of the flat-type electron-emitting device described above, is several hundred angstroms to several tens of micrometers, and the thickness of the step forming portion is It is set by the manufacturing method and the voltage applied between the device electrodes, but is preferably from several hundred angstroms to several tens of micrometers.
【0035】導電性薄膜4は、素子電極2、3と段差形
成部21を作成後に形成するため、素子電極2、3の上
に積層される。なお、電子放出部5は、図2において、
段差形成部21に直線状に示されているが、作成条件、
通電フォーミング条件などに依存し、形状、位置ともこ
れに限るものではない。The conductive thin film 4 is laminated on the device electrodes 2 and 3 in order to form the device electrodes 2 and 3 and the step forming portion 21 after forming them. In addition, the electron emission part 5 is shown in FIG.
Although it is shown in a straight line in the step forming part 21,
The shape and position are not limited to this, depending on the energization forming conditions and the like.
【0036】上述の電子放出素子の製造方法としては様
々な方法が考えられるが、その一例を図3に示す。Various methods are conceivable as a method for manufacturing the above-described electron-emitting device. One example is shown in FIG.
【0037】以下に順を追って電子放出素子の製造方法
の概略を図1及び図3に基づいて説明する。図1と同一
の符号のものは同一の部材を示す。An outline of a method of manufacturing an electron-emitting device will be described below in order with reference to FIGS. The same reference numerals as those in FIG. 1 indicate the same members.
【0038】以下、順をおって電子放出素子の製造方法
の概略を図に基づいて説明する。An outline of a method of manufacturing an electron-emitting device will be described below with reference to the drawings.
【0039】1)絶縁性基板1を洗剤、純水および有機
溶剤により十分に洗浄後、電極材料の堆積とフォトリソ
グラフィー技術等による同材料の部分的除去工程によっ
て、あるいは印刷技術によって、前記絶縁性基板1の面
上に素子電極2、3を形成する(図3(a))。1) After the insulating substrate 1 is sufficiently washed with a detergent, pure water and an organic solvent, the insulating material is deposited by depositing an electrode material and partially removing the same material by a photolithography technique or by a printing technique. The device electrodes 2 and 3 are formed on the surface of the substrate 1 (FIG. 3A).
【0040】2)液滴付与手段21を用いて、例えば、
無機コロイドを含む水溶液の液滴22を、絶縁性基板の
素子電極2と3のギャップ部分に、両電極にまたがるよ
うに付与して液溜り23を形成する(図3(b))。こ
の基板を乾燥、焼成して電子放出部形成用薄膜4を形成
する(図3(c))。2) Using the droplet applying means 21, for example,
A droplet 22 of an aqueous solution containing an inorganic colloid is applied to a gap portion between the device electrodes 2 and 3 of the insulating substrate so as to straddle both electrodes to form a liquid pool 23 (FIG. 3B). The substrate is dried and fired to form the electron-emitting-portion-forming thin film 4 (FIG. 3C).
【0041】3)つづいて、真空容器中においてフォー
ミングと呼ばれる通電処理を行う。素子電極2、3間に
電圧を不図示の電源によりパルス状あるいは、高速の昇
電圧による通電処理がおこなわれると、電子放出部形成
用薄膜4の部位に構造の変化した電子放出部5が形成さ
れる(図3(d))。この電子放出部5は電子放出部形
成用薄膜4が前記の通電処理により局所的に破壊、変形
もしくは変質し、構造の変化した部位である。先に説明
したように、電子放出部5は導電性微粒子で構成されて
いることが観察されている。3) Subsequently, an energization process called forming is performed in a vacuum vessel. When a voltage is applied between the device electrodes 2 and 3 by a power supply (not shown) in a pulsed manner or by a high-speed voltage increase, an electron emitting portion 5 having a changed structure is formed at the portion of the thin film 4 for forming an electron emitting portion. (FIG. 3D). The electron-emitting portion 5 is a portion where the structure of the thin film 4 for forming an electron-emitting portion is locally broken, deformed or deteriorated by the above-described energization treatment, and the structure is changed. As described above, it has been observed that the electron-emitting portion 5 is composed of conductive fine particles.
【0042】フォーミング処理の電圧波形を図4に示
す。図4中、T1およびT2は電圧波形のパルス幅とパ
ルス間隔であり、T1を1マイクロ秒〜10ミリ秒、T
2を10マイクロ秒〜100ミリ秒とし、三角波の波高
値(フォーミング時のピーク電圧)は4V〜10V程度
である。フォーミング処理は真空雰囲気下で素子の電極
間に前記の電圧波形を数十秒間程度適宜印加して行っ
た。FIG. 4 shows a voltage waveform of the forming process. In FIG. 4, T1 and T2 are the pulse width and pulse interval of the voltage waveform.
2 is set to 10 microseconds to 100 milliseconds, and the peak value (peak voltage at the time of forming) of the triangular wave is about 4 V to 10 V. The forming process was performed by appropriately applying the above-mentioned voltage waveform between the electrodes of the device for several tens of seconds in a vacuum atmosphere.
【0043】以上の説明では電子放出部の形成のため
に、素子の電極間に三角波パルスを印加してフォーミン
グ処理を行っているが、素子の電極間に印加する波形は
三角波に限定することはなく、矩形波など所望の波形を
用いても良く、その波高値およびパルス幅、パルス間隔
等についても上述の値に限ることなく、電子放出部が良
好に形成されれば所望の値を選択することができる。In the above description, the forming process is performed by applying a triangular wave pulse between the electrodes of the device in order to form the electron emitting portion. However, the waveform applied between the electrodes of the device is not limited to the triangular wave. Alternatively, a desired waveform such as a rectangular wave may be used, and the peak value, pulse width, pulse interval, and the like are not limited to the above-mentioned values, and a desired value is selected if the electron-emitting portion is formed well. be able to.
【0044】4)つづいて上記フォーミングを行った素
子に、活性化と呼ばれる処理を行うことが望ましい。こ
こに言う活性化は、適当な真空度、例えば10-4〜10
-5torrの真空度の下に前記のフォーミングと同様の
パルス電圧を素子に繰り返し印加する処理のことであ
る。活性化処理は希薄に存在する有機化合物に由来する
炭素あるいは炭素化合物を電子放出部形成用薄膜上に堆
積させ、電子放出素子の素子電流If、放出電流Ieを
著しく変化させる。活性化は、例えば放出電流Ieがほ
ぼ飽和に達した時点で終了させればよい。4) Subsequently, it is desirable to perform a process called activation on the formed element. The activation referred to here is performed at an appropriate degree of vacuum, for example, 10 −4 to 10
This is a process of repeatedly applying a pulse voltage similar to that of the above-described forming to the element under a degree of vacuum of -5 torr. The activation treatment deposits carbon or a carbon compound derived from a dilute organic compound on the thin film for forming the electron-emitting portion, and significantly changes the device current If and the emission current Ie of the electron-emitting device. The activation may be terminated, for example, when the emission current Ie has almost reached saturation.
【0045】上述のような素子構成と製造方法によって
作成された本発明にかかわる電子放出素子の基本特性に
ついて図5、図6を用いて説明する。The basic characteristics of the electron-emitting device according to the present invention produced by the above-described device structure and manufacturing method will be described with reference to FIGS.
【0046】図5は、図1で示した構成を有する素子の
電子放出特性を測定するための測定評価装置の概略構成
図である。電子放出素子の素子電流If、放出電流Ie
の測定にあたっては、素子電極2、3に電源31と電流
計30とを接続し、該電子放出素子の上方に電源33と
電流計32とを接続したアノード電極34を配置してい
る。図5において、1は絶縁性基体、2および3は素子
電極、4は電子放出部を含む薄膜、5は電子放出部を示
す。また、31は素子に素子電圧Vfを印加するための
電源、30は素子電極2、3間の電子放出部を含む薄膜
4を流れる素子電流Ifを測定するための電流計、34
は素子の電子放出部より放出される放出電流Ieを捕捉
するためのアノード電極、33はアノード電極34に電
圧を印加するための高圧電源、32は素子の電子放出部
3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。FIG. 5 is a schematic configuration diagram of a measurement and evaluation device for measuring the electron emission characteristics of the device having the configuration shown in FIG. Element current If and emission current Ie of the electron-emitting device
In the measurement, a power supply 31 and an ammeter 30 are connected to the device electrodes 2 and 3, and an anode electrode 34 connected to a power supply 33 and an ammeter 32 is disposed above the electron-emitting device. In FIG. 5, 1 is an insulating substrate, 2 and 3 are device electrodes, 4 is a thin film including an electron emitting portion, and 5 is an electron emitting portion. Reference numeral 31 denotes a power supply for applying a device voltage Vf to the device, reference numeral 30 denotes an ammeter for measuring a device current If flowing through the thin film 4 including the electron-emitting portion between the device electrodes 2 and 3, and 34.
Is an anode electrode for capturing an emission current Ie emitted from the electron emission portion of the device, 33 is a high voltage power supply for applying a voltage to the anode electrode 34, and 32 is an emission current emitted from the electron emission portion 3 of the device. It is an ammeter for measuring Ie.
【0047】また、本電子放出素子およびアノード電極
34は真空装置内に設置され、その真空装置には不図示
の排気ポンプおよび真空計等の真空装置に必要な機器が
具備されており、所望の真空下で本素子の測定評価を行
えるようになっている。なお、アノード電極の電圧は1
kV〜10kV、アノード電極と電子放出素子との距離
Hは2mm〜8mmの範囲で測定した。The electron-emitting device and the anode electrode 34 are installed in a vacuum device, and the vacuum device is equipped with a vacuum pump and a device necessary for the vacuum device such as a vacuum gauge (not shown). The device can be measured and evaluated under vacuum. The voltage of the anode electrode is 1
kV to 10 kV, and the distance H between the anode electrode and the electron-emitting device was measured in the range of 2 mm to 8 mm.
【0048】さらに、本発明者等は、上述の本発明に係
わる電子放出素子の特性を鋭意検討した結果、本発明の
原理となる特性上の特徴を見いだした。図5に示した測
定評価装置により測定された放出電流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図5に示
す。なお、放出電流Ieは素子電流Ifの大きさは著し
く異なる。図6ではIf、Ieの変化の定性的比較のた
めにリニアスケールで任意単位で表記した。Further, the present inventors have conducted intensive studies on the characteristics of the above-described electron-emitting device according to the present invention, and as a result, have found a characteristic feature which is a principle of the present invention. FIG. 5 shows a typical example of the relationship between the emission current Ie, the device current If, and the device voltage Vf measured by the measurement evaluation apparatus shown in FIG. Note that the emission current Ie is significantly different from the element current If. In FIG. 6, for qualitative comparison of changes in If and Ie, the change is shown in arbitrary units on a linear scale.
【0049】本電子放出素子は放出電流Ieに対する三
つの特徴を有する。まず第一に、図6からも明らかなよ
うに、本素子はある電圧(しきい値電圧と呼ぶ、図6中
のVth)以上の素子電圧を印加すると急激に放出電流
Ieが増加し、一方しきい値電圧Vth以下では放出電
流Ieがほとんど検出されない。すなわち、放出電流I
eに対する明確なしきい値電圧Vthを持った非線形素
子である。第二に、放出電流Ieが素子電圧Vfに依存
するため、放出電流Ieは素子電圧Vfで制御できる。
第三に、アノード電極34に捕捉される放出電荷は、素
子電圧Vfを印加する時間に依存する。すなわち、アノ
ード電極34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。以上のような特性を有す
るため、本発明にかかわる電子放出素子は、多方面への
応用が期待できる。The present electron-emitting device has three characteristics with respect to the emission current Ie. First, as is clear from FIG. 6, when an element voltage higher than a certain voltage (called a threshold voltage, Vth in FIG. 6) or more is applied, the emission current Ie rapidly increases. Below the threshold voltage Vth, the emission current Ie is hardly detected. That is, the emission current I
This is a non-linear element having a clear threshold voltage Vth for e. Second, since the emission current Ie depends on the device voltage Vf, the emission current Ie can be controlled by the device voltage Vf.
Third, the emission charge captured by the anode electrode 34 depends on the time during which the device voltage Vf is applied. That is, the amount of charge captured by the anode electrode 34 can be controlled by the time during which the device voltage Vf is applied. Because of the above characteristics, the electron-emitting device according to the present invention can be expected to be applied to various fields.
【0050】また、素子電流Ifが素子電圧Vfに対し
て単調増加する特性(MI特性と呼ぶ)の例を図6に示
したが、この他にも素子電流Ifが素子電圧Vfに対し
て電圧制御型負性抵抗特性(VCNR特性と呼ぶ)を示
す場合もある(不図示)。なおこの場合も、本電子放出
素子は上述した三つの特性上の特徴を有する。FIG. 6 shows an example in which the element current If monotonically increases with respect to the element voltage Vf (referred to as MI characteristic). In some cases, a control type negative resistance characteristic (referred to as VCNR characteristic) is shown (not shown). Also in this case, the electron-emitting device has the above-mentioned three characteristics.
【0051】なお、以上電子放出素子の基本的な構成、
製法について述べたが、本発明の思想によれば、電子放
出素子の特性で前記の3つの特徴を有すれば、上述の構
成等に限定されず、後述の電子源、表示装置等の画像形
成装置に於ても利用できる。The basic structure of the electron-emitting device has been described above.
Although the manufacturing method has been described, according to the concept of the present invention, if the characteristics of the electron-emitting device have the above-mentioned three characteristics, the present invention is not limited to the above-described configuration and the like, and is not limited to the above-described image forming apparatus such as an electron source and display device It can also be used in equipment.
【0052】次に、本発明の電子源、表示パネルおよび
画像形成装置の製造方法およびこれらの方法によって得
られる電子源、表示パネルおよび画像形成装置について
説明する。まず、電子源の製造方法は、電子放出素子
と、該素子への電圧印加手段とを具備する電子源の製造
方法であって、該電子放出素子を上記の本発明の電子放
出素子の製造方法で作製することを特徴とする方法であ
る。また、表示パネルの製造方法は、電子放出素子およ
び該素子への電圧印加手段を具備する電子源と、該素子
から放出される電子を受けて発光する発光体とを具備す
る表示パネルの製造方法であって、該電子放出素子を上
記の本発明の電子放出素子の製造方法で作製することを
特徴とする方法である。さらに、画像形成装置の製造方
法は、電子放出素子および該素子への電圧印加手段を具
備する電子源と、該素子から放出される電子を受けて発
光する発光体と、外部信号に基づいて該素子へ印加する
電圧を制御する駆動回路とを具備する画像形成装置の製
造方法であって、該電子放出素子を上記の本発明の電子
放出素子の製造方法で作製することを特徴とする方法で
ある。Next, a method of manufacturing the electron source, the display panel, and the image forming apparatus of the present invention, and the electron source, the display panel, and the image forming apparatus obtained by these methods will be described. First, a method for manufacturing an electron source is a method for manufacturing an electron source including an electron-emitting device and a means for applying a voltage to the device, wherein the electron-emitting device is a method for manufacturing an electron-emitting device according to the present invention. The method is characterized by being manufactured by: Also, a method of manufacturing a display panel is a method of manufacturing a display panel including: an electron source including an electron-emitting device and a voltage applying unit for the device; and a luminous body that emits light by receiving electrons emitted from the device. Wherein the electron-emitting device is manufactured by the above-described method for manufacturing an electron-emitting device according to the present invention. Further, the method of manufacturing an image forming apparatus includes an electron source including an electron-emitting device and a voltage applying unit for the device, a luminous body that receives and emits electrons emitted from the device, And a drive circuit for controlling a voltage applied to the device. A method for manufacturing an image forming apparatus, comprising: manufacturing the electron-emitting device by the above-described method for manufacturing an electron-emitting device according to the present invention. is there.
【0053】基板上への電子放出素子の配列の方式に
は、例えば、従来例で述べた多数の電子放出素子を並列
に配置し、個々の素子の両端を配線で接続し、電子放出
素子の行を多数配列し(行方向と呼ぶ)、この配線と直
交する方向に(列方向と呼ぶ)、該電子源の上方の空間
に設置された制御電極(グリッドとも呼ぶ)により、電
子放出素子からの電子を制御駆動するはしご状配置や、
次に述べるm本のX方向配線の上にn本のY方向配線を
層間絶縁を介して設置し、電子放出素子の一対の電子電
極にそれぞれX方向配線、Y方向配線を接続した配置法
が上げられる。これを単純マトリクス配置と以降呼ぶ。
まず、単純マトリクス配置について詳述する。In the method of arranging the electron-emitting devices on the substrate, for example, a large number of electron-emitting devices described in the prior art are arranged in parallel, and both ends of each device are connected by wiring, and A large number of rows are arranged (referred to as a row direction), and in a direction orthogonal to the wiring (referred to as a column direction), a control electrode (also referred to as a grid) provided in a space above the electron source causes the electron-emitting device to move from the electron-emitting device. A ladder-like arrangement that controls and drives the electrons
An arrangement method in which n Y-directional wirings are provided on the m X-directional wirings described below via interlayer insulation, and the X-directional wiring and the Y-directional wiring are connected to a pair of electron electrodes of the electron-emitting device, respectively. Can be raised. This is hereinafter referred to as a simple matrix arrangement.
First, the simple matrix arrangement will be described in detail.
【0054】前述した本発明にかかわる電子放出素子の
基本的特性の3つの特徴によれば、単純マトリクス配置
された電子放出素子においても、電子放出素子からの放
出電子は、しきい値電圧以上では対向する素子電極間に
印加するパルス状電圧の波高値と巾に制御される。一
方、しきい値電圧以下においては電子は殆ど放出されな
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、個々の素子に上記パルス状電圧を適宜
印加すれば、任意の電子放出素子を選択することがで
き、その電子放出量を制御できることとなる。According to the above-mentioned three characteristics of the basic characteristics of the electron-emitting device according to the present invention, even in the electron-emitting device arranged in a simple matrix, the electrons emitted from the electron-emitting device cannot be emitted at a threshold voltage or higher. It is controlled to the peak value and the width of the pulse-like voltage applied between the opposing element electrodes. On the other hand, below the threshold voltage, almost no electrons are emitted. According to this characteristic, even when a large number of electron-emitting devices are arranged, an arbitrary electron-emitting device can be selected by appropriately applying the pulse voltage to each device, and the amount of electron emission can be controlled. You can do it.
【0055】以下この原理に基づき構成した電子源基板
の構成について図7を用いて説明する。図7において7
1は電子源基板、72はX方向配線、73はY方向配
線、74は電子放出素子、75は結線である。なお電子
放出素子74は前述した平面型あるいは垂直型どちらで
あってもよい。Hereinafter, the configuration of the electron source substrate constructed based on this principle will be described with reference to FIG. 7 in FIG.
1 is an electron source substrate, 72 is an X-direction wiring, 73 is a Y-direction wiring, 74 is an electron-emitting device, and 75 is a connection. Note that the electron-emitting device 74 may be of the above-mentioned flat type or vertical type.
【0056】同図において、電子源基板71は前述した
ガラス基板等であり、その大きさおよびその厚みは電子
源基板71に設置される電子放出素子の個数および個々
の素子の設計上の形状、および電子源の使用時容器の一
部を構成する場合には、その容器を真空に保持するため
の条件等に依存して適宜設定される。In the figure, the electron source substrate 71 is the above-mentioned glass substrate or the like, and its size and thickness are determined by the number of electron-emitting devices provided on the electron source substrate 71 and the design shape of each element. In the case where a part of the container is used when the electron source is used, it is set as appropriate depending on conditions for keeping the container at a vacuum.
【0057】m本のX方向配線72はDX1,DX2,
・・・DXmからなり、電子源基板71上に真空蒸着
法、印刷法、スパッタ法等で形成した導電性金属等であ
る。また、多数の電子放出素子にほぼ均等な電圧が供給
されるように材料、膜厚、配線巾等が適宜設定される。
Y方向配線73はDY1,DY2,・・・DYnのn本
の配線よりなり、X方向配線72と同様に作成される。
これらm本のx方向配線72とn本のY方向配線73間
には、不図示の層間絶縁層が設置され、電気的に分離さ
れて、マトリックス配線を構成する。このm,nは、共
に正の整数である。The m X-directional wirings 72 are DX1, DX2,
.. Made of DXm, and is a conductive metal or the like formed on the electron source substrate 71 by a vacuum deposition method, a printing method, a sputtering method, or the like. Further, the material, the film thickness, the wiring width, and the like are appropriately set so that a substantially uniform voltage is supplied to many electron-emitting devices.
The Y-direction wiring 73 includes n wirings DY1, DY2,... DYn, and is formed in the same manner as the X-direction wiring 72.
An interlayer insulating layer (not shown) is provided between the m x-directional wirings 72 and the n y-directional wirings 73, and is electrically separated to form a matrix wiring. Both m and n are positive integers.
【0058】不図示の層間絶縁層は、真空蒸着法、印刷
法、スパッタ法等で形成されたSiO2 等でありX方向
配線72を形成した絶縁性基板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。また、X方向配線72とY
方向配線73は、それぞれ外部端子として引き出されて
いる。The interlayer insulating layer (not shown) is made of SiO 2 or the like formed by a vacuum deposition method, a printing method, a sputtering method, or the like, and is provided on the entire or a part of the insulating substrate 71 on which the X-direction wiring 72 is formed. In particular, the film thickness, material, and manufacturing method are appropriately set so as to withstand the potential difference at the intersection of the X-directional wiring 72 and the Y-directional wiring 73. Further, the X-direction wiring 72 and Y
The directional wiring 73 is drawn out as an external terminal.
【0059】さらに前述と同様にして、電子放出素子7
4の対向する電極(不図示)が、m本のX方向配線72
とn本のY方向配線73と、真空蒸着法、印刷法、スパ
ッタ法等で形成された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ものである。Further, in the same manner as described above, the electron-emitting device 7
4 opposing electrodes (not shown) are provided with m X-direction wirings 72.
And n n-directional wirings 73 are electrically connected by a connection 75 made of a conductive metal or the like formed by a vacuum deposition method, a printing method, a sputtering method, or the like.
【0060】ここで、m本のX方向配線72とn本のY
方向配線73と結線75と対向する素子電極の導電性金
属は、その構成元素の一部あるいは全部が同一であって
も、またそれぞれ異なってもよく、前述の素子電極の材
料等より適宜選択される。尚、これら素子電極への配線
は、素子電極と配線材料が同一である場合は、素子電極
と総称する場合もある。また電子放出素子は、基板71
あるいは不図示の層間絶縁層上のどちらに形成してもよ
い。Here, m X-directional wires 72 and n Y wires
The conductive metal of the element electrode facing the directional wiring 73 and the connection 75 may have some or all of the same or different constituent elements, and may be appropriately selected from the above-described material of the element electrode and the like. You. Note that the wirings to these device electrodes may be collectively referred to as device electrodes when the device electrode and the wiring material are the same. The electron-emitting device is provided on the substrate 71.
Alternatively, it may be formed on any of the interlayer insulating layers (not shown).
【0061】また、詳しくは後述するが、前記X方向配
線72には、X方向に配列する電子放出素子74の行を
入力信号に応じて、走査するための走査信号を印加する
ための不図示の走査信号発生手段と電気的に接続されて
いる。Although not described in detail later, the X-direction wiring 72 is not shown for applying a scanning signal for scanning a row of the electron-emitting devices 74 arranged in the X-direction in accordance with an input signal. Are electrically connected to the scanning signal generating means.
【0062】一方、Y方向配線73には、Y方向に配列
する電子放出素子74の列の各列を入力信号に応じて、
変調するための変調信号を印加するための不図示の変調
信号発生手段と電気的に接続されている。On the other hand, in the Y-direction wiring 73, each of the rows of the electron-emitting devices 74 arranged in the Y-direction is provided in accordance with an input signal.
It is electrically connected to a modulation signal generating means (not shown) for applying a modulation signal for modulation.
【0063】さらに、電子放出素子の各素子に印加され
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ものである。Further, the driving voltage applied to each element of the electron-emitting device is supplied as a difference voltage between the scanning signal and the modulation signal applied to the element.
【0064】上記構成において、単純なマトリクス配線
だけで個別の素子を選択して独立に駆動可能になる。In the above configuration, individual elements can be selected and driven independently only by simple matrix wiring.
【0065】つぎに、以上のようにして作成した単純マ
トリクス配置の電子源による表示等に用いる画像形成装
置について、図8と図9及び図10を用いて説明する。
図8は、画像形成装置の表示パネルの基本構成図であ
り、図9は蛍光膜、図10は画像形成装置をNTSC方
式のテレビ信号に応じて表示を行なう例の駆動回路のブ
ロック図である。Next, an image forming apparatus used for display and the like by an electron source having a simple matrix arrangement created as described above will be described with reference to FIGS. 8, 9 and 10. FIG.
8 is a basic configuration diagram of a display panel of the image forming apparatus, FIG. 9 is a fluorescent film, and FIG. 10 is a block diagram of a driving circuit in which the image forming apparatus performs display according to an NTSC television signal. .
【0066】図8において71は、上述のようにして電
子放出素子を作製した電子源基板、81は電子源基板7
1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、82は支持枠であり、リアプレート8
1、支持枠82及びフェースプレート86をフリットガ
ラス等を塗布し、大気中あるいは窒素中で、400〜5
00度で10分以上焼成することで封着して、外囲器8
8を構成する。In FIG. 8, reference numeral 71 denotes an electron source substrate on which an electron-emitting device is manufactured as described above, and 81 denotes an electron source substrate.
1 is a rear plate, 86 is a face plate in which a fluorescent film 84 and a metal back 85 are formed on the inner surface of a glass substrate 83, 82 is a support frame, and 82 is a rear plate.
1. The support frame 82 and the face plate 86 are coated with frit glass or the like,
Seal by baking at 00 degrees for 10 minutes or more.
8.
【0067】図8において、74は図1における電子放
出部に相当する。72、73は電子放出素子の一対の素
子電極と接続されたX方向配線及びY方向配線である。In FIG. 8, reference numeral 74 corresponds to the electron-emitting portion 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 electron-emitting device.
【0068】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で外囲器88を
構成したが、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は不要であ
り、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、基板71にて外囲器88を構成
しても良い。またさらには、フェースプレート86、リ
アプレート81間に、スペーサーとよばれる不図示の支
持体を設置することで、大気圧に対して十分な強度をも
つ外囲器88の構成にすることもできる。As described above, the envelope 88 is constituted by the face plate 86, the support frame 82, and the rear plate 81. The rear plate 81 is provided mainly for the purpose of reinforcing the strength of the substrate 71. Therefore, when the substrate 71 itself has sufficient strength, the separate rear plate 81 is unnecessary, and the support frame 82 is directly sealed to the substrate 71, and is surrounded by the face plate 86, the support frame 82, and the substrate 71. The device 88 may be configured. Further, by providing 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 formed. .
【0069】図9は蛍光膜である。蛍光膜84は、モノ
クロームの場合は蛍光体のみから成るが、カラーの蛍光
膜の場合は、蛍光体の配列によりブラックストライプあ
るいはブラックマトリクスなどと呼ばれる黒色導電材9
1と蛍光体92とで構成される。ブラックストライプ、
ブラックマトリクスが設けられる目的は、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である。ブラックストライプの材料
としては、通常よく用いられている黒鉛を主成分とする
材料だけでなく、導電性があり、光の透過及び反射が少
ない材料であればこれに限るものではない。FIG. 9 shows a fluorescent film. The fluorescent film 84 is made of only a phosphor in the case of monochrome, but is a black conductive material 9 called a black stripe or a black matrix depending on the arrangement of the phosphor in the case of a color fluorescent film.
1 and a phosphor 92. Black stripe,
The purpose of providing the black matrix is to make the color separation between the phosphors 92 of the three primary color phosphors necessary for color display black so that color mixing and the like become inconspicuous, and to reflect external light on the phosphor film 84. Is to suppress a decrease in contrast due to The material of the black stripe is not limited to a commonly used material containing graphite as a main component, as long as it is conductive and has little light transmission and reflection.
【0070】ガラス基板93に蛍光体を塗布する方法は
モノクローム、カラーによらず、沈殿法や印刷法が用い
られる。The method of applying the phosphor on the glass substrate 93 is not limited to monochrome or color, but a precipitation method or a printing method is used.
【0071】また、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。メタルバックの目的は、蛍光
体の発光のうち内面側への光をフェースプレート86側
へ鏡面反射することにより輝度を向上すること、電子ビ
ーム加速電圧を印加するための電極として作用するこ
と、外囲器内で発生した負イオンの衝突によるダメージ
からの蛍光体の保護等である。メタルバックは、蛍光膜
作製後、蛍光膜の内面側表面の平滑化処理(通常フィル
ミングと呼ばれる)を行い、その後A1を真空蒸着等で
堆積することで作製できる。A metal back 85 is usually provided on the inner side of the fluorescent film 84. The purpose of the metal back is to improve the brightness by mirror-reflecting the light emitted from the phosphor toward the inner surface side to the face plate 86 side, to act as an electrode for applying an electron beam acceleration voltage, This is to protect the phosphor from damage due to collision of negative ions generated in the enclosure. The metal back can be produced by performing a smoothing process (usually called filming) on the inner surface of the phosphor film after producing the phosphor film, and then depositing A1 by vacuum deposition or the like.
【0072】フェースプレート86には、更に蛍光膜8
4の導電性を高めるため、蛍光膜84の外面側に透明電
極(不図示)を設けてもよい。The face plate 86 is further provided with a fluorescent film 8.
A transparent electrode (not shown) may be provided on the outer surface side of the fluorescent film 84 in order to increase the conductivity of the phosphor film 84.
【0073】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なくてはいけないた
め、十分な位置合わせを行なう必要がある。When the above-mentioned sealing is performed, in the case of color, the phosphors of each color must correspond to the electron-emitting devices, so that it is necessary to perform sufficient alignment.
【0074】外囲器88は不図示の排気管を通じ、10
のマイナス7乗トール程度の真空度にされ、封止を行な
われる。また、外囲器88の封止後の真空度を維持する
ために、ゲッター処理を行なう場合もある。これは、外
囲器88の封止を行な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の加熱法により、外囲器88内
の所定の位置(不図示)に配置されたゲッターを加熱
し、蒸着膜を形成する処理である。ゲッターは通常Ba
等が主成分であり、該蒸着膜の吸着作用により、たとえ
ば1X10マイナス5乗ないしは1X10マイナス7乗
[Torr]の真空度を維持するものである。尚、電子
放出素子のフォーミング以降の工程は、適宜設定され
る。The envelope 88 passes through an exhaust pipe (not shown) and
And the sealing is performed. Further, a getter process may be performed to maintain the degree of vacuum after sealing the envelope 88. This is because the getter arranged at a predetermined position (not shown) in the envelope 88 is heated by a heating method such as resistance heating or high-frequency heating immediately before or after the envelope 88 is sealed. This is a process for forming a deposited film. Getter is usually Ba
Are the main components, and maintain a degree of vacuum of, for example, 1 × 10 −5 or 1 × 10 −7 [Torr] by the adsorption action of the deposited film. Steps after the forming of the electron-emitting device are appropriately set.
【0075】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を、NTSC方式のテレビ信号に
もとづきテレビジョン表示を行なう為の駆動回路の概略
構成を、図10のブロック図を用いて説明する。101
は前記表示パネルであり、また、102は走査回路、1
03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およびVaは直流電圧源である。Next, a schematic configuration of a drive circuit for performing a television display based on NTSC television signals in a display panel constituted by using electron sources arranged in a simple matrix arrangement will be described with reference to a block diagram of FIG. explain. 101
Is the display panel, and 102 is a scanning circuit, 1
03 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.
【0076】以下、各部の機能を説明していくが、まず
表示パネル101は、端子Dox1ないしDoxm、お
よび端子Doy1ないしDoyn、および高圧端子Hv
を介して外部の電気回路と接続している。このうち、端
子Dox1ないしDoxmには、前記表示パネル内に設
けられている電子源、すなわちM行N列の行列状にマト
リクス配線された電子放出素子群を一行(N素子)ずつ
順次駆動していく為の走査信号が印加される。Hereinafter, the function of each part will be described. First, the display panel 101 includes terminals Dox1 to Doxm, terminals Doy1 to Doyn, and a high voltage terminal Hv.
Connected to an external electric circuit via Of these, the terminals Dox1 to Doxm sequentially drive electron sources provided in the display panel, that is, a group of electron-emitting devices arranged in a matrix of M rows and N columns, one row at a time (N elements). A scanning signal is applied to the scan.
【0077】一方、端子Dy1ないしDynには、前記
走査信号により選択された一行の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。また、高圧端子Hvには、直流電圧源Vaより、た
とえば10K[V]の直流電圧が供給されるが、これは
電子放出素子より出力されるでんしビームに蛍光体を励
起するのに十分なエネルギーを付与する為に加速電圧で
ある。On the other hand, to the terminals Dy1 to Dyn, a modulation signal for controlling the output electron beam of each of the electron-emitting devices in one row selected by the scanning signal is applied. Further, a DC voltage of, for example, 10 K [V] is supplied from the DC voltage source Va to the high voltage terminal Hv, which is sufficient to excite the phosphor into a beam emitted from the electron-emitting device. It is an accelerating voltage in order to provide a high energy.
【0078】次に、走査回路102について説明する。
同回路は、内部にM個の各スイッチング素子を備えるも
ので(図中、S1ないしSmで模式的に示している)、
スイッチング素子は、直流電圧源Vxの出力電圧もしく
は0[V](グランドレベル)のいずれか一方を選択
し、表示パネル101の端子Dx1ないしDxmと電気
的に接続するものである。S1ないしSmの各スイッチ
ング素子は、制御回路103が出力する制御信号Tsc
anに基づいて動作するものだが、実際にはたとえばF
ETのようなスイッチング素子を組み合わせる事により
容易に構成する事が可能である。Next, the scanning circuit 102 will be described.
The circuit includes M switching elements inside (in the figure, S1 to Sm are schematically shown).
The switching element selects either the output voltage of the DC voltage source Vx or 0 [V] (ground level) and is electrically connected to the terminals Dx1 to Dxm of the display panel 101. Each of the switching elements S1 to Sm outputs a control signal Tsc output from the control circuit 103.
operates based on an, but in practice, for example, F
It can be easily configured by combining switching elements such as ET.
【0079】尚、前記直流電圧源Vxは、本実施態様の
場合には前記電子放出素子の特性(電子放出しきい値電
圧)に基づき、走査されていない素子に印加される駆動
電圧が電子放出しきい値電圧以下となるような一定電圧
を出力するよう設定されている。In the case of the present embodiment, the DC voltage source Vx supplies a drive voltage applied to an unscanned element based on the characteristics (electron emission threshold voltage) of the electron emission element. It is set so as to output a constant voltage lower than the threshold voltage.
【0080】また、制御回路103は、外部より入力す
る画像信号に基づいて適切な表示が行なわれるように各
部の動作を整合させる働きをもつものである。次に説明
する同期信号分離回路106より送られる同期信号Ts
yncに基づいて、各部に対してTscanおよびTs
ftおよびTmryの各制御信号を発生する。The control circuit 103 has a function of matching the operations of the respective units so that appropriate display is performed based on an image signal input from the outside. The synchronization signal Ts sent from the synchronization signal separation circuit 106 described below.
Tscan and Ts for each part based on the sync
ft and Tmry control signals are generated.
【0081】同期信号分離回路106は、外部から入力
されるNTSC方式のテレビ信号から、同期信号成分と
輝度信号成分とを分離する為の回路で、よく知られてい
るように周波数分離(フィルター)回路を用いれば、容
易に構成できるものである。同期信号分離回路106に
より分離された同期信号は、よく知られるように垂直同
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。一方、前記テレビ
信号から分離された画像の輝度信号成分を便宜上DAT
A信号と表すが、同信号はシフトレジスタ104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 externally input NTSC television signal, and as is well known, a frequency separation (filter). If a circuit is used, it can be easily configured. The synchronizing signal separated by the synchronizing signal separating circuit 106 is composed of a vertical synchronizing signal and a horizontal synchronizing signal, as is well known, but is shown here as a Tsync signal for convenience of explanation. On the other hand, the luminance signal component of the image separated from the television signal is referred to as DAT for convenience.
This signal is indicated as A signal, and is input to the shift register 104.
【0082】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にもとづい
て動作する。(すなわち、制御信号Tsftは、シフト
レジスタ104のシフトクロックであると言い換えても
良い。)シリアル/パラレル変換された画像1ライン分
(電子放出素子N素子分の駆動データに相当する)のデ
ータは、Id1ないしIdnのN個の並列信号として前
記シフトレジスタ104より出力される。The shift register 104 is for 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. Works. (That is, the control signal Tsft may be rephrased as a shift clock of the shift register 104.) The data of one line of the serial / parallel-converted image (corresponding to the drive data of N electron-emitting devices) is , Id1 to Idn are output from the shift register 104 as N parallel signals.
【0083】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にし
たがって適宜Id1ないしIdnの内容を記憶する。記
憶された内容は、I’d1ないしI’dnとして出力さ
れ、変調信号発生器107に入力される。The line memory 105 is a storage device for storing data of one line of an image for a required time only, 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 I'd1 to I'dn and input to the modulation signal generator 107.
【0084】変調信号発生器107は、前記画像データ
I’d1ないしI’dnの各々に応じて、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、その出力信
号は、端子Doy1ないしDoynを通じて表示パネル
101内の電子放出素子に印加される。The modulation signal generator 107 is a signal source for appropriately driving and modulating each of the electron-emitting devices in accordance with each of the image data I'd1 to I'dn. The output signal is supplied to a terminal Doy1. Through Doyn to the electron-emitting device in the display panel 101.
【0085】前述したように本発明に関わる電子放出素
子は放出電流Ieに対して以下の基本特性を有してい
る。すなわち、前述したように、電子放出には明確なし
きい値電圧Vthがあり、Vth以上の電圧を印加され
た時のみ電子放出が生じる。As described above, the electron-emitting device according to the present invention has the following basic characteristics with respect to the emission current Ie. That is, as described above, electron emission has a clear threshold voltage Vth, and electron emission occurs only when a voltage higher than Vth is applied.
【0086】また、電子放出しきい値以上の電圧に対し
ては、素子への印加電圧の変化に応じて放出電流も変化
していく。尚、電子放出素子の材料や構成、製造方法を
変える事により、電子放出しきい値電圧Vthの値や、
印加電圧に対する放出電流の変化の度合いが変わる場合
もあるが、いずれにしても以下のような事がいえる。For a voltage equal to or higher than the electron emission threshold, the emission current also changes in accordance with the change in the voltage applied to the device. By changing the material, configuration, and manufacturing method of the electron-emitting device, the value of the electron-emitting threshold voltage Vth,
Although the degree of change of the emission current with respect to the applied voltage may change, the following can be said in any case.
【0087】すなわち、本素子にパルス状の電圧を印加
する場合、例えば電子放出閾値以下の電圧を印加しても
電子放出は生じないが、電子放出閾値以上の電圧を印加
する場合には電子ビームが出力される。その際、第一に
は、パルスの波高値Vmを変化させる事により出力電子
ビームの強度を制御する事が可能である。第二には、パ
ルスの幅Pwを変化させる事により出力される電子ビー
ムの電荷の総量を制御する事が可能である。That is, when a pulse-like voltage is applied to the device, for example, when a voltage lower than the electron emission threshold is applied, no electron emission occurs, but when a voltage higher than the electron emission threshold is applied, the electron beam is not applied. Is output. At that time, first, it is possible to control the intensity of the output electron beam by changing the peak value Vm of the pulse. Second, it is possible to control the total amount of charges of the output electron beam by changing the pulse width Pw.
【0088】従って、入力信号に応じて、電子放出素子
を変調する方式としては、電圧変調方式、パルス幅変調
方式等があげられ、電圧変調方式を実施するには、変調
信号発生器107としては、一定の長さの電圧パルスを
発生するが入力されるデータに応じて適宜パルスの波高
値を変調するような電圧変調方式の回路を用いる。Accordingly, as a method of modulating the electron-emitting device in accordance with the input signal, there are a voltage modulation method, a pulse width modulation method, and the like. A voltage modulation circuit that generates a voltage pulse of a certain length but modulates the peak value of the pulse appropriately according to input data is used.
【0089】また、パルス幅変調方式を実施するには、
変調信号発生器107としては、一定の波高値の電圧パ
ルスを発生するが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
いるものである。In order to implement the pulse width modulation method,
As the modulation signal generator 107, a circuit of a pulse width modulation system that generates a voltage pulse having a constant peak value and modulates the width of the voltage pulse appropriately according to input data is used.
【0090】以上に説明した一連の動作により、表示パ
ネル101を用いてテレビジョンの表示を行なえる。
尚、上記説明中、特に記載しなかったが、シフトレジス
タ104やラインメモリ105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差し支えなく、要は画
像信号のシリアル/パラレル変換や記憶が所定の速度で
行なわれればよい。By the series of operations described above, television display can be performed using the display panel 101.
Although not particularly described in the above description, the shift register 104 and the line memory 105 may be of a digital signal type or an analog signal type, that is, serial / parallel conversion and storage of image signals are predetermined. It may be performed at a speed of.
【0091】デジタル信号式を用いる場合には、同期信
号分離回路106の出力信号DATAをデジタル信号化
する必要があるが、これは106の出力部にA/D変換
器を備えれば容易に可能であることは言うまでもない。
また、これと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のは
言うまでもない。すなわち、デジタル信号の場合には、
電圧変調方式の場合、変調信号発生器107には、たと
えばよく知られるD/A変換回路を用い、必要に応じて
増幅回路などを付け加えればよい。またパルス幅変調方
式の場合、変調信号発生器107は、たとえば、高速の
発振器および発振器の出力する波数を計数する計数器
(カウンタ)および計数器の出力値と前記メモリの出力
値を比較する比較器(コンパレータ)を組み合せた回路
を用いれば当業者であれば容易に構成できる。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
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
器を付け加えてもよい。When the digital signal type is used, it is necessary to convert the output signal DATA of the synchronizing signal separation circuit 106 into a digital signal. This can be easily achieved by providing an A / D converter at the output section of the circuit 106. Needless to say,
In connection with this, it goes without saying that the circuit used for the modulation signal generator 107 differs slightly 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 a digital signal,
In the case of the voltage modulation method, for example, a well-known D / A conversion circuit may be used as the modulation signal generator 107, and an amplification circuit or the like may be added as necessary. In the case of the pulse width modulation method, the modulation signal generator 107 is, for example, a high-speed oscillator, a counter for counting the number of waves output from the oscillator, and a comparison for comparing the output value of the counter with the output value of the memory. Those skilled in the art can easily configure the circuit by using a circuit in which devices (comparators) are combined. If necessary, an amplifier for voltage-amplifying the pulse-width-modulated signal output from the comparator to the drive voltage of the electron-emitting device may be added.
【0092】一方、アナログ信号の場合には、電圧変調
方式の場合、変調信号発生器107には、たとえばよく
知られるオペアンプなどを用いた増幅回路を用いればよ
く、必要に応じてレベルシフト回路などを付け加えても
よい。また、パルス幅変調方式の場合には、たとえばよ
く知られた電圧制御型発振回路(VCO)を用いればよ
く、必要に応じて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け加えてもよい。On the other hand, in the case of an analog signal, in the case of a voltage modulation system, an amplification circuit using, for example, a well-known operational amplifier may be used as the modulation signal generator 107, and a level shift circuit or the like may be used as necessary. May be added. In the case of the pulse width modulation method, for example, a well-known voltage-controlled oscillation circuit (VCO) may be used. If necessary, an amplifier for amplifying the voltage up to the drive voltage of the electron-emitting device may be added. Is also good.
【0093】以上のように完成した本発明に好適な画像
表示装置において、こうして各電子放出素子には、容器
外端子Dox1ないしDoxm、Doy1ないしDoy
nを通じ、電圧を印加することにより電子放出させ、高
圧端子Hvを通じ、メタルバック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
示することができる。In the image display device suitable for the present invention completed as described above, the external terminals Dox1 to Doxm, Doy1 to Doy are connected to the respective electron-emitting devices.
n, electrons are emitted by applying a voltage, and a high voltage is applied to the metal back 85 or a transparent electrode (not shown) through the high voltage terminal Hv, thereby accelerating the electron beam and causing the electron beam to collide with the fluorescent film 84 to cause excitation / excitation. An image can be displayed by emitting light.
【0094】以上述べた構成は、表示等に用いられる好
適な画像形成装置を作製する上で必要な概略構成であ
り、例えば各部材の材料等、詳細な部分は上述内容に限
られるものではなく、画像形成装置の用途に適するよう
適宜選択する。また、入力信号例として、NTSC方式
をあげたが、これに限るものでなく、PAL、SECA
M方式などの諸方式でもよく、また、これよりも、多数
の走査線からなるTV信号(例えば、MUSE方式をは
じめとする高品位TV)方式でもよい。The configuration described above is a schematic configuration necessary for producing a suitable image forming apparatus used for display and the like. For example, detailed portions such as materials of each member are not limited to those described above. Is appropriately selected so as to be suitable for the use of the image forming apparatus. Also, the NTSC system has been described as an example of the input signal, but the present invention is not limited to this, and PAL, SECA
Various systems such as the M system may be used, and a TV signal composed of a larger number of scanning lines (for example, a high-definition TV including the MUSE system) may be used.
【0095】次に、前述のはしご型配置の電子源及び画
像形成装置について図11、図12を用いて説明する。Next, the above-described ladder-shaped arrangement of electron sources and the image forming apparatus will be described with reference to FIGS.
【0096】図11において、110は電子源基板、1
11は電子放出素子、112はDx1〜Dx10は、前
記電子放出素子を配線するための共通配線である。電子
放出素子111は、基板110上に、X方向に並列に複
数個配置される。(これを素子行と呼ぶ)。この素子行
が複数個配置され、電子源となる。各素子行の共通配線
間に適宜駆動電圧を印加することで、各素子行を独立に
駆動することが、可能である。すなわち、電子ビームを
放出したい素子行には、電子放出しきい値以上の電圧
を、電子ビームを放出しない素子行には、電子放出しき
い値以下の電圧を印加すればよい。また、各素子行間の
共通配線Dx2〜Dx9を、例えばDx2、Dx3を同
一配線とする様にしても良い。In FIG. 11, reference numeral 110 denotes an electron source substrate, 1
11 is an electron-emitting device, 112 is a common wiring for wiring the electron-emitting devices Dx1 to Dx10. 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 and serve as an electron source. By appropriately 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 may be applied to an element row that wants to emit an electron beam, and a voltage equal to or lower than the electron emission threshold may be applied to an element row that does not emit an electron beam. Further, the common wirings Dx2 to Dx9 between the element rows, for example, Dx2 and Dx3 may be the same wiring.
【0097】図12は、はしご型配置の電子源を備えた
画像形成装置の表示パネル構造を示すための図である。
120はグリッド電極、121は電子が通過するための
空孔、122はDox1,Dox2...Doxmより
なる容器外端子、123はグリッド電極120と接続さ
れたG1、G2...Gnからなる容器外端子、124
は前述の様に、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。尚、図8、11と同一の符号は、同
一のものを示す。前述の単純マトリクス配置の画像形成
装置(図8に示した)との大きな違いは、電子源基板1
10とフェースプレート86の間にグリッド電極120
を備えている事である。FIG. 12 is a diagram showing a display panel structure of an image forming apparatus provided with a ladder-type electron source.
120 is a grid electrode, 121 is a hole through which electrons pass, 122 is Dox1, Dox2. . . Doxm outer terminals 123 are connected to the grid electrodes 120, G1, G2. . . Outer container terminal made of Gn, 124
Is an electron source substrate in which the common wiring between the element rows is the same as described above. 8 and 11 indicate the same components. The major difference from the image forming apparatus having the simple matrix arrangement (shown in FIG. 8) is that the electron source substrate 1
10 and the face plate 86 between the grid electrode 120
It is equipped with.
【0098】基板110とフェースプレート86の中間
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、電子放出素子から放出された電子ビーム
を変調することができるもので、はしご型配置の素子行
と直交して設けられたストライプ状の電極に電子ビーム
を通過させるため、各素子に対応して1個ずつ円形の開
口121が設けられている。グリッドの形状や設置位置
は必ずしも図12のようなものでなくてもよく、開口と
してメッシュ状に多数の通過口を設けることもあり、ま
たたとえば電子放出素子の周囲や近傍に設けてもよい。A grid electrode 120 is provided between the substrate 110 and the face plate 86. The grid electrode 120 is capable of modulating the electron beam emitted from the electron-emitting device, and allows the electron beam to pass through a stripe-shaped electrode provided orthogonal to the ladder-shaped arrangement of element rows. , A circular opening 121 is provided one by one. The shape and the installation position of the grid are not necessarily those shown in FIG. 12, and a large number of passage openings may be provided in the form of a mesh as openings. For example, the openings may be provided around or near the electron-emitting devices.
【0099】容器外端子122およびグリッド容器外端
子123は、不図示の制御回路と電気的に接続されてい
る。The external terminal 122 and the grid external terminal 123 are electrically connected to a control circuit (not shown).
【0100】本画像形成装置では、素子行を1列ずつ順
次駆動(走査)していくのと同期してグリッド電極列に
画像1ライン分の変調信号を同時に印加することによ
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 present image forming apparatus, a modulation signal for one line of an image is simultaneously applied to the grid electrode rows in synchronization with the sequential driving (scanning) of the element rows one by one. By controlling the irradiation of the phosphor, one image
Can be displayed line by line.
【0101】また、本発明の思想によれば、テレビジョ
ン放送の表示装置のみならず、テレビ会議システム、コ
ンピューター等の表示装置として、好適な画像形成装置
が提供される。さらには、感光性ドラム等とで構成され
た光プリンターとしての画像形成装置としても用いるこ
ともできる。According to the concept of the present invention, not only a display device for television broadcasting but also an image forming device suitable as a display device for a video conference system, a computer or the like is provided. Further, it can be used as an image forming apparatus as an optical printer including a photosensitive drum and the like.
【0102】[0102]
【実施例】以下に本発明の実施例について説明するが、
本発明は以下の実施例に限定されるものではない。EXAMPLES Examples of the present invention will be described below.
The present invention is not limited to the following examples.
【0103】実施例1 電子放出素子として図1に示すタイプの電子放出素子を
作成した。図1(a)は本素子の平面図を、図1(b)
は断面図を示している。また、図1(a)、(b)中の
記号1は絶縁性基板、2および3は素子に電圧を印加す
るための一対の素子電極、4は電子放出部を含む薄膜、
5は電子放出部を示す。なお、図中のLは素子電極2と
素子電極3の素子電極間隔、Wは素子電極の幅、dは素
子電極の厚さ、W’は素子の幅を表している。 Example 1 An electron-emitting device of the type shown in FIG. 1 was prepared as an electron-emitting device. FIG. 1A is a plan view of the device, and FIG.
Shows a cross-sectional view. 1A and 1B, 1 is an insulating substrate, 2 and 3 are a pair of device electrodes for applying a voltage to the device, 4 is a thin film including an electron emitting portion,
Reference numeral 5 denotes an electron emitting portion. In the figure, L represents the element electrode interval between the element electrodes 2 and 3, W represents the width of the element electrode, d represents the thickness of the element electrode, and W 'represents the width of the element.
【0104】図3を用いて、本実施例の電子放出素子の
作成方法を述べる。絶縁性基板1として石英ガラス基板
を用い、これを有機溶剤により充分に洗浄後、基板面上
にNiからなる素子電極2、3を形成した(図3の
(a))。素子電極間隔Lは3ミクロンとし、素子電極
の幅Wを500ミクロン、その厚さdを1000オング
ストロームとした。A method for manufacturing the electron-emitting device of this embodiment will be described with reference to FIG. A quartz glass substrate was used as the insulating substrate 1. After sufficiently washing the substrate with an organic solvent, device electrodes 2 and 3 made of Ni were formed on the substrate surface (FIG. 3A). The element electrode interval L was 3 μm, the element electrode width W was 500 μm, and its thickness d was 1000 Å.
【0105】本実施例では、金属コロイド溶液としてパ
ラジウムコロイド溶液を用いた。パラジウムコロイド溶
液の作成方法を次に示す。プロタルビン酸ナトリウム2
gに水50ccの割合で溶かしてから水酸化ナトリウム
の溶液を少し過剰に加え、次に無水の塩化パラジウムP
bCl2 1.6gを水25ccの割合で溶かしたものを
徐々に加える。すると赤褐色の透明な溶液が得られるの
で、それに水加ヒドラジンNH2 ・NH2 ・2H2 Oを
滴々加えると窒素の気泡によって泡立ってくる。それを
約3時間放置して反応を完全に終結させてから、得られ
た黒色の溶液を透析にかけて、過剰の水酸化ナトリウ
ム、ヒドラジンおよび生成した塩化ナトリウムとを完全
に取り除くと、安定なパラジウムのコロイド水溶液が得
られた。このコロイド水溶液をパラジウム重量濃度0.
4%となるよう調整した。In this example, a palladium colloid solution was used as the metal colloid solution. A method for preparing a palladium colloid solution is described below. Sodium protalbate 2
g of water at a rate of 50 cc, and then a slight excess of sodium hydroxide solution is added.
A solution of 1.6 g of bCl 2 dissolved in 25 cc of water is gradually added. A clear reddish-brown solution is then obtained, to which hydrazine hydrated NH 2 .NH 2 .2H 2 O is added dropwise, which is bubbled by nitrogen bubbles. After allowing it to stand for about 3 hours to complete the reaction, the resulting black solution was dialyzed to completely remove excess sodium hydroxide, hydrazine and sodium chloride formed, yielding stable palladium. An aqueous colloid solution was obtained. This colloidal aqueous solution was treated with a palladium weight concentration of 0.1.
It was adjusted to be 4%.
【0106】上記の液滴をバブルジェット方式のインク
ジェット装置によって電極2、3を形成した石英基板の
上に電極2、3にまたがるように付与し、80℃で2分
乾燥させた。次に300℃で12分焼成して無機微粒子
膜4を形成した(図3(c))。The above droplets were applied to a quartz substrate having electrodes 2 and 3 formed thereon by a bubble jet type ink jet apparatus so as to straddle the electrodes 2 and 3 and dried at 80 ° C. for 2 minutes. Next, baking was performed at 300 ° C. for 12 minutes to form an inorganic fine particle film 4 (FIG. 3C).
【0107】次に、真空容器中で素子電極2および3の
間に電圧を印加し、電子放出部形成用薄膜4を通電処理
(フォーミング処理)することにより、電子放出部5を
作成した(図3(d))。フォーミング処理の電圧波形
を図4に示す。Next, a voltage was applied between the device electrodes 2 and 3 in a vacuum vessel, and the thin film 4 for forming the electron-emitting portion was subjected to an energizing process (forming process) to form the electron-emitting portion 5 (FIG. 9). 3 (d)). FIG. 4 shows a voltage waveform of the forming process.
【0108】本実施例では電圧波形のパルス幅T1を1
ミリ秒、パルス間隔T2を10ミリ秒とし、三角波の波
高値(フォーミング時のピーク電圧)は4Vとし、フォ
ーミング処理は約1×10-6torrの真空雰囲気下で
60秒間行った。このように作成された電子放出部3
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100オング
ストロームであった。以上のようにして作成された素子
について、その電子放出特性を図5の構成の測定評価装
置により測定した。本電子放出素子およびアノード電極
54は真空装置内に設置されており、その真空装置には
不図示の排気ポンプおよび真空計等の真空装置に必要な
機器が具備されており、所望の真空下で本素子の測定評
価を行えるようになっている。なお本実施例では、アノ
ード電極と電子放出素子間の距離を4mm、アノード電
極の電位を1kV、電子放出特性測定時の真空装置内の
真空度を1×10-6torrとした。In this embodiment, the pulse width T1 of the voltage waveform is set to 1
Milliseconds, the pulse interval T2 was 10 milliseconds, the peak value of the triangular wave (peak voltage during forming) was 4 V, and the forming process was performed in a vacuum atmosphere of about 1 × 10 −6 torr for 60 seconds. The electron emission unit 3 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 100 angstroms. The electron emission characteristics of the device fabricated as described above were measured by the measurement and evaluation device having the configuration shown in FIG. The present electron-emitting device and the anode electrode 54 are installed in a vacuum device, and the vacuum device is provided with equipment necessary for a vacuum device such as an exhaust pump (not shown) and a vacuum gauge. The device can be measured and evaluated. In this example, the distance between the anode electrode and the electron-emitting device was 4 mm, the potential of the anode electrode was 1 kV, and the degree of vacuum in the vacuum apparatus when measuring the electron emission characteristics was 1 × 10 −6 torr.
【0109】以上のような測定評価装置を用いて、本電
子放出素子の電極2および3の間に素子電圧を印加し、
その時に流れる素子電流Ifおよび放出電流Ieを測定
したところ、図6に示したような電流−電圧特性が得ら
れた。本素子では、素子電圧7V程度から急激に放出電
流Ieが増加し、素子電圧12Vでは素子電流Ifが
0.8mA、放出電流Ieが0.62μAとなり、電子
放出効率η=Ie/If(%)は0.05%であった。Using the measurement and evaluation apparatus as described above, a device voltage is applied between the electrodes 2 and 3 of the electron-emitting device.
When the device current If and the emission current Ie flowing at that time were measured, current-voltage characteristics as shown in FIG. 6 were obtained. In this device, the emission current Ie rapidly increases from an element voltage of about 7 V. At an element voltage of 12 V, the element current If becomes 0.8 mA, the emission current Ie becomes 0.62 μA, and the electron emission efficiency η = Ie / If (%). Was 0.05%.
【0110】以上説明した実施例中、電子放出部を形成
する際に、素子の電極間に三角波パルスを印加してフォ
ーミング処理を行っているが、素子の電極間に印加する
波形は三角波に限定することなく、矩形波など所望の波
形を用いても良く、その波高値およびパルス幅・パルス
間隔等についても上述の値に限ることなく、電子放出部
が良好に形成されれば所望の値を選択することができ
る。In the embodiments described above, when forming the electron-emitting portion, the forming process is performed by applying a triangular wave pulse between the electrodes of the device, but the waveform applied between the electrodes of the device is limited to the triangular wave. Alternatively, a desired waveform such as a rectangular wave may be used, and the peak value, pulse width, pulse interval, and the like are not limited to the above-described values. You can choose.
【0111】実施例2 実施例1と全く同様にして得られたパラジウムのコロイ
ド水溶液に、ジメチルスルホキシドの割合が水に対し4
0重量%になるように溶液を調整しパラジウムの重量濃
度0.4%の溶液を得た。この液をバブルジェット方式
のインクジェット装置により基板に付与することによ
り、実施例1と同様にして電子放出素子を作成し、電子
放出が見られることを確認した。 Example 2 A colloidal aqueous solution of palladium obtained in exactly the same manner as in Example 1 was prepared by adding dimethyl sulfoxide at a ratio of 4 to water.
The solution was adjusted to 0% by weight to obtain a 0.4% by weight solution of palladium. By applying this liquid to the substrate using a bubble jet type ink jet apparatus, an electron-emitting device was prepared in the same manner as in Example 1, and it was confirmed that electron emission was observed.
【0112】実施例3 ガス中蒸発法により製造されたパラジウムの超微粒子粉
体を、ジメチルスルホキシド30重量%水溶液に加えパ
ラジウム重量濃度0.25%となるように調整して溶液
を得た。この液をバブルジェット方式のインクジェット
装置により基板に付与することにより、実施例1と同様
にして電子放出素子を作成し、電子放出が見られること
を確認した。 Example 3 An ultrafine palladium powder produced by an in-gas evaporation method was added to a 30% by weight aqueous solution of dimethyl sulfoxide to adjust the palladium weight concentration to 0.25% to obtain a solution. By applying this liquid to the substrate using a bubble jet type ink jet apparatus, an electron-emitting device was prepared in the same manner as in Example 1, and it was confirmed that electron emission was observed.
【0113】実施例4 16行16列の256個の素子電極とマトリクス状配線
とを形成した基板(図7)の各対向電極に対してそれぞ
れ実施例1と同様にして金属コロイド溶液液滴をバブル
ジェット方式のインクジェット装置により付与し、焼成
したのち、フォーミング処理を行い電子源基板とした。
この電子源基板にリアプレート81、支持枠82、フェ
ースプレート86を接続し真空封止して図8の概念図に
従う画像形成装置を作成した。端子Dox1ないしDo
x16と端子Doy1ないしDoy16を通じて各素子
に時分割で所定電圧を印加し端子Hvを通じてメタルバ
ックに高電圧を印加することによって、任意のマトリク
ス画像パターンを表示することができた。 Example 4 A metal colloid solution droplet was applied to each counter electrode of a substrate (FIG. 7) on which 256 element electrodes of 16 rows and 16 columns and matrix wiring were formed in the same manner as in Example 1. After applying and firing by an ink jet apparatus of a bubble jet system, a forming process was performed to obtain an electron source substrate.
A rear plate 81, a support frame 82, and a face plate 86 were connected to the electron source substrate and vacuum-sealed to produce an image forming apparatus according to the conceptual diagram of FIG. Terminal Dox1 to Do
An arbitrary matrix image pattern could be displayed by applying a predetermined voltage to each element in a time-division manner through x16 and the terminals Doy1 to Doy16 and applying a high voltage to the metal back through the terminal Hv.
【0114】比較例1 実施例1において、薄膜の原料として有機パラジウム錯
体を用いた以外は全く同様にして無機微粒子膜を作成し
た。次にこれを真空容器中で通電処理(フォーミング処
理)する際に、本比較例ではフォーミング時のピーク電
圧は5Vと実施例に比べ20%程高くする必要があっ
た。 Comparative Example 1 An inorganic fine particle film was prepared in the same manner as in Example 1, except that an organic palladium complex was used as a raw material for the thin film. Next, when this is subjected to an energization process (forming process) in a vacuum vessel, in this comparative example, the peak voltage at the time of forming needs to be 5 V, which is about 20% higher than that of the example.
【0115】このように、薄膜の原料に金属コロイドを
用いることにより電子放出部作成の際のフォーミングパ
ワーを20〜30%低下させることができる。As described above, by using the metal colloid as the raw material of the thin film, the forming power at the time of forming the electron emitting portion can be reduced by 20 to 30%.
【0116】[0116]
【発明の効果】以上説明したように本発明の方法に従い
電子放出素子を製造するならば、所定の位置に必要なだ
けの金属コロイド溶液を付与することができ、また前記
溶液付与工程が電子放出用薄膜の二次元パターニング工
程をも兼ねるため、材料コストと作業コストを低減する
ことができる。さらに、二次元パターンの変更が必要と
なった場合には液体付与手段の制御系を変更するだけで
済み、一般には前記制御系のソフトウエアのみの変更で
対応可能であるため、フォトマスク等の変更を必要とす
るフォトリソグラフ技術を用いる製造方法に比べて変更
が容易である。したがって小量多品種生産に容易に適用
できる。As described above, if an electron-emitting device is manufactured according to the method of the present invention, it is possible to apply a required amount of a metal colloid solution at a predetermined position, and it is also possible to provide an electron emission device in the solution applying step. Since it also serves as a two-dimensional patterning step for a thin film for use, material costs and work costs can be reduced. Further, when it is necessary to change the two-dimensional pattern, it is only necessary to change the control system of the liquid applying means. Generally, it is possible to respond by changing only the software of the control system. The change is easier than a manufacturing method using a photolithographic technique that requires a change. Therefore, it can be easily applied to small-quantity multi-product production.
【0117】また、金属コロイド溶液を用いることによ
り初めから比較的粒径のそろった微粒子からなる薄膜を
作成することができるため作成された薄膜は均一でムラ
がない。Further, since a thin film composed of fine particles having a relatively uniform particle diameter can be formed from the beginning by using a metal colloid solution, the formed thin film is uniform and uniform.
【0118】さらに、金属コロイドは初めから無機微粒
子であることから電子放出部咲くしの際のフォーミング
パワーを有機金属材料を用いるものに比べ20〜30%
低下させることができる。Further, since the metal colloid is an inorganic fine particle from the beginning, the forming power at the time of blooming the electron-emitting portion is reduced by 20 to 30% as compared with that using an organic metal material.
Can be reduced.
【図1】 本発明に好適な基本的な電子放出素子の構成
を示す模式的平面図及び断面図である。FIG. 1 is a schematic plan view and a cross-sectional view illustrating a configuration of a basic electron-emitting device suitable for the present invention.
【図2】 本発明に好適な基本的な垂直型電子放出素子
の構成を示す模式的図である。FIG. 2 is a schematic view showing a configuration of a basic vertical electron-emitting device suitable for the present invention.
【図3】 本発明に好適な電子放出素子の製造方法の1
例である。FIG. 3 shows a method of manufacturing an electron-emitting device suitable for the present invention.
It is an example.
【図4】 本発明に好適な通電フォーミングの電圧波形
の例である。FIG. 4 is an example of a voltage waveform of energization forming suitable for the present invention.
【図5】 電子放出特性を測定するための測定評価装置
の概略構成図である。FIG. 5 is a schematic configuration diagram of a measurement evaluation device for measuring electron emission characteristics.
【図6】 本発明に好適な電子放出素子の放出電流Ie
および素子電流Ifと素子電圧Vfの関係の典型的な例
である。FIG. 6 shows an emission current Ie of an electron-emitting device suitable for the present invention.
7 is a typical example of a relationship between an element current If and an element voltage Vf.
【図7】 単純マトリクス配置の電子源である。FIG. 7 shows an electron source having a simple matrix arrangement.
【図8】 画像形成装置の表示パネルの概略構成図であ
る。FIG. 8 is a schematic configuration diagram of a display panel of the image forming apparatus.
【図9】 蛍光膜である。FIG. 9 shows a fluorescent film.
【図10】 画像形成装置をNTSC方式のテレビ信号
に応じて表示を行う例の駆動回路のブロック図である。FIG. 10 is a block diagram of a driving circuit of an example in which an image forming apparatus performs display according to an NTSC television signal.
【図11】 梯子配置の電子源である。FIG. 11 shows an electron source in a ladder arrangement.
【図12】 画像形成装置の表示パネルの概略構成図で
ある。FIG. 12 is a schematic configuration diagram of a display panel of the image forming apparatus.
【図14】 従来の電子放出素子の模式図である。FIG. 14 is a schematic view of a conventional electron-emitting device.
1:基板、2、3:素子電極、4:導電性薄膜、5:電
子放出部、21:段さ形成部、50:素子電極2、3間
の導電性薄膜4を流れる素子電流Ifを測定するための
電流計、51:電子放出素子に素子電圧Vfを印加する
ための電源、53:アノード電極54に電圧を印加する
ための高圧電源、54:素子の電子放出部より放出され
る放出電流Ieを捕捉するためのアノード電極、55:
素子の電子放出部5より放出される放出電流Ieを測定
するための電流計、56:真空装置、57:排気ポン
プ、71:電子源基板、72:X方向配線、73:Y方
向配線、74: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、9
2:蛍光体、93:ガラス基板、101:表示パネル、
102:走査回路、103:制御回路、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、VxおよびVa:直
流電圧源、110:電子源基板、111:電子放出素
子、112:Dx1〜Dx10は、前記電子放出素子を
配線するための共通配線、120:グリッド電極、12
1:電子が通過するための空孔、122:Dox1,D
ox2……Doxmよりなる容器外端子、123:グリ
ッド電極120と接続されたG1、G2……Gnからな
る容器外端子、124:電子源基板。1: substrate, 2: 3: element electrode, 4: conductive thin film, 5: electron emitting portion, 21: step forming portion, 50: device current If flowing through conductive thin film 4 between element electrodes 2, 3 was measured. 51: a power supply for applying the device voltage Vf to the electron-emitting device, 53: a high-voltage power supply for applying a voltage to the anode 54, 54: an emission current emitted from the electron-emitting portion of the device Anode electrode for capturing Ie, 55:
Ammeter for measuring the emission current Ie emitted from the electron emission portion 5 of the element, 56: vacuum device, 57: exhaust pump, 71: electron source substrate, 72: X direction wiring, 73: Y direction wiring, 74 : Electron emission element, 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, 9
2: phosphor, 93: glass substrate, 101: display panel,
102: scanning circuit, 103: control circuit, 104: shift register, 105: line memory, 106: synchronous signal separation circuit, 107: modulation signal generator, Vx and Va: DC voltage source, 110: electron source substrate, 111: Electron-emitting devices, 112: Dx1 to Dx10, common wiring for wiring the electron-emitting devices, 120: grid electrode, 12
1: vacancy for passing electrons, 122: Dox1, D
ox2 ... Doxm outer terminal, 123: G1 connected to grid electrode 120, G2 ... Gn outer container terminal, 124: Electron source substrate.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平7−65708(JP,A) 特開 平8−171850(JP,A) 特開 平4−121702(JP,A) 特開 平8−55572(JP,A) 特開 昭63−20041(JP,A) 特開 昭64−5095(JP,A) 特開 昭62−181490(JP,A) 特開 昭64−64290(JP,A) 特公 平6−87392(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01J 9/02 B41J 2/01 - 2/21 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-7-65708 (JP, A) JP-A 8-171850 (JP, A) JP-A 4-121702 (JP, A) JP-A 8- 55572 (JP, A) JP-A-63-20041 (JP, A) JP-A-64-5095 (JP, A) JP-A-62-181490 (JP, A) JP-A-64-64290 (JP, A) JP-B-6-87392 (JP, B2) (58) Fields surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) H01J 9/02 B41J 2/01-2/21
Claims (15)
性膜を有する電子放出素子の製造方法において、電子放
出部が形成される導電性膜の形成工程が、金属コロイド
を含む水溶液を液滴化して基板上にインクジェット方式
により付与する工程と、付与された該水溶液を加熱する
工程とを有することを特徴とする電子放出素子の製造方
法。1. A method for manufacturing an electron-emitting device having a conductive film having an electron-emitting portion formed between electrodes, wherein the step of forming the conductive film on which the electron-emitting portion is formed is performed by using an aqueous solution containing a metal colloid. Ink droplet method on droplets
And a step of heating the applied aqueous solution.
特徴とする請求項1に記載の電子放出素子の製造方法。2. The method according to claim 1, wherein a polar solvent is added to the aqueous solution.
シドを用いることを特徴とする請求項2に記載の電子放
出素子の製造方法。3. The method according to claim 2, wherein dimethyl sulfoxide is used as the polar solvent.
反応またはガス中蒸発法により生成されたコロイド水溶
液であることを特徴とする請求項1ないし3に記載の電
子放出素子の製造方法。4. The method for manufacturing an electron-emitting device according to claim 1, wherein the metal colloid is a colloid aqueous solution generated by a chemical reaction by reduction or a gas evaporation method.
u,Ag,Au,Ti,In,Cu,Cr,Fe,Z
n,Sn,Ta,W,Pbのいずれかであることを特徴
とする請求項1ないし4に記載の電子放出素子の製造方
法。5. The method according to claim 1, wherein the metal colloid is Pd, Pt, R
u, Ag, Au, Ti, In, Cu, Cr, Fe, Z
5. The method for manufacturing an electron-emitting device according to claim 1, wherein the electron-emitting device is any one of n, Sn, Ta, W, and Pb.
トリウム法またはガス中蒸発法により生成されたPdコ
ロイドであることを特徴とする請求項1ないし5に記載
の電子放出素子の製造方法。6. The method for manufacturing an electron-emitting device according to claim 1, wherein the metal colloid is a Pd colloid produced by a sodium protalpinate method or a gas evaporation method.
1重量%から5重量%の範囲であることを特徴とする請
求項1ないし6に記載の電子放出素子の製造方法。7. The method according to claim 1, wherein the metal content of the aqueous solution is 0.0
7. The method according to claim 1, wherein the content is in a range of 1% by weight to 5% by weight.
重量%から70重量%の範囲であることを特徴とする請
求項1ないし7に記載の電子放出素子の製造方法。8. The liquid having a polar solvent concentration of 0.005.
8. The method according to claim 1, wherein the amount is in the range of about 70% by weight to about 70% by weight.
ット方式であることを特徴とする請求項1〜8に記載の
電子放出素子の製造方法。Wherein said ink-jet method, a manufacturing method of the electron-emitting device according to claim 1-8, characterized in that a bubble jet system.
にて形成された前記導電性膜に、電子放出部を形成する
ためのフォーミング処理を施す工程を有することを特徴
とする電子放出素子の製造方法。To wherein said conductive film formed in step according to any one of claims 1 to 9 electron emission, characterized in that it comprises a step of applying a forming process for forming the electron emission portion Device manufacturing method.
膜に通電する工程を含む請求項10に記載の電子放出素
子の製造方法。Wherein said forming process, the manufacturing method of the electron-emitting device according to claim 1 0, including the step of energizing the electroconductive film.
放出素子である請求項1〜11のいずれかに記載の電子
放出素子の製造方法。12. The electron emission device, method of manufacturing an electron-emitting device according to any one of claims 1 to 1 1 is a surface conduction electron-emitting device.
手段とを具備する電子源の製造方法であって、該電子放
出素子を請求項1〜12のいずれかに記載の方法で作製
することを特徴とする電子源の製造法。13. An electron-emitting device, a method of manufacturing an electron source having a voltage application means to the element, produced by the method according to electron-emitting device to any one of claims 1 to 1 2 A method of manufacturing an electron source.
手段を具備する電子源と、該素子から放出される電子を
受けて発光する発光体とを具備する表示パネルの製造方
法であって、該電子放出素子を請求項1〜12のいずれ
かに記載の方法で作製することを特徴とする表示パネル
の製造方法。14. A method for manufacturing a display panel, comprising: an electron source including an electron-emitting device and a voltage applying unit for the device; and a luminous body that emits light by receiving electrons emitted from the device. method of manufacturing a display panel, characterized in that to produce the electron-emitting device by the method according to any one of claims 1 to 1 2.
手段を具備する電子源と、該素子から放出される電子を
受けて発光する発光体と、外部信号に基づいて該素子へ
印加する電圧を制御する駆動回路とを具備する画像形成
装置の製造方法であって、該電子放出素子を請求項1〜
12いずれかに記載の方法で作製することを特徴とする
画像形成装置の製造方法。15. An electron source comprising an electron-emitting device and a means for applying a voltage to the device, a luminous body that emits light by receiving electrons emitted from the device, and a voltage that is applied to the device based on an external signal. A method of manufacturing an image forming apparatus, comprising: a driving circuit for controlling the electron emission device.
12. A method for manufacturing an image forming apparatus, wherein the method is manufactured by the method according to any one of 12.
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