JPH09330647A - Electron emitting element, electron source with the electron emitting element, image forming device with the electron source, and manufacture of the electron emitting element - Google Patents
Electron emitting element, electron source with the electron emitting element, image forming device with the electron source, and manufacture of the electron emitting elementInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、電子放出素子、該
電子放出素子を多数個配置してなる電子源、及び該電子
源を用いて構成した表示装置や露光装置等の画像形成装
置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electron-emitting device, an electron source in which a large number of electron-emitting devices are arranged, and an image forming apparatus such as a display device or an exposure device configured by using the electron source.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来より、電子放出素子には大別して熱
電子放出素子と冷陰極電子放出素子の2種類が知られて
いる。冷陰極電子放出素子には電界放出型(以下、「F
E型」と称す。)、金属/絶縁層/金属型(以下、「M
IM型」と称す。)や表面伝導型電子放出素子等が有
る。2. Description of the Related Art Conventionally, two types of electron-emitting devices are known, which are a thermoelectron-emitting device and a cold cathode electron-emitting device. The field emission type (hereinafter, referred to as “F
It is called "E type". ), Metal / insulating layer / metal type (hereinafter referred to as “M
IM type ". ) And surface conduction electron-emitting devices.
【0003】FE型の例としては、W.P.Dyke
and W.W.Dolan,“Field Emis
sion”,Advance in Electron
Physics,8,89(1956)あるいはC.
A.Spindt,“Physical Proper
ties of thin−filmfield em
ission cathodes withmolyb
denum cones”,J.Appl.Phy
s.,47,5248(1976)等に開示されたもの
が知られている。[0003] As an example of the FE type, W. P. Dyke
and W. W. Dolan, "Field Emis
zone ", Advance in Electron
Physics, 8, 89 (1956) or C.I.
A. Spindt, “Physical Proper
ties of thin-filmfield em
issue cathodes withmollyb
denum cones ", J. Appl. Phys.
s. , 47, 5248 (1976).
【0004】MIM型の例としては、C.A.Mea
d,“Operation ofTunnel−Emi
ssion Devices”,J.Appl.Phy
s.,32,646(1961)等に開示されたものが
知られている。An example of the MIM type is C.I. A. Mea
d, “Operation of Tunnel-Emi
session Devices ", J. Appl. Phys.
s. , 32, 646 (1961).
【0005】表面伝導型電子放出素子の例としては、
M.I.Elinson,RadioEng.Elec
tron Phys.,10,1290(1965)等
に開示されたものがある。As an example of the surface conduction electron-emitting device,
M. I. Elinson, RadioEng. Elec
Tron Phys. , 10, 1290 (1965).
【0006】表面伝導型電子放出素子は、絶縁性基板上
に形成された小面積の薄膜に、膜面に平行に電流を流す
ことにより、電子放出が生ずる現象を利用するものであ
る。この表面伝導型電子放出素子としては、前記エリン
ソン等によるSnO2薄膜を用いたもの、Au薄膜によ
るもの[G.Dittmer:“ThinSolid
Films”,9,317(1972)]、In2O3
/SnO2薄膜によるもの[M.Hartwell a
nd C.G.Fonstad:“IEEE Tran
s.ED Conf.”,519(1975)]、カー
ボン薄膜によるもの[荒木久 他:真空、第26巻、第
1号、22頁(1983)]等が報告されている。[0006] The surface conduction electron-emitting device utilizes a phenomenon in which electrons are emitted by passing a current through a small-area thin film formed on an insulating substrate in parallel with the film surface. Examples of the surface conduction electron-emitting device include a device using a SnO 2 thin film by Elinson et al., And a device using an Au thin film [G. Dittmer: "ThinSolid
Films ", 9,317 (1972)] , In 2 O 3
/ SnO 2 thin film [M. Hartwell a
nd C.I. G. FIG. Fonstad: “IEEE Tran
s. ED Conf. , 519 (1975)], and those based on carbon thin films [Hisashi Araki et al .: Vacuum, Vol. 26, No. 1, p. 22 (1983)] and the like have been reported.
【0007】これらの表面伝導型電子放出素子の典型的
な例として、前述のM.ハートウェルの素子構成を図1
8に模式的に示す。同図において1は基板である。4は
導電性膜で、H型形状のパターンに形成された金属酸化
物薄膜等からなり、後述の通電フォーミングと呼ばれる
通電処理により電子放出部5が形成される。尚、図中の
素子電極間隔Lは、0.5〜1mm、W’は、0.1m
mで設定されている。As a typical example of these surface conduction electron-emitting devices, the above-mentioned M.P. Figure 1 shows the device configuration of Hartwell
FIG. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a substrate. Reference numeral 4 denotes a conductive film, which is formed of a metal oxide thin film or the like formed in an H-shaped pattern. The electron emission portion 5 is formed by an energization process called energization forming described later. The element electrode spacing L in the figure is 0.5 to 1 mm, and W ′ is 0.1 m.
It is set in m.
【0008】これらの表面伝導型電子放出素子において
は、電子放出を行う前に導電性膜4を予め通電フォーミ
ングと呼ばれる通電処理によって電子放出部5を形成す
るのが一般的である。即ち、通電フォーミングとは、前
記導電性膜4の両端に電圧を印加通電し、導電性膜4を
局所的に破壊、変形もしくは変質させて構造を変化さ
せ、電気的に高抵抗な状態の電子放出部5を形成する処
理である。尚、電子放出部5では導電性膜4の一部に亀
裂が発生しており、その亀裂付近から電子放出が行われ
る。その後有機物質のガスを含有する雰囲気下で、フォ
ーミングと同様にパルスの印加を繰り返す活性化処理を
行うことにより、電子放出部付近に炭素又は炭素化合物
が堆積し、電子放出量が増大する。In these surface conduction electron-emitting devices, it is general that the electron-emitting portion 5 is formed in advance on the conductive film 4 by an energization process called energization forming before the electron emission. That is, the energization forming means that a voltage is applied to both ends of the conductive film 4, and the conductive film 4 is locally destroyed, deformed or deteriorated to change the structure, and the electrons in an electrically high-resistance state are formed. This is a process for forming the emission unit 5. In the electron emitting portion 5, a crack is generated in a part of the conductive film 4, and electrons are emitted from the vicinity of the crack. Then, in an atmosphere containing a gas of an organic substance, an activation process in which a pulse is repeatedly applied is performed in the same manner as forming, whereby carbon or a carbon compound is deposited in the vicinity of the electron emission portion, and the electron emission amount is increased.
【0009】上述の表面伝導型電子放出素子は、構造が
単純であることから、大面積に亙って多数素子を配列形
成できる利点がある。そこで、この特徴を活かすための
種々の応用が研究されている。例えば、荷電ビーム源、
表示装置等の画像形成装置への利用が挙げられる。The above-mentioned surface conduction electron-emitting device has an advantage that a large number of devices can be arrayed over a large area because of its simple structure. Therefore, various applications for utilizing this feature are being researched. For example, a charged beam source,
Application to an image forming apparatus such as a display device is exemplified.
【0010】従来、多数の表面伝導型電子放出素子を配
列形成した例としては、並列に表面伝導型電子放出素子
を配列し、個々の表面伝導型電子放出素子の両端(両素
子電極)を配線(共通配線とも呼ぶ)にて夫々結線した
行を多数行配列(梯子型配置とも呼ぶ)した電子源が挙
げられる(例えば、特開昭64−31332号公報、同
1−283749号公報、同2−257552号公
報)。Conventionally, as an example in which a large number of surface conduction electron-emitting devices are formed in an array, surface conduction electron-emitting devices are arranged in parallel and both ends (both device electrodes) of each surface conduction electron-emitting device are wired. An electron source in which a large number of rows (also referred to as a ladder-type arrangement) in which each of the rows is connected by (also referred to as common wiring) is mentioned (for example, JP-A-64-31332, 1-283749, and JP-A-2-283749). -257552).
【0011】また、特に表示装置においては、液晶を用
いた表示装置と同様の平板型表示装置とすることが可能
で、しかもバックライトが不要な自発光型の表示装置と
して、表面伝導型電子放出素子を多数配置した電子源
と、この電子源からの電子線の照射により可視光を発光
する蛍光体とを組み合わせた表示装置が提案されている
(アメリカ特許第5066883号明細書)。In particular, in the case of a display device, a flat panel display device similar to a display device using liquid crystal can be used, and a self-luminous display device that does not require a backlight is used as a surface conduction type electron emission device. There has been proposed a display device in which an electron source in which a number of elements are arranged and a phosphor that emits visible light when irradiated with an electron beam from the electron source are combined (US Pat. No. 5,066,883).
【0012】[0012]
【発明が解決しようとする課題】前記電子源、画像形成
装置等に用いられる電子放出素子については、明るい表
示画像を安定して提供できるよう更に安定な電子放出特
性及び電子放出の効率向上が要望されている。With respect to the electron-emitting device used in the above-mentioned electron source, image forming apparatus, etc., there is a demand for more stable electron emission characteristics and improved electron emission efficiency so that a bright display image can be stably provided. Have been.
【0013】上記電子放出の効率とは、例えば前述の表
面伝導型電子放出素子であれば、導電性膜の両端に電圧
を印加した際に、これに流れる電流(以下、「素子電
流」と呼ぶ。)と真空中に放出される電流(以下、「放
出電流」と呼ぶ。)との比で評価されるものであり、素
子電流が小さく、放出電流が大きい電子放出素子が望ま
れている。The electron emission efficiency is, for example, in the case of the surface conduction electron-emitting device described above, when a voltage is applied across the conductive film, a current (hereinafter referred to as "device current") flowing through the conductive film is called. .) And the current emitted in a vacuum (hereinafter referred to as “emission current”), and an electron-emitting device having a small device current and a large emission current is desired.
【0014】安定的に制御し得る電子放出特性と効率の
より一層の向上がなされれば、例えば蛍光体を画像形成
部材とする画像形成装置においては、低電流で明るい高
品位な画像形成装置、例えばフラットテレビが実現され
る。また、低電流化に伴い、画像形成装置を構成する駆
動回路等のローコスト化も図れる。If the electron emission characteristics and efficiency which can be controlled stably are further improved, for example, in an image forming apparatus using a phosphor as an image forming member, a bright and high-quality image forming apparatus with low current can be used. For example, a flat television is realized. Further, as the current is reduced, the cost of a drive circuit and the like constituting the image forming apparatus can be reduced.
【0015】しかしながら、上述のM.ハートウェルの
電子放出素子にあっては、安定な電子放出特性及び電子
放出効率について、必ずしも満足のゆくものが得られて
おらず、これを用いて高輝度で動作安定性に優れた画像
形成装置を提供することは極めて難しいというのが実状
である。However, the above-mentioned M. In the Hartwell electron-emitting device, satisfactory electron-emitting characteristics and electron-emitting efficiencies have not always been obtained. In fact, it is extremely difficult to provide
【0016】従って、上記のような応用に用いられる電
子放出素子は、実用的な印加電圧に対して良好な電子放
出特性を有し、且つ長時間にわたってその特性を保持し
続けられることが必要である。Therefore, the electron-emitting device used for the above-mentioned applications is required to have a good electron-emitting characteristic with respect to a practically applied voltage and to be able to maintain the characteristic for a long time. is there.
【0017】本発明の目的は、上述した解決すべき技術
的課題を解決し、安定な電子放出特性を有し、電子放出
の効率向上を図った電子放出素子を提供することにあ
る。本発明の別の目的は、高輝度で動作安定性に優れた
画像形成装置を提供することにある。An object of the present invention is to solve the above-mentioned technical problems to be solved, and to provide an electron-emitting device having stable electron-emitting characteristics and improving electron-emitting efficiency. Another object of the present invention is to provide an image forming apparatus having high brightness and excellent operation stability.
【0018】[0018]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成すべく
成された本発明の構成は、以下の通りである。The structure of the present invention to achieve the above object is as follows.
【0019】即ち、本発明の第一は、対向する一対の電
極間に、電子放出部を有する導電性膜を備える電子放出
素子において、前記電子放出部の少なくとも一部が、化
学的気相成長法により形成された金属窒化物を主成分と
する膜で被覆されていることを特徴とする電子放出素子
にある。That is, the first aspect of the present invention is an electron-emitting device including a conductive film having an electron-emitting portion between a pair of opposing electrodes, wherein at least a part of the electron-emitting portion is chemically vapor-deposited. An electron-emitting device characterized by being coated with a film containing a metal nitride as a main component formed by a method.
【0020】上記本発明第一の電子放出素子は、さらに
その特徴として、「前記金属窒化物を主成分とする膜
は、前記電子放出部を境にした何れか一方の前記導電性
膜上にも配されている」こと、「前記金属窒化物を主成
分とする膜は、多結晶質、単結晶質、非晶質、又はこれ
らの混晶によって構成されている」こと、「表面伝導型
電子放出素子である」こと、「前記金属窒化物の仕事関
数が、前記電子放出部の他の構成材料の仕事関数より小
さい」こと、「前記金属窒化物の融点が、前記導電性膜
の構成材料の融点より高い」こと、をも含む。The electron-emitting device according to the first aspect of the present invention is further characterized in that "the film containing the metal nitride as a main component is formed on one of the conductive films with the electron-emitting portion as a boundary. Is also arranged "," the film containing metal nitride as a main component is composed of polycrystalline, single crystalline, amorphous, or a mixed crystal thereof "," surface conduction type ""It is an electron-emitting device", "the work function of the metal nitride is smaller than the work functions of other constituent materials of the electron-emitting portion", "the melting point of the metal nitride is the constitution of the conductive film". "Above the melting point of the material".
【0021】また、本発明の第二は、上記本発明第一の
電子放出素子の製造方法であって、少なくとも、前記導
電性膜に電子放出部を形成するフォーミング工程と、化
学的気相成長法により金属窒化物を主成分とする膜を形
成する活性化工程とを含むことを特徴とする電子放出素
子の製造方法にある。A second aspect of the present invention is a method for manufacturing an electron-emitting device according to the first aspect of the present invention, which comprises at least a forming step of forming an electron-emitting portion in the conductive film, and chemical vapor deposition. And an activation step of forming a film containing metal nitride as a main component by a method.
【0022】上記本発明第二の製造方法は、さらにその
特徴として、「前記活性化工程は、減圧下で前記一対の
電極に電圧を印加して行われる」こと、「前記一対の電
極に印加する電圧は、パルスで印加される」こと、をも
含む。The second manufacturing method of the present invention is further characterized in that "the activation step is performed by applying a voltage to the pair of electrodes under reduced pressure", and "applying to the pair of electrodes". The voltage to be applied is also applied in pulses ”.
【0023】また、本発明の第三は、入力信号に応じて
電子を放出する電子源であって、上記本発明第一の電子
放出素子を、基体上に複数個配置したことを特徴とする
電子源にある。A third aspect of the present invention is an electron source that emits electrons in response to an input signal, wherein a plurality of the electron-emitting devices of the first aspect of the present invention are arranged on a substrate. It is in the electron source.
【0024】上記本発明第三の電子源は、さらにその特
徴として、「前記電子放出素子の複数が梯子状に配置さ
れており、個々の電子放出素子の両素子電極が並列に二
本の行配線に接続されており、更に変調手段を有する」
こと、「前記複数の電子放出素子がマトリクス状に配置
されており、個々の電子放出素子の一方の素子電極を行
配線に接続し、個々の電子放出素子の他方の素子電極を
前記行配線と直交する列配線に接続した」こと、をも含
む。The third electron source of the present invention is further characterized in that "a plurality of the electron-emitting devices are arranged in a ladder shape, and both device electrodes of each electron-emitting device are arranged in two rows in parallel. It is connected to the wiring and has modulation means. "
That is, "the plurality of electron-emitting devices are arranged in a matrix, one device electrode of each electron-emitting device is connected to a row wiring, and the other device electrode of each electron-emitting device is connected to the row wiring. “Connected to orthogonal column wiring” is also included.
【0025】さらに、本発明の第四は、入力信号に基づ
いて画像を形成する装置であって、少なくとも、上記本
発明第三の電子源と、画像形成部材とによって構成され
たことを特徴とする画像形成装置にある。Further, a fourth aspect of the present invention is an apparatus for forming an image based on an input signal, which is constituted by at least the electron source of the third aspect of the present invention and an image forming member. Image forming apparatus.
【0026】本発明者は、電子放出素子の電子放出効率
及び電子放出特性の劣化について詳細な検討を行った結
果、素子の寿命(電子放出特性の劣化時間)は、主に導
電性膜の駆動経時劣化によって制限されていることが分
かった。これは、表面伝導型電子放出は冷電子放出であ
るが、非常に薄い膜に比較的大きな電流密度の素子電流
が流れ、また、電子放出の際、電子は特に電子放出部の
高電位側の導電性膜上で散乱を起こすため、徐々に電子
放出部近傍の温度が上昇し、主に高電位側の導電性膜が
融解、凝集するためと考えている。As a result of a detailed study on the deterioration of the electron emission efficiency and the electron emission characteristic of the electron-emitting device, the present inventor found that the life of the device (deterioration time of the electron emission characteristic) is mainly driven by the conductive film. It was found to be limited by aging. This is because surface conduction electron emission is cold electron emission, but a device current with a relatively large current density flows in a very thin film, and during electron emission, electrons are especially on the high potential side of the electron emitting portion. It is considered that since the scattering occurs on the conductive film, the temperature in the vicinity of the electron emitting portion gradually rises, and the conductive film on the high potential side mainly melts and aggregates.
【0027】本発明によれば、金属窒化物を主成分とす
る膜によって電子放出部さらには導電性膜を被覆するこ
とによって、より高い電子放出効率を達成し、且つ、駆
動経時劣化を抑制し得るものである。これにより、安定
且つ高効率の電子放出特性を保持し得る電子放出素子を
実現でき、さらには高輝度で動作安定性に優れ、良好な
画像を長期に渡って形成し得る画像形成装置を実現でき
る。According to the present invention, by coating the electron-emitting portion and the conductive film with the film containing metal nitride as the main component, higher electron-emitting efficiency is achieved and the deterioration with driving is suppressed. I will get it. As a result, it is possible to realize an electron-emitting device capable of maintaining stable and highly efficient electron-emitting characteristics, and further it is possible to realize an image forming apparatus capable of forming a good image for a long period of time with high brightness and excellent operation stability. .
【0028】[0028]
【発明の実施の形態】次に、本発明の好ましい実施態様
を示す。Next, preferred embodiments of the present invention will be described.
【0029】本発明を適用し得る電子放出素子は、先述
したような冷陰極型の電子放出素子に分類されるもの
で、それらの中でも電子放出特性等の観点から特に表面
伝導型の電子放出素子が好適である。このため、以下で
は表面伝導型電子放出素子を例に挙げて説明する。The electron-emitting device to which the present invention can be applied is classified into the cold cathode type electron-emitting device as described above. Among them, the surface conduction type electron-emitting device is particularly preferable from the viewpoint of electron emission characteristics. Is preferred. Therefore, the surface conduction electron-emitting device will be described below as an example.
【0030】本発明を適用し得る表面伝導型電子放出素
子の基本的構成には大別して、平面型と垂直型の2つが
ある。まず、平面型の表面伝導型電子放出素子の基本的
な構成について説明する。The basic structure of the surface conduction electron-emitting device to which the present invention can be applied is roughly classified into a planar type and a vertical type. First, the basic structure of a flat surface conduction electron-emitting device will be described.
【0031】図1は、本発明の平面型表面伝導型電子放
出素子の一構成例を示す模式図であり、図1(a)は平
面図、図1(b)は縦断面図である。図1において、1
は基板、2と3は素子電極、4は導電性膜、5は電子放
出部、10は金属窒化物を主成分とする膜(以下、「金
属窒化物膜」という。)である。FIGS. 1A and 1B are schematic views showing an example of the configuration of a planar surface conduction electron-emitting device according to the present invention. FIG. 1A is a plan view and FIG. 1B is a longitudinal sectional view. In FIG. 1, 1
Is a substrate, 2 and 3 are device electrodes, 4 is a conductive film, 5 is an electron emitting portion, and 10 is a film containing metal nitride as a main component (hereinafter referred to as “metal nitride film”).
【0032】基板1としては、石英ガラス、Na等の不
純物含有量を減少させたガラス、青板ガラス、青板ガラ
スにスパッタ法等によりSiO2を積層した積層体、ア
ルミナ等のセラミックス及びSi基板等を用いることが
できる。Examples of the substrate 1 include quartz glass, glass having a reduced impurity content such as Na, blue plate glass, a laminate of blue plate glass with SiO 2 laminated thereon by sputtering, ceramics such as alumina, and a Si substrate. Can be used.
【0033】対向する素子電極2,3の材料としては、
一般的な導体材料を用いることができ、例えばNi、C
r、Au、Mo、W、Pt、Ti、Al、Cu、Pd等
の金属或は合金及びPd、Ag、Au、RuO2 、Pd
−Ag等の金属或は金属酸化物とガラス等から構成され
る印刷導体、In2O3−SnO2 等の透明導電体及びポ
リシリコン等の半導体導体材料等から適宜選択される。The material of the opposing device electrodes 2 and 3 is
Common conductor materials can be used, for example Ni, C
metals or alloys such as r, Au, Mo, W, Pt, Ti, Al, Cu, Pd and Pd, Ag, Au, RuO 2 , Pd
It is appropriately selected from a printed conductor composed of a metal such as —Ag or a metal oxide and glass, a transparent conductor such as In 2 O 3 —SnO 2 and a semiconductor conductor material such as polysilicon.
【0034】素子電極間隔L、素子電極長さW、導電性
膜4の形状等は、応用される形態等を考慮して、設計さ
れる。素子電極間隔Lは、好ましくは、数百nmから数
百μmの範囲とすることができ、より好ましくは、素子
電極間に印加する電圧等を考慮して数μmから数十μm
の範囲とすることができる。The element electrode interval L, the element electrode length W, the shape of the conductive film 4 and the like are designed in consideration of the applied form and the like. The element electrode spacing L can be preferably in the range of several hundreds nm to several hundreds μm, and more preferably several μm to several tens μm in consideration of the voltage applied between the device electrodes.
Can be in the range of.
【0035】素子電極長さWは、電極の抵抗値、電子放
出特性を考慮して、数μmから数百μmの範囲とするこ
とができる。素子電極2,3の膜厚dは、数十nmから
数μmの範囲とすることができる。The length W of the device electrode can be in the range of several μm to several hundred μm in consideration of the resistance value of the electrode and the electron emission characteristics. The film thickness d of the device electrodes 2 and 3 can be in the range of several tens nm to several μm.
【0036】尚、図1に示した構成だけでなく、基板1
上に、導電性膜4、対向する素子電極2,3の順に積層
した構成とすることもできる。In addition to the structure shown in FIG.
It is also possible to have a structure in which the conductive film 4 and the opposing device electrodes 2 and 3 are laminated in this order on top.
【0037】導電性膜4を構成する材料としては、例え
ばPd,Pt,Ru,Ag,Au,Ti,In,Cu,
Cr,Fe,Zn,Sn,Ta,W,Pb等の金属、P
dO,SnO2 ,In2 O3 ,PbO,Sb2 O3 等の
酸化物、HfB2 ,ZrB2,LaB6 ,CeB6 ,Y
B4 ,GdB4 等の硼化物、TiC,ZrC,HfC,
TaC,SiC,WCなどの炭化物、TiN,ZrN,
HfN等の窒化物、Si,Ge等の半導体、カーボン等
が挙げられる。As a material constituting the conductive film 4, for example, Pd, Pt, Ru, Ag, Au, Ti, In, Cu,
Metals such as Cr, Fe, Zn, Sn, Ta, W, and Pb;
oxides such as dO, SnO 2 , In 2 O 3 , PbO, Sb 2 O 3 , HfB 2 , ZrB 2 , LaB 6 , CeB 6 , Y
Borides such as B 4 and GdB 4 , TiC, ZrC, HfC,
Carbides such as TaC, SiC and WC, TiN, ZrN,
Examples include nitrides such as HfN, semiconductors such as Si and Ge, and carbon.
【0038】導電性膜4には、良好な電子放出特性を得
るために、微粒子で構成された微粒子膜を用いるのが好
ましい。その膜厚は、素子電極2,3へのステップカバ
レージ、素子電極2,3間の抵抗値及び後述するフォー
ミング条件等を考慮して適宜設定されるが、通常は、数
Å〜数百nmの範囲とするのが好ましく、さらに好まし
くは、5〜50nmの範囲である。その抵抗値は、Rs
が102 Ω/□から107 Ω/□の値であるのが好まし
い。なお、Rsは、幅がwで長さがlの薄膜の長さ方向
に測定した抵抗Rを、R=Rs(l/w)と書いたとき
に現れる量である。ここで述べる微粒子膜とは、複数の
微粒子が集合した膜であり、その微細構造は、微粒子が
個々に分散配置した状態のみならず、微粒子が互いに隣
接、あるいは重なり合った状態(いくつかの微粒子が集
合し、全体として島状構造を形成している場合も含む)
をとっている。微粒子の粒径は、数Åから数百nmの範
囲、好ましくは、1nmから20nmの範囲である。As the conductive film 4, a fine particle film composed of fine particles is preferably used in order to obtain good electron emission characteristics. The film thickness is appropriately set in consideration of the step coverage to the device electrodes 2 and 3, the resistance value between the device electrodes 2 and 3, and the forming conditions described later, but normally, it is several Å to several hundred nm. It is preferably in the range, and more preferably in the range of 5 to 50 nm. The resistance value is Rs
Is preferably 10 2 Ω / □ to 10 7 Ω / □. Note that Rs is an amount that appears when the resistance R measured in the length direction of a thin film having a width w and a length l is written as R = Rs (l / w). The fine particle film described here is a film in which a plurality of fine particles are aggregated, and its fine structure is not only in a state in which fine particles are individually dispersed and arranged but also in a state in which fine particles are adjacent to each other or overlap each other (some fine particles are (Including cases where they are aggregated to form an island structure as a whole)
Has taken. The particle size of the fine particles is in the range of several to several hundreds of nm, preferably in the range of 1 to 20 nm.
【0039】なお、本明細書では頻繁に「微粒子」とい
う言葉を用いるので、その意味について説明する。In the present specification, the term “fine particles” is frequently used, and its meaning will be described.
【0040】小さな粒子を「微粒子」と呼び、これより
も小さなものを「超微粒子」と呼ぶ。「超微粒子」より
もさらに小さく、原子の数が数百個程度以下のものを
「クラスター」と呼ぶことは広く行われている。Small particles are called "fine particles", and smaller ones are called "ultra fine particles". It is widely known that particles smaller than "ultrafine particles" and having a number of atoms of about several hundreds or less are called "clusters".
【0041】しかしながら、それぞれの境は厳密なもの
ではなく、どの様な性質に注目して分類するかにより変
化する。また「微粒子」と「超微粒子」を一括して「微
粒子」と呼ぶ場合もあり、本明細書中での記述はこれに
沿ったものである。However, each boundary is not strict, and changes depending on what kind of property is focused on. Further, “fine particles” and “ultrafine particles” may be collectively referred to as “fine particles”, and the description in this specification is in line with this.
【0042】例えば、「実験物理学講座14 表面・微
粒子」(木下是雄 編、共立出版1986年9月1日発
行)では、「本稿で微粒子と言うときにはその直径がだ
いたい2〜3μm程度から10nm程度までとし、特に
超微粒子というときは粒径が10nm程度から2〜3n
m程度までを意味することにする。両者を一括して単に
微粒子と書くこともあってけっして厳密なものではな
く、だいたいの目安である。粒子を構成する原子の数が
2個から数十〜数百個程度の場合はクラスターと呼
ぶ。」(195ページ 22〜26行目)と記述されて
いる。For example, in “Experimental Physics Course 14: Surfaces and Particles” (edited by Kinoshita Yoshio, published by Kyoritsu Shuppan, September 1, 1986), “particles in this paper have diameters of about 2-3 μm to 10 nm. And especially when it is referred to as ultrafine particles, the particle size is about 10 nm to 2-3 n.
It means up to about m. It is not exactly strict because both are collectively written as fine particles, but it is a rough guide. When the number of atoms constituting a particle is from 2 to several tens to several hundreds, it is called a cluster. (Page 195, lines 22 to 26).
【0043】付言すると、新技術開発事業団の“林・超
微粒子プロジェクト”での「超微粒子」の定義は、粒径
の下限はさらに小さく、次のようなものであった。In addition, the definition of "ultra-fine particles" in the "Hayashi / Ultra-fine Particle Project" of the New Technology Development Corporation has a lower limit of the particle size, which is as follows.
【0044】「創造科学技術推進制度の“超微粒子プロ
ジェクト”(1981〜1986)では、粒子の大きさ
(径)がおよそ1〜100nmの範囲のものを“超微粒
子”(ultra fine particle)と呼
ぶことにした。すると1個の超微粒子はおよそ100〜
108 個くらいの原子の集合体という事になる。原子の
尺度でみれば超微粒子は大〜巨大粒子である。」(「超
微粒子−創造科学技術」林主税、上田良二、田崎明
編;三田出版 1988年 2ページ1〜4行目)/
「超微粒子よりさらに小さいもの、すなわち原子が数個
〜数百個で構成される1個の粒子は、ふつうクラスター
と呼ばれる」(同書2ページ12〜13行目)。In the "Ultrafine particle project" (1981 to 1986) of the Creative Science and Technology Promotion System, particles having a size (diameter) in the range of about 1 to 100 nm are called "ultrafine particles". Then, one ultrafine particle is about 100-
It is an aggregate of about 10 8 atoms. Ultra-fine particles are large to giant particles on an atomic scale. ("Ultra Fine Particles-Creative Science and Technology" Hayashi Tax, Ryoji Ueda, Akira Tazaki
Edited by Mita Shuppan 1988, page 2, lines 1 to 4) /
"A particle even smaller than an ultrafine particle, that is, a single particle composed of several to several hundred atoms, is usually called a cluster" (ibid., Page 2, lines 12 to 13).
【0045】上記のような一般的な呼び方をふまえて、
本明細書において「微粒子」とは多数の原子・分子の集
合体で、粒径の下限は数Å〜1nm程度、上限は数μm
程度のものを指すこととする。Based on the above general term,
In the present specification, "fine particles" are aggregates of a large number of atoms and molecules, the lower limit of the particle size is several Å to 1 nm, and the upper limit thereof is several μm.
I will refer to something of a degree.
【0046】電子放出部5は、導電性膜4の一部に形成
された高抵抗の亀裂により構成され、導電性膜4の膜
厚、膜質、材料及び後述する通電フォーミング等の手法
等に依存したものとなる。電子放出部5の内部には、数
Åから数十nmの範囲の粒径の導電性微粒子が存在する
場合もある。この導電性微粒子は、導電性膜4を構成す
る材料の元素の一部、あるいは全ての元素を含有するも
のとなる。The electron-emitting portion 5 is composed of a high-resistance crack formed in a part of the conductive film 4, and depends on the film thickness, film quality, material of the conductive film 4 and a method such as energization forming described later. It will be what you did. In some cases, conductive fine particles having a particle size in the range of several 数 to several tens of nm are present inside the electron-emitting portion 5. The conductive fine particles contain some or all of the elements of the material forming the conductive film 4.
【0047】金属窒化物を主成分とする膜10は、その
組成の少なくとも半分が金属窒化物からなり、その他に
金属等を含む。これに用いられる金属窒化物は、単一金
属元素の窒化物に限らず、複数の金属元素を含む複合窒
化物であってもよい。かかる金属窒化物膜10は、化学
的気相成長法により導電性膜4上に選択的に堆積するこ
とで形成したものである。具体的には例えば有機金属化
合物あるいは金属のハロゲン化物と、NH3 あるいは窒
素の混合物を含む気相中で、素子電極2,3間に電圧を
印加することで、選択堆積させることができる。At least half of the composition of the film 10 containing metal nitride as a main component is made of metal nitride, and additionally contains a metal or the like. The metal nitride used for this purpose is not limited to a nitride of a single metal element, but may be a composite nitride containing a plurality of metal elements. The metal nitride film 10 is formed by selectively depositing on the conductive film 4 by a chemical vapor deposition method. Specifically, for example, selective deposition can be performed by applying a voltage between the device electrodes 2 and 3 in a gas phase containing a mixture of an organometallic compound or a metal halide and NH 3 or nitrogen.
【0048】上記の金属窒化物膜10は、通常、多結晶
質、単結晶質、非晶質、又はこれらの混晶によって構成
されているものである。The metal nitride film 10 is usually composed of polycrystalline, single crystalline, amorphous, or a mixed crystal thereof.
【0049】上記の金属窒化物は仕事関数が電子放出部
を構成する他の物質より低く、望ましくは4eV以下
で、融点が、同じく高く望ましくは3000℃前後の物
質であることが好ましい。具体的には例えばTaN,T
iNなどである。これにより、好ましい電子放出特性が
得られ、また従来と同等以上の動作安定性が期待され
る。It is preferable that the above metal nitride has a work function lower than that of other substances constituting the electron emitting portion, preferably 4 eV or less, and has a high melting point, preferably about 3000 ° C. Specifically, for example, TaN, T
iN and the like. As a result, preferable electron emission characteristics are obtained, and operation stability equal to or higher than that of the conventional one is expected.
【0050】本発明の電子放出素子では、図1に示され
るように、電子放出部5を境にした何れか一方ないし両
方の導電性膜4の少なくとも一部が、上記金属窒化物を
主成分とする膜10により被覆されている。また、素子
電極2,3間の距離にも依るが、素子電極上にも化学的
気相成長法により形成された金属窒化物膜10が堆積す
る場合もある。In the electron-emitting device of the present invention, as shown in FIG. 1, at least a part of one or both of the conductive films 4 with the electron-emitting portion 5 as a boundary is mainly composed of the above metal nitride. And is covered with a film 10. Although depending on the distance between the device electrodes 2 and 3, the metal nitride film 10 formed by the chemical vapor deposition method may also be deposited on the device electrodes.
【0051】次に、垂直型の表面伝導型電子放出素子に
ついて説明する。Next, a vertical type surface conduction electron-emitting device will be described.
【0052】図2は、本発明の垂直型の表面伝導型電子
放出素子の一構成例を示す模式図であり、図1に示した
部位と同じ部位には図1に付した符号と同一の符号を付
している。21は段差形成部である。基板1、素子電極
2及び3、導電性膜4、電子放出部5、金属窒化物膜を
主成分とする10は、前述した平面型表面伝導型電子放
出素子の場合と同様の材料で構成することができる。段
差形成部21は、真空蒸着法、印刷法、スパッタ法等で
形成されたSiO2 等の絶縁性材料で構成することがで
きる。段差形成部21の膜厚は、先に述べた平面型表面
伝導型電子放出素子の素子電極間隔Lに対応し、数百n
mから数十μmの範囲とすることができる。この膜厚
は、段差形成部の製法、及び、素子電極間に印加する電
圧を考慮して設定されるが、数十nmから数μmの範囲
が好ましい。FIG. 2 is a schematic view showing an example of the configuration of a vertical surface conduction electron-emitting device according to the present invention. The same portions as those shown in FIG. Signs are attached. 21 is a step forming part. The substrate 1, the device electrodes 2 and 3, the conductive film 4, the electron emission portion 5, and the metal nitride film 10 as a main component are made of the same material as in the case of the planar surface conduction electron emission device described above. be able to. The step forming portion 21 can be made of an insulating material such as SiO 2 formed by a vacuum deposition method, a printing method, a sputtering method, or the like. The film thickness of the step forming portion 21 corresponds to the device electrode interval L of the flat surface conduction electron-emitting device described above, and is several hundreds n.
It can be in the range of m to several tens of μm. This film thickness is set in consideration of the manufacturing method of the step forming portion and the voltage applied between the element electrodes, but is preferably in the range of several tens nm to several μm.
【0053】導電性膜4は、素子電極2及び3と段差形
成部21作製後に、該素子電極2,3の上に積層され
る。電子放出部5は、図2においては、段差形成部21
に形成されているが、作製条件、フォーミング条件等に
依存し、形状、位置ともこれに限られるものではない。The conductive film 4 is laminated on the device electrodes 2 and 3 after the device electrodes 2 and 3 and the step forming portion 21 are formed. The electron-emitting portion 5 is the step forming portion 21 in FIG.
However, depending on manufacturing conditions, forming conditions, and the like, the shape and position are not limited to these.
【0054】本発明の表面伝導型電子放出素子の製造方
法としては様々な方法があるが、その一例を図3に基づ
いて説明する。尚、図3においても図1に示した部位と
同じ部位には図1に付した符号と同一の符号を付してい
る。There are various methods for manufacturing the surface conduction electron-emitting device of the present invention. One example will be described with reference to FIG. In FIG. 3, the same parts as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals as those shown in FIG.
【0055】1)基板1を洗剤、純水及び有機溶剤等を
用いて十分に洗浄し、真空蒸着法、スパッタ法等により
素子電極材料を堆積後、例えばフォトリソグラフィー技
術を用いて基板1上に素子電極2,3を形成する(図3
(a))。1) The substrate 1 is thoroughly washed with a detergent, pure water, an organic solvent, etc., and after the element electrode material is deposited by the vacuum deposition method, the sputtering method, etc., the substrate 1 is deposited on the substrate 1 by, for example, the photolithography technique. The device electrodes 2 and 3 are formed (see FIG. 3).
(A)).
【0056】2)素子電極2,3を設けた基板1上に、
有機金属溶液を塗布して、有機金属膜を形成する。有機
金属溶液には、前述の導電性膜4の材料の金属を主元素
とする有機化合物の溶液を用いることができる。有機金
属膜を加熱焼成処理し、リフトオフ、エッチング等によ
りパターニングし、導電性膜4を形成する(図3
(b))。ここでは、有機金属溶液の塗布法を挙げて説
明したが、導電性膜4の形成法はこれに限られるもので
はなく、真空蒸着法、スパッタ法、化学的気相堆積法、
分散塗布法、ディッピング法、スピンナー法等を用いる
こともできる。2) On the substrate 1 on which the device electrodes 2 and 3 are provided,
An organometallic solution is applied to form an organometallic film. As the organic metal solution, a solution of an organic compound containing the metal of the material of the conductive film 4 as a main element can be used. The organic metal film is heated and baked, and is patterned by lift-off, etching or the like to form the conductive film 4 (FIG. 3).
(B)). Here, the method of applying the organic metal solution has been described as an example, but the method of forming the conductive film 4 is not limited to this, and a vacuum deposition method, a sputtering method, a chemical vapor deposition method,
It is also possible to use a dispersion coating method, a dipping method, a spinner method, or the like.
【0057】3)続いて、フォーミング工程を施す。こ
のフォーミング工程の方法の一例として通電処理による
方法を説明する。素子電極2,3間に、不図示の電源よ
り通電すると、導電性膜4の部位に、構造の変化した電
子放出部5が形成される(図3(c))。通電フォーミ
ングによれば、導電性膜4に、局所的に破壊,変形もし
くは変質等の構造の変化した部位が形成される。該部位
が電子放出部5を構成する。通電フォーミングの電圧波
形の例を図4に示す。3) Subsequently, a forming process is performed. As an example of a method of the forming step, a method by an energization process will be described. When electricity is supplied from a power supply (not shown) between the device electrodes 2 and 3, an electron emitting portion 5 having a changed structure is formed at the portion of the conductive film 4 (FIG. 3C). According to the energization forming, the conductive film 4 is locally formed with a portion having a structural change such as breakage, deformation or alteration. This portion constitutes the electron emission section 5. FIG. 4 shows an example of the voltage waveform of the energization forming.
【0058】電圧波形は、特にパルス波形が好ましい。
これにはパルス波高値を定電圧としたパルスを連続的に
印加する図4(a)に示した手法と、パルス波高値を増
加させながらパルスを印加する図4(b)に示した手法
がある。The voltage waveform is particularly preferably a pulse waveform.
For this purpose, the method shown in FIG. 4 (a) in which a pulse having a constant pulse peak value is continuously applied and the method shown in FIG. 4 (b) in which a pulse is applied while increasing the pulse peak value are used. is there.
【0059】まず、パルス波高値を定電圧とした場合に
ついて図4(a)で説明する。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る。三
角波の波高値(通電フォーミング時のピーク電圧)は、
表面伝導型電子放出素子の形態に応じて適宜選択され
る。このような条件のもと、例えば、数秒から数十分間
電圧を印加する。パルス波形は、三角波に限定されるも
のではなく、矩形波等の所望の波形を採用することがで
きる。First, the case where the pulse peak value is a constant voltage will be described with reference to FIG. T1 in FIG.
And T2 are the pulse width and pulse interval of the voltage waveform. The peak value of the triangular wave (peak voltage during energization forming) is
It is appropriately selected depending on the form of the surface conduction electron-emitting device. Under such conditions, for example, a voltage is applied for several seconds to several tens minutes. The pulse waveform is not limited to a triangular wave, and a desired waveform such as a rectangular wave can be adopted.
【0060】次に、パルス波高値を増加させながら電圧
パルスを印加する場合について図4(b)で説明する。
図4(b)におけるT1及びT2は、図4(a)に示し
たのと同様とすることができる。三角波の波高値(通電
フォーミング時のピーク電圧)は、例えば0.1Vステ
ップ程度づつ、増加させることができる。Next, the case where the voltage pulse is applied while the pulse crest value is increased will be described with reference to FIG.
T1 and T2 in FIG. 4B can be the same as those shown in FIG. 4A. The peak value of the triangular wave (peak voltage during energization forming) can be increased, for example, by about 0.1 V steps.
【0061】通電フォーミング処理の終了は、パルス間
隔T2中に、導電性膜4を局所的に破壊,変形しない程
度の電圧を印加し、電流を測定して検知することができ
る。例えば0.1V程度の電圧印加により流れる電流を
測定し、抵抗値を求めて、1MΩ以上の抵抗を示した
時、通電フォーミングを終了させる。The end of the energization forming process can be detected by applying a voltage that does not locally destroy or deform the conductive film 4 during the pulse interval T2, and measuring the current. For example, a current flowing when a voltage of about 0.1 V is applied is measured, and a resistance value is obtained. When a resistance of 1 MΩ or more is indicated, the energization forming is terminated.
【0062】4)フォーミングを終えた素子には金属窒
化物膜10の選択成長をおこなう活性化工程と呼ばれる
処理を施す。この活性化工程により、素子電流If,放
出電流Ieを、著しく変化させることができる。4) After the forming, the element is subjected to a treatment called an activation step for selectively growing the metal nitride film 10. By this activation process, the device current If and the emission current Ie can be remarkably changed.
【0063】金属窒化物を主成分とする膜10の形成
は、例えば10-2〜10-5Torr程度の真空度に保持
された真空容器内に、有機金属化合物あるいは金属のハ
ロゲン化物と、NH3 あるいは窒素の混合物を導入し、
通電フォーミングと同様の電圧印加を行うことで形成さ
れる。即ち、化学的気相成長法により、真空中に存在す
る有機金属化合物あるいは金属のハロゲン化物と、NH
3 あるいは窒素の混合物が分解され、金属窒化物を主成
分とし、条件によっては金属も含む堆積膜10が形成さ
れる(図3(d))。The formation of the film 10 containing metal nitride as a main component is performed by, for example, depositing an organometallic compound or a metal halide and NH in a vacuum container kept at a vacuum degree of about 10 -2 to 10 -5 Torr. Introduce a mixture of 3 or nitrogen,
It is formed by applying the same voltage as in energization forming. That is, by a chemical vapor deposition method, an organometallic compound or a metal halide present in a vacuum and NH
A mixture of 3 or nitrogen is decomposed to form a deposited film 10 containing metal nitride as a main component and also a metal depending on conditions (FIG. 3D).
【0064】ここで用いる有機金属化合物あるいは金属
のハロゲン化物としては、具体的にはペンタジメチルア
ミノタンタル、テトラジメチルアミノチタン、テトラジ
エチルアミノチタン、テトラジメチルアミノジルコニウ
ム、テトラジエチルアミノジルコニウム、TiCl4 、
TaCl4 、HfCl4 、VCl4 などが挙げられる。Specific examples of the organometallic compound or metal halide used here include pentadimethylaminotantalum, tetradimethylaminotitanium, tetradiethylaminotitanium, tetradimethylaminozirconium, tetradiethylaminozirconium, TiCl 4 ,
TaCl 4, HfCl 4, such as VCl 4, and the like.
【0065】上記の活性化処理は素子電流Ifと放出電
流Ieを測定しながら、効率η(放出電流Ieを素子電
流Ifで割った値)を算出し、効率が最大となる時間で
活性化処理を終了させることが出来る。In the activation process, the efficiency η (value obtained by dividing the emission current Ie by the device current If) is calculated while measuring the device current If and the emission current Ie, and the activation process is performed at the time when the efficiency is maximized. Can be ended.
【0066】本発明に係る活性化処理(即ち、金属窒化
物膜形成処理)によると、例えば、図1に示されるよう
に、フォーミング処理によって変形,変質せしめた電子
放出部5の一部より主に高電位側に、化学的気相成長法
により形成された金属及び金属窒化物が、堆積する。上
記工程の途中で電圧の極性を逆転して、高電位側、低電
位側の両方に同等の金属及び金属窒化膜を堆積させても
良い。According to the activation process (that is, the metal nitride film forming process) according to the present invention, for example, as shown in FIG. 1, a part of the electron-emitting portion 5 which is deformed and altered by the forming process is mainly treated. On the high potential side, metal and metal nitride formed by chemical vapor deposition are deposited. It is also possible to reverse the polarity of the voltage during the above process and deposit the same metal and metal nitride film on both the high potential side and the low potential side.
【0067】5)このような工程を経て得られた電子放
出素子は、安定化工程を行うことが好ましい。この工程
は、真空容器内の活性化処理のために導入した物質や、
残存する有機物質を排気する工程である。真空容器を排
気する真空排気装置は、装置から発生するオイルが素子
の特性に影響を与えないように、オイルを使用しないも
のを用いるのが好ましい。具体的には、ソープションポ
ンプ、イオンポンプ等の真空排気装置を挙げることが出
来る。5) It is preferable that the electron-emitting device obtained through these steps is subjected to a stabilizing step. In this step, substances introduced for activation treatment in the vacuum container,
This is a step of exhausting the remaining organic substances. It is preferable to use a vacuum exhaust device that does not use oil so that the oil generated from the device does not affect the characteristics of the element. Specifically, a vacuum exhaust device such as a sorption pump or an ion pump can be used.
【0068】真空容器内の活性化処理時に導入した物質
や残存する有機成分の分圧は、金属、金属化合物、炭素
及び炭素化合物がほぼ新たに堆積しない分圧で1×10
-8Torr以下が好ましく、さらには1×10-10 To
rr以下が特に好ましい。さらに真空容器内を排気する
ときには、真空容器全体を加熱して、真空容器内壁や、
電子放出素子に吸着した残留物質分子を排気しやすくす
るのが好ましい。このときの加熱条件は、80〜250
℃好ましくは150℃以上で、できるだけ長時間処理す
るのが望ましいが、特にこの条件に限るものではなく、
真空容器の大きさや形状、電子放出素子の構成などの諸
条件により適宜選ばれる条件により行う。真空容器内の
圧力は極力低くすることが必要で、1×10-7Torr
以下が好ましく、さらには1×10-8Torr以下が特
に好ましい。The partial pressure of the substance introduced during the activation treatment in the vacuum container and the remaining organic component is 1 × 10 1 at which metal, metal compound, carbon and carbon compound are not newly deposited.
-8 Torr or less is preferable, and further 1 × 10 -10 To
rr or less is particularly preferable. Further, when evacuating the inside of the vacuum vessel, the entire vacuum vessel is heated, and the inner wall of the vacuum vessel,
It is preferable to facilitate exhausting the residual substance molecules adsorbed on the electron-emitting device. The heating conditions at this time are 80 to 250.
It is desirable to treat at ℃, preferably 150 ℃ or more, as long as possible, but not limited to this condition,
The conditions are appropriately selected according to various conditions such as the size and shape of the vacuum container and the structure of the electron-emitting device. The pressure inside the vacuum container must be as low as possible, 1 × 10 -7 Torr
The following is preferable, and 1 × 10 −8 Torr or less is particularly preferable.
【0069】安定化工程を行った後の、駆動時の雰囲気
は、上記安定化処理終了時の雰囲気を維持するのが好ま
しいが、これに限るものではなく、金属化合物や有機物
質が十分除去されていれば、圧力自体は多少上昇しても
十分安定な特性を維持することが出来る。このような真
空雰囲気を採用することにより、新たな堆積物の発生を
抑制でき、また真空容器や基板などに吸着したH2 O,
O2 なども除去でき、結果として素子電流If,放出電
流Ieが、安定する。It is preferable that the atmosphere at the time of driving after carrying out the stabilizing step is the atmosphere at the end of the stabilizing treatment, but the atmosphere is not limited to this, and metal compounds and organic substances are sufficiently removed. If so, even if the pressure itself is increased to some extent, it is possible to maintain sufficiently stable characteristics. By adopting such a vacuum atmosphere, the generation of new deposits can be suppressed, and H 2 O adsorbed on the vacuum container or the substrate,
O 2 and the like can be removed, and as a result, the device current If and the emission current Ie are stabilized.
【0070】上述した工程を経て得られた本発明を適用
可能な電子放出素子の基本特性について、図5,図6を
参照しながら説明する。The basic characteristics of the electron-emitting device to which the present invention is applicable obtained through the above steps will be described with reference to FIGS. 5 and 6.
【0071】図5は、真空処理装置の一例を示す模式図
であり、この真空処理装置は測定評価装置としての機能
をも兼ね備えている。図5においても、図1に示した部
位と同じ部位には図1に付した符号と同一の符号を付し
ている。FIG. 5 is a schematic diagram showing an example of a vacuum processing apparatus. This vacuum processing apparatus also has a function as a measurement and evaluation apparatus. Also in FIG. 5, the same parts as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals as those shown in FIG.
【0072】図5において、55は真空容器であり、5
6は排気ポンプである。真空容器55内には電子放出素
子が配されている。また、51は電子放出素子に素子電
圧Vfを印加するための電源、50は素子電極2,3間
の導電性膜4を流れる素子電流Ifを測定するための電
流計、54は素子の電子放出部5より放出される放出電
流Ieを捕捉するためのアノード電極、53はアノード
電極54に電圧を印加するための高圧電源、52は電子
放出部5より放出される放出電流Ieを測定するための
電流計である。一例として、アノード電極54の電圧を
1kV〜10kVの範囲とし、アノード電極54と電子
放出素子との距離Hを2〜8mmの範囲として測定を行
うことができる。In FIG. 5, reference numeral 55 denotes a vacuum vessel,
Reference numeral 6 denotes an exhaust pump. An electron-emitting device is provided in the vacuum vessel 55. Reference numeral 51 denotes a power supply for applying a device voltage Vf to the electron-emitting device; 50, an ammeter for measuring a device current If flowing through the conductive film 4 between the device electrodes 2 and 3; An anode electrode for capturing the emission current Ie emitted from the unit 5, a high-voltage power supply 53 for applying a voltage to the anode electrode 54, and a reference numeral 52 for measuring the emission current Ie emitted from the electron emission unit 5. It is an ammeter. As an example, the measurement can be performed with the voltage of the anode electrode 54 in the range of 1 kV to 10 kV and the distance H between the anode electrode 54 and the electron-emitting device in the range of 2 to 8 mm.
【0073】真空容器55内には、不図示の真空計等の
真空雰囲気下での測定に必要な機器が設けられていて、
所望の真空雰囲気下での測定評価を行えるようになって
いる。In the vacuum container 55, equipment necessary for measurement in a vacuum atmosphere such as a vacuum gauge (not shown) is provided.
The measurement and evaluation can be performed in a desired vacuum atmosphere.
【0074】排気ポンプ56は、ターボポンプ、ロータ
リーポンプ等からなる通常の高真空装置系と、イオンポ
ンプ等からなる超高真空装置系とにより構成されてい
る。ここに示した電子放出素子基板を配した真空処理装
置の全体は、不図示のヒーターにより加熱できる。従っ
て、この真空処理装置を用いると、前述の通電フォーミ
ング以降の工程も行うことができる。The exhaust pump 56 is composed of a normal high vacuum system such as a turbo pump and a rotary pump, and an ultra high vacuum system such as an ion pump. The entire vacuum processing apparatus provided with the electron-emitting device substrate shown here can be heated by a heater (not shown). Therefore, by using this vacuum processing apparatus, the steps after the above-described energization forming can be performed.
【0075】図6は、図5に示した真空処理装置を用い
て測定された放出電流Ie及び素子電流Ifと、素子電
圧Vfとの関係を模式的に示した図である。図6におい
ては、放出電流Ieが素子電流Ifに比べて著しく小さ
いので、任意単位で示している。尚、縦・横軸ともリニ
アスケールである。FIG. 6 is a diagram schematically showing the relationship between the emission voltage Ie and the device current If measured using the vacuum processing apparatus shown in FIG. 5 and the device voltage Vf. In FIG. 6, since the emission current Ie is significantly smaller than the device current If, it is shown in arbitrary units. The vertical and horizontal axes are linear scales.
【0076】図6からも明らかなように、本発明を適用
可能な表面伝導型電子放出素子は、放出電流Ieに関し
て次の3つの特徴的性質を有する。As is clear from FIG. 6, the surface conduction electron-emitting device to which the present invention can be applied has the following three characteristic properties regarding the emission current Ie.
【0077】即ち、第1に、本素子はある電圧(閾値電
圧と呼ぶ;図6中のVth)以上の素子電圧を印加する
と急激に放出電流Ieが増加し、一方閾値電圧Vth以
下では放出電流Ieが殆ど検出されない。つまり、放出
電流Ieに対する明確な閾値電圧Vthを持った非線形
素子である。That is, first, when an element voltage of a certain voltage (referred to as a threshold voltage; Vth in FIG. 6) or more is applied to the present element, the emission current Ie rapidly increases, while on the other hand, when the element voltage is equal to or lower than the threshold voltage Vth. Almost no Ie is detected. That is, it is a non-linear element having a clear threshold voltage Vth with respect to the emission current Ie.
【0078】第2に、放出電流Ieが素子電圧Vfに単
調増加依存するため、放出電流Ieは素子電圧Vfで制
御できる。Secondly, since the emission current Ie monotonously increases with the element voltage Vf, the emission current Ie can be controlled by the element voltage Vf.
【0079】第3に、アノード電極54(図5参照)に
捕捉される放出電荷は、素子電圧Vfを印加する時間に
依存する。つまり、アノード電極54に捕捉される電荷
量は、素子電圧Vfを印加する時間により制御できる。Thirdly, the emitted charges trapped in the anode electrode 54 (see FIG. 5) depend on the time for applying the device voltage Vf. 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.
【0080】以上の説明より理解されるように、本発明
を適用可能な表面伝導型電子放出素子は、入力信号に応
じて、電子放出特性を容易に制御できることになる。こ
の性質を利用すると複数の電子放出素子を配して構成し
た電子源、画像形成装置等、多方面への応用が可能とな
る。As can be understood from the above description, the surface conduction electron-emitting device to which the present invention can be applied can easily control the electron emission characteristics according to the input signal. By utilizing this property, it is possible to apply to various fields such as an electron source and an image forming apparatus having a plurality of electron-emitting devices.
【0081】図6においては、素子電流Ifが素子電圧
Vfに対して単調増加する(以下、「MI特性」とい
う。)例を示したが、素子電流Ifが素子電圧Vfに対
して電圧制御型負性抵抗特性(以下、「VCNR特性」
という。)を示す場合もある(不図示)。これらの特性
は、前述の工程を制御することで制御できる。FIG. 6 shows an example in which the element current If monotonously increases with respect to the element voltage Vf (hereinafter referred to as “MI characteristic”). However, the element current If is a voltage control type with respect to the element voltage Vf. Negative resistance characteristics (hereinafter referred to as "VCNR characteristics"
Say. ) (Not shown). These properties can be controlled by controlling the steps described above.
【0082】本発明を適用可能な電子放出素子の応用例
について以下に述べる。本発明を適用可能な表面伝導型
電子放出素子を複数個基板上に配列し、例えば電子源あ
るいは、画像形成装置が構成できる。Application examples of the electron-emitting device to which the present invention can be applied will be described below. By arranging a plurality of surface conduction electron-emitting devices to which the present invention can be applied on a substrate, for example, an electron source or an image forming apparatus can be configured.
【0083】電子放出素子の配列については、種々のも
のが採用できる。一例として、並列に配置した多数の電
子放出素子の個々を両端で接続し、電子放出素子の行を
多数個配し(行方向と呼ぶ)、この配線と直交する方向
(列方向と呼ぶ)で、該電子放出素子の上方に配した制
御電極(グリッドとも呼ぶ)により、電子放出素子から
の電子を制御駆動する梯子状配置のものがある。これと
は別に、電子放出素子をX方向及びY方向に行列状に複
数個配し、同じ行に配された複数の電子放出素子の電極
の一方を、X方向の配線に共通に接続し、同じ列に配さ
れた複数の電子放出素子の電極の他方を、Y方向の配線
に共通に接続するものが挙げられる。このようなものは
所謂単純マトリクス配置である。まず単純マトリクス配
置について以下に詳述する。Various arrangements of the electron-emitting devices can be adopted. As an example, each of a large number of electron-emitting devices arranged in parallel is connected at both ends, a large number of rows of electron-emitting devices are arranged (referred to as a row direction), and a direction perpendicular to the wiring (referred to as a column direction). There is a ladder-type arrangement in which electrons from the electron-emitting devices are controlled and driven by control electrodes (also referred to as grids) disposed above the electron-emitting devices. Separately, a plurality of electron-emitting devices are arranged in a matrix in the X and Y directions, and one of the electrodes of the plurality of electron-emitting devices arranged in the same row is commonly connected to a wiring in the X direction. One example is one in which the other of the electrodes of a plurality of electron-emitting devices arranged in the same column is commonly connected to a wiring in the Y direction. This is a so-called simple matrix arrangement. First, the simple matrix arrangement will be described in detail below.
【0084】本発明を適用可能な表面伝導型電子放出素
子については、前述した通り3つの特性がある。即ち、
表面伝導型電子放出素子からの放出電子は、閾値電圧以
上では、対向する素子電極間に印加するパルス状電圧の
波高値と幅で制御できる。一方、閾値電圧以下では、殆
ど放出されない。この特性によれば、多数の電子放出素
子を配置した場合においても、個々の素子にパルス状電
圧を適宜印加すれば、入力信号に応じて、表面伝導型電
子放出素子を選択して電子放出量を制御できる。The surface conduction electron-emitting device to which the present invention can be applied has the three characteristics as described above. That is,
When the electron emission from the surface conduction electron-emitting device is equal to or higher than the threshold voltage, it can be controlled by the peak value and the width of the pulse voltage applied between the opposing device electrodes. On the other hand, below the threshold voltage, almost no emission occurs. According to this characteristic, even when a large number of electron-emitting devices are arranged, if a pulse-like voltage is appropriately applied to each of the devices, a surface conduction electron-emitting device is selected according to an input signal, and the amount of electron emission is determined. Can be controlled.
【0085】以下この原理に基づき、本発明を適用可能
な電子放出素子を複数配して得られる電子源基板につい
て、図7を用いて説明する。図7において、71は電子
源基板、72はX方向配線、73はY方向配線である。
74は表面伝導型電子放出素子、75は結線である。Based on this principle, an electron source substrate obtained by arranging a plurality of electron-emitting devices to which the present invention can be applied will be described below with reference to FIG. In FIG. 7, reference numeral 71 denotes an electron source substrate, 72 denotes an X-direction wiring, and 73 denotes a Y-direction wiring.
74 is a surface conduction electron-emitting device, and 75 is a connection.
【0086】m本のX方向配線72は、Dx1,Dx
2,……,Dxmからなり、真空蒸着法、印刷法、スパ
ッタ法等を用いて形成された導電性金属等で構成するこ
とができる。配線の材料、膜厚、幅は適宜設計される。
Y方向配線73は、Dy1,Dy2,……,Dynのn
本の配線よりなり、X方向配線72と同様に形成され
る。これらm本のX方向配線72とn本のY方向配線7
3との間には、不図示の層間絶縁層が設けられており、
両者を電気的に分離している(m,nは、共に正の整
数)。The m X-direction wirings 72 are Dx1, Dx
2,..., Dxm, and can be formed of a conductive metal or the like formed using a vacuum deposition method, a printing method, a sputtering method, or the like. The material, thickness and width of the wiring are appropriately designed.
The Y-direction wiring 73 is formed of n of Dy1, Dy2,.
It is formed in the same manner as the X-direction wiring 72. These m X-direction wires 72 and n Y-direction wires 7
An interlayer insulating layer (not shown) is provided between
Both are electrically separated (m and n are both positive integers).
【0087】不図示の層間絶縁層は、真空蒸着法、印刷
法、スパッタ法等を用いて形成されたSiO2 等で構成
される。例えば、X方向配線72を形成した基板71の
全面或は一部に所望の形状で形成され、特に、X方向配
線72とY方向配線73の交差部の電位差に耐え得るよ
うに、膜厚、材料、製法が適宜設定される。X方向配線
72とY方向配線73は、それぞれ外部端子として引き
出されている。The interlayer insulating layer (not shown) is made of SiO 2 or the like formed by using a vacuum deposition method, a printing method, a sputtering method, or the like. For example, it is formed in a desired shape on the entire surface or a part of the substrate 71 on which the X-directional wiring 72 is formed. The material and the production method are appropriately set. The X-direction wiring 72 and the Y-direction wiring 73 are respectively drawn out as external terminals.
【0088】表面伝導型電子放出素子74を構成する一
対の素子電極(不図示)は、それぞれm本のX方向配線
72とn本のY方向配線73に、導電性金属等からなる
結線75によって電気的に接続されている。A pair of device electrodes (not shown) constituting the surface conduction electron-emitting device 74 are connected to m X-direction wires 72 and n Y-direction wires 73 by a connection 75 made of a conductive metal or the like. It is electrically connected.
【0089】配線72と配線73を構成する材料、結線
75を構成する材料及び一対の素子電極を構成する材料
は、その構成元素の一部あるいは全部が同一であって
も、また夫々異なってもよい。これらの材料は、例えば
前述の素子電極の材料より適宜選択される。素子電極を
構成する材料と配線材料が同一である場合には、素子電
極に接続した配線は素子電極ということもできる。The material forming the wiring 72 and the wiring 73, the material forming the connection 75, and the material forming the pair of element electrodes may be partially or entirely the same or different from each other. Good. These materials are appropriately selected, for example, from the above-mentioned material for the device electrode. When the material forming the element electrode is the same as the wiring material, the wiring connected to the element electrode can also be called an element electrode.
【0090】X方向配線72には、X方向に配列した表
面伝導型電子放出素子74の行を選択するための走査信
号を印加する不図示の走査信号印加手段が接続される。
一方、Y方向配線73には、Y方向に配列した表面伝導
型電子放出素子74の各列を入力信号に応じて変調する
ための、不図示の変調信号発生手段が接続される。各電
子放出素子に印加される駆動電圧は、当該素子に印加さ
れる走査信号と変調信号の差電圧として供給される。The X-direction wiring 72 is connected to a scanning signal applying means (not shown) for applying a scanning signal for selecting a row of the surface conduction electron-emitting devices 74 arranged in the X direction.
On the other hand, a modulation signal generating means (not shown) for modulating each column of the surface conduction electron-emitting devices 74 arranged in the Y direction according to an input signal is connected to the Y-direction wiring 73. The driving voltage applied to each electron-emitting device is supplied as a difference voltage between the scanning signal and the modulation signal applied to the device.
【0091】上記構成においては、単純なマトリクス配
線を用いて、個別の素子を選択し、独立に駆動可能とす
ることができる。In the above configuration, individual elements can be selected and driven independently using a simple matrix wiring.
【0092】このような単純マトリクス配置の電子源を
用いて構成した画像形成装置について、図8と図9及び
図10を用いて説明する。図8は、画像形成装置の表示
パネルの一例を示す模式図であり、図9は、図8の画像
形成装置に使用される蛍光膜の模式図である。図10
は、NTSC方式のテレビ信号に応じて表示を行うため
の駆動回路の一例を示すブロック図である。An image forming apparatus constructed by using an electron source having such a simple matrix arrangement will be described with reference to FIGS. 8, 9 and 10. FIG. 8 is a schematic view showing an example of a display panel of the image forming apparatus, and FIG. 9 is a schematic view of a fluorescent film used in the image forming apparatus of FIG. FIG.
FIG. 2 is a block diagram showing an example of a drive circuit for performing display according to an NTSC television signal.
【0093】図8において、71は電子放出素子を複数
配した電子源基板、81は電子源基板71を固定したリ
アプレート、86はガラス基板83の内面に蛍光膜84
とメタルバック85等が形成されたフェースプレートで
ある。82は支持枠であり、該支持枠82には、リアプ
レート81、フェースプレート86がフリットガラス等
を用いて接続されている。88は外囲器であり、例えば
大気中あるいは窒素中で、400〜500℃の温度範囲
で10分間以上焼成することで、封着して構成される。In FIG. 8, 71 is an electron source substrate on which a plurality of electron-emitting devices are arranged, 81 is a rear plate to which the electron source substrate 71 is fixed, and 86 is a fluorescent film 84 on the inner surface of a glass substrate 83.
And a face plate on which a metal back 85 and the like are formed. Reference numeral 82 denotes a support frame, and a rear plate 81 and a face plate 86 are connected to the support frame 82 using frit glass or the like. Reference numeral 88 denotes an envelope, which is sealed by firing at a temperature range of 400 to 500 ° C. for 10 minutes or more in the atmosphere or nitrogen, for example.
【0094】74は、図1に示したような電子放出素子
である。72,73は、表面伝導型電子放出素子の一対
の素子電極と接続されたX方向配線及びY方向配線あ
る。Reference numeral 74 denotes an electron-emitting device as shown in FIG. Reference numerals 72 and 73 denote an X-direction wiring and a Y-direction wiring connected to a pair of device electrodes of the surface conduction electron-emitting device.
【0095】外囲器88は、上述の如く、フェースプレ
ート86、支持枠82、リアプレート81で構成され
る。リアプレート81は主に基板71の強度を補強する
目的で設けられるため、基板71自体で十分な強度を持
つ場合は別体のリアプレート81は不要とすることがで
きる。即ち、基板71に直接支持枠82を封着し、フェ
ースプレート86、支持枠82及び基板71で外囲器8
8を構成してもよい。一方、フェースプレート86とリ
アプレート81の間に、スぺーサーと呼ばれる不図示の
支持体を設置することにより、大気圧に対して十分な強
度をもつ外囲器88を構成することもできる。The envelope 88 is composed of the face plate 86, the support frame 82, and the rear plate 81 as described above. Since the rear plate 81 is provided mainly for the purpose of reinforcing the strength of the substrate 71, if the substrate 71 itself has sufficient strength, the separate rear plate 81 can be unnecessary. That is, the support frame 82 is directly sealed to the substrate 71, and the envelope 8 is formed by the face plate 86, the support frame 82 and the substrate 71.
8 may be configured. On the other hand, by installing a support (not shown) called a spacer between the face plate 86 and the rear plate 81, the envelope 88 having sufficient strength against atmospheric pressure can be configured.
【0096】図9は、蛍光膜を示す模式図である。蛍光
膜84は、モノクロームの場合は蛍光体のみで構成する
ことができる。カラーの蛍光膜の場合は、蛍光体の配列
により、ブラックストライプ(図9(a))あるいはブ
ラックマトリクス(図9(b))等と呼ばれる黒色導電
材91と蛍光体92とから構成することができる。ブラ
ックストライプ、ブラックマトリクスを設ける目的は、
カラー表示の場合、必要となる三原色蛍光体の各蛍光体
92間の塗り分け部を黒くすることで混色等を目立たな
くすることと、蛍光膜84における外光反射によるコン
トラストの低下を抑制することにある。黒色導電材91
の材料としては、通常用いられている黒鉛を主成分とす
る材料の他、導電性があり、光の透過及び反射が少ない
材料を用いることができる。FIG. 9 is a schematic diagram showing a fluorescent film. The fluorescent film 84 can be composed of only a phosphor in the case of monochrome. In the case of a color fluorescent film, a black conductive material 91 called a black stripe (FIG. 9A) or a black matrix (FIG. 9B) or the like and a fluorescent material 92 may be used depending on the arrangement of the fluorescent materials. it can. The purpose of providing the black stripe and black matrix is
In the case of color display, the color separation between the phosphors 92 of the necessary three primary color phosphors is made black to make color mixing less conspicuous, and a decrease in contrast due to reflection of external light on the phosphor film 84 is suppressed. It is in. Black conductive material 91
As the material of, other than a commonly used material containing graphite as a main component, a material having conductivity and low light transmission and reflection can be used.
【0097】ガラス基板83に蛍光体を塗布する方法
は、モノクローム、カラーによらず、沈澱法や印刷法等
が採用できる。蛍光膜84の内面側には、通常メタルバ
ック85が設けられる。メタルバックを設ける目的は、
蛍光体の発光のうち内面側への光をフェースプレート8
6側へ鏡面反射することにより輝度を向上させること、
電子ビーム加速電圧を印加するための電極として作用さ
せること、外囲器内で発生した負イオンの衝突によるダ
メージから蛍光体を保護すること等である。メタルバッ
クは、蛍光膜作製後、蛍光膜の内面側表面の平滑化処理
(通常、「フィルミング」と呼ばれる。)を行い、その
後Alを真空蒸着等を用いて堆積させることで作製でき
る。The method of applying the fluorescent substance to the glass substrate 83 can employ a precipitation method or a printing method irrespective of monochrome or color. Usually, a metal back 85 is provided on the inner surface side of the fluorescent film 84. The purpose of providing a metal back is
The light emitted from the phosphor toward the inner surface is converted into a face plate 8.
Improve the brightness by reflecting the light on the 6 side.
The purpose is to function as an electrode for applying an electron beam acceleration voltage, and to protect the phosphor from damage due to collision of negative ions generated in the envelope. The metal back can be manufactured by performing a smoothing process (usually called “filming”) on the inner surface of the fluorescent film after manufacturing the fluorescent film, and then depositing Al using vacuum evaporation or the like.
【0098】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.
【0099】前述の封着を行う際、カラーの場合は各色
蛍光体と電子放出素子とを対応させる必要があり、十分
な位置合わせが不可欠となる。When performing the above-mentioned sealing, in the case of color, it is necessary to make each color phosphor correspond to the electron-emitting device, and sufficient alignment is indispensable.
【0100】図8に示した画像形成装置は、例えば以下
のようにして製造される。The image forming apparatus shown in FIG. 8 is manufactured, for example, as follows.
【0101】外囲器88内は、前述の安定化工程と同様
に、適宜加熱しながら、イオンポンプ、ソープションポ
ンプ等のオイルを使用しない排気装置により不図示の排
気管を通じて排気し、10-7Torr程度の真空度の有
機物質の十分に少ない雰囲気にした後、封止が成され
る。外囲器88の封止後の真空度を維持するために、ゲ
ッター処理を行うこともできる。これは、外囲器88の
封止を行う直前あるいは封止後に、抵抗加熱あるいは高
周波加熱等を用いた加熱により、外囲器88内の所定の
位置に配置されたゲッター(不図示)を加熱し、蒸着膜
を形成する処理である。ゲッターは通常Ba等が主成分
であり、該蒸着膜の吸着作用により、例えば1×10-7
Torr以上の真空度を維持するものである。ここで、
表面伝導型電子放出素子のフォーミング処理以降の工程
は、適宜設定できる。[0102] Within the envelope 88, similar to the aforementioned stabilization step, while being heated appropriately, ion pump, by an exhaust device not using oil, such as a sorption pump evacuated through an exhaust pipe (not shown), 10 - After the atmosphere is made sufficiently low in an organic substance having a vacuum degree of about 7 Torr, sealing is performed. In order to maintain a vacuum degree after the envelope 88 is sealed, a getter process may be performed. This is because a getter (not shown) disposed at a predetermined position in the envelope 88 is heated by heating using resistance heating, high-frequency heating, or the like immediately before or after the envelope 88 is sealed. This is a process for forming a deposited film. A getter typically contains Ba as a principal component, the adsorption effect of the vapor deposition film, for example, 1 × 10 -7
It maintains the degree of vacuum of Torr or more. here,
The steps after the forming process of the surface conduction electron-emitting device can be set appropriately.
【0102】次に、単純マトリクス配置の電子源を用い
て構成した表示パネルに、NTSC方式のテレビ信号に
基づいたテレビジョン表示を行う為の駆動回路の構成例
について、図10を用いて説明する。図10において、
101は画像表示パネル、102は走査回路、103は
制御回路、104はシフトレジスタ、105はラインメ
モリ、106は同期信号分離回路、107は変調信号発
生器、Vx及びVaは直流電圧源である。Next, a configuration example of a drive circuit for performing television display based on an NTSC television signal on a display panel configured by using an electron source having a simple matrix arrangement will be described with reference to FIG. .. In FIG.
101 is an image display panel, 102 is a scanning circuit, 103 is a control circuit, 104 is a shift register, 105 is a line memory, 106 is a sync signal separation circuit, 107 is a modulation signal generator, and Vx and Va are DC voltage sources.
【0103】表示パネル101は、端子Dx1乃至Dx
m、端子Dy1乃至Dyn及び高圧端子87を介して外
部の電気回路と接続している。端子Dx1乃至Dxmに
は、表示パネル101内に設けられている電子源、即
ち、m行n列の行列状にマトリクス配線された表面伝導
型電子放出素子群を1行(n素子)づつ順次駆動する為
の走査信号が印加される。端子Dy1乃至Dynには、
前記走査信号により選択された1行の表面伝導型電子放
出素子の各素子の出力電子ビームを制御する為の変調信
号が印加される。高圧端子87には、直流電圧源Vaよ
り、例えば10K[V]の直流電圧が供給されるが、こ
れは表面伝導型電子放出素子から放出される電子ビーム
に、蛍光体を励起するのに十分なエネルギーを付与する
為の加速電圧である。The display panel 101 has terminals Dx1 to Dx
m, terminals Dy1 to Dyn, and a high-voltage terminal 87 to connect to an external electric circuit. Terminals Dx1 to Dxm sequentially drive electron sources provided in the display panel 101, that is, a group of surface conduction electron-emitting devices arranged in a matrix of m rows and n columns in a matrix (row by row). A scanning signal for performing the scanning is applied. The terminals Dy1 to Dyn include
A modulation signal for controlling an output electron beam of each element of one row of surface conduction electron-emitting devices selected by the scanning signal is applied. The high voltage terminal 87 is supplied with a DC voltage of, for example, 10 K [V] from a DC voltage source Va, which is sufficient to excite the electron beam emitted from the surface conduction electron-emitting device to excite the phosphor. It is an accelerating voltage for applying high energy.
【0104】走査回路102について説明する。同回路
は、内部にm個のスイッチング素子(図中、S1乃至S
mで模式的に示している)を備えたものである。各スイ
ッチング素子は、直流電圧電源Vxの出力電圧もしくは
0[V](グランドレベル)のいずれか一方を選択し、
表示パネル101の端子Dx1乃至Dxmと電気的に接
続される。各スイッチング素子S1乃至Smは、制御回
路103が出力する制御信号Tscanに基づいて動作
するものであり、例えばFETのようなスイッチング素
子を組み合わせることにより構成することができる。The scanning circuit 102 will be described. The circuit includes m switching elements (S1 to S
m is schematically shown). Each switching element selects either the output voltage of the DC voltage power supply Vx or 0 [V] (ground level),
It is electrically connected to terminals Dx1 to Dxm of the display panel 101. Each of the switching elements S1 to Sm operates based on a control signal Tscan output from the control circuit 103, and can be configured by combining switching elements such as FETs, for example.
【0105】直流電圧源Vxは、本例の場合には表面伝
導型電子放出素子の特性(電子放出閾値電圧)に基づ
き、走査されていない素子に印加される駆動電圧が電子
放出閾値電圧以下となるような一定電圧を出力するよう
設定されている。In the case of this example, the DC voltage source Vx determines that the driving voltage applied to the non-scanned element is equal to or lower than the electron emission threshold voltage based on the characteristics (electron emission threshold voltage) of the surface conduction electron-emitting element. It is set to output such a constant voltage.
【0106】制御回路103は、外部より入力される画
像信号に基づいて適切な表示が行われるように、各部の
動作を整合させる機能を有する。制御回路103は、同
期信号分離回路106より送られる同期信号Tsync
に基づいて、各部に対してTscan,Tsft及びT
mryの各制御信号を発生する。The control circuit 103 has a function of matching the operation of each unit so that appropriate display is performed based on an image signal input from the outside. The control circuit 103 controls the synchronization signal Tsync sent from the synchronization signal separation circuit 106.
, Tscan, Tsft and T
mry control signals are generated.
【0107】同期信号分離回路106は、外部から入力
されるNTSC方式のテレビ信号から、同期信号成分と
輝度信号成分とを分離するための回路で、一般的な周波
数分離(フィルター)回路等を用いて構成できる。同期
信号分離回路106により分離された同期信号は、垂直
同期信号と水平同期信号より成るが、ここでは説明の便
宜上Tsync信号として図示した。前記テレビ信号か
ら分離された画像の輝度信号成分は、便宜上DATA信
号と表した。このDATA信号は、シフトレジスタ10
4に入力される。The synchronizing signal separating circuit 106 is a circuit for separating a synchronizing signal component and a luminance signal component from an NTSC television signal input from the outside, and uses a general frequency separating (filter) circuit or the like. Can be configured. The synchronizing signal separated by the synchronizing signal separating circuit 106 includes a vertical synchronizing signal and a horizontal synchronizing signal, but is shown here as a Tsync signal for convenience of explanation. The luminance signal component of the image separated from the television signal is represented as a DATA signal for convenience. This DATA signal is output to the shift register 10
4 is input.
【0108】シフトレジスタ104は、時系列的にシリ
アルに入力される前記DATA信号を、画像の1ライン
毎にシリアル/パラレル変換するためのもので、前記制
御回路103より送られる制御信号Tsftに基づいて
動作する(即ち、制御信号Tsftは、シフトレジスタ
104のシフトクロックであると言い換えてもよ
い。)。シリアル/パラレル変換された画像1ライン分
のデータ(電子放出素子n素子分の駆動データに相当)
は、Id1乃至Idnのn個の並列信号として前記シフ
トレジスタ104より出力される。The shift register 104 is for serially / parallel converting the DATA signal input serially in time series for each line of an image, and is based on a control signal Tsft sent from the control circuit 103. (In other words, the control signal Tsft may be rephrased as a shift clock of the shift register 104). Data for one line of serial / parallel converted image (equivalent to drive data for n electron-emitting devices)
Are output from the shift register 104 as n parallel signals Id1 to Idn.
【0109】ラインメモリ105は、画像1ライン分の
データを必要時間の間だけ記憶する為の記憶装置であ
り、制御回路103より送られる制御信号Tmryに従
って適宜Id1乃至Idnの内容を記憶する。記憶され
た内容は、Id’1乃至Id’nとして出力され、変調
信号発生器107に入力される。The line memory 105 is a storage device for storing data for one line of an image for a required time only, and stores the contents of Id1 to Idn as appropriate according to a control signal Tmry sent from the control circuit 103. The stored contents are output as Id′1 to Id′n and input to the modulation signal generator 107.
【0110】変調信号発生器107は、画像データI
d’1乃至Id’nの各々に応じて、表面伝導型電子放
出素子の各々を適切に駆動変調する為の信号源であり、
その出力信号は、端子Dy1乃至Dynを通じて表示パ
ネル101内の表面伝導型電子放出素子に印加される。Modulation signal generator 107 outputs image data I
a signal source for appropriately driving and modulating each of the surface conduction electron-emitting devices according to each of d′ 1 to Id′n;
The output signal is applied to the surface conduction electron-emitting device in the display panel 101 through the terminals Dy1 to Dyn.
【0111】前述したように、本発明を適用可能な電子
放出素子は放出電流Ieに関して以下の基本特性を有し
ている。即ち、電子放出には明確な閾値電圧Vthがあ
り、Vth以上の電圧が印加された時のみ電子放出が生
じる。電子放出閾値以上の電圧に対しては、素子への印
加電圧の変化に応じて放出電流も変化する。このことか
ら、本素子にパルス状の電圧を印加する場合、例えば電
子放出閾値電圧以下の電圧を印加しても電子放出は生じ
ないが、電子放出閾値電圧以上の電圧を印加する場合に
は電子ビームが出力される。その際、パルスの波高値V
mを変化させることにより、出力電子ビームの強度を制
御することが可能である。また、パルスの幅Pwを変化
させることにより、出力される電子ビームの電荷の総量
を制御することが可能である。As described above, the electron-emitting device to which the present invention can be applied has the following basic characteristics regarding the emission current Ie. That is, electron emission has a clear threshold voltage Vth, and electron emission occurs only when a voltage equal to or higher than Vth is applied. For a voltage equal to or higher than the electron emission threshold, the emission current also changes according to the change in the voltage applied to the device. From this, when a pulse-like voltage is applied to this element, for example, when a voltage lower than the electron emission threshold voltage is applied, electron emission does not occur, but when a voltage higher than the electron emission threshold voltage is applied, electrons are not emitted. A beam is output. At this time, the pulse peak value V
By changing m, the intensity of the output electron beam can be controlled. Further, by changing the pulse width Pw, it is possible to control the total amount of charges of the output electron beam.
【0112】従って、入力信号に応じて電子放出素子を
変調する方式としては、電圧変調方式とパルス幅変調方
式等が採用できる。電圧変調方式を実施するに際して
は、変調信号発生器107としては、一定長さの電圧パ
ルスを発生し、入力されるデータに応じて適宜電圧パル
スの波高値を変調できるような電圧変調方式の回路を用
いることができる。パルス幅変調方式を実施するに際し
ては、変調信号発生器107として、一定の波高値の電
圧パルスを発生し、入力されるデータに応じて適宜電圧
パルスの幅を変調するようなパルス幅変調方式の回路を
用いることができる。Therefore, as a method of modulating the electron-emitting device according to the input signal, a voltage modulation method, a pulse width modulation method, or the like can be adopted. When implementing the voltage modulation method, the modulation signal generator 107 generates a voltage pulse of a fixed length, and a voltage modulation circuit capable of appropriately modulating the peak value of the voltage pulse according to input data. Can be used. When carrying out the pulse width modulation method, the modulation signal generator 107 uses a pulse width modulation method that generates a voltage pulse having a constant peak value and appropriately modulates the width of the voltage pulse according to the input data. A circuit can be used.
【0113】シフトレジスタ104やラインメモリ10
5は、デジタル信号式のものでもアナログ信号式のもの
でも採用できる。画像信号のシリアル/パラレル変換や
記憶が所定の速度で行なわれれば良いからである。The shift register 104 and the line memory 10
5 can be a digital signal type or an analog signal type. This is because the serial / parallel conversion and storage of the image signal may be performed at a predetermined speed.
【0114】デジタル信号式を用いる場合には、同期信
号分離回路106の出力信号DATAをデジタル信号化
する必要があるが、これには同期信号分離回路106の
出力部にA/D変換器を設ければ良い。これに関連して
ラインメモリ105の出力信号がデジタル信号かアナロ
グ信号かにより、変調信号発生器107に用いられる回
路が若干異なったものとなる。即ち、デジタル信号を用
いた電圧変調方式の場合、変調信号発生器107には、
例えばD/A変換回路を用い、必要に応じて増幅回路等
を付加する。パルス幅変調方式の場合、変調信号発生器
107には、例えば高速の発振器及び発振器の出力する
波数を計数する計数器(カウンタ)及び計数器の出力値
と前記メモリの出力値を比較する比較器(コンパレー
タ)を組み合わせた回路を用いる。必要に応じて、比較
器の出力するパルス幅変調された変調信号を表面伝導型
電子放出素子の駆動電圧にまで電圧増幅するための増幅
器を付加することもできる。When the digital signal type is used, it is necessary to convert the output signal DATA of the synchronization signal separation circuit 106 into a digital signal. For this purpose, an A / D converter is provided at the output of the synchronization signal separation circuit 106. Just do it. In this connection, the circuit used for the modulation signal generator 107 is slightly different depending on whether the output signal of the line memory 105 is a digital signal or an analog signal. That is, in the case of the voltage modulation method using a digital signal, the modulation signal generator 107 includes:
For example, a D / A conversion circuit is used, and an amplification circuit and the like are added as necessary. In the case of the pulse width modulation method, the modulation signal generator 107 includes, for example, a high-speed oscillator, a counter for counting the number of waves output from the oscillator, and a comparator for comparing the output value of the counter with the output value of the memory. (Comparator) is used. If necessary, an amplifier for amplifying the voltage of the pulse width modulated signal output from the comparator to the drive voltage of the surface conduction electron-emitting device can be added.
【0115】アナログ信号を用いた電圧変調方式の場
合、変調信号発生器107には、例えばオペアンプ等を
用いた増幅回路を採用でき、必要に応じてレベルシフト
回路等を付加することもできる。パルス幅変調方式の場
合には、例えば電圧制御型発振回路(VCO)を採用で
き、必要に応じて表面伝導型電子放出素子の駆動電圧に
まで電圧増幅するための増幅器を付加することもでき
る。In the case of the voltage modulation method using an analog signal, for example, an amplification circuit using an operational amplifier or the like can be used as the modulation signal generator 107, and a level shift circuit or the like can be added as necessary. In the case of the pulse width modulation method, for example, a voltage-controlled oscillation circuit (VCO) can be employed, and an amplifier for amplifying the voltage up to the drive voltage of the surface conduction electron-emitting device can be added as necessary.
【0116】このような構成をとり得る本発明を適用可
能な画像形成装置においては、各電子放出素子に、容器
外端子Dx1乃至Dxm、Dy1乃至Dynを介して電
圧を印加することにより、電子放出が生じる。高圧端子
87を介してメタルバック85あるいは透明電極(不図
示)に高圧を印加し、電子ビームを加速する。加速され
た電子は、蛍光膜84に衝突し、発光が生じて画像が形
成される。In the image forming apparatus to which the present invention can be applied, which has such a configuration, by applying a voltage to each of the electron-emitting devices via the terminals Dx1 to Dxm and Dy1 to Dyn outside the container, the electron-emitting devices can emit electrons. Occurs. A high voltage is applied to the metal back 85 or a transparent electrode (not shown) via the high voltage terminal 87 to accelerate the electron beam. The accelerated electrons collide with the fluorescent film 84 and emit light to form an image.
【0117】ここで述べた画像形成装置の構成は、本発
明を適用可能な画像形成装置の一例であり、本発明の技
術思想に基づいて種々の変形が可能である。入力信号に
ついてはNTSC方式を挙げたが、入力信号はこれに限
られるものではなく、PAL、SECAM方式等の他、
これらよりも多数の走査線からなるTV信号(例えば、
MUSE方式をはじめとする高品位TV)方式をも採用
できる。The configuration of the image forming apparatus described here is an example of an image forming apparatus to which the present invention can be applied, and various modifications can be made based on the technical idea of the present invention. The input signal has been described in the NTSC system. However, the input signal is not limited to this. In addition to the PAL and SECAM systems,
A TV signal composed of more scanning lines than these (for example,
A high-definition TV system such as the MUSE system can also be adopted.
【0118】次に、前述の梯子型配置の電子源及び画像
形成装置について、図11及び図12を用いて説明す
る。Next, the above-mentioned ladder-type electron source and image forming apparatus will be described with reference to FIGS. 11 and 12.
【0119】図11は、梯子型配置の電子源の一例を示
す模式図である。図11において、110は電子源基
板、111は電子放出素子である。112は、電子放出
素子111を接続するための共通配線D1〜D10であ
り、これらは外部端子として引き出されている。電子放
出素子111は、基板110上に、X方向に並列に複数
個配置されている(これを素子行と呼ぶ)。この素子行
が複数個配置されて、電子源を構成している。各素子行
の共通配線間に駆動電圧を印加することで、各素子行を
独立に駆動させることができる。即ち、電子ビームを放
出させたい素子行には、電子放出閾値以上の電圧を印加
し、電子ビームを放出させたくない素子行には、電子放
出閾値以下の電圧を印加する。各素子行間に位置する共
通配線D2〜D9は、例えばD2とD3を一体の同一配
線とすることもできる。FIG. 11 is a schematic diagram showing an example of a ladder-type electron source. In FIG. 11, reference numeral 110 denotes an electron source substrate, and 111 denotes an electron-emitting device. Reference numeral 112 denotes common wirings D1 to D10 for connecting the electron-emitting devices 111, and these are drawn out as external terminals. A plurality of electron-emitting devices 111 are arranged on the substrate 110 in parallel in the X direction (this is called an element row). A plurality of the element rows are arranged to constitute an electron source. By applying a drive voltage between the common wires of each element row, each element row can be driven independently. That is, a voltage equal to or higher than the electron emission threshold is applied to the element rows where the electron beam is to be emitted, and a voltage equal to or lower than the electron emission threshold is applied to the element rows where the electron beam is not desired to be emitted. For example, the common wirings D2 to D9 located between the element rows may be formed by integrating D2 and D3 into the same wiring.
【0120】図12は、梯子型配置の電子源を備えた画
像形成装置におけるパネル構造の一例を示す模式図であ
る。120はグリッド電極、121は電子が通過するた
めの開口、D1乃至Dmは容器外端子、G1乃至Gnは
グリッド電極120と接続された容器外端子である。1
10は各素子行間の共通配線を同一配線とした電子源基
板である。図12においては、図8、図11に示した部
位と同じ部位には、これらの図に付したのと同一の符号
を付している。ここに示した画像形成装置と、図8に示
した単純マトリクス配置の画像形成装置との大きな違い
は、電子源基板110とフェースプレート86の間にグ
リッド電極120を備えているか否かである。FIG. 12 is a schematic view showing an example of a panel structure in an image forming apparatus provided with a ladder type electron source. Reference numeral 120 denotes a grid electrode, 121 denotes an opening through which electrons pass, D1 to Dm denote external terminals, and G1 to Gn denote external terminals connected to the grid electrode 120. 1
Reference numeral 10 denotes an electron source substrate in which the common wiring between the element rows is the same wiring. In FIG. 12, the same portions as those shown in FIGS. 8 and 11 are denoted by the same reference numerals as those shown in these drawings. A major difference between the image forming apparatus shown here and the image forming apparatus having the simple matrix arrangement shown in FIG. 8 is whether or not the grid electrode 120 is provided between the electron source substrate 110 and the face plate 86.
【0121】図12においては、基板110とフェース
プレート86の間には、グリッド電極120が設けられ
ている。グリッド電極120は、表面伝導型電子放出素
子111から放出された電子ビームを変調するためのも
のであり、梯子型配置の素子行と直交して設けられたス
トライプ状の電極に電子ビームを通過させるため、各素
子に対応して1個ずつ円形の開口121が設けられてい
る。グリッド電極の形状や配置位置は、図12に示した
ものに限定されるものではない。例えば、開口としてメ
ッシュ状に多数の通過口を設けることもでき、グリッド
電極を表面伝導型電子放出素子の周囲や近傍に設けるこ
ともできる。In FIG. 12, a grid electrode 120 is provided between the substrate 110 and the face plate 86. The grid electrode 120 is for modulating the electron beam emitted from the surface conduction electron-emitting device 111, and allows the electron beam to pass through a stripe-shaped electrode provided orthogonal to the ladder-type element row. Therefore, one circular opening 121 is provided for each element. The shapes and arrangement positions of the grid electrodes are not limited to those shown in FIG. For example, a large number of through holes may be provided as openings as meshes, and grid electrodes may be provided around or near the surface conduction electron-emitting device.
【0122】容器外端子D1乃至Dm及びグリッド容器
外端子G1乃至Gnは、不図示の制御回路と電気的に接
続されている。The external terminals D1 to Dm and the grid external terminals G1 to Gn are electrically connected to a control circuit (not shown).
【0123】本例の画像形成装置では、素子行を1列ず
つ順次駆動(走査)して行くのと同期してグリッド電極
列に画像1ライン分の変調信号を同時に印加する。これ
により、各電子ビームの蛍光体への照射を制御し、画像
を1ラインずつ表示することができる。In the image forming apparatus of this embodiment, a modulation signal for one line of an image is simultaneously applied to the grid electrode rows in synchronization with sequentially driving (scanning) the element rows one by one. This makes it possible to control the irradiation of the phosphor with each electron beam and display the image line by line.
【0124】以上説明した本発明の画像形成装置は、テ
レビジョン放送の表示装置、テレビ会議システムやコン
ピューター等の表示装置の他、感光性ドラム等を用いて
構成された光プリンターとしての画像形成装置等として
も用いることができる。The image forming apparatus of the present invention described above is a display apparatus for a television broadcast, a display apparatus such as a video conference system and a computer, and an image forming apparatus as an optical printer using a photosensitive drum or the like. Etc. can also be used.
【0125】[0125]
【実施例】以下に、具体的な実施例を挙げて本発明を説
明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものでは
なく、本発明の目的が達成される範囲内での各要素の置
換や設計変更がなされたものをも包含する。EXAMPLES The present invention will be described below with reference to specific examples, but the present invention is not limited to these examples, and each element within a range in which the object of the present invention is achieved. This also includes those in which substitutions or design changes have been made.
【0126】[実施例1]本実施例に係わる基本的な表
面伝導型電子放出素子の構成は、図1(a),(b)の
平面図及び断面図と同様である。図1において、1は基
板、2と3は素子電極、4は導電性膜、5は電子放出
部、10は金属窒化物膜である。[Embodiment 1] The structure of a basic surface conduction electron-emitting device according to this embodiment is the same as the plan view and sectional view of FIGS. 1 (a) and 1 (b). In FIG. 1, 1 is a substrate, 2 and 3 are device electrodes, 4 is a conductive film, 5 is an electron emitting portion, and 10 is a metal nitride film.
【0127】本実施例に係わる表面伝導型電子放出素子
の製造法は、基本的には図3と同様であり、以下、図1
及び図3を用いて、本実施例に係わる素子の基本的な構
成及び製造法を順を追って説明する。The method of manufacturing the surface conduction electron-emitting device according to this example is basically the same as that shown in FIG.
The basic structure and manufacturing method of the device according to this embodiment will be described in sequence with reference to FIGS.
【0128】工程−a 清浄化した青板ガラス上に厚さ0.5μmのシリコン酸
化膜をスパッタ法で形成して基板1を得た。この基板1
上に、素子電極2,3と所望の素子電極間ギャップとな
るべきパターンを、ホトレジスト(RD−2000N−
41/日立化成社製)を用いて形成し、真空蒸着法によ
り、厚さ5nmのTi、厚さ100nmのNiを順次堆
積した。ホトレジストパターンを有機溶剤で溶解し、N
i/Ti堆積膜をリフトオフし、素子電極間隔L=3μ
m、素子電極の幅W=300μmの素子電極2,3を形
成した(図3(a))。Step-a A substrate 1 was obtained by forming a 0.5 μm thick silicon oxide film on the cleaned soda-lime glass by a sputtering method. This board 1
On top of that, a pattern which is to be a gap between the device electrodes 2 and 3 and a desired device electrode is formed by a photoresist (RD-2000N-
41 / manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.), and Ti having a thickness of 5 nm and Ni having a thickness of 100 nm were sequentially deposited by a vacuum vapor deposition method. Dissolve the photoresist pattern with an organic solvent,
The i / Ti deposited film is lifted off, and the device electrode distance L = 3 μ
m, and the device electrodes 2 and 3 having a device electrode width W = 300 μm were formed (FIG. 3A).
【0129】工程−b 本工程に関わる導電性膜形成用のマスクは、素子電極間
ギャップ及びこの近傍に開口を有するマスクであり、こ
のマスクにより不図示の膜厚100nmのCr膜を真空
蒸着により堆積・パターニングし、その上に有機Pd
(ccp4230/奥野製薬(株)製)をスピンナーに
より回転塗布し、300℃で10分間の加熱焼成処理を
した。こうして形成されたPdを主元素としてなる微粒
子からなる導電性膜4の膜厚は、10nm、シート抵抗
値は2×104 Ω/□であった。このPd微粒子膜は、
複数の微粒子が集合した膜であった。続いて、Cr膜を
酸エッチャントによりエッチングしてリフトオフにより
所望のパターンを有する導電性膜4を形成した(図3
(b))。Step-b The mask for forming a conductive film in this step is a mask having an inter-element electrode gap and an opening in the vicinity thereof. With this mask, a Cr film (not shown) having a film thickness of 100 nm is vacuum-deposited. Deposition and patterning, and organic Pd on it
(Ccp4230 / Okuno Pharmaceutical Co., Ltd.) was spin-coated with a spinner and heated and baked at 300 ° C. for 10 minutes. The thickness of the conductive film 4 formed of fine particles containing Pd as the main element thus formed was 10 nm, and the sheet resistance value was 2 × 10 4 Ω / □. This Pd particle film is
The film was a collection of a plurality of fine particles. Subsequently, the Cr film was etched with an acid etchant and lifted off to form a conductive film 4 having a desired pattern (FIG. 3).
(B)).
【0130】工程−c 次に、上記基板1を図5の真空処理装置の真空容器55
内に設置し、フォーミング処理を行った。具体的には、
排気ポンプ56を用いて真空容器55排気し、2×10
-5Torrの真空度とした。次に、素子に素子電圧Vf
を印加するための電源51より、素子の素子電極2,3
間に電圧を印加し、通電処理(フォーミング処理)を施
し、電子放出部5を形成した(図3(c))。通電フォ
ーミング処理の電圧波形は図4(b)に示したものであ
る。Process-c Next, the substrate 1 is placed in the vacuum container 55 of the vacuum processing apparatus shown in FIG.
It was installed inside and subjected to forming treatment. In particular,
The vacuum container 55 is evacuated using the exhaust pump 56, and 2 × 10
The degree of vacuum was -5 Torr. Next, the element voltage Vf is applied to the element.
From the power source 51 for applying the
A voltage was applied between them, and an energization process (forming process) was performed to form the electron emitting portion 5 (FIG. 3C). The voltage waveform of the energization forming process is shown in FIG.
【0131】本実施例では、図4(b)中のT1を1m
s、T2を10msとし、三角波ではなく矩形波を用
い、矩形波の波高値(フォーミング時のピーク電圧)は
0.1Vステップで昇圧し、フォーミング処理を行っ
た。また、フォーミング処理中は、T2間に0.1Vの
抵抗測定パルスを挿入し、抵抗を測定した。尚、フォー
ミング処理の終了は、抵抗測定パルスでの測定値が約1
MΩ以上になった時とし、同時に、素子への電圧の印加
を終了した。このとき、代表的な素子のフォーミング電
圧は、約5.1V程度であった。In this embodiment, T1 in FIG. 4B is set to 1 m.
s and T2 were set to 10 ms, a rectangular wave was used instead of a triangular wave, and the crest value of the rectangular wave (peak voltage during forming) was raised in 0.1 V steps to perform the forming process. During the forming process, a resistance measuring pulse of 0.1 V was inserted between T2 to measure the resistance. When the forming process ends, the measured value of the resistance measurement pulse is about 1
When it was over MΩ, the application of voltage to the device was stopped at the same time. At this time, the forming voltage of a typical element was about 5.1V.
【0132】工程−d 続いて、ペンタジメチルアミノタンタルをNH3 ガスを
キャリアーに用いて、スローリークバルブ(不図示)を
介して真空容器55内に導入すると共に、排気系を操作
して該容器内を1.0×10-3Torrの圧力に維持し
た。次に、フォーミング処理した素子に、図4(a)に
示した波高値14Vの三角波パルスを印加して活性化処
理を行い、金属窒化物膜10を形成した(図3
(d))。この時、素子電流If及び放出電流Ieを測
定しながら活性化処理を行ったところ、電子放出効率η
(Ie/If)が、約30分で最大になったため、そこ
で通電を停止し、スローリークバルブを閉め、活性化工
程を終了した。[0132] Following step -d, penta-dimethylamino tantalum using NH 3 gas to a carrier, is introduced into the vacuum chamber 55 inside through a slow leak valve (not shown), the container by operating the exhaust system The inside was maintained at a pressure of 1.0 × 10 −3 Torr. Next, a triangular wave pulse having a peak value of 14 V shown in FIG. 4A was applied to the element subjected to the forming treatment to carry out an activation treatment to form a metal nitride film 10 (FIG. 3).
(D)). At this time, when the activation process was performed while measuring the device current If and the emission current Ie, the electron emission efficiency η
Since (Ie / If) reached its maximum in about 30 minutes, the energization was stopped, the slow leak valve was closed, and the activation process was completed.
【0133】このようにして得られた電子放出素子の電
気特性について、引き続き上記の真空処理装置(図5参
照)を用いて評価した。The electrical characteristics of the electron-emitting device thus obtained were subsequently evaluated using the above vacuum processing apparatus (see FIG. 5).
【0134】具体的には、アノード電極54と電子放出
素子間の距離Hを4mm、アノード電極54の電位を1
kV、真空容器55内の真空度を1×10-8Torrと
し、素子電極2,3間に素子電圧を14Vを印加し、そ
の時に流れる素子電流If及び放出電流Ieを測定し
た。本実施例の電子放出素子では、測定初期より素子電
流If及び放出電流Ieが安定しており、長時間の駆動
においてもほとんど変化せず、素子電圧14Vでは素子
電流Ifが2.1mA、放出電流Ieが2.0μAとな
り、電子放出効率ηは0.1%であった。Specifically, the distance H between the anode electrode 54 and the electron-emitting device is 4 mm, and the potential of the anode electrode 54 is 1 mm.
A device voltage of 14 V was applied between the device electrodes 2 and 3 with kV, the degree of vacuum in the vacuum chamber 55 set to 1 × 10 −8 Torr, and the device current If and emission current Ie flowing at that time were measured. In the electron-emitting device of the present embodiment, the device current If and the emission current Ie are stable from the initial measurement, hardly change even during long-time driving, and the device current If is 2.1 mA and the emission current is 14 V at the device voltage of 14V. Ie was 2.0 μA, and the electron emission efficiency η was 0.1%.
【0135】走査電子顕微鏡で観察した素子の形態は、
図1に示したものと同様である。即ち、活性化処理時の
素子への電圧の印加方向に依存して、主に電子放出部5
の一部より高電位側に、TaNを主成分とし、若干の金
属を含む被膜(金属窒化物を主成分とする膜10)が形
成されていた。更に高倍率のFE−SEMで観察する
と、この被膜は、導電性膜4を構成している金属微粒子
の周囲及び微粒子間にも形成されているようであった。
また、TEM等で素子表面を観察したところ、被膜の表
面では、多結晶、アモルファスからなる金属窒化物を主
成分とする被膜が観察された。The morphology of the element observed with a scanning electron microscope is
It is similar to that shown in FIG. That is, depending on the direction in which the voltage is applied to the device during the activation process, the electron emission portion 5 mainly
A film containing TaN as a main component and containing a small amount of metal (the film 10 containing a metal nitride as a main component) was formed on the higher potential side than a part of the above. When observed with a higher magnification FE-SEM, this coating appeared to be formed around the metal fine particles forming the conductive film 4 and also between the fine particles.
Further, when the surface of the device was observed with a TEM or the like, a film containing a metal nitride composed of polycrystalline or amorphous as a main component was observed on the surface of the film.
【0136】[実施例2]実施例1における工程−dを
以下のようにして行った以外は、実施例1と全く同様に
して図1に示したような電子放出素子を作製した。Example 2 An electron-emitting device as shown in FIG. 1 was produced in exactly the same manner as in Example 1 except that step-d in Example 1 was carried out as follows.
【0137】工程−d TiCl4 をNH3 ガスをキャリアーに用いて、スロー
リークバルブ(不図示)を介して真空容器55内に導入
すると共に、排気系を操作して該容器内を1.0×10
-3Torrの圧力に維持した。次に、フォーミング処理
した素子に、図4(a)に示した波高値14Vの三角波
パルスを印加して活性化処理を行い、金属窒化物を主成
分とする膜10を形成した(図3(d))。この時、素
子電流If及び放出電流Ieを測定しながら活性化処理
を行ったところ、電子放出効率ηが約30分で最大にな
ったため、そこで通電を停止し、スローリークバルブを
閉め、活性化工程を終了した。Step-d TiCl 4 was introduced into the vacuum container 55 through a slow leak valve (not shown) using NH 3 gas as a carrier, and the exhaust system was operated to adjust the inside of the container to 1.0. × 10
The pressure was maintained at -3 Torr. Next, a triangular wave pulse having a peak value of 14 V shown in FIG. 4A was applied to the element subjected to the forming treatment for activation, and a film 10 containing metal nitride as a main component was formed (see FIG. d)). At this time, when the activation process was performed while measuring the device current If and the emission current Ie, the electron emission efficiency η reached the maximum in about 30 minutes, so the energization was stopped there, the slow leak valve was closed, and the activation was performed. The process is complete.
【0138】このようにして得られた電子放出素子の電
気特性について、実施例1と同様に評価したところ、本
実施例の電子放出素子においても、測定初期より素子電
流If及び放出電流Ieが安定しており、長時間の駆動
においてもほとんど変化せず、素子電圧14Vでは素子
電流Ifが2.2mA、放出電流Ieが2.3μAとな
り、電子放出効率ηは0.1%であった。When the electric characteristics of the electron-emitting device thus obtained were evaluated in the same manner as in Example 1, the device current If and the emission current Ie of the electron-emitting device of this example were stable from the initial measurement. As a result, the device current If was 2.2 mA, the emission current Ie was 2.3 μA, and the electron emission efficiency η was 0.1% at a device voltage of 14 V, even if the device was driven for a long time.
【0139】走査電子顕微鏡で観察した素子の形態は、
図1に示したものと同様である。即ち、活性化処理時の
素子への電圧の印加方向に依存して、主に電子放出部5
の一部より高電位側に、TiNを主成分とし、若干のT
iを有する被膜(金属窒化物を主成分とする膜10)が
形成されていた。更に高倍率のFE−SEMで観察する
と、この被膜は、導電性膜4を構成している金属微粒子
の周囲及び微粒子間にも形成されているようであった。The morphology of the element observed with a scanning electron microscope is
It is similar to that shown in FIG. That is, depending on the direction in which the voltage is applied to the device during the activation process, the electron emission portion 5 mainly
On the higher potential side than a part of
A film having i (the film 10 containing metal nitride as a main component) was formed. When observed with a higher magnification FE-SEM, this coating appeared to be formed around the metal fine particles forming the conductive film 4 and also between the fine particles.
【0140】比較のため、TiCl4 とNH3 ガスを真
空容器55内に導入せず、排気系を操作して該容器内を
1.0×10-3Torrの圧力に維持した状態で従来の
活性化を行って作製した素子についても、同様の電子放
出特性の評価を行った。その結果は、素子電圧14Vで
は素子電流Ifが2.2mA、放出電流Ieが1.7μ
Aとなり、電子放出効率ηは0.08%であった。For comparison, TiCl 4 and NH 3 gas were not introduced into the vacuum container 55, and the exhaust system was operated to maintain the pressure inside the container at 1.0 × 10 −3 Torr. The same electron emission characteristics were evaluated for the device manufactured by activation. As a result, when the device voltage is 14 V, the device current If is 2.2 mA and the emission current Ie is 1.7 μm.
The electron emission efficiency η was 0.08%.
【0141】[実施例3]本実施例は、多数の表面伝導
型電子放出素子を単純マトリクス配置した電子源を用い
て、画像形成装置を作製した例である。[Embodiment 3] In this embodiment, an image forming apparatus is manufactured using an electron source in which a large number of surface conduction electron-emitting devices are arranged in a simple matrix.
【0142】複数の導電性膜がマトリクス配線された基
板の一部の平面図を図13に示す。また、図中のA−
A’断面図を図14に示す。但し、図13、図14で同
じ符号で示したものは、同じ部材を示す。ここで1は基
板、72は図7のDxmに対応するX方向配線(下配線
とも呼ぶ)、73は図7のDynに対応するY方向配線
(上配線とも呼ぶ)、4は導電性膜、2と3は素子電
極、161は層間絶縁層、162は素子電極2と下配線
72との電気的接続のためのコンタクトホールである。FIG. 13 shows a plan view of a part of a substrate on which a plurality of conductive films are arranged in matrix. In addition, A- in the figure
A sectional view taken along the line A'is shown in FIG. However, the same reference numerals in FIGS. 13 and 14 indicate the same members. Here, 1 is a substrate, 72 is an X-direction wiring (also called lower wiring) corresponding to Dxm in FIG. 7, 73 is a Y-direction wiring (also called upper wiring) corresponding to Dyn in FIG. 7, 4 is a conductive film, Reference numerals 2 and 3 are element electrodes, 161 is an interlayer insulating layer, and 162 is a contact hole for electrical connection between the element electrode 2 and the lower wiring 72.
【0143】先ず、本実施例の電子源基板の製造方法
を、図15及び図16を用いて工程順に従って具体的に
説明する。尚、以下に説明する工程−a〜hは、それぞ
れ図15の(a)〜(d)及び図16の(e)〜(h)
に対応する。First, the method of manufacturing the electron source substrate of this embodiment will be specifically described with reference to FIGS. In addition, the steps-a to h described below include (a) to (d) of FIG. 15 and (e) to (h) of FIG. 16, respectively.
Corresponding to.
【0144】工程−a 清浄化した青板ガラス上に厚さ0.5μmのシリコン酸
化膜をスパッタ法で形成して基板1を得た。この基板1
上に、真空蒸着により厚さ5nmのCr、厚さ600n
mのAuを順次積層した後、ホトレジスト(AZ137
0/ヘキスト社製)をスピンナーにより回転塗布、ベー
クした後、ホトマスク像を露光、現像して、下配線72
のレジストパターンを形成し、Au/Cr堆積膜をウエ
ットエッチングして、所望の形状の下配線72を形成し
た。Step-a A substrate 1 was obtained by forming a 0.5 μm thick silicon oxide film on the cleaned soda-lime glass by a sputtering method. This board 1
5 nm thick Cr and 600n thick by vacuum evaporation
m of Au are sequentially laminated, and then photoresist (AZ137
0 / made by Hoechst Co., Ltd. by spin coating and baking by a spinner, and then exposing and developing a photomask image, and the lower wiring 72
Resist pattern was formed, and the Au / Cr deposited film was wet-etched to form a lower wiring 72 having a desired shape.
【0145】工程−b 次に、厚さ1.0μmのシリコン酸化膜からなる層間絶
縁層161をRFスパッタ法により堆積した。Step-b Next, an interlayer insulating layer 161 made of a silicon oxide film having a thickness of 1.0 μm was deposited by the RF sputtering method.
【0146】工程−c 工程bで堆積したシリコン酸化膜にコンタクトホール1
62を形成するためのホトレジストパターンを作り、こ
れをマスクとして層間絶縁層161をエッチングしてコ
ンタクトホール162を形成した。エッチングはCF4
とH2 ガスを用いたRIE(Reactive Ion
Etching)法によった。Step-c Contact hole 1 is formed in the silicon oxide film deposited in Step b.
A photoresist pattern for forming 62 was formed, and the interlayer insulating layer 161 was etched using this as a mask to form a contact hole 162. Etching is CF 4
And using the H 2 gas RIE (Reactive Ion
Etching) method.
【0147】工程−d その後、素子電極と素子電極間ギャップを得るべくパタ
ーンを、ホトレジスト(RD−2000N−41/日立
化成社製)を用いて形成し、真空蒸着法により、厚さ5
nmのTi、厚さ100nmのNiを順次堆積させた。
ホトレジストパターンを有機溶剤で溶解し、Ni/Ti
堆積膜をリフトオフし、素子電極間隔Lが3μmとし、
素子電極の幅Wが300μmの素子電極2,3を形成し
た。Step-d After that, a pattern was formed using a photoresist (RD-2000N-41 / manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.) in order to obtain a device electrode and a gap between the device electrodes, and a thickness of 5 was formed by a vacuum deposition method.
nm Ti and 100 nm thick Ni were sequentially deposited.
Dissolve the photoresist pattern with an organic solvent and use Ni / Ti
The deposited film is lifted off and the device electrode interval L is set to 3 μm,
The device electrodes 2 and 3 having a device electrode width W of 300 μm were formed.
【0148】工程−e 素子電極2,3の上に上配線のホトレジストパターンを
形成した後、厚さ5nmのTi、厚さ500nmのAu
を順次真空蒸着により堆積し、リフトオフにより不要の
部分を除去して、所望の形状の上配線73を形成した。Step-e After forming a photoresist pattern for the upper wiring on the device electrodes 2 and 3, Ti having a thickness of 5 nm and Au having a thickness of 500 nm are formed.
Were sequentially deposited by vacuum evaporation, and unnecessary portions were removed by lift-off to form the upper wiring 73 having a desired shape.
【0149】工程−f 本工程に関わる導電性膜形成用のマスクは、素子電極間
ギャップ及びこの近傍に開口を有するマスクであり、こ
のマスクにより膜厚100nmのCr膜163を真空蒸
着により堆積・パターニングし、その上に有機Pd(c
cp4230/奥野製薬(株)製)をスピンナーにより
回転塗布し、300℃で10分間の加熱焼成処理をし
た。こうして形成された主元素としてPdよりなる微粒
子からなる導電性膜4の膜厚は10nm、シート抵抗値
は2×104 Ω/□であった。このPd微粒子膜は、複
数の微粒子が集合した膜であった。Step-f The mask for forming a conductive film in this step is a mask having an inter-element electrode gap and an opening in the vicinity thereof. With this mask, a Cr film 163 having a film thickness of 100 nm is deposited by vacuum evaporation. Patterning and organic Pd (c
cp4230 / Okuno Pharmaceutical Co., Ltd. was spin-coated with a spinner and heated and baked at 300 ° C. for 10 minutes. The conductive film 4 formed of fine particles of Pd as a main element thus formed had a film thickness of 10 nm and a sheet resistance value of 2 × 10 4 Ω / □. This Pd fine particle film was a film in which a plurality of fine particles were aggregated.
【0150】工程−g Cr膜163および焼成後の導電性膜4を、レジストを
用いてArによるドライエッチングによりエッチングし
て、所望のパターンを有する導電性膜4を得た。Step-g The Cr film 163 and the baked conductive film 4 were etched by dry etching with Ar using a resist to obtain a conductive film 4 having a desired pattern.
【0151】工程−h コンタクトホール162部分以外にレジストを塗布する
ようなパターンを形成し、真空蒸着により厚さ5nmの
Ti、厚さ500nmのAuを順次堆積させた。リフト
オフにより不要の部分を除去することにより、コンタク
トホール162を埋め込んだ。Step-h A pattern was formed such that a resist was applied to portions other than the contact hole 162 portion, and Ti having a thickness of 5 nm and Au having a thickness of 500 nm were sequentially deposited by vacuum evaporation. Unnecessary portions were removed by lift-off to bury the contact holes 162.
【0152】以上の工程により、複数の導電性膜4がマ
トリクス配線された電子源基板1(図13)を作製し、
次にこの電子源基板1を用いて画像形成装置を作製し
た。作製手順を図8と図9を用いて説明する。Through the above steps, the electron source substrate 1 (FIG. 13) in which the plurality of conductive films 4 are arranged in matrix is manufactured,
Next, an image forming apparatus was manufactured using this electron source substrate 1. The manufacturing procedure will be described with reference to FIGS.
【0153】先ず、上記複数の導電性膜4がマトリクス
配線された基板1(図13)をリアプレート81上に固
定した後、基板1の5mm上方に、フェースプレート8
6(ガラス基板83の内面に蛍光膜84とメタルバック
85が形成されて構成される)を支持枠82を介して配
置し、フェースプレート86、支持枠82、リアプレー
ト81の接合部にフリットガラスを塗布し、大気中で4
30℃で10分以上焼成することで封着した(図8)。
なお、リアプレート81への基板1の固定もフリットガ
ラスで行った。First, the substrate 1 (FIG. 13) on which the plurality of conductive films 4 are matrix-wired is fixed on the rear plate 81, and then the face plate 8 is placed 5 mm above the substrate 1.
6 (formed by forming a fluorescent film 84 and a metal back 85 on the inner surface of a glass substrate 83) via a support frame 82, and a frit glass on the joint of the face plate 86, the support frame 82 and the rear plate 81. And apply in air
Sealing was performed by baking at 30 ° C. for 10 minutes or more (FIG. 8).
The fixing of the substrate 1 to the rear plate 81 was also performed with frit glass.
【0154】蛍光膜84は、カラーを実現するために、
ストライプ形状(図9(a)参照)の蛍光体とし、先に
ブラックストライプを形成し、その間隙部にスラリー法
により各色蛍光体92を塗布して蛍光膜84を作製し
た。ブラックストライプの材料としては、通常よく用い
られている黒鉛を主成分とする材料を用いた。The fluorescent film 84 is provided in order to realize color.
A fluorescent material having a stripe shape (see FIG. 9A) was formed, a black stripe was first formed, and the fluorescent material 92 of each color was applied to the gap portion by the slurry method to form a fluorescent film 84. As a material for the black stripe, a material which is commonly used and whose main component is graphite was used.
【0155】また、蛍光膜84の内面側にはメタルバッ
ク85を設けた。メタルバック85は、蛍光膜84の作
製後、蛍光膜84の内面側表面の平滑化処理(通常、フ
ィルミングと呼ばれる)を行い、その後、Alを真空蒸
着することで作製した。Further, a metal back 85 is provided on the inner surface side of the fluorescent film 84. The metal back 85 is manufactured by performing a smoothing process (usually called filming) on the inner surface of the fluorescent film 84 after the fluorescent film 84 is manufactured, and then performing vacuum deposition of Al.
【0156】フェースプレート86には、更に蛍光膜8
4の導電性を高めるため、蛍光膜84の外面側に透明電
極を設ける場合もあるが、本実施例ではメタルバック8
5のみで十分な導電性が得られたので省略した。The face plate 86 is further provided with the fluorescent film 8
In some cases, a transparent electrode is provided on the outer surface side of the fluorescent film 84 in order to increase the conductivity of the metal back 8.
5 was omitted because sufficient conductivity was obtained.
【0157】前述の封着を行う際、カラーの場合は各色
蛍光体92と電子放出素子74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った。When the above-mentioned sealing is performed, in the case of color, the phosphors 92 of the respective colors and the electron-emitting devices 74 have to correspond to each other, so that sufficient alignment is performed.
【0158】以上のようにして完成した外囲器88内の
雰囲気を排気管(不図示)を通じ真空ポンプにて排気
し、十分な真空度に達した後、容器外端子Dx1乃至D
xmとDy1乃至Dynを通じ素子電極2,3間に電圧
を印加し、導電性膜4をフォーミング処理することによ
り、電子放出部5を形成した。フォーミング処理の電圧
波形は、図4(b)に示したものと同様である。本実施
例ではT1を1ms、T2を10msとし、約1×10
-5Torrの真空雰囲気下で行った。The atmosphere in the envelope 88 completed as described above is exhausted by a vacuum pump through an exhaust pipe (not shown), and after reaching a sufficient degree of vacuum, the external terminals Dx1 to Dx of the container are obtained.
A voltage was applied between the device electrodes 2 and 3 through xm and Dy1 to Dyn, and the electroconductive film 4 was subjected to a forming treatment to form the electron emitting portion 5. The voltage waveform of the forming process is similar to that shown in FIG. In this embodiment, T1 is 1 ms and T2 is 10 ms, and about 1 × 10
It was performed under a vacuum atmosphere of -5 Torr.
【0159】このようにして形成された電子放出部5
は、パラジウム元素を主成分とする微粒子が分散配置さ
れて構成されており、その微粒子の平均粒径は3nmで
あった。The electron-emitting portion 5 thus formed
Was composed of fine particles mainly composed of palladium element dispersedly arranged, and the average particle diameter of the fine particles was 3 nm.
【0160】次に、不図示の排気管よりペンタジエチル
アミノタンタルをキャリアガスとしてNH3 と共にパネ
ル(外囲器88)内に導入した。フォーミングと同一の
三角波で、波高14V、2×10-5Torrの真空度の
下、素子電流If,放出電流Ieを測定しながら、活性
化処理を行った。Next, pentadiethylamino tantalum was introduced into the panel (envelope 88) together with NH 3 as a carrier gas through an exhaust pipe (not shown). The activation process was performed while measuring the device current If and the emission current Ie under the vacuum of 14 V and 2 × 10 −5 Torr with the same triangular wave as the forming.
【0161】以上のようにフォーミング,活性化処理を
行い、電子放出部5を形成し、電子放出素子74を作製
した。The forming and activation treatments were performed as described above to form the electron emitting portion 5 and the electron emitting device 74 was manufactured.
【0162】この後、不図示の排気管を通じ、外囲器8
8内を10-6Torr程度の真空度まで排気し、該排気
管をガスバーナーで熱することで溶着し、外囲器88の
封止を行った。最後に、封止後の真空度を維持するため
に、高周波加熱法でゲッター処理を行った。Thereafter, the envelope 8 is passed through an exhaust pipe (not shown).
The inside of 8 was evacuated to a degree of vacuum of about 10 -6 Torr, and the exhaust pipe was welded by heating with a gas burner, and the envelope 88 was sealed. Finally, in order to maintain the degree of vacuum after sealing, a getter process was performed by a high frequency heating method.
【0163】以上のようにして完成した本発明の画像形
成装置において、容器外端子Dx1乃至DxmとDy1
乃至Dynを介して、不図示の信号発生手段で発生させ
た走査信号及び変調信号を各電子放出素子に夫々印加す
ることにより電子放出させ、高圧端子87を介してメタ
ルバック84に数kV以上の高圧を印加して、放出電子
を加速し、蛍光膜84に衝突させ、励起・発光させるこ
とで画像を表示した。In the image forming apparatus of the present invention completed as described above, the external terminals Dx1 to Dxm and Dy1 of the container are formed.
Through Dyn, a scanning signal and a modulation signal generated by a signal generating means (not shown) are applied to each electron-emitting device to emit electrons, and the metal back 84 is supplied with a voltage of several kV or more via the high-voltage terminal 87. An image was displayed by applying a high voltage to accelerate the emitted electrons, collide with the fluorescent film 84, and excite and emit light.
【0164】本実施例における画像表示装置は、長時間
にわたり安定して良好な画像を表示することができた。The image display device of the present example was able to stably display a good image for a long time.
【0165】[実施例4]図17は、前述の本発明の表
面伝導型電子放出素子を電子源として用いたディスプレ
イパネル(図8)に、例えばテレビジョン放送を初めと
する種々の画像情報源より提供される画像情報を表示で
きるように構成した本発明の画像形成装置の一例を示す
図である。[Embodiment 4] FIG. 17 shows a display panel (FIG. 8) using the above-mentioned surface conduction electron-emitting device of the present invention as an electron source, and various image information sources such as television broadcasting. It is a figure which shows an example of the image forming apparatus of this invention comprised so that the image information further provided could be displayed.
【0166】図中201はディスプレイパネル、100
1はディスプレイパネルの駆動回路、1002はディス
プレイコントローラ、1003はマルチプレクサ、10
04はデコーダ、1005は入出力インターフェース回
路、1006はCPU、1007は画像生成回路、10
08及び1009及び1010は画像メモリーインター
フェース回路、1011は画像入力インターフェース回
路、1012及び1013はTV信号受信回路、101
4は入力部である。In the figure, 201 is a display panel, 100
1 is a display panel drive circuit, 1002 is a display controller, 1003 is a multiplexer, 10
04 is a decoder, 1005 is an input / output interface circuit, 1006 is a CPU, 1007 is an image generation circuit, 10
08, 1009 and 1010 are image memory interface circuits, 1011 is an image input interface circuit, 1012 and 1013 are TV signal receiving circuits, 101
Reference numeral 4 is an input unit.
【0167】尚、本画像形成装置は、例えばテレビジョ
ン信号のように、映像情報と音声情報の両方を含む信号
を受信する場合には当然映像の表示と同時に音声を再生
するものであるが、本発明の特徴と直接関係しない音声
情報の受信、分離、再生、処理、記憶等に関する回路や
スピーカー等については説明を省略する。When receiving a signal including both video information and audio information, such as a television signal, the present image forming apparatus naturally reproduces audio at the same time as displaying video. Descriptions of circuits, speakers, and the like relating to reception, separation, reproduction, processing, storage, etc. of audio information not directly related to the features of the present invention will be omitted.
【0168】以下、画像信号の流れに沿って各部の機能
を説明する。The functions of the respective parts will be described below along the flow of image signals.
【0169】まず、TV信号受信回路1013は、例え
ば電波や空間光通信等のような無線伝送系を用いて伝送
されるTV信号を受信するための回路である。First, the TV signal receiving circuit 1013 is a circuit for receiving a TV signal transmitted using a wireless transmission system such as radio waves or spatial optical communication.
【0170】受信するTV信号の方式は特に限られるも
のではなく、例えばNTSC方式、PAL方式、SEC
AM方式等、いずれの方式でもよい。また、これらより
更に多数の走査線よりなるTV信号、例えばMUSE方
式を初めとする所謂高品位TVは、大面積化や大画素数
化に適した前記ディスプレイパネルの利点を生かすのに
好適な信号源である。The TV signal system to be received is not particularly limited. For example, NTSC system, PAL system, SEC.
Any method such as AM method may be used. Further, a TV signal comprising a larger number of scanning lines than these, for example, a so-called high-definition TV including the MUSE system is a signal suitable for taking advantage of the display panel suitable for a large area and a large number of pixels. Source.
【0171】TV信号受信回路1013で受信されたT
V信号は、デコーダ1004に出力される。T received by the TV signal receiving circuit 1013
The V signal is output to the decoder 1004.
【0172】TV信号受信回路1012は、例えば同軸
ケーブルや光ファイバー等のような有線伝送系を用いて
伝送されるTV信号を受信するための回路である。前記
TV信号受信回路1013と同様に、受信するTV信号
の方式は特に限られるものではなく、また本回路で受信
されたTV信号もデコーダ1004に出力される。The TV signal receiving circuit 1012 is a circuit for receiving a TV signal transmitted using a wire transmission system such as a coaxial cable or an optical fiber. Similar to the TV signal receiving circuit 1013, the system of the TV signal to be received is not particularly limited, and the TV signal received by this circuit is also output to the decoder 1004.
【0173】画像入力インターフェース回路1011
は、例えばTVカメラや画像読み取りスキャナーなどの
画像入力装置から供給される画像信号を取り込むための
回路で、取り込まれた画像信号はデコーダ1004に出
力される。Image input interface circuit 1011
Is a circuit for capturing an image signal supplied from an image input device such as a TV camera or an image reading scanner. The captured image signal is output to the decoder 1004.
【0174】画像メモリーインターフェース回路101
0は、ビデオテープレコーダー(以下VTRと略す)に
記憶されている画像信号を取り込むための回路で、取り
込まれた画像信号はデコーダ1004に出力される。Image memory interface circuit 101
Reference numeral 0 is a circuit for capturing an image signal stored in a video tape recorder (hereinafter abbreviated as VTR), and the captured image signal is output to the decoder 1004.
【0175】画像メモリーインターフェース回路100
9は、ビデオディスクに記憶されている画像信号を取り
込むための回路で、取り込まれた画像信号はデコーダ1
004に出力される。Image memory interface circuit 100
Reference numeral 9 denotes a circuit for capturing an image signal stored in the video disk.
004 is output.
【0176】画像メモリーインターフェース回路100
8は、静止画ディスクのように、静止画像データを記憶
している装置から画像信号を取り込むための回路で、取
り込まれた静止画像データはデコーダ1004に入力さ
れる。Image memory interface circuit 100
Reference numeral 8 denotes a circuit for capturing an image signal from a device that stores still image data, such as a still image disk, and the captured still image data is input to the decoder 1004.
【0177】入出力インターフェース回路1005は、
本表示装置と、外部のコンピュータもしくはコンピュー
タネットワークもしくはプリンターなどの出力装置とを
接続するための回路である。画像データや文字・図形情
報の入出力を行うのは勿論のこと、場合によっては本画
像形成装置の備えるCPU1006と外部との間で制御
信号や数値データの入出力などを行うことも可能であ
る。The input / output interface circuit 1005 is
A circuit for connecting the display device to an external computer, a computer network, or an output device such as a printer. It is of course possible to input / output image data and character / graphic information, and in some cases, input / output control signals and numerical data between the CPU 1006 of the image forming apparatus and the outside. .
【0178】画像生成回路1007は、前記入出力イン
ターフェース回路1005を介して外部から入力される
画像データや文字・図形情報や、あるいはCPU100
6より出力される画像データや文字・図形情報に基づ
き、表示用画像データを生成するための回路である。本
回路の内部には、例えば画像データや文字・図形情報を
蓄積するための書き換え可能メモリーや、文字コードに
対応する画像パターンが記憶されている読み出し専用メ
モリーや、画像処理を行うためのプロセッサー等を初め
として、画像の生成に必要な回路が組み込まれている。The image generation circuit 1007 receives image data, character / graphic information, or CPU 100 externally input through the input / output interface circuit 1005.
6 is a circuit for generating display image data based on the image data and character / graphic information output from 6. Inside this circuit, for example, a rewritable memory for storing image data and character / graphic information, a read-only memory storing an image pattern corresponding to a character code, a processor for performing image processing, etc. And other circuits necessary for generating an image.
【0179】本回路により生成された表示用画像データ
は、デコーダ1004に出力されるが、場合によっては
前記入出力インターフェース回路1005を介して外部
のコンピュータネットワークやプリンターに出力するこ
とも可能である。The display image data generated by this circuit is output to the decoder 1004, but in some cases, it can be output to an external computer network or printer via the input / output interface circuit 1005.
【0180】CPU1006は、主として本表示装置の
動作制御や、表示画像の生成や選択や編集に関わる作業
を行う。The CPU 1006 mainly performs operations related to operation control of the display device and generation, selection and editing of a display image.
【0181】例えば、マルチプレクサ1003に制御信
号を出力し、ディスプレイパネルに表示する画像信号を
適宜選択したり組み合わせたりする。その際には表示す
る画像信号に応じてディスプレイパネルコントローラ1
002に対して制御信号を発生し、画面表示周波数や走
査方法(例えばインターレースかノンインターレース
か)や一画面の走査線の数など表示装置の動作を適宜制
御する。また、前記画像生成回路1007に対して画像
データや文字・図形情報を直接出力したり、あるいは前
記入出力インターフェース回路1005を介して外部の
コンピュータやメモリーをアクセスして画像データや文
字・図形情報を入力する。For example, a control signal is output to the multiplexer 1003 to appropriately select or combine image signals to be displayed on the display panel. At that time, the display panel controller 1 is operated according to the image signal to be displayed.
A control signal is generated for 002 to appropriately control the operation of the display device such as the screen display frequency, the scanning method (for example, interlaced or non-interlaced), and the number of scanning lines on one screen. Further, the image data or the character / graphic information is directly output to the image generation circuit 1007, or the external computer or memory is accessed through the input / output interface circuit 1005 to display the image data or the character / graphic information. input.
【0182】尚、CPU1006は、これ以外の目的の
作業にも関わるものであってよい。例えば、パーソナル
コンピュータやワードプロセッサ等のように、情報を生
成したり処理する機能に直接関わってもよい。あるいは
前述したように、入出力インターフェース回路1005
を介して外部のコンピュータネットワークと接続し、例
えば数値計算等の作業を外部機器と協同して行ってもよ
い。It should be noted that the CPU 1006 may also be involved in work for other purposes. For example, it may directly relate to a function of generating and processing information, such as a personal computer or a word processor. Alternatively, as described above, the input / output interface circuit 1005
The computer may be connected to an external computer network via a computer, and work such as numerical calculation may be performed in cooperation with an external device.
【0183】入力部1014は、前記CPU1006に
使用者が命令やプログラム、あるいはデータなどを入力
するためのものであり、例えばキーボードやマウスの
他、ジョイスティック、バーコードリーダー、音声認識
装置等の多様な入力機器を用いることが可能である。The input unit 1014 is used by the user to input commands, programs, data, etc. to the CPU 1006. For example, a keyboard, a mouse, a joystick, a bar code reader, a voice recognition device, and the like can be used. An input device can be used.
【0184】デコーダ1004は、前記1007ないし
1013より入力される種々の画像信号を3原色信号、
又は輝度信号とI信号、Q信号に逆変換するための回路
である。尚、図中に点線で示すように、デコーダ100
4は内部に画像メモリーを備えるのが望ましい。これ
は、例えばMUSE方式を初めとして、逆変換するに際
して画像メモリーを必要とするようなテレビ信号を扱う
ためである。The decoder 1004 converts various image signals input from the above 1007 to 1013 into three primary color signals,
Alternatively, it is a circuit for inversely converting the luminance signal into the I signal and the Q signal. In addition, as shown by a dotted line in the figure, the decoder 100
4 preferably has an image memory inside. This is for handling a television signal that requires an image memory when performing inverse conversion, such as the MUSE method.
【0185】画像メモリーを備える事により、静止画の
表示が容易になる。あるいは前記画像生成回路1007
及びCPU1006と協同して、画像の間引き、補間、
拡大、縮小、合成を初めとする画像処理や編集が容易に
なるという利点が得られる。The provision of the image memory makes it easy to display a still image. Alternatively, the image generation circuit 1007
And the CPU 1006 in cooperation with the image thinning, interpolation,
There is an advantage that image processing and editing including enlargement, reduction, and composition become easy.
【0186】マルチプレクサ1003は、前記CPU1
006より入力される制御信号に基づき、表示画像を適
宜選択するものである。即ち、マルチプレクサ1003
はデコーダ1004から入力される逆変換された画像信
号の内から所望の画像信号を選択して駆動回路1001
に出力する。その場合には、一画面表示時間内で画像信
号を切り換えて選択することにより、所謂多画面テレビ
のように、一画面を複数の領域に分けて領域によって異
なる画像を表示することも可能である。The multiplexer 1003 corresponds to the CPU 1
The display image is appropriately selected based on the control signal input from 006. That is, the multiplexer 1003
Selects a desired image signal from the inversely converted image signals input from the decoder 1004, and drives the drive circuit 1001.
Output to In that case, by switching and selecting an image signal within one screen display time, it is also possible to divide one screen into a plurality of areas and display different images depending on the areas, as in a so-called multi-screen television. .
【0187】ディスプレイパネルコントローラ1002
は、前記CPU1006より入力される制御信号に基づ
き、駆動回路1001の動作を制御するための回路であ
る。Display panel controller 1002
Is a circuit for controlling the operation of the drive circuit 1001 based on a control signal input from the CPU 1006.
【0188】ディスプレイパネルの基本的な動作に関わ
るものとして、例えばディスプレイパネルの駆動用電源
(図示せず)の動作シーケンスを制御するための信号を
駆動回路1001に対して出力する。ディスプレイパネ
ルの駆動方法に関わるものとして、例えば画面表示周波
数や走査方法(例えばインターレースかノンインターレ
ースか)を制御するための信号を駆動回路1001に対
して出力する。また、場合によっては、表示画像の輝度
やコントラストや色調やシャープネスといった画質の調
整に関わる制御信号を駆動回路1001に対して出力す
る場合もある。As a signal relating to the basic operation of the display panel, for example, a signal for controlling an operation sequence of a power source (not shown) for driving the display panel is output to the drive circuit 1001. A signal for controlling a screen display frequency and a scanning method (for example, interlace or non-interlace) is output to the drive circuit 1001 as a method related to the display panel drive method. In some cases, a control signal relating to image quality adjustment such as luminance, contrast, color tone, and sharpness of a display image may be output to the driving circuit 1001.
【0189】駆動回路1001は、ディスプレイパネル
201に印加する駆動信号を発生するための回路であ
り、前記マルチプレクサ1003から入力される画像信
号と、前記ディスプレイパネルコントローラ1002よ
り入力される制御信号に基づいて動作するものである。The drive circuit 1001 is a circuit for generating a drive signal to be applied to the display panel 201, based on the image signal input from the multiplexer 1003 and the control signal input from the display panel controller 1002. It works.
【0190】以上、各部の機能を説明したが、図17に
例示した構成により、本画像形成装置においては多様な
画像情報源より入力される画像情報をディスプレイパネ
ル201に表示することが可能である。即ち、テレビジ
ョン放送を初めとする各種の画像信号は、デコーダ10
04におて逆変換された後、マルチプレクサ1003に
おいて適宜選択され、駆動回路1001に入力される。
一方、デイスプレイコントローラ1002は、表示する
画像信号に応じて駆動回路1001の動作を制御するた
めの制御信号を発生する。駆動回路1001は、上記画
像信号と制御信号に基づいてディスプレイパネル201
に駆動信号を印加する。これにより、ディスプレイパネ
ル201において画像が表示される。これらの一連の動
作は、CPU1006により統括的に制御される。Although the functions of the respective parts have been described above, the image information input from various image information sources can be displayed on the display panel 201 in the present image forming apparatus by the configuration illustrated in FIG. . That is, various image signals including television broadcasting are transmitted to the decoder 10.
After being inversely converted in 04, it is appropriately selected in the multiplexer 1003 and input to the drive circuit 1001.
On the other hand, the display controller 1002 generates a control signal for controlling the operation of the drive circuit 1001 according to an image signal to be displayed. The drive circuit 1001 uses the image signal and the control signal to display the display panel 201.
Is applied with a drive signal. Thus, an image is displayed on the display panel 201. These series of operations are totally controlled by the CPU 1006.
【0191】本画像形成装置においては、前記デコーダ
1004に内蔵する画像メモリや、画像生成回路100
7及び情報の中から選択したものを表示するだけでな
く、表示する画像情報に対して、例えば拡大、縮小、回
転、移動、エッジ強調、間引き、補間、色変換、画像の
縦横比変換等を初めとする画像処理や、合成、消去、接
続、入れ換え、嵌め込み等を初めとする画像編集を行う
ことも可能である。また、本実施例の説明では特に触れ
なかったが、上記画像処理や画像編集と同様に、音声情
報に関しても処理や編集を行なうための専用回路を設け
てもよい。In this image forming apparatus, the image memory built in the decoder 1004 and the image generating circuit 100 are included.
7 and information not only selected but also displayed image information such as enlargement, reduction, rotation, movement, edge enhancement, thinning, interpolation, color conversion, image aspect ratio conversion, etc. It is also possible to perform initial image processing and image editing including synthesizing, erasing, connecting, replacing, and fitting. Although not specifically mentioned in the description of the present embodiment, a dedicated circuit for processing and editing audio information may be provided as in the above-described image processing and image editing.
【0192】従って、本画像形成装置は、テレビジョン
放送の表示機器、テレビ会議の端末機器、静止画像及び
動画像を扱う画像編集機器、コンピュータの端末機器、
ワードプロセッサを初めとする事務用端末機器、ゲーム
機などの機能を一台で兼ね備えることが可能で、産業用
あるいは民生用として極めて応用範囲が広い。Therefore, the present image forming apparatus includes a display device for television broadcasting, a terminal device for video conference, an image editing device for handling still images and moving images, a terminal device for computer,
It is possible to combine the functions of office terminals such as word processors, game machines, etc., with a very wide range of applications for industrial or consumer use.
【0193】図17に示した表示装置は、本発明の技術
的思想に基づいて種々の変形が可能である。例えば図1
7の構成要素の内、使用目的上必要のない機能に関わる
回路は省いても差し支えない。また、これとは逆に、使
用目的によっては更に構成要素を追加してもよい。例え
ば、本表示装置をテレビ電話機として応用する場合に
は、テレビカメラ、音声マイク、照明機、モデムを含む
送受信回路等を構成要素に追加するのが好適である。The display device shown in FIG. 17 can be variously modified based on the technical idea of the present invention. Figure 1
Of the seven constituent elements, circuits relating to functions that are unnecessary for the purpose of use may be omitted. Conversely, additional components may be added depending on the purpose of use. For example, when the display device is applied as a video telephone, it is preferable to add a television camera, a voice microphone, an illuminator, a transmission / reception circuit including a modem, and the like to the components.
【0194】本例の表示装置においては、安定な電子放
出特性と、高い電子放出効率を有する本発明の表面伝導
型電子放出素子を電子源に用いて、画像形成装置を構成
したことにより、高輝度で動作安定性に優れた表示画像
が得られた。In the display device of this example, the surface-conduction type electron-emitting device of the present invention, which has stable electron emission characteristics and high electron emission efficiency, is used as an electron source to form an image forming apparatus. A display image with excellent brightness and operational stability was obtained.
【0195】[0195]
【発明の効果】以上説明した様に、本発明の電子放出素
子によれば、安定な電子放出特性と高い電子放出効率と
を有する電子放出素子を提供できる。As described above, according to the electron-emitting device of the present invention, it is possible to provide an electron-emitting device having stable electron emission characteristics and high electron emission efficiency.
【0196】また、多数の電子放出素子を配列形成し、
入力信号に応じて電子を放出する電子源においては、各
電子放出素子が良好な電子放出特性を長時間にわたり保
持し得、さらに、かかる電子源を用いた画像形成装置に
おいては、高輝度で動作安定性に優れた画像を表示する
ことが可能となった。In addition, a large number of electron-emitting devices are formed in an array,
In an electron source that emits electrons in response to an input signal, each electron-emitting device can maintain a good electron-emitting characteristic for a long time, and an image forming apparatus using such an electron source operates at high brightness. It became possible to display an image with excellent stability.
【0197】以上のように、本発明によれば、カラー画
像にも対応可能で、高輝度且つ高コントラストで表示品
位の高い大面積フラットディスプレーが実現される。As described above, according to the present invention, it is possible to realize a large-area flat display which is compatible with color images, has high brightness and contrast, and has high display quality.
【図1】本発明の電子放出素子の一例である平面型表面
伝導型電子放出素子を模式的に示した平面図及び縦断面
図である。FIG. 1 is a plan view and a vertical cross-sectional view schematically showing a flat surface conduction electron-emitting device which is an example of an electron-emitting device of the present invention.
【図2】本発明の電子放出素子の一例である垂直型表面
伝導型電子放出素子を模式的に示した図である。FIG. 2 is a diagram schematically showing a vertical surface conduction electron-emitting device which is an example of the electron-emitting device of the present invention.
【図3】図1の表面伝導型電子放出素子の製造方法の一
例を説明するための図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a method of manufacturing the surface conduction electron-emitting device of FIG.
【図4】フォーミング処理に用いる電圧波形の一例であ
る。FIG. 4 is an example of a voltage waveform used for a forming process.
【図5】本発明の電子放出素子の製造に用いることので
きる真空処理装置(測定評価装置)の一例を示す概略構
成図である。FIG. 5 is a schematic configuration diagram showing an example of a vacuum processing apparatus (measurement evaluation apparatus) that can be used for manufacturing the electron-emitting device of the present invention.
【図6】本発明に好適な表面伝導型電子放出素子の放出
電流Ieおよび素子電流Ifと素子電圧Vfの関係の典
型的な例を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a typical example of a relationship between an emission current Ie and a device current If and a device voltage Vf of a surface conduction electron-emitting device suitable for the present invention.
【図7】単純マトリクス配置の本発明の電子源の概略構
成図である。FIG. 7 is a schematic configuration diagram of an electron source of the present invention in a simple matrix arrangement.
【図8】単純マトリクス配置の電子源を用いた本発明の
画像形成装置に用いる表示パネルの概略構成図であるFIG. 8 is a schematic configuration diagram of a display panel used in the image forming apparatus of the present invention using an electron source having a simple matrix arrangement.
【図9】図8の表示パネルにおける蛍光膜を示す図であ
る。FIG. 9 is a diagram showing a fluorescent film in the display panel of FIG.
【図10】図8の表示パネルを駆動する駆動回路の一例
を示す図である。10 is a diagram showing an example of a drive circuit for driving the display panel of FIG.
【図11】梯子型配置の本発明の電子源の概略平面図で
ある。FIG. 11 is a schematic plan view of the electron source of the present invention in a ladder-type arrangement.
【図12】梯子型配置の電子源を用いた本発明の画像形
成装置に用いる表示パネルの概略構成図である。FIG. 12 is a schematic configuration diagram of a display panel used in the image forming apparatus of the present invention using a ladder-type electron source.
【図13】実施例3にて示す単純マトリクス配置の電子
源基板の部分平面図である。FIG. 13 is a partial plan view of an electron source substrate having a simple matrix arrangement shown in a third embodiment.
【図14】図13の電子源基板の部分断面図である。14 is a partial cross-sectional view of the electron source substrate of FIG.
【図15】図13の電子源基板の製造方法を説明するた
めの図である。FIG. 15 is a diagram illustrating the method for manufacturing the electron source substrate in FIG.
【図16】図13の電子源基板の製造方法を説明するた
めの図である。16 is a diagram for explaining a manufacturing method of the electron source substrate of FIG.
【図17】実施例4における画像形成装置を示すブロッ
ク図である。FIG. 17 is a block diagram illustrating an image forming apparatus according to a fourth exemplary embodiment.
【図18】従来例の表面伝導型電子放出素子の平面図で
ある。FIG. 18 is a plan view of a conventional surface conduction electron-emitting device.
1 基板 2,3 素子電極 4 導電性膜 5 電子放出部 10 金属窒化物膜 21 段差形成部 50 導電性膜4を流れる素子電流Ifを測定するため
の電流計 51 電子放出素子に素子電圧Vfを印加するための電
源 52 電子放出部5より放出される放出電流Ieを測定
するための電流計 53 アノード電極54に電圧を印加するための高圧電
源 54 電子放出部5より放出される電子を捕捉するため
のアノード電極 55 真空容器 56 排気ポンプ 71 電子源基板 72 X方向配線 73 Y方向配線 74 表面伝導型電子放出素子 75 結線 81 リアプレート 82 支持枠 83 ガラス基板 84 蛍光膜 85 メタルバック 86 フェースプレート 87 高圧端子 88 外囲器 91 黒色導電材 92 蛍光体 101 表示パネル 102 走査回路 103 制御回路 104 シフトレジスタ 105 ラインメモリ 106 同期信号分離回路 107 変調信号発生器 Vx,Va 直流電圧源 110 電子源基板 111 電子放出素子 112 電子放出素子を配線するための共通配線 120 グリッド電極 121 電子が通過するための開口 161 層間絶縁層 162 コンタクトホール 163 Cr膜DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate 2,3 Element electrode 4 Conductive film 5 Electron emission part 10 Metal nitride film 21 Step formation part 50 Ammeter 51 for measuring the element current If flowing through the conductive film 4 Element voltage Vf is applied to the electron emission element Power supply 52 for application 52 Ammeter 53 for measuring emission current Ie emitted from the electron emission part 5 High voltage power supply for applying voltage to the anode electrode 54 54 Electrons emitted from the electron emission part 5 are captured Anode electrode for 55 Vacuum pump 56 Exhaust pump 71 Electron source substrate 72 X-direction wiring 73 Y-direction wiring 74 Surface conduction electron-emitting device 75 Connection 81 Rear plate 82 Support frame 83 Glass substrate 84 Fluorescent film 85 Metal back 86 Face plate 87 High voltage terminal 88 Envelope 91 Black conductive material 92 Phosphor 101 Display panel 102 Scanning circuit 103 Control Control circuit 104 Shift register 105 Line memory 106 Synchronous signal separation circuit 107 Modulation signal generator Vx, Va DC voltage source 110 Electron source substrate 111 Electron emission element 112 Common wiring for wiring electron emission element 120 Grid electrode 121 Electrons pass through Opening 161 Interlayer insulating layer 162 Contact hole 163 Cr film
Claims (13)
有する導電性膜を備える電子放出素子において、 前記電子放出部の少なくとも一部が、化学的気相成長法
により形成された金属窒化物を主成分とする膜で被覆さ
れていることを特徴とする電子放出素子。1. An electron-emitting device including a conductive film having an electron-emitting portion between a pair of electrodes facing each other, wherein at least a part of the electron-emitting portion is metal nitride formed by chemical vapor deposition. An electron-emitting device characterized by being coated with a film containing an object as a main component.
記電子放出部を境にした何れか一方の前記導電性膜上に
も配されていることを特徴とする請求項1に記載の電子
放出素子。2. The film containing metal nitride as a main component is also disposed on any one of the conductive films with the electron emission portion as a boundary. Electron-emitting device.
結晶質、単結晶質、非晶質、又はこれらの混晶によって
構成されていることを特徴とする請求項1に記載の電子
放出素子。3. The film according to claim 1, wherein the film containing metal nitride as a main component is composed of polycrystalline, single crystalline, amorphous, or a mixed crystal thereof. Electron emitting device.
出素子であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか
に記載の電子放出素子。4. The electron-emitting device according to claim 1, wherein the electron-emitting device is a surface conduction electron-emitting device.
放出部の他の構成材料の仕事関数より小さいことを特徴
とする請求項1〜4に記載の電子放出素子。5. The electron emitting device according to claim 1, wherein the work function of the metal nitride is smaller than the work functions of other constituent materials of the electron emitting portion.
の構成材料の融点より高いことを特徴とする請求項1〜
5に記載の電子放出素子。6. The melting point of the metal nitride is higher than the melting point of the constituent material of the conductive film.
5. The electron-emitting device according to item 5.
出素子の製造方法であって、少なくとも、前記導電性膜
に電子放出部を形成するフォーミング工程と、化学的気
相成長法により金属窒化物を主成分とする膜を形成する
活性化工程とを含むことを特徴とする電子放出素子の製
造方法。7. The method for manufacturing an electron-emitting device according to claim 1, wherein at least a forming step of forming an electron-emitting portion in the conductive film and a chemical vapor deposition method are used. And an activation step of forming a film containing metal nitride as a main component.
電極に電圧を印加して行われることを特徴とする請求項
7に記載の電子放出素子の製造方法。8. The method of manufacturing an electron-emitting device according to claim 7, wherein the activation step is performed by applying a voltage to the pair of electrodes under reduced pressure.
スで印加されることを特徴とする請求項8に記載の電子
放出素子の製造方法。9. The method of manufacturing an electron-emitting device according to claim 8, wherein the voltage applied to the pair of electrodes is applied in pulses.
源であって、請求項1〜6のいずれかに記載の電子放出
素子を、基体上に複数個配置したことを特徴とする電子
源。10. An electron source which emits electrons in response to an input signal, wherein a plurality of electron-emitting devices according to any one of claims 1 to 6 are arranged on a substrate. .
置されており、個々の電子放出素子の両素子電極が並列
に二本の行配線に接続されており、更に変調手段を有す
ることを特徴とする請求項10に記載の電子源。11. A plurality of the electron-emitting devices are arranged in a ladder shape, both device electrodes of each electron-emitting device are connected in parallel to two row wirings, and a modulation means is further provided. The electron source according to claim 10, characterized in that
状に配置されており、個々の電子放出素子の一方の素子
電極を行配線に接続し、個々の電子放出素子の他方の素
子電極を前記行配線と直交する列配線に接続したことを
特徴とする請求項10に記載の電子源。12. The plurality of electron-emitting devices are arranged in a matrix, one device electrode of each electron-emitting device is connected to a row wiring, and the other device electrode of each electron-emitting device is connected to the row. The electron source according to claim 10, wherein the electron source is connected to a column wiring orthogonal to the wiring.
置であって、少なくとも、請求項10〜12のいずれか
に記載の電子源と、画像形成部材とによって構成された
ことを特徴とする画像形成装置。13. An apparatus for forming an image on the basis of an input signal, comprising at least the electron source according to claim 10 and an image forming member. Forming equipment.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16669696A JPH09330647A (en) | 1996-06-07 | 1996-06-07 | Electron emitting element, electron source with the electron emitting element, image forming device with the electron source, and manufacture of the electron emitting element |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16669696A JPH09330647A (en) | 1996-06-07 | 1996-06-07 | Electron emitting element, electron source with the electron emitting element, image forming device with the electron source, and manufacture of the electron emitting element |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09330647A true JPH09330647A (en) | 1997-12-22 |
Family
ID=15836055
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP16669696A Withdrawn JPH09330647A (en) | 1996-06-07 | 1996-06-07 | Electron emitting element, electron source with the electron emitting element, image forming device with the electron source, and manufacture of the electron emitting element |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH09330647A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20030902 |