JP3207708B2 - 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、さら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
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 薄膜を用いたもののほか、Au薄膜を用いた
もの[G.Dittmer:“Thin Solid Films”, 9, 317(197
2)] 、In2 O3 /SnO2 薄膜を用いたもの[M. Har
twell 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 surface conduction electron-emitting device, in addition to the device using the SnO 2 thin film by Elinson et al., The device using an Au thin film [G. Dittmer: “Thin Solid Films”, 9, 317 (197)
2)], using an In 2 O 3 / SnO 2 thin film [M. Har
twell and CG Fonstad: "IEEE Trans. ED Conf.",
519 (1975)], and those using a carbon thin film [Hisashi Araki et al .: Vacuum, Vol. 26, No. 1, p. 22 (1983)] and the like have been reported.
【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13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3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3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 3 in a high resistance state.
In some cases, a crack may be generated in a part of the thin film for forming the electron emission portion by the forming, and the electron emission may be performed from the vicinity of the crack to form the electron emission portion 3.
【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。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.
【0009】[0009]
【発明の目的】本発明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、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。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing an electron emitting element, an electron source, a display panel, and an image forming apparatus at a low cost by simplifying a manufacturing process of a thin film for forming an electron emitting portion in the prior art. .
【0010】[0010]
【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、金属錯化合物と
その沸点が前記金属錯化合物の分解開始温度以上である
水溶性高沸点溶媒と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も
のである。また、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、多価アルコールからなる水溶
性高沸点溶媒と金属錯化合物と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
徴とするものである。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. Forming a conductive film, wherein the step of forming an aqueous solution containing a metal complex compound and a water-soluble high-boiling solvent having a boiling point equal to or higher than the decomposition start temperature of the metal complex compound into droplets and applying the solution to a substrate by an inkjet method. And a step of heating the applied aqueous solution. Further, the method for manufacturing an electron-emitting device of the present invention,
In a method for manufacturing an electron-emitting device having a conductive film having an electron-emitting portion formed between electrodes, the step of forming a conductive film in which the electron-emitting portion is formed is performed by using a water-soluble high-boiling solvent made of a polyhydric alcohol. A step of applying an aqueous solution containing a metal complex compound to liquid droplets and applying the droplets on a substrate by an inkjet method,
Heating the applied aqueous solution.
【0011】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。Further, another aspect of the present invention relates to a method of manufacturing an electron source, a display panel, and an image forming apparatus using the electron-emitting device formed by such a method of manufacturing an electron-emitting device.
【0012】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.
【0013】本発明で用いられる前記の金属錯化合物と
しては、水への溶解度が金属含有量で0.01重量%以
上である水溶性を有し、加熱によって分解して金属ある
いは金属酸化物となる温度が、前記の水溶性高沸点溶媒
の沸点以下である低温分解性を兼ね備えている化合物が
適当である。このような金属錯化合物を形成する配位子
として、陰イオン性配位子としてはヒドロキソOH- 、
シアノCN- 、カルボナトCO2-、オキサラトC2 O4
2- 、チオスルファトS2 O3 2- 、エチレンジアミンテ
トラアセタトedta4-などが好ましく、中性配位子と
してはピリジン、エチレンジアミン、アンミン、アク
オ、ニトロ、カルボニルなどが好ましい。The metal complex compound used in the present invention has a solubility in water of not less than 0.01% by weight in terms of metal content, and is decomposed by heating to form a metal or metal oxide. A compound having a low temperature decomposability at a temperature not higher than the boiling point of the above-mentioned water-soluble high-boiling solvent is suitable. As a ligand forming such a metal complex compound, hydroxo OH − , as an anionic ligand,
Cyano CN -, Karubonato CO 2-, oxalate C 2 O 4
2, thiosulfate S 2 O 3 2-, preferably ethylenediamine tetra acetate Tato edta 4-, pyridine as a neutral ligand, ethylenediamine, ammine, aquo, nitro, carbonyl are preferred.
【0014】また、陰イオンについても、用いる高沸点
溶媒の沸点以下で分解するNO3 -イオンなどが好まし
い。このような金属錯化合物としては、例えば、テトラ
アンミン−パラジウム−ニトレート、ジアンミン−パラ
ジウム−ニトライト、テトラアンミン−白金−ニトレー
ト等のようなアンミン金属錯塩が用いられる。As for the anion, NO 3 - ion which decomposes below the boiling point of the high-boiling solvent used is preferred. As such a metal complex compound, for example, an ammine metal complex salt such as tetraammine-palladium-nitrate, diammine-palladium-nitrite, tetraammine-platinum-nitrate or the like is used.
【0015】前記の水溶性高沸点溶媒としては、沸点が
前記の金属錯化合物の分解温度以上である必要があり、
グリセリン、ジエチレングリコールなどが好ましい。す
なわち、この水溶性高沸点溶媒の添加は、溶媒の揮発に
よるの結晶化を抑制するねらいがある。金属錯化合物の
結晶化は、加熱焼成によって得られる導電膜の不均一性
をもたらし、フォーミング処理を困難にしたり電子の放
出効率を低くしたりする。この水溶性高沸点溶媒として
は、グリセリンなどの多価アルコールなどが好ましく、
その適当な添加量は、溶液中の重量濃度で1%から20
%である。1%以下では溶媒の揮発に伴うの結晶化が見
られ、添加の効果は低いと考えられる。20%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 water-soluble high-boiling solvent must have a boiling point not lower than the decomposition temperature of the metal complex compound.
Glycerin, diethylene glycol and the like are preferred. That is, the addition of the water-soluble high-boiling solvent has the purpose of suppressing crystallization due to evaporation of the solvent. The crystallization of the metal complex compound causes non-uniformity of the conductive film obtained by heating and baking, making the forming process difficult and reducing the electron emission efficiency. As the water-soluble high boiling point solvent, a polyhydric alcohol such as glycerin is preferable,
An appropriate amount is from 1% to 20% by weight in the solution.
%. At 1% or less, crystallization accompanying the volatilization of the solvent is observed, and the effect of the addition is considered to be low. If it is 20% or more, drying of the droplets applied on the substrate is slow, and handling in the process becomes complicated.
【0016】前記溶液の金属濃度の範囲は、用いる金属
元素の種類や金属塩の種類によって最適な範囲が多少異
なるが、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。The optimum range of the metal concentration of the solution is slightly different depending on the kind of the metal element and the kind of the metal salt 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.
【0017】本発明で用いられる前記の金属錯化合物の
金属元素としては、パラジウム、白金、ルテニウム、
銀、金、チタン、インジウム、銅、クロム、鉄、亜鉛、
スズ、タンタル、タングステン、鉛等を用いることがで
きる。The metal element of the metal complex compound used in the present invention is palladium, platinum, ruthenium,
Silver, gold, titanium, indium, copper, chromium, iron, zinc,
Tin, tantalum, tungsten, lead, or the like can be used.
【0018】上記の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。The means for applying the solution to the substrate may be any method as long as it is possible to form and apply droplets. In particular, fine droplets can be efficiently generated with appropriate accuracy and controlled. Also a good ink jet system 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.
【0019】上記手段で基板に付与された溶液は乾燥、
焼成工程を経て導電性無機微粒子膜とすることにより、
基板上に電子放出のための無機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 solution applied to the substrate by the above means is dried,
By making the conductive inorganic fine particle film through the firing process,
An inorganic fine particle film for emitting electrons is formed on a 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 size of the fine particle film is
It means the diameter of the fine particles whose particle shape is recognizable in the above state.
【0020】乾燥工程は通常用いられる自然乾燥、送風
乾燥、熱乾燥等を用いればよい。焼成工程は通常用いら
れる加熱手段を用いれば良い。乾燥工程と焼成工程とは
必ずしも区別された別工程として行う必要はなく、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 baking step may use a commonly used heating means. The drying step and the baking step do not necessarily have to be performed as separate and distinct steps, and may be performed continuously and simultaneously.
【0021】[0021]
【作用】上記のような方法に従い無機微粒子膜を形成し
て電子放出用導電性薄膜とするならば、液滴付与工程に
おいて基板上の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 the inorganic 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.
【0022】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水溶性高沸点溶媒は、前記
溶液の液滴が基板上で乾く際に結晶の析出を抑制して均
一な膜を与えることに寄与する。The water-soluble high-boiling solvent contained in the liquid to be applied as droplets to the substrate used in the production method of the present invention can suppress the precipitation of crystals when the droplets of the solution are dried on the substrate and provide a uniform solution. Contributes to providing a film.
【0023】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 planar type and a vertical type.
【0024】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.
【0025】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.
【0026】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. .
【0027】対向する素子電極2、3の材料としては、
一般的導体材料が用いられ、例えばNi,Cr,Au,
Mo,W,Pt,Ti,Al,Cu,Pd等の金属或は
合金およびPd,Ag,Au,RuO2 ,Pd−Ag等
の金属或は金属酸化物とガラス等から構成される印刷導
体、In2 O3 −SnO2 等の透明導体およびポリシリ
コン等の半導体材料等より適宜選択される。The material of the opposing device electrodes 2 and 3 is as follows.
A general conductor material is used, for example, Ni, Cr, Au,
A printed conductor composed of a metal or alloy such as Mo, W, Pt, Ti, Al, Cu, Pd and a metal or metal oxide such as Pd, Ag, Au, RuO 2 , Pd-Ag and glass; It is appropriately selected from a transparent conductor such as In 2 O 3 —SnO 2 and a semiconductor material such as polysilicon.
【0028】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.
【0029】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 hundreds of angstroms to several hundreds of micrometers, and more preferably from several micrometers to several tens of micrometers depending on the voltage applied between the element electrodes.
【0030】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 value and electron emission characteristics of the electrode, and the film thickness d of the device electrodes 2 and 3 is preferably several hundreds. A few micrometers from Angstrom.
【0031】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。It should be noted that not only the structure shown in FIG.
The conductive thin film 4 and the opposing element electrodes 2 and 3 may be stacked in this order.
【0032】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 its film thickness is determined by the step coverage to the device electrodes 2 and 3 and the thickness between the device electrodes 2 and 3. The resistance value is appropriately set depending on 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. It is a sheet resistance value of square ohm / square.
【0033】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 here 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.
【0034】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.
【0035】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.
【0036】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
等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 drawing showing the configuration 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 depending on the manufacturing method, the voltage applied between the device electrodes, and the like, but is preferably from several hundred angstroms to several tens of micrometers.
【0037】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 stepped 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.
【0038】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-mentioned electron-emitting device, and one example is shown in FIG.
【0039】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 with reference to FIGS. The same reference numerals as those in FIG. 1 indicate the same members.
【0040】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).
【0041】2)液滴付与手段21を用いて、水溶性高
沸点溶媒と無機金属化合物と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) Droplets 22 of an aqueous solution containing a water-soluble high-boiling solvent and an inorganic metal compound using a droplet applying means 21
Is applied to the gap portion between the device electrodes 2 and 3 of the insulating substrate so as to extend over both electrodes to form a liquid reservoir 23 (FIG. 3B). The substrate is dried and fired to form the electron-emitting-portion-forming thin film 4 (FIG. 3C).
【0042】3)つづいて、通電フォーミングと呼ばれ
る通電処理を素子電極2、3間に不図示の電源により通
電すると、導電性薄膜4の部位に構造の変化した電子放
出部5が形成される(図3(d))。この通電フォーミ
ングにより導電性薄膜4を局所的に破壊、変形もしくは
変質せしめ、構造の変化した部位を電子放出部5と呼
ぶ。通電フォーミングの電圧波形の例を図4に示す。3) Subsequently, when an energization process called energization forming is energized between the element electrodes 2 and 3 by a power supply (not shown), an electron emitting portion 5 having a changed structure is formed at the portion of the conductive thin film 4 (FIG. 2). FIG. 3D). The conductive thin film 4 is locally destroyed, deformed or deteriorated by the energization forming, and a portion where the structure is changed is referred to as an electron emitting portion 5. FIG. 4 shows an example of the voltage waveform of the energization forming.
【0043】電圧波形は、特にパルス波形が好ましく、
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
場合(図4(a))と、パルス波高値を増加させながら
電圧パルスを印加する場合(図4(b))とがある。ま
ず、パルス波高値を定電圧とした場合を図4(a)につ
いて説明する。The voltage waveform is particularly preferably a pulse waveform.
There are a case where a pulse with a constant pulse peak value is applied continuously (FIG. 4A) and a case where a voltage pulse is applied while increasing the pulse peak value (FIG. 4B). First, the case where the pulse peak value is a constant voltage will be described with reference to FIG.
【0044】図4(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り、T1を1マイクロ秒
〜10ミリ秒、T2を10マイクロ秒〜100ミリ秒と
し、三角波の波高値(通電フォーミング時のピーク電
圧)は、電子放出素子の前述した形態に応じて適宜選択
し、例えば、4V〜10V程度である。フォーミング処
理は適当な真空度、例えば、10-5torr程度の真空
雰囲気下で、素子の電極間に前記の電圧波形を数秒から
数十分間適宜印加して行う。なお、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よい。In FIG. 4A, T1 and T2 are the pulse width and pulse interval of the voltage waveform, T1 is 1 microsecond to 10 milliseconds, T2 is 10 microseconds to 100 milliseconds, and the peak value of the triangular wave ( The peak voltage at the time of energization forming is appropriately selected according to the above-described form of the electron-emitting device, and is, for example, about 4 V to 10 V. The forming process is performed by appropriately applying the above-described voltage waveform between the electrodes of the element for several seconds to several tens of minutes in a vacuum atmosphere of an appropriate degree of vacuum, for example, about 10 −5 torr. The waveform applied between the electrodes of the element is not limited to a triangular wave, and a desired waveform such as a rectangular wave may be used.
【0045】図4(b)におけるT1及びT2は、図4
(a)と同様であり、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
ずつ増加させ、適当な真空雰囲気下で印加する。T1 and T2 in FIG.
As in (a), the peak value of the triangular wave (peak voltage during energization forming) is increased, for example, in steps of about 0.1 V, and is applied under an appropriate vacuum atmosphere.
【0046】尚、この場合の通電フォーミング処理の終
了は、パルス間隔T2中に、導電性薄膜4を局部的に破
壊、変形しない程度の電圧、例えば、0.1V程度の電
圧で素子電流を測定し、抵抗値を求め、例えば、1Mオ
ーム以上の抵抗を示した時、通電フォーミングを終了と
する。In this case, the energization forming process is terminated by measuring the element current at a voltage that does not cause local destruction or deformation of the conductive thin film 4 during the pulse interval T2, for example, a voltage of about 0.1 V. Then, the resistance value is obtained. When the resistance value indicates, for example, 1 M ohm or more, the energization forming is terminated.
【0047】4)次に、通電フォーミングが終了した素
子に、活性化工程と呼ばれる処理を行うことが望まし
い。ここに言う活性化工程は、適当な真空度、例えば1
0-4〜10-5torrの真空度のもとに前記のフォーミ
ングと同様のパルス波高値を定電圧のパルスを素子に繰
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。また、パルス波高値は、好ましくは動
作駆動電圧である。4) Next, it is desirable to perform a process called an activation step on the element on which the energization forming has been completed. The activation step referred to here is performed at an appropriate degree of vacuum, for example, 1 degree.
This is a process of repeatedly applying a constant-voltage pulse to the element with a pulse peak value similar to the above-described forming under a degree of vacuum of 0 -4 to 10 -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. Further, the pulse peak value is preferably an operation drive voltage.
【0048】なお、ここで炭素及び炭素化合物とは、グ
ラファイト(単結晶、多結晶双方を指す)、非晶質カー
ボン(非晶質カーボン及び多結晶グラファイトとの混合
物を指す)であり、その膜厚は、好ましくは500オン
グストローム以下、より好ましくは300オングストロ
ーム以下である。Here, the carbon and the carbon compound are graphite (indicating both single crystal and polycrystal) and amorphous carbon (indicating a mixture of amorphous carbon and polycrystalline graphite). The thickness is preferably less than 500 Å, more preferably less than 300 Å.
【0049】5)こうして作成した電子放出素子を、フ
ォーミング工程、活性化工程での真空度より高い真空度
の真空雰囲気にし、好ましくは動作駆動する。また、よ
り好ましくは、このより高い真空度の真空雰囲気下で、
80〜150℃の加熱後、動作駆動する。5) The thus-produced electron-emitting device is placed in a vacuum atmosphere having a degree of vacuum higher than the degree of vacuum in the forming step and the activation step, and is preferably driven. Further, more preferably, in a vacuum atmosphere of this higher degree of vacuum,
After heating at 80 to 150 ° C., the operation is driven.
【0050】尚、フォーミング工程、活性化工程での真
空度より高い真空度の真空雰囲気とは、例えば、約10
-6以上の真空度を有する真空度であり、より好ましくは
超高真空系であり、炭素及び炭素化合物が新たに堆積し
ない真空度である。The vacuum atmosphere having a degree of vacuum higher than the degree of vacuum in the forming step and the activation step is, for example, about 10
It is a degree of vacuum having a degree of vacuum of −6 or more, more preferably an ultrahigh vacuum system, and a degree of vacuum in which carbon and carbon compounds are not newly deposited.
【0051】従って、これによって、これ以上の炭素及
び炭素化合物の堆積を抑制することが可能となり、素子
電流If、放出電流Ieが安定する。Accordingly, it is possible to suppress further deposition of carbon and carbon compounds, and the device current If and the emission current Ie are stabilized.
【0052】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 prepared by the above-described device structure and manufacturing method will be described with reference to FIGS.
【0053】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。図5において図1と同様の符号は、同一のも
のを示す。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間の電子放
出部5を含む導電性薄膜4を流れる素子電流Ifを測定
するための電流計、54は素子の電子放出部より放出さ
れる放出電流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、55は真空装置、56は排気
ポンプである。FIG. 5 is a schematic configuration diagram of a measurement evaluation apparatus for measuring the electron emission characteristics of the device having the configuration shown in FIG. In FIG. 5, the same reference numerals as those in FIG. 1 indicate the same components. 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 thin film 4 including the electron-emitting portion 5 between the device electrodes 2 and 3; 54, an anode electrode for capturing an emission current Ie emitted from the electron emission portion of the device;
Is a high-voltage power supply for applying a voltage to the anode electrode 54,
Reference numeral 52 denotes an emission current Ie emitted from the electron emission portion 5 of the device.
, 55 is a vacuum device, and 56 is an exhaust pump.
【0054】また、本電子放出素子およびアノード電極
54は真空装置55内に設置され、その真空装置には不
図示の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。尚、排気ポンプ56は、ターボポンプ、ロー
タリーポンプからなる通常の高真空装置系と、更にイオ
ンポンプ等からなる超高真空装置系からなる。また真空
装置全体及び電子源基板は、不図示のヒーターにより2
00度まで加熱できる。従って、本測定装置では前述の
通電フォーミング以降の工程も行うことができる。The electron-emitting device and the anode electrode 54 are installed in a vacuum device 55, which is equipped with equipment necessary for a vacuum device such as a vacuum gauge (not shown). This enables measurement and evaluation of the present element. In addition, the exhaust pump 56 includes a normal high vacuum device system including a turbo pump and a rotary pump, and an ultrahigh vacuum device system including an ion pump and the like. The entire vacuum apparatus and the electron source substrate are heated by a heater (not shown).
Can be heated up to 00 degrees. Therefore, the present measuring apparatus can also perform the steps after the energization forming described above.
【0055】なお、アノード電極の電圧は1kV〜10
kV、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 voltage of the anode electrode ranges from 1 kV to 10 kV.
kV, the distance H between the anode electrode and the electron-emitting device is 2 mm
It was measured in a range of 88 mm.
【0056】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6に示す。なお、図6は、放出電流
Ieは素子電流Ifに比べて著しく小さいので、リニア
スケールで任意単位で示されている。FIG. 6 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 and evaluation apparatus shown in FIG. In FIG. 6, since the emission current Ie is significantly smaller than the element current If, it is shown in arbitrary units on a linear scale.
【0057】図6からも明らかなように、本発明の電子
放出素子は放出電流Ieに対する三つの特徴的特性を有
する。As is clear from FIG. 6, the electron-emitting device of the present invention has three characteristic characteristics with respect to the emission current Ie.
【0058】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Vt
h)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Ieに対
する明確なしきい値電圧Vthを持った非線形素子であ
る。First, as is clear from FIG.
This element operates at a certain voltage (called a threshold voltage, Vt in FIG. 6).
h) The emission current Ie sharply increases when a device voltage of not less than the threshold voltage Vth is applied.
Is hardly detected. That is, it is a nonlinear element having a clear threshold voltage Vth with respect to the emission current Ie.
【0059】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。Second, since the emission current Ie depends on the device voltage Vf, the emission current Ie can be controlled by the device voltage Vf.
【0060】第三に、アノード電極54に捕捉される放
出電荷は、素子電圧Vfを印加する時間に依存する。す
なわち、アノード電極54に捕捉される電荷量は、素子
電圧Vfを印加する時間により制御できる。Third, the emission charge captured by the anode electrode 54 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.
【0061】以上のような、本発明の電子放出素子の特
徴的特性により、入力信号に応じて、電子放出特性が複
数の電子放出素子を配置した電子源、画像形成装置等で
も容易に制御できることとなり、多方面への応用ができ
る。As described above, due to the characteristic characteristics of the electron-emitting device of the present invention, the electron-emitting characteristics can be easily controlled by an input signal even in an electron source or an image forming apparatus having a plurality of electron-emitting devices. It can be applied to various fields.
【0062】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(図6不図示)。また、これらの素子電流
の特性は、その製法及び測定時の測定条件等に依存す
る。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。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いても利用できる。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 in FIG. 6). Further, the characteristics of these device currents depend on the manufacturing method, measurement conditions at the time of measurement, and the like. Also in this case, the electron-emitting device has the above-mentioned three characteristics. Although the basic configuration and manufacturing method of the electron-emitting device have been described above, according to the concept of the present invention, the electron-emitting device is not limited to the above-described configuration and the like as long as the electron-emitting device has the above three characteristics. It can also be used in an image forming apparatus such as an electron source and a display device described later.
【0063】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.
【0064】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 conventional example 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.
【0065】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 devices arranged in a simple matrix, the electrons emitted from the electron-emitting devices are not higher than the threshold voltage. 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.
【0066】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 configured 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.
【0067】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.
【0068】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-direction wires 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.
【0069】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, for example, SiO 2 formed by a vacuum deposition method, a printing method, a sputtering method, or the like, and is provided on the entire surface 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.
【0070】更に前述と同様にして、電子放出素子74
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 74
Opposing electrodes (not shown) are formed by m X-directional wirings 72 and n Y-directional wirings 73, and 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. They are electrically connected.
【0071】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).
【0072】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.
【0073】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.
【0074】更に、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 drive 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.
【0075】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.
【0076】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 the electron sources having the simple matrix arrangement prepared 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. .
【0077】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.
【0078】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.
【0079】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 comprises 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. .
【0080】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.
【0081】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, and a precipitation method or a printing method is used.
【0082】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.
【0083】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.
【0084】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, since the phosphors of each color must correspond to the electron-emitting devices, it is necessary to perform sufficient alignment.
【0085】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 is connected to an exhaust pipe (not shown) through 10
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.
【0086】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, referring to the block diagram of FIG. 10, a schematic configuration of a driving circuit for performing a television display based on an NTSC television signal in a display panel configured using electron sources in a simple matrix arrangement will be described. 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.
【0087】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.
【0088】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電子ビームに蛍光体を励起
するのに十分なエネルギーを付与する為に加速電圧であ
る。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 to the high voltage terminal Hv from the DC voltage source Va, which has sufficient energy to excite the phosphor into an electron beam output from the electron-emitting device. Is the accelerating voltage for providing
【0089】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.
【0090】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.
【0091】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.
【0092】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 NTSC television signal input from the outside. As is well known, a frequency separating (filter) is used. 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.
【0093】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.
【0094】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 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 I'd1 to I'dn and input to the modulation signal generator 107.
【0095】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.
【0096】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.
【0097】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 changes in accordance with the change in the voltage applied to the element. 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.
【0098】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, an electron emission does not occur even when a voltage lower than the electron emission threshold is applied, but when a voltage higher than the electron emission threshold is applied, the electron beam is not emitted. 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.
【0099】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。Therefore, 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.
【0100】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.
【0101】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。Through 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.
【0102】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, but this can be easily achieved by providing an A / D converter at the output of the 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.
【0103】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 if 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.
【0104】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.
【0105】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.
【0106】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 the electron source and the image forming apparatus will be described with reference to FIGS.
【0107】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.
【0108】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-shaped 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.
【0109】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。The 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.
【0110】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).
【0111】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 this 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, so that each electron beam By controlling the irradiation of the phosphor, one image
Can be displayed line by line.
【0112】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。Further, according to the concept of the present invention, an image forming apparatus suitable as a display device of a television conference system, a computer, etc. as well as a display device of a television broadcast is provided. Further, it can be used as an image forming apparatus as an optical printer including a photosensitive drum and the like.
【0113】[0113]
【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.
【0114】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 produced 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.
【0115】図3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.
【0116】グリセリン10重量%の水溶液を調製し、
これにジアンミン−パラジウム−ニトライトをパラジウ
ム重量濃度0.2%となるように溶解して淡黄色の溶液
を得た。A 10% by weight aqueous solution of glycerin was prepared,
To this, diammine-palladium-nitrite was dissolved to a palladium weight concentration of 0.2% to obtain a pale yellow solution.
【0117】上記の淡黄色溶液の液滴をバブルジェット
方式のインクジェット装置によって電極5、6を形成し
た石英基板の上に電極5、6にまたがるように付与し、
80℃で2分乾燥させた。次に350℃で12分焼成し
て無機微粒子膜4を形成した(図3(c))。Droplets of the above-mentioned pale yellow solution are applied to a quartz substrate having electrodes 5 and 6 formed thereon by a bubble jet type ink jet apparatus so as to straddle the electrodes 5 and 6.
Dried at 80 ° C. for 2 minutes. Next, baking was performed at 350 ° C. for 12 minutes to form an inorganic fine particle film 4 (FIG. 3C).
【0118】次に、真空容器中で素子電極5および6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 5 and 6 in a vacuum vessel, and the electron-emitting portion forming thin film 4 was energized (formed) to form the electron-emitting portion 5 (FIG. 9). 3 (d)). FIG. 4 shows a voltage waveform of the forming process.
【0119】本実施例では電圧波形のパルス幅T1を1
ミリ秒、パルス間隔T2を10ミリ秒とし、三角波の波
高値(フォーミング時のピーク電圧)は5Vとし、フォ
ーミング処理は約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50オングス
トロームであった。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 5 V, and the forming process was performed in a vacuum atmosphere of about 1 × 10 −6 torr for 60 seconds. The electron emission unit 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 50 angstroms.
【0120】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。The electron emission characteristics of the device fabricated as described above were measured by a measurement and evaluation apparatus having the structure 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.
【0121】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0.4μAとなり、電子放
出効率η=Ie/If(%)は0.05%であった。Using the above-described measurement and evaluation apparatus, 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, and at an element voltage of 12 V, the element current If becomes 0.8 mA, the emission current Ie becomes 0.4 μA, and the electron emission efficiency η = Ie / If (%). Was 0.05%.
【0122】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 embodiment 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 a triangular wave. Instead, 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.
【0123】実施例2 グリセリン3重量%の水溶液を調製し、これにジアンミ
ン−パラジウム−ニトライトをパラジウム重量濃度0.
2%となるように溶解して淡黄色の溶液を得た。この溶
液をバブルジェット方式のインクジェット装置により基
板に付与することにより、実施例1と同様にして電子放
出素子を作成し、電子放出が見られることを確認した。 Example 2 An aqueous solution containing 3% by weight of glycerin was prepared, and diammine-palladium-nitrite was added thereto at a palladium weight concentration of 0.1%.
It was dissolved to 2% to obtain a pale yellow solution. This solution was applied to the substrate by a bubble jet type ink jet device to form an electron-emitting device in the same manner as in Example 1, and it was confirmed that electron emission was observed.
【0124】アノード電極54の替わりに、前述した蛍
光膜とメタルバックを有するフェースプレートを真空装
置内に配置した。こうして電子源からの電子放出を試み
たところ蛍光膜の一部が発光し、素子電流Ieに応じて
発光の強さが変化した。こうして本素子が発光表示素子
として機能することがわかった。Instead of the anode electrode 54, a face plate having the above-described fluorescent film and metal back was disposed in a vacuum device. When electron emission from the electron source was attempted in this way, a part of the phosphor film emitted light, and the intensity of light emission changed according to the device current Ie. Thus, it was found that this element functions as a light-emitting display element.
【0125】実施例3 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。 Example 3 A solution droplet was bubble-jetted in the same manner as in Example 1 for each counter electrode of a substrate (FIG. 7) on which 256 element electrodes of 16 rows and 16 columns and matrix wiring were formed. After applying and baking with an inkjet device of a system, a forming process was performed to obtain an electron source substrate.
【0126】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Dox
1ないしDox16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。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 Dox
An arbitrary matrix image pattern could be displayed by applying a predetermined voltage to each element in a time-sharing manner through 1 to Dox16 and terminals Doy1 to Doy16 and applying a high voltage to the metal back through the terminal Hv.
【0127】実施例4〜5 表1に示す水溶液を調製して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、2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。 Examples 4 and 5 By preparing aqueous solutions shown in Table 1 and applying them to a substrate by an ink jet apparatus, an electron-emitting device was prepared in the same manner as in Examples 1 and 2, and it was confirmed that electron emission was observed. confirmed.
【0128】[0128]
【表1】 [Table 1]
【0129】比較例1、2 表2に示す水溶液を調製してインクジェット装置により
基板に付与し、実施例1、2、4、5と同様にして電子
放出素子を作成することを試みたが、結晶が析出し電子
放出部形成用薄膜は得られなかった。 Comparative Examples 1 and 2 An aqueous solution shown in Table 2 was prepared and applied to a substrate by an ink jet device, and an attempt was made to produce an electron-emitting device in the same manner as in Examples 1, 2, 4, and 5. Crystals were precipitated and a thin film for forming an electron-emitting portion could not be obtained.
【0130】[0130]
【表2】 [Table 2]
【0131】[0131]
【発明の効果】以上説明したように本発明の電子放出素
子の製造工程に用いるを含む溶液は、水溶性高沸点溶媒
が基板上での液滴の乾燥を抑制しの結晶の析出を抑える
ことから膜厚のバラツキが少ない均一な電子源用導電性
薄膜を与える。As described above, the solution containing the material used in the manufacturing process of the electron-emitting device of the present invention is characterized in that the water-soluble high-boiling solvent suppresses the drying of droplets on the substrate and the precipitation of crystals. Therefore, a uniform conductive thin film for an electron source having a small thickness variation is provided.
【0132】また、水溶性高沸点溶媒は保湿性を有する
ことから、インクジェットのノズル先端の乾燥によるイ
ンクつまり防止する効果も有する。Further, since the water-soluble high-boiling point solvent has a moisturizing property, the water-soluble high-boiling-point solvent also has an effect of preventing the ink from being clogged by drying the nozzle tip of the ink jet.
【0133】本発明の有機金属化合物を含む溶液を基板
に付与する工程は、水溶性高沸点溶媒と水とを溶媒とす
る液体を用いるので、万一の火災等の事故が起こりがた
い安全な電子源用導電性薄膜の形成工程である。In the step of applying the solution containing the organometallic compound of the present invention to a substrate, a liquid containing a water-soluble high-boiling solvent and water as a solvent is used, so that a fire or other accident is unlikely to occur. This is a step of forming a conductive thin film for an electron source.
【0134】さらに、本発明の方法に従い電子放出素子
を製造するならば、所定の位置に必要なだけの有機金属
化合物溶液を付与することができ、また前記溶液付与工
程が電子放出用薄膜の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。Further, if an electron-emitting device is manufactured according to the method of the present invention, an organic metal compound solution as required can be applied to a predetermined position. Since it also serves as a dimensional patterning step, 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.
【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13】 従来の電子放出素子の模式図である。FIG. 13 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8−171850(JP,A) 特開 平7−65708(JP,A) 特開 平4−121702(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) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01J 9/02 B41J 2/01 - 2/21 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-8-171850 (JP, A) JP-A-7-65708 (JP, A) JP-A-4-121702 (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) (58) Fields investigated (Int. 7 , DB name) H01J 9/02 B41J 2/01-2/21
Claims (16)
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、金属錯化合物
とその沸点が前記金属錯化合物の分解開始温度以上であ
る水溶性高沸点溶媒と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 of 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 having the electron-emitting portion comprises a metal complex compound and a boiling point thereof. Is not lower than the decomposition start temperature of the metal complex compound.
A process of forming an aqueous solution containing a water-soluble high-boiling-point solvent into droplets and applying the solution onto a substrate by an inkjet method , and heating the applied aqueous solution.
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、多価アルコー
ルからなる水溶性高沸点溶媒と金属錯化合物とを含む水
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。2. A conductive material having an electron emitting portion formed between electrodes.
In a method for manufacturing an electron-emitting device having a conductive film,
The step of forming the conductive film on which the protrusion is formed is performed by a multivalent alcohol.
Water containing a water-soluble high-boiling solvent consisting of
Drop the solution into droplets and apply it on the substrate by inkjet method
Applying and heating the applied aqueous solution.
A method for manufacturing an electron-emitting device, comprising:
ら20重量%の範囲であることを特徴とする請求項1ま
たは2に記載の電子放出素子の製造方法。3. A process according to claim 1, wherein the high boiling solvent the concentration of the solution is in the range from 1% to 20% by weight or
3. The method for manufacturing an electron-emitting device according to item 2 .
はジエチレンアルコールであることを特徴とする請求項
1ないし3のいずれか1項に記載の電子放出素子の製造
方法。4. The method according to claim 1, wherein the water-soluble high-boiling solvent is glycerin or
Is diethylene alcohol.
4. The method for manufacturing an electron-emitting device according to any one of items 1 to 3 .
し、金属あるいは金属酸化物となる温度が、前記水溶性
高沸点溶媒の沸点以下であることを特徴とする請求項1
ないし4のいずれか1項に記載の電子放出素子の製造方
法。5. The method according to claim 1, wherein the temperature at which the metal complex compound is decomposed by heating to form a metal or metal oxide is lower than the boiling point of the water-soluble high-boiling solvent.
5. The method for manufacturing an electron-emitting device according to any one of items 4 to 4.
あることを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1項
に記載の電子放出素子の製造方法。6. The method according to claim 1, wherein the metal complex compound is an ammine metal complex salt.
含有量で0.01重量%以上であることを特徴とする請
求項1ないし6のいずれか1項に記載の電子放出素子の
製造方法。7. The method according to claim 1, wherein the solubility of the metal complex compound in water is 0.01% by weight or more in terms of metal content. Method.
Ru,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7のいずれか1項に記載の電子放
出素子の製造方法。8. The method according to claim 1, wherein the metal of the metal complex compound is Pd, Pt,
Ru, Ag, Au, Ti, In, Cu, Cr, Fe, Z
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.
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8のいずれか1項に記載の電子放出素子の製
造方法。9. The method according to claim 1, wherein the metal content of the aqueous solution is 0.01.
The method according to any one of claims 1 to 8, wherein the content is in the range of 5% by weight to 5% by weight.
ット方式である請求項1ないし9のいずれか1項に記載
の電子放出素子の製造方法。10. A method of manufacturing an electron-emitting device according to any one of from the ink jet method there is no claim 1, which is a bubble jet system 9.
の工程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 11. wherein said conductive film formed in step according to any one of claims 1 to 1 0, electrons comprising the step of applying a forming process for forming the electron emission portion A method for manufacturing an emission element.
に通電する工程を含む請求項11に記載の電子放出素子
の製造方法。12. A method of manufacturing an electron-emitting device according to claim 1 1, wherein the forming process includes a step of energizing the electroconductive film.
出素子である請求項1ないし12のいずれか1項に記載
の電子放出素子の製造方法。13. The method of manufacturing an electron-emitting device according to any one of the electron-to-emitting device claims 1 is a surface conduction electron-emitting device 1 2.
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ないし13のいずれか1項に記載の方
法で作製することを特徴とする電子源の製造法。14. A electron emission device, a method of manufacturing an electron source having a voltage application means to the element, the method described electron-emitting device to any one of claims 1 to 1 3 A method for producing an electron source, characterized in that the electron source is produced by:
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ないし13のい
ずれか1項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。15. A method for manufacturing a display panel, comprising: an electron source including an electron-emitting device and a voltage applying means 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 manufactured by the method according to any one of from 1 3 claims 1 to electron-emitting device.
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な
いし13のいずれか1項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。16. An electron source comprising an electron-emitting device and a means for applying a voltage to the device, a luminous body which emits light by receiving electrons emitted from the device, and a voltage applied to the device based on an external signal. a manufacturing method of an image forming apparatus having a driving circuit for controlling the image forming apparatus characterized by producing by the method described electron-emitting device to any one of claims 1 to 1 3 Manufacturing method.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9949595A JP3207708B2 (en) | 1995-04-03 | 1995-04-03 | Electron emitting element, electron source, display panel, and method of manufacturing image forming apparatus |
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| JP9949595A JP3207708B2 (en) | 1995-04-03 | 1995-04-03 | Electron emitting element, electron source, display panel, and method of manufacturing image forming apparatus |
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|---|---|
| JPH08273532A JPH08273532A (en) | 1996-10-18 |
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|---|---|---|---|---|
| JP3397506B2 (en) | 1995-04-03 | 2003-04-14 | キヤノン株式会社 | Electron emitting element, electron source, display panel, and method of manufacturing image forming apparatus |
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1995
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