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JP2000243220A - Electron source substrate and image forming apparatus using the same - Google Patents

Electron source substrate and image forming apparatus using the same

Info

Publication number
JP2000243220A
JP2000243220A JP3895499A JP3895499A JP2000243220A JP 2000243220 A JP2000243220 A JP 2000243220A JP 3895499 A JP3895499 A JP 3895499A JP 3895499 A JP3895499 A JP 3895499A JP 2000243220 A JP2000243220 A JP 2000243220A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electron
source substrate
electron source
substrate
emitting
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP3895499A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2000243220A5 (en
Inventor
Kazuya Miyazaki
和也 宮崎
Tomoko Maruyama
朋子 丸山
Masabumi Kiyougaku
正文 教學
Masaaki Shibata
雅章 柴田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP3895499A priority Critical patent/JP2000243220A/en
Publication of JP2000243220A publication Critical patent/JP2000243220A/en
Publication of JP2000243220A5 publication Critical patent/JP2000243220A5/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

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Landscapes

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

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電子源基板の熱等による劣化を防ぎ、画像形
成装置において良好な画像を長時間にわたり保持する。 【解決手段】 基体上に、表面コート層を介して形成さ
れた一対の素子電極と電子放出部を有する導電性薄膜か
らなる電子放出素子を多数配置した電子源基板におい
て、表面コート層中に含まれる水の量を50ppm以下
とする。
(57) [Problem] To prevent deterioration of an electron source substrate due to heat or the like and maintain a good image for a long time in an image forming apparatus. SOLUTION: In an electron source substrate in which a large number of electron-emitting devices composed of a pair of device electrodes formed on a substrate via a surface coat layer and a conductive thin film having an electron-emitting portion are arranged, the electron-emitting substrate is included in the surface coat layer. The amount of water to be used is 50 ppm or less.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、電子放出素子を用
いた電子源基板および該電子源基板を用いた画像形成装
置に関する。
[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to an electron source substrate using an electron-emitting device and an image forming apparatus using the electron source substrate.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、電子放出素子を利用した画像形成
装置として、冷陰極電子放出素子を多数形成した電子源
基板と、透明電極および蛍光体を具備した陽極基板とを
平行に対向させ、真空に排気した平面型の電子線表示パ
ネルが知られている。このような画像形成装置におい
て、電界放出型電子放出素子を用いたものは、例えば、
[I.Brodie,”Advanced techn
ology:flat cold−cathode C
RTs”,Information Display,
1/89,17(1989)]に開示されたものがあ
る。また、表面伝導型電子放出素子を用いたものは、例
えば、U.S.P.5066883号等に開示されてい
る。
2. Description of the Related Art Conventionally, as an image forming apparatus using an electron-emitting device, an electron source substrate on which a large number of cold cathode electron-emitting devices are formed and an anode substrate provided with a transparent electrode and a phosphor are opposed in parallel to each other. 2. Description of the Related Art A flat-type electron beam display panel that has been exhausted is known. In such an image forming apparatus, the one using a field emission type electron emitting element is, for example,
[I. Brodie, "Advanced Techn
ology: flat cold-cathode C
RTs ", Information Display,
1/89, 17 (1989)]. Further, a device using a surface conduction electron-emitting device is described in, for example, U.S. Pat. S. P. No. 5,066,883 and the like.

【0003】平面型の電子線表示パネルは、現在広く用
いられている陰極線管(cathode ray tu
be:CRT)表示装置に比べ、軽量化、大画面化を図
ることができ、また、液晶を利用した平面型表示パネル
やプラズマ・ディスプレイ、エレクトロルミネッセント
・ディスプレイ等の他の平面型表示パネルに比べて、よ
り高輝度、高品質な画像を提供することができる。特
に、表面伝導型電子放出素子は構成が単純で製造も容易
であり、電界放出型電子放出素子のようにフォトリソグ
ラフィ技術を駆使した複雑な製造工程を経ることなく、
大面積にわたって多数素子を配列形成した電子源基板を
作製できる利点がある。図8、図9は、特開平06−3
42636号公報において開示された、表面伝導型電子
放出素子を用いた電子源基板の一例を示したものであ
る。図8は電子源の一部の平面図を示している。ここで
7は上配線、6は下配線、81は表面伝導型電子放出素
子、8は層間絶縁層である。図9は、図8における表面
伝導形電子放出素子81を取り出した斜視図である。図
9中、91は基板、2,3は素子電極、4は電子放出部
を有する導電性薄膜、5は電子放出部であり、素子電極
2,3はそれぞれ下配線6、上配線7に接続され、下配
線6と上配線7は層間絶縁層8によって電気的に絶縁さ
れている。ここで、マトリックス状に配置された上配線
7と下配線6にそれぞれ走査信号、情報信号として所定
の電圧を順次印加することで、マトリックスの交点に位
置する所定の電子放出素子を選択的に駆動できる。
A flat type electron beam display panel is a cathode ray tube (cathode ray tu) widely used at present.
be: CRT) It is possible to reduce the weight and increase the screen size as compared with a display device, and to use other flat display panels such as a flat display panel using a liquid crystal, a plasma display, and an electroluminescent display. It is possible to provide a higher-luminance, higher-quality image as compared with. In particular, the surface-conduction electron-emitting device has a simple structure and is easy to manufacture, and does not go through a complicated manufacturing process utilizing photolithography technology like a field-emission electron-emitting device.
There is an advantage that an electron source substrate having a large number of elements arranged and formed over a large area can be manufactured. FIG. 8 and FIG.
This shows an example of an electron source substrate using a surface conduction electron-emitting device disclosed in Japanese Patent No. 42636. FIG. 8 shows a plan view of a part of the electron source. Here, 7 is an upper wiring, 6 is a lower wiring, 81 is a surface conduction electron-emitting device, and 8 is an interlayer insulating layer. FIG. 9 is a perspective view of the surface conduction electron-emitting device 81 shown in FIG. In FIG. 9, 91 is a substrate, 2 and 3 are device electrodes, 4 is a conductive thin film having an electron emitting portion, 5 is an electron emitting portion, and the device electrodes 2 and 3 are connected to a lower wiring 6 and an upper wiring 7, respectively. The lower wiring 6 and the upper wiring 7 are electrically insulated by the interlayer insulating layer 8. Here, a predetermined voltage is sequentially applied to the upper wiring 7 and the lower wiring 6 arranged in a matrix as a scanning signal and an information signal, respectively, so that a predetermined electron-emitting device located at the intersection of the matrix is selectively driven. it can.

【0004】このようなマトリクス配置された電子源基
板は、比較的簡単なフォトリソグラフィ技術を用いるこ
とによって作製できるが、より大きな基板を形成する場
合は印刷技術を用いるのが好ましい。特に、走査信号を
印加する上配線については、1ラインに接続された素子
数が多くなるほど配線を流れる電流量が増加するため配
線抵抗による電圧降下が生じるので、配線は厚膜で形成
して抵抗をできるだけ小さくするのが好ましい。特開平
08−180797号公報等には、配線および層間絶縁
層をスクリーン印刷法により形成する製造方法が開示さ
れている。その他の部材についても、例えば、特開平0
9−17333号公報等には、素子電極をオフセット印
刷法等により形成する製造方法が開示されており、導電
性薄膜においては、インクジェット法により形成する製
造方法が特開平09−69334号公報等に開示されて
いる。これらの印刷技術を用いることで、大面積の電子
源基板を容易に製造することができる。
[0004] Such an electron source substrate arranged in a matrix can be manufactured by using a relatively simple photolithography technique. However, when a larger substrate is formed, it is preferable to use a printing technique. In particular, as for the upper wiring to which a scanning signal is applied, as the number of elements connected to one line increases, the amount of current flowing through the wiring increases, and a voltage drop occurs due to wiring resistance. Is preferably as small as possible. Japanese Patent Application Laid-Open No. 08-180797 discloses a manufacturing method in which wirings and interlayer insulating layers are formed by a screen printing method. Regarding other members, for example,
Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-17333 discloses a manufacturing method in which element electrodes are formed by an offset printing method or the like, and a method of forming a conductive thin film by an inkjet method is disclosed in JP-A-09-69334. It has been disclosed. By using these printing techniques, a large-area electron source substrate can be easily manufactured.

【0005】次に、表面伝導型電子放出素子について説
明する。表面伝導型電子放出素子は基板上に形成された
小面積の導電性薄膜に、膜面に並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、SnO2 薄膜を用
いたもの[M.I.Elinson,Radio En
g.Electronphys.,10,1290,
(1965)]、Au薄膜によるもの[G.Ditmm
er, Thin Solid Films,9,31
7(1972)]、In23 /SnO2 薄膜によるも
の[M.Hartwell and C.G.Fons
ted,IEEE Trans.ED Conf.,5
19(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
が報告されているが、例えば、特開平02−56822
号公報において、酸化パラジウム等の金属微粒子膜を用
いた表面伝導型電子放出素子を開示している。
Next, a surface conduction electron-emitting device will be described. The surface conduction electron-emitting device utilizes a phenomenon in which an electron is emitted by passing a current through a small-area conductive thin film formed on a substrate in parallel with the film surface. As the surface conduction electron-emitting device, a device using a SnO 2 thin film [M. I. Elinson, Radio En
g. Electrophys. , 10, 1290,
(1965)], an Au thin film [G. Ditmm
er, Thin Solid Films, 9, 31
7 (1972)], based on an In 2 O 3 / SnO 2 thin film [M. Hartwell and C.M. G. FIG. Fons
ted, IEEE Trans. ED Conf. , 5
19 (1975)], and those using a carbon thin film [Hisashi Araki et al .: Vacuum, Vol. 26, No. 1, p. 22 (1983)] and the like have been reported, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 02-56822.
Discloses a surface conduction electron-emitting device using a film of fine metal particles such as palladium oxide.

【0006】表面伝導型電子放出素子を作製するにあた
っては、通常、導電性薄膜4に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。フォーミングとは導電性薄膜4の両端に直流電圧
あるいは非常にゆっくりとした昇電圧、例えば1V/分
程度を印加通電し、導電性薄膜4を局所的に破壊、変形
もしくは変質せしめ、亀裂を形成する処理である。そし
て、フォーミング処理を施した後、導電性薄膜4に電圧
を印加し、素子に電流を流すことにより、亀裂近傍から
電子を放出せしめるものである。このとき、電子の放出
する部位を電子放出部5と呼ぶ。
In manufacturing a surface conduction electron-emitting device, it is general that the electron-emitting portion 5 is formed on the conductive thin film 4 by an energization process called forming. Forming means applying a DC voltage or a very slowly increasing voltage, for example, about 1 V / min, to both ends of the conductive thin film 4 and energizing the conductive thin film 4 to locally break, deform or alter the conductive thin film 4 and form a crack. Processing. Then, after the forming process is performed, a voltage is applied to the conductive thin film 4 and a current is caused to flow through the element, thereby emitting electrons from the vicinity of the crack. At this time, a portion from which electrons are emitted is referred to as an electron emitting portion 5.

【0007】さらに、例えば特開平07−235255
号公報に開示されているように、フォーミングを終えた
素子に対して活性化処理と呼ばれる処理を施し、より良
好な電子放出を得ることができる。活性化工程は、有機
物質のガスを含有する雰囲気下で、フォーミング処理同
様、素子にパルス電圧の印加を繰り返すことで行うこと
ができ、雰囲気中に存在する有機物質から炭素あるいは
炭素化合物が素子上に堆積し、素子電流If,放出電流
Ieが著しく増加するようになる。
Further, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 07-235255
As disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. H10-209, a process called an activation process is performed on an element that has completed forming, so that better electron emission can be obtained. The activation step can be performed by repeatedly applying a pulse voltage to the device in an atmosphere containing an organic substance gas, similarly to the forming treatment, and carbon or a carbon compound is removed from the organic substance present in the atmosphere on the element. And the device current If and the emission current Ie are significantly increased.

【0008】このような処理を経て作製された表面伝導
型電子放出素子は、例えばフラットパネルディスプレイ
等の画像形成装置に適用可能な電子源として十分な電子
放出特性を有する。
A surface conduction electron-emitting device manufactured through such a process has sufficient electron emission characteristics as an electron source applicable to an image forming apparatus such as a flat panel display.

【0009】従って、上述のように、印刷技術を用い
て、表面伝導型電子放出素子からなる大面積の電子源基
板を作製することによって、大面積の画像形成装置、例
えば大画面フラットパネルディスプレイを実現すること
ができる。
Accordingly, as described above, a large-area image forming apparatus, for example, a large-screen flat panel display is manufactured by manufacturing a large-area electron source substrate composed of surface conduction electron-emitting devices by using the printing technique. Can be realized.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、十分な
電子放出量と寿命、安定性を有する電子放出素子を大面
積の電子源基板に形成する場合、以下に述べるような問
題がある。大面積の電子源基板を安価に製造しようとす
れば、使用する部材のコストを下げる必要があり、その
基体として、一般に青板ガラスと呼ばれるソーダライム
ガラスが好ましく用いられる。しかしながら、表面伝導
型電子放出素子は、その電子放出部が基板表面に接して
形成されるために、素子を駆動した時の熱や電界が青板
ガラス表面にも伝わり、基板の熱的な変形やナトリウム
イオンの移動、ナトリウム金属やナトリウム化合物の析
出等が生じやすい。素子近傍での基板の変形は素子構造
の変化を生じせしめ、またナトリウムの析出は構造のみ
ならず電気的性質をも変えてしまうので、電子放出特性
の変動や劣化の原因となる。そのため特開平01−27
9538号公報において開示しているように、青板ガラ
ス表面に二酸化ケイ素を主成分とする材料で表面コート
層を形成し、その上に素子を形成するのが望ましい。
However, when an electron-emitting device having a sufficient amount of electron emission, a sufficient life, and stability is formed on a large-area electron source substrate, there are the following problems. In order to manufacture a large-area electron source substrate at low cost, it is necessary to reduce the cost of the members to be used, and soda-lime glass generally called blue plate glass is preferably used as the base. However, in a surface conduction electron-emitting device, since the electron-emitting portion is formed in contact with the surface of the substrate, heat and an electric field generated when the device is driven are transmitted to the surface of the soda-lime glass, and thermal deformation or deformation of the substrate is caused. The migration of sodium ions and the precipitation of sodium metal and sodium compounds are likely to occur. Deformation of the substrate in the vicinity of the element causes a change in the element structure, and precipitation of sodium changes not only the structure but also the electrical properties, which causes fluctuation and deterioration of the electron emission characteristics. Therefore, Japanese Patent Application Laid-Open No. 01-27
As disclosed in Japanese Patent No. 9538, it is desirable to form a surface coat layer on the surface of a soda lime glass with a material containing silicon dioxide as a main component, and to form an element thereon.

【0011】しかしながら、この表面コート層は、材料
や製法によって含水量が異なり、分子状の水だけでな
く、シラノール基(≡Si−O−H)の形で取り込まれ
ているOH基であっても、多量に含まれていると、駆動
中の熱等により、基板外部に放出されてしまう。表面伝
導型電子放出素子は、その電子放出部が基板表面に接し
て形成されるために、放出された水により電子放出素子
の特性が劣化するという場合があった。
However, this surface coat layer has a different water content depending on the material and the manufacturing method, and is not only molecular water but also an OH group incorporated in the form of a silanol group (≡Si—OH). If they are contained in a large amount, they are released to the outside of the substrate due to heat during driving or the like. In the surface conduction electron-emitting device, since the electron-emitting portion is formed in contact with the substrate surface, the emitted water may deteriorate the characteristics of the electron-emitting device.

【0012】本発明は、上述した課題、すなわち、基板
の表面コート層からの水の放出により、電子放出特性が
劣化するという問題を解決するために成されたものであ
り、電子源基板の熱等による劣化を防ぎ、ひいては良好
な画像を長時間にわたり保持し得る画像形成装置を提供
することを目的とするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problem, that is, the problem that the electron emission characteristics are degraded due to the release of water from the surface coat layer of the substrate. It is an object of the present invention to provide an image forming apparatus capable of preventing deterioration due to the above-mentioned factors and maintaining a good image for a long time.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明の電子源基板は、ガラス等からなる基体上に、表
面コート層を介して形成された一対の素子電極と電子放
出部を有する導電性薄膜とからなる電子放出素子を多数
配置した電子源基板であって、表面コート層中に含まれ
る水の量が50ppm以下であることを特徴とする。但
し、本明細書において、水とは、分子状の水だけでな
く、吸着水、吸蔵水、およびシラノール基の形で取り込
まれているOH基等の構造水を含むものとする。
In order to achieve the above object, an electron source substrate according to the present invention has a pair of device electrodes and an electron emitting portion formed on a substrate made of glass or the like via a surface coat layer. An electron source substrate on which a large number of electron-emitting devices composed of a conductive thin film are arranged, wherein the amount of water contained in a surface coat layer is 50 ppm or less. However, in the present specification, the water includes not only molecular water but also structural water such as absorbed water, occluded water, and OH groups taken in the form of silanol groups.

【0014】ここで、表面コート層中に含まれる水の量
が50ppmを超えると、後述の活性化処理時または駆
動時に発生する熱等により基板外部に放出された水が素
子の電子放出特性に与える影響が無視できないものとな
る。
Here, if the amount of water contained in the surface coat layer exceeds 50 ppm, water released to the outside of the substrate due to heat or the like generated during the activation processing or driving described later may affect the electron emission characteristics of the device. The effect is not negligible.

【0015】本発明において、電子放出素子は、表面コ
ート層上に一対の素子電極間を連絡するように付与した
導電性薄膜形成用の材料を加熱焼成することにより設け
た導電性薄膜に、後に詳述する通電フォーミング処理に
より電子放出部を設けることにより作成でき、さらに、
後述の活性化処理により、電子放出部近傍等の素子上に
炭素および/または炭素化合物を堆積してもよい。
In the present invention, the electron-emitting device comprises a conductive thin film formed by heating and baking a material for forming a conductive thin film provided on the surface coat layer so as to connect between the pair of device electrodes, and thereafter, It can be created by providing an electron emission part by energization forming processing described in detail,
By an activation process described later, carbon and / or a carbon compound may be deposited on the element such as in the vicinity of the electron emission portion.

【0016】また、本発明の電子源基板において、電子
放出素子は、表面伝導型電子放出素子であることが望ま
しい。
Further, in the electron source substrate of the present invention, it is desirable that the electron-emitting device is a surface conduction electron-emitting device.

【0017】本発明の電子源基板においては、通常、個
々の素子の両端の素子電極を金属配線に接続した電子放
出素子が複数個配置され、入力信号に応じて電子を放出
するように構成される。この場合、電子放出素子を複数
個並列に配置した電子放出素子の行を複数具備し、更
に、入力信号を変調するための変調手段を有することに
より基板上の任意の電子放出素子から電子を放出するこ
とが可能となる。より具体的には、互いに電気的に絶縁
されたm本のX方向金属配線とn本のY方向金属配線と
の各交差部位において、電子放出素子の一対の素子電極
をX方向金属配線およびY方向金属配線に各々接続し、
電子放出素子をマトリックス状に配列するように構成さ
れる。
In the electron source substrate of the present invention, usually, a plurality of electron-emitting devices in which device electrodes at both ends of each device are connected to metal wiring are arranged, and are configured to emit electrons according to an input signal. You. In this case, a plurality of rows of electron-emitting devices are arranged in parallel, and a modulation means for modulating an input signal is provided to emit electrons from any electron-emitting device on the substrate. It is possible to do. More specifically, a pair of element electrodes of the electron-emitting device is connected to the X-direction metal wiring and the Y-direction metal wiring at each intersection of the m X-direction metal wirings and the n Y-direction metal wirings electrically insulated from each other. Direction metal wiring,
It is configured such that the electron-emitting devices are arranged in a matrix.

【0018】また、本発明の画像形成装置は、上記本発
明の第一の電子源基板より構成された画像形成装置であ
る。
Further, an image forming apparatus of the present invention is an image forming apparatus comprising the above-mentioned first electron source substrate of the present invention.

【0019】上述のように、本発明は、基板の表面コー
ト層からの水の放出による電子放出素子の劣化を防止す
るために含水量の少ない表面コート層を施した電子源基
板と、これを用いた画像形成装置に関わるもので、本発
明の実施の形態を以下に詳細に説明する。
As described above, the present invention provides an electron source substrate provided with a surface coat layer having a low water content in order to prevent deterioration of the electron-emitting device due to the release of water from the surface coat layer of the substrate. An embodiment of the present invention, which relates to an image forming apparatus used, will be described in detail below.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
を説明する。図1は、本発明の電子源基板の1例を示す
概略構成図(平面図)で、電子源基板の一部のみを示し
ている。また、図2(a)は、図1に示した電子源基板
の一つの電子放出素子を拡大した鳥瞰図である。図2
(b)には、図2(a)におけるA−A’断面図を示し
た。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram (plan view) showing an example of the electron source substrate of the present invention, and shows only a part of the electron source substrate. FIG. 2A is an enlarged bird's-eye view of one electron-emitting device of the electron source substrate shown in FIG. FIG.
FIG. 2B is a cross-sectional view taken along the line AA ′ in FIG.

【0021】図1および2において、1は基体、2およ
び3は素子電極、4は導電性薄膜、5は電子放出部、6
および7はそれぞれ素子電極2および3に接続された配
線、8は配線6と7を電気的に絶縁するための層間絶縁
層、9は表面コート層である。なお、配線6および7は
それぞれ、図1中の座標に照らして、Y方向配線、X方
向配線と呼び、また絶縁層8との位置関係により、それ
ぞれ下配線、上配線と呼ぶことがある。
1 and 2, 1 is a substrate, 2 and 3 are device electrodes, 4 is a conductive thin film, 5 is an electron emitting portion, 6
And 7 are wirings connected to the device electrodes 2 and 3, respectively, 8 is an interlayer insulating layer for electrically insulating the wirings 6 and 7, and 9 is a surface coat layer. The wirings 6 and 7 may be referred to as a Y-directional wiring and an X-directional wiring, respectively, in view of the coordinates in FIG. 1, and may be referred to as a lower wiring and an upper wiring, respectively, depending on the positional relationship with the insulating layer 8.

【0022】基体1としては、例えば、青板ガラス、N
a等の不純物含有量を減少させたガラス、石英ガラス、
アルミナ等のセラミックス等が用いられるが、一般に青
板ガラスと呼ばれるソーダライムガラスが安価であるた
め好ましく用いられる。青板ガラス基体はナトリウムを
含有するため、大量生産可能なフロート法を用いて基体
を形成することができ、例えば、対角1m以上の大面積
の基体も安価に作製することができるものである。表面
コート層9は、基体1から電子放出素子へのナトリウム
の拡散を防止する役割と、電子放出素子に電流が流れる
ときの発熱を基体1に伝え難くする役割をもった被膜層
である。上記の役割を満足するために、表面コート層9
として、シリカを主成分とした被膜層を好ましく用いる
ことができる。ここでシリカとは、SiO 、Si
O、およびその混合物を意味する。中でも、SiO
の層や、これらにリンを数wt%含有させたリンドープ
シリカガラス(PGS)からなる層がより好ましく用い
られる。これらの被膜層を500nm以上の膜厚で形成
すると、事実上ナトリウムの拡散が止められる。さら
に、この表面コート層中の含水量は50ppm以下であ
る。
As the base 1, for example, blue plate glass, N
glass with reduced impurity content such as a, quartz glass,
Ceramics such as alumina are used, but soda lime glass, which is generally called blue plate glass, is preferably used because it is inexpensive. Since the soda lime glass substrate contains sodium, the substrate can be formed using a float method that can be mass-produced. For example, a large-sized substrate having a diagonal width of 1 m or more can be produced at low cost. The surface coat layer 9 is a coating layer that has a role of preventing diffusion of sodium from the substrate 1 to the electron-emitting device and a role of making it difficult to transmit heat generated when a current flows to the electron-emitting device to the substrate 1. In order to satisfy the above role, the surface coat layer 9
A coating layer containing silica as a main component can be preferably used. Here, silica means SiO 2 , Si
O, and mixtures thereof. Among them, SiO 2
Or a layer composed of phosphorus-doped silica glass (PGS) containing several wt% of phosphorus in these layers is more preferably used. When these coating layers are formed to a thickness of 500 nm or more, diffusion of sodium is effectively stopped. Further, the water content in this surface coat layer is 50 ppm or less.

【0023】ここでいう含水量とは吸着水分子だけでな
く、表面コート層9の最表面を終端している、および表
面コート層中に取り込まれて存在するシラノール基(S
i−O−H)およびOH基をも含む。なお、ここで、含
水量は表面コート層の全組成に対する水分子(H2O)
およびOH基の重量比を意味する。
The term "water content" as used herein means not only adsorbed water molecules but also silanol groups (S) which terminate the outermost surface of the surface coat layer 9 and are incorporated in the surface coat layer.
i-OH) and OH groups. Here, the water content is a water molecule (H 2 O) relative to the total composition of the surface coat layer.
And the weight ratio of OH groups.

【0024】対向する素子電極2,3の材料としては、
以後の熱処理工程を経ても安定した導電性を有するもの
が好ましく、例えばAu,Pt,Pd等の貴金属或はそ
の合金を主成分とする金属薄膜が用いられる。
Materials for the opposing device electrodes 2 and 3 include:
It is preferable to have a stable conductivity even after the subsequent heat treatment step. For example, a metal thin film mainly composed of a noble metal such as Au, Pt, Pd or an alloy thereof is used.

【0025】素子電極2,3の膜厚は、数十nm程度と
すると十分な導電性を有しかつ導電性薄膜4のステップ
カバレージが良好となり好ましい。
It is preferable that the film thickness of the device electrodes 2 and 3 is about several tens of nm, because it has sufficient conductivity and the step coverage of the conductive thin film 4 is good.

【0026】なお、上記貴金属薄膜を表面コート層9上
に形成する場合、十分な密着強度が得られない場合があ
る。その時は、素子電極2,3と表面コート層9の密着
性を上げるためにTiやCr等の卑金属材料を下引きと
して形成してもよい。導電性薄膜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が好
ましく用いられる。
When the noble metal thin film is formed on the surface coat layer 9, sufficient adhesion strength may not be obtained. At this time, a base metal material such as Ti or Cr may be used as an undercoat to increase the adhesion between the device electrodes 2 and 3 and the surface coat layer 9. As the conductive thin film 4, a fine particle film composed of fine particles is preferably used in order to obtain good electron emission characteristics.

【0027】導電性薄膜4の熱的安定性は電子放出特性
の寿命を支配する重要なパラメータであるため、導電性
薄膜4の材料としてより高融点な材料を用いるのが望ま
しい。しかしながら、通常、導電性薄膜4の融点が高い
ほど後述する通電フォーミングが困難となり、電子放出
部形成のためにより大きな電力が必要となる。さらに、
その結果得られる電子放出部は、電子放出し得る印加電
圧(しきい値電圧)が上昇するという問題が生じる場合
がある。
Since the thermal stability of the conductive thin film 4 is an important parameter that governs the lifetime of the electron emission characteristics, it is desirable to use a material having a higher melting point as the material of the conductive thin film 4. However, in general, the higher the melting point of the conductive thin film 4 is, the more difficult it is to carry out energization forming, which will be described later. further,
The resulting electron-emitting portion may have a problem that the applied voltage (threshold voltage) at which electrons can be emitted increases.

【0028】従って、導電性薄膜4の材料は、適度に高
い融点を有し、比較的低いフォーミング電力で良好な電
子放出部が形成可能な材料・形態のものを選ぶのがよ
い。
Therefore, the material of the conductive thin film 4 is preferably selected from those having a moderately high melting point and capable of forming a good electron emission portion with a relatively low forming power.

【0029】上述の条件に対し、PdOは、有機パラジ
ウム化合物の大気中焼成により容易に薄膜形成できるこ
と、半導体であるため比較的電気伝導度が低くフォーミ
ングに有する電力が低いこと、電子放出部形成時あるい
はその後、容易に還元して金属パラジウムとすることが
できるので膜抵抗を低減し得ること、等から導電性薄膜
4に好適な材料として用いることができる。
Under the above-described conditions, PdO can be easily formed into a thin film by baking an organic palladium compound in the air, has relatively low electric conductivity because of being a semiconductor, has low power for forming, and has a high efficiency in forming an electron emitting portion. Alternatively, thereafter, it can be easily reduced to metal palladium, so that the film resistance can be reduced. For example, it can be used as a material suitable for the conductive thin film 4.

【0030】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間の抵抗値および後述する
フォーミング条件等を考慮して設定されるが、良好な電
子放出を得るためには、数nm程度の微粒子で構成され
た数nm〜数十nm程度の微粒子膜が好ましく用いられ
る。
The film thickness is set in consideration of the step coverage of the device electrodes 2 and 3, the resistance value between the device electrodes 2 and 3, the forming conditions described later, and the like. A fine particle film of several nm to several tens nm composed of fine particles of several nm is preferably used.

【0031】電子放出部5は導電性薄膜4の一部に形成
された、例えば、亀裂等の高抵抗部であり、その亀裂内
部に数nmより数十nmの粒径の導電性微粒子、すなわ
ち、PdOやPdOが還元して生じたPd金属の微粒子
を多数個有する場合もあり、導電性薄膜4の膜厚および
後述する通電処理条件等の製法に依存している。
The electron emitting portion 5 is a high resistance portion such as a crack formed on a part of the conductive thin film 4 and has conductive fine particles having a particle size of several nm to several tens nm, that is, inside the crack. In some cases, PdO or PdO has a large number of fine particles of Pd metal generated by reduction of PdO, and depends on the manufacturing method such as the thickness of the conductive thin film 4 and the energization processing conditions described later.

【0032】また、前記導電性微粒子は、導電性薄膜4
を構成する材料の元素の一部あるいは全てと同様のもの
である。
Further, the conductive fine particles are formed of a conductive thin film 4.
Are the same as some or all of the elements of the material constituting.

【0033】また、電子放出部5の一部、更には、電子
放出部5の近傍の導電性薄膜4には、後述する活性化工
程を経ることにより、炭素および/または炭素化合物を
有する。この炭素および/または炭素化合物の役割につ
いては、電子放出部5を構成する物質として電子放出特
性を支配するものと推察されている。
Further, a part of the electron emitting portion 5 and furthermore, the conductive thin film 4 near the electron emitting portion 5 has carbon and / or a carbon compound through an activation step described later. With respect to the role of the carbon and / or carbon compound, it is presumed that the material constituting the electron-emitting portion 5 controls the electron-emitting characteristics.

【0034】配線6および7は、図1に示すように、複
数の電子放出素子に給電するためのものである。
The wirings 6 and 7 are for supplying power to a plurality of electron-emitting devices as shown in FIG.

【0035】m本のX方向配線7は、DX1、DX2、
・・・DXm、n本のY方向配線6は、DY1、DY
2、・・・DYnからなり、それぞれ、多数の電子放出
素子にほぼ均等な電圧が供給されるように、材料、膜
厚、配線幅等が設計される。これらm本のX方向配線7
とn本のY方向配線6の間には、層間絶縁層8が設置さ
れ、電気的に分離されて、マトリックス配線を構成する
(このm,nは、共に正の整数)。
The m X-direction wirings 7 are DX1, DX2,
.. DXm, n Y-direction wirings 6 are DY1, DY
, DYn, and the materials, film thicknesses, wiring widths, etc. are designed so that a substantially uniform voltage is supplied to a large number of electron-emitting devices. These m X-direction wirings 7
An interlayer insulating layer 8 is provided between the n-directional wirings 6 and n and electrically separated to form a matrix wiring (m and n are both positive integers).

【0036】配線6,7としては、素子電極2,3と同
様に、熱処理工程を経ても安定した導電性を有する金属
が好ましいが、特に、大面積の基板に安価に形成できる
印刷法が適用できるものが望ましい。金属ペーストをス
クリーン印刷によってパターン形成し、熱処理して得ら
れる金属膜は、数ミクロン以上の厚膜の抵抗の小さい配
線を大面積に形成するのに適しているため、印刷可能な
金属ペーストが比較的安価に得られる、Ag、Cu、A
uのペースト、すなわち、それを熱処理して得られるA
g、Cu、Auが好ましく用いられる。また、これらの
金属ペーストを混合したものや、例えば、Pdを含有し
たAgペースト等を用いてもよい。
The wirings 6 and 7 are preferably made of a metal having stable conductivity even after a heat treatment step, similarly to the device electrodes 2 and 3, but in particular, a printing method which can be formed on a large-area substrate at low cost is applied. What can be done is desirable. The metal paste obtained by patterning the metal paste by screen printing and heat-treating is suitable for forming large-area, low-resistance wiring with a thickness of several microns or more. Ag, Cu, A that can be obtained at low cost
u, that is, A obtained by heat-treating
g, Cu, and Au are preferably used. Further, a mixture of these metal pastes, or an Ag paste containing Pd, for example, may be used.

【0037】層間絶縁層8の形状、材料、膜厚、製法
は、配線6と配線7の交差部の電位差に耐え得るように
適宜設定できるが、配線同様、印刷法により形成できる
ものが好ましく、通常、ガラスペーストを印刷して得ら
れるガラスの厚膜層が用いられる。
The shape, material, film thickness, and manufacturing method of the interlayer insulating layer 8 can be appropriately set so as to withstand the potential difference at the intersection of the wiring 6 and the wiring 7. Usually, a thick glass layer obtained by printing a glass paste is used.

【0038】図1に示した構成、すなわちマトリクス配
置の構成において、X方向配線7には、X方向に配列し
た電子放出素子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、Y方向配線6
には、Y方向に配列した電子放出素子の各列を入力信号
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。
In the configuration shown in FIG. 1, that is, in a matrix arrangement, a scanning signal (not shown) for applying a scanning signal for selecting a row of electron-emitting devices arranged in the X direction is applied to the X-direction wiring 7. Means are connected, and the Y-direction wiring 6
Is connected to a modulation signal generating means (not shown) for modulating each column of the electron-emitting devices arranged in the Y direction according to an input signal.

【0039】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、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。
The driving voltage applied to each electron-emitting device is:
It is supplied as a difference voltage between the scanning signal and the modulation signal applied to the element, and individual elements can be selected using a simple matrix wiring and can be independently driven.

【0040】一方、この他に、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、この配線と直交する方向で、該電子放出素
子の上方に配した制御電極により、電子放出素子からの
電子を制御駆動するはしご状配置のもの等があるが、本
発明は、特にこれらの配置によって限定されるものでは
ない。
On the other hand, in addition to the above, each of a large number of electron-emitting devices arranged in parallel is connected at both ends, and a large number of rows of electron-emitting devices are arranged. There is a ladder-like arrangement in which electrons from the electron-emitting devices are controlled and driven by a control electrode arranged above, but the present invention is not particularly limited by these arrangements.

【0041】さて、本発明の電子源基板の製造方法とし
ては様々な方法が考えられるが、その一例を図4に示
す。以下、順をおって本発明の電子源基板の製造方法を
図1、2、3および図4に基づいて説明する。 1)ガラス基体1を洗剤、純水および有機溶剤により十
分に洗浄後、スパッタ法等により、含水量が50ppm
以下の表面コート層9を形成する(図3(a))。この
時、スパッタに用いるターゲット材料として、含水量の
少ない石英ガラス(SiO2 )等を用いる。特に、含水
量10ppm以下のものが好ましく、例えば、石英ガラ
スの分類(朝倉書店:ガラスハンドブック、1005
頁)上のI型、IV型のものを用いることができる。I
型は、電気溶融したガラス、IV型は、SiCl4 ガス
を酸素プラズマ中で合成したものである。なお、表面コ
ート層9の形成法は、上記含水量を満足するものであれ
ば、スパッタ法に限るものではなく、他の真空蒸着法、
電子ビーム蒸着法、CVD法等、有機金属系塗布材によ
って形成される場合もある。また、含水量の多い表面コ
ート層9に対して、真空中で400℃以上の加熱工程を
施すことにより、表面コート層9に含まれる水を減少さ
せたものを用いてもよい。
Now, various methods are conceivable as a method of manufacturing the electron source substrate of the present invention, one example of which is shown in FIG. Hereinafter, a method for manufacturing an electron source substrate according to the present invention will be described in order with reference to FIGS. 1) After sufficiently washing the glass substrate 1 with a detergent, pure water and an organic solvent, the water content is 50 ppm by a sputtering method or the like.
The following surface coat layer 9 is formed (FIG. 3A). At this time, quartz glass (SiO 2 ) having a low water content is used as a target material used for sputtering. In particular, those having a water content of 10 ppm or less are preferable. For example, the classification of quartz glass (Asakura Shoten: Glass Handbook, 1005)
Type I and Type IV on page) can be used. I
The mold is an electrofused glass, and the mold IV is a composition obtained by synthesizing SiCl 4 gas in oxygen plasma. The method of forming the surface coat layer 9 is not limited to the sputtering method as long as the above-mentioned water content is satisfied.
It may be formed by an organometallic coating material such as an electron beam evaporation method and a CVD method. Further, the surface coat layer 9 having a high water content may be subjected to a heating step at 400 ° C. or more in a vacuum to reduce water contained in the surface coat layer 9.

【0042】2)つづいて、表面コート層9を形成した
基体1に、素子電極材料を、真空蒸着法、スパッタ法等
により堆積後、フォトリソグラフィ技術により素子電極
2,3を形成する(図3(b))。なお、素子電極2,
3の形成は、オフセット印刷等の印刷技術を用い、有機
金属系ペーストを塗布後、焼成することによって形成す
ることもできる。
2) Subsequently, after the device electrode material is deposited on the substrate 1 on which the surface coat layer 9 is formed by a vacuum evaporation method, a sputtering method or the like, the device electrodes 2 and 3 are formed by photolithography (FIG. 3). (B)). The device electrodes 2
The formation of No. 3 can also be formed by applying an organometallic paste and firing after using a printing technique such as offset printing.

【0043】3)素子電極2,3を形成した基体1に、
スクリーン印刷法により導電性ペーストのパターンを形
成し、該導電性ペーストのパターンを焼成することで金
属から成る下配線6を形成する(図3(c))。
3) On the substrate 1 on which the device electrodes 2 and 3 are formed,
A conductive paste pattern is formed by a screen printing method, and the conductive paste pattern is baked to form a lower wiring 6 made of metal (FIG. 3C).

【0044】4)さらに、下配線6上の所望の位置、す
なわち、以後の工程で形成する上配線7と交差する位置
に、層間絶縁層8を形成する(図3(d))。層間絶縁
層8についても、スクリーン印刷法によりガラスペース
トのパターンを形成し、該ガラスペーストのパターンを
焼成することで形成できる。なお、層間絶縁層8に十分
な絶縁性を付与するために膜厚を厚くしたい場合は、上
記印刷・ 焼成を所望の回数繰り返すこともできる。
4) Further, an interlayer insulating layer 8 is formed at a desired position on the lower wiring 6, that is, at a position crossing the upper wiring 7 to be formed in a subsequent step (FIG. 3D). The interlayer insulating layer 8 can also be formed by forming a glass paste pattern by a screen printing method and firing the glass paste pattern. When it is desired to increase the film thickness in order to impart sufficient insulation to the interlayer insulating layer 8, the above printing and firing can be repeated a desired number of times.

【0045】5)つづいて、下配線6上に形成された層
間絶縁層8上で交差するように、上配線7を形成する
(図4(a))。上配線7も、下配線6同様に、導電性
ペーストのパターンを形成し、該導電性ペーストのパタ
ーンを焼成することで形成できる。
5) Subsequently, the upper wiring 7 is formed so as to cross on the interlayer insulating layer 8 formed on the lower wiring 6 (FIG. 4A). Similarly to the lower wiring 6, the upper wiring 7 can be formed by forming a pattern of a conductive paste and firing the pattern of the conductive paste.

【0046】6)上記基体1上に設けられた素子電極2
と素子電極3との間に、有機金属化合物の溶液を塗布し
て乾燥することにより、有機金属化合物からなる膜を形
成する。この後、有機金属化合物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
性薄膜4を形成する(図4(b))。なお、ここでは、
有機金属溶液の塗布法により説明したが、これに限るも
のでなく、導電性薄膜4は、真空蒸着法、スパッタ法、
CVD法、分散塗布法、ディッピング法、スピンナー
法、インクジェット法等によって形成される場合もあ
る。
6) Device electrode 2 provided on base 1
A film made of an organometallic compound is formed by applying and drying a solution of an organometallic compound between the substrate and the device electrode 3. Thereafter, the organometallic compound film is subjected to a heating and baking treatment,
The conductive thin film 4 is formed by patterning by lift-off, etching, or the like (FIG. 4B). Here,
Although the description has been given by using the method of applying the organic metal solution, the present invention is not limited thereto, and the conductive thin film 4 may be formed by a vacuum deposition method, a sputtering method,
It may be formed by a CVD method, a dispersion coating method, a dipping method, a spinner method, an inkjet method, or the like.

【0047】7)つづいて、フォーミングと呼ばれる通
電処理を、素子電極2,3間、すなわち配線6,7間に
電圧を不図示の電源によりパルス状電圧あるいは、昇電
圧の印加により行うと、導電性薄膜4の部位に構造の変
化した電子放出部5が形成される(図4(c))。この
通電処理により導電性薄膜4を局所的に破壊、変形もし
くは変質せしめ、亀裂構造の形成された部位を電子放出
部5と呼ぶ。
7) Subsequently, when an energization process called forming is performed between the device electrodes 2 and 3, that is, between the wirings 6 and 7 by applying a pulse-like voltage or a rising voltage from a power supply (not shown), the conductivity is increased. An electron emitting portion 5 having a changed structure is formed at the portion of the conductive thin film 4 (FIG. 4C). The portion where the conductive thin film 4 is locally broken, deformed or deteriorated by the energization treatment and the crack structure is formed is referred to as an electron emitting portion 5.

【0048】フォーミング処理は、パルス波高値が定電
圧のパルスを印加する場合とパルス波高値を増加させな
がら、電圧パルスを印加する場合とがある。まず、パル
ス波高値が定電圧のパルスを印加する場合の電圧波形を
図5の(a)に示す。
In the forming process, there are a case where a pulse having a constant pulse peak value is applied and a case where a voltage pulse is applied while increasing the pulse peak value. First, FIG. 5A shows a voltage waveform when a pulse having a pulse crest value of a constant voltage is applied.

【0049】図5の(a)中、T1およびT2は各々電
圧波形のパルス幅とパルス間隔であり、T1を1μse
c〜10msec、T2を10μsec〜100mse
cとし、三角波の波高値(フォーミング時のピーク電
圧)は適宜選択する。
In FIG. 5A, T1 and T2 are the pulse width and pulse interval of the voltage waveform, respectively, and T1 is 1 μsec.
c to 10 msec, T2 is 10 μsec to 100 msec
As c, the peak value of the triangular wave (peak voltage at the time of forming) is appropriately selected.

【0050】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の電圧波形を、図5の(b)に
示す。
Next, FIG. 5B shows a voltage waveform when a voltage pulse is applied while increasing the pulse peak value.

【0051】図5の(b)中、T1およびT2は各々電
圧波形のパルス幅とパルス間隔であり、T1を1μse
c〜10msec、T2を10μsec〜100mse
cとし、三角波の波高値(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。
In FIG. 5B, T1 and T2 are the pulse width and pulse interval of the voltage waveform, respectively, and T1 is 1 μs
c to 10 msec, T2 is 10 μsec to 100 msec
c, the peak value of the triangular wave (peak voltage at the time of forming) is increased by, for example, about 0.1 V steps.

【0052】なお、フォーミング処理は、フォーミング
用パルスの間に、導電性薄膜2を局所的に破壊、変形し
ない程度の電圧例えば0.1V程度のパルス電圧を挿入
して素子電流を測定し、その電流が所定の値以下に減少
したところで終了する。
In the forming process, a pulse voltage of, for example, about 0.1 V is inserted between the forming pulses so that the conductive thin film 2 is not locally broken or deformed, and the element current is measured. The process ends when the current decreases below a predetermined value.

【0053】8)次に、フォーミングが終了した素子に
所望により活性化処理を施す。活性化処理の工程は、有
機物質を含有する雰囲気下で、上記フォーミング処理同
様、パルス電圧を印加することによって行うが、この雰
囲気は、電子源基板を真空容器内に配し、適当な有機物
質を導入することによって得られる。なお、後述する画
像形成装置のように、電子源基板を用いて真空外囲器を
形成する場合は、その真空外囲器内に有機物質を導入す
ることで活性化処理を行なうことができる。
8) Next, an activation process is performed on the element for which the forming has been completed, if desired. The activation process is performed by applying a pulse voltage in the same manner as the above-described forming process in an atmosphere containing an organic substance. Is obtained by introducing In the case where a vacuum envelope is formed using an electron source substrate as in an image forming apparatus described later, the activation process can be performed by introducing an organic substance into the vacuum envelope.

【0054】活性化処理に適当な有機物質としては、ア
ルカン、アルケン、アルキンの脂肪族炭化水素類、芳香
族炭化水素類、アルコール類、アルデヒド類、ケトン
類、アミン類、ニトリル類、フェノール、カルボン、ス
ルホン酸等の有機酸類等を挙げることが出来、具体的に
は、メタン、エタン、プロパンなどCn2n+2で表され
る飽和炭化水素、エチレン、プロピレンなどCn2n
の組成式で表される不飽和炭化水素、ベンゼン、トルエ
ン、メタノール、エタノール、ホルムアルデヒド、アセ
トアルデヒド、アセトン、メチルエチルケトン、メチル
アミン、エチルアミン、フェノール、ベンゾニトリル、
アセトニトリル、蟻酸、酢酸、プロピオン酸等が使用で
きる。
Organic substances suitable for the activation treatment include alkanes, alkenes, aliphatic hydrocarbons of alkynes, aromatic hydrocarbons, alcohols, aldehydes, ketones, amines, nitriles, phenols, carboxylic acids. And organic acids such as sulfonic acid. Specific examples thereof include compositions of saturated hydrocarbons represented by C n H 2n + 2 such as methane, ethane, and propane, and compositions of C n H 2n such as ethylene and propylene. Unsaturated hydrocarbon represented by the formula, benzene, toluene, methanol, ethanol, formaldehyde, acetaldehyde, acetone, methyl ethyl ketone, methylamine, ethylamine, phenol, benzonitrile,
Acetonitrile, formic acid, acetic acid, propionic acid and the like can be used.

【0055】この処理により、雰囲気中に存在する有機
物質から、炭素あるいは炭素化合物が素子上に堆積し、
素子電流If,放出電流Ieが、著しく変化するように
なる。活性化工程の終了判定は、素子電流Ifおよび/
または放出電流Ieを測定しながら、適宜行う。なおパ
ルス幅、パルス間隔、パルス波高値などは適宜設定され
る。
By this treatment, carbon or a carbon compound is deposited on the device from organic substances existing in the atmosphere,
The element current If and the emission current Ie change remarkably. The end of the activation step is determined based on the device currents If and / or
Alternatively, the measurement is appropriately performed while measuring the emission current Ie. The pulse width, pulse interval, pulse crest value, and the like are set as appropriate.

【0056】炭素および炭素化合物とは、例えばグラフ
ァイト(いわいるHOPG、PG、GCを包含する。H
OPGはほぼ完全なグラファイトの結晶構造、PGは結
晶粒が20nm程度で結晶構造がやや乱れたもの、GC
は結晶粒が2nm程度になり結晶構造の乱れがさらに大
きくなったものを指す。)、非晶質カーボン(アモルフ
ァスカーボン、およびアモルファスカーボンと前記グラ
ファイトの微結晶の混合物を指す)である。
Carbon and carbon compounds include, for example, graphite (including so-called HOPG, PG, and GC.
OPG is a crystal structure of almost perfect graphite, PG is a crystal having a crystal grain of about 20 nm and a slightly disordered crystal structure, GC
Indicates that the crystal grain is about 2 nm and the disorder of the crystal structure is further increased. ), Amorphous carbon (refers to amorphous carbon and a mixture of amorphous carbon and the microcrystals of graphite).

【0057】9)こうして作製した電子源基板に、好ま
しくは、安定化工程を行う。この工程は、活性化処理時
に導入した有機物質の残留物を排気する工程である。真
空容器内の圧力は、1〜3×10-7Torr以下が好ま
しく、さらに1×10-8Torr以下が特に好ましい。
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。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、電子源
基板に吸着した有機物質分子を排気しやすくするのが好
ましい。このときの加熱条件は、80〜250℃、好ま
しくは150℃以上でできるだけ長時間行なうのが望ま
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、電子源基板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。
9) The electron source substrate thus manufactured is preferably subjected to a stabilization step. This step is a step of exhausting a residue of the organic substance introduced during the activation treatment. The pressure in the vacuum vessel is preferably 1 to 3 × 10 −7 Torr or less, and more preferably 1 × 10 −8 Torr or less.
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. Further, when the inside of the vacuum vessel is evacuated, it is preferable that the entire vacuum vessel is heated so that the organic substance molecules adsorbed on the inner wall of the vacuum vessel and the electron source substrate are easily evacuated. The heating condition at this time is desirably 80-250 ° C., preferably 150 ° C. or more, and it is desirable that the heating be performed for as long as possible. However, the heating condition is not particularly limited to this condition. This is performed under conditions appropriately selected according to various conditions.

【0058】安定化工程を行った後の、駆動時の雰囲気
は、上記安定化処理終了時の雰囲気を維持するのが好ま
しいが、これに限るものではなく、有機物質が十分除去
されていれば、圧力自体は多少上昇しても十分安定な特
性を維持することが出来る。
The atmosphere at the time of driving after performing the stabilization step is preferably the same as the atmosphere at the end of the stabilization treatment, but is not limited to this. If the organic substance is sufficiently removed, Even if the pressure itself increases somewhat, it is possible to maintain sufficiently stable characteristics.

【0059】このような真空雰囲気を採用することによ
り、新たな炭素あるいは炭素化合物の堆積を抑制でき、
結果として素子電流If,放出電流Ieが安定する。
By adopting such a vacuum atmosphere, the deposition of new carbon or carbon compound can be suppressed.
As a result, the element current If and the emission current Ie are stabilized.

【0060】以上が、本発明における電子源基板の製造
工程であるが、該電子源基板を用いて画像形成装置を構
成した例を、図6と図7を用いて以下に説明する。図6
は、画像形成装置の基本構成図であり、図7は蛍光膜で
ある。
The above is the manufacturing process of the electron source substrate in the present invention. An example in which an image forming apparatus is configured by using the electron source substrate will be described below with reference to FIGS. FIG.
Is a basic configuration diagram of the image forming apparatus, and FIG. 7 is a fluorescent film.

【0061】図6において、61は電子放出素子を複数
配した電子源基板、62は電子源基板61を固定したリ
アプレート、67はガラス基板64の内面に蛍光膜65
とメタルバック66等が形成されたフェースプレートで
あり、63は支持枠である。リアプレート62、支持枠
63およびフェースプレート67をフリットガラスを塗
布し、大気中あるいは窒素中で、400〜500℃で1
0分以上焼成することで、封着して、外囲器69を構成
する。
In FIG. 6, reference numeral 61 denotes an electron source substrate on which a plurality of electron-emitting devices are arranged; 62, a rear plate on which the electron source substrate 61 is fixed; 67, a fluorescent film 65 on the inner surface of a glass substrate 64;
And a face plate on which a metal back 66 and the like are formed, and 63 is a support frame. The rear plate 62, the support frame 63, and the face plate 67 are coated with frit glass, and are heated at 400 to 500 ° C. in air or nitrogen at 400 to 500 ° C.
By baking for 0 minutes or more, sealing is performed to form the envelope 69.

【0062】外囲器69は、上述の如く、フェースープ
レート67、支持枠63、リアプレート62で構成した
が、リアプレート62は主に基板61の強度を補強する
目的で設けられるため、基板61自体で十分な強度を持
つ場合は別体のリアプレート62は不要であり、基板6
1に直接支持枠63を封着し、フェースプレート67、
支持枠63、基板61で外囲器69を構成しても良い。
The envelope 69 is composed of the face plate 67, the support frame 63, and the rear plate 62 as described above. However, since the rear plate 62 is provided mainly for the purpose of reinforcing the strength of the substrate 61, If the 61 itself has a sufficient strength, the separate rear plate 62 is unnecessary, and the substrate 6
1, a support frame 63 is directly sealed, and a face plate 67,
The envelope 69 may be constituted by the support frame 63 and the substrate 61.

【0063】一方、フェースープレート67、リアプレ
ート62間に、スペーサーとよばれる不図示の支持体を
設置することにより、大気圧に対して十分な強度をもつ
外囲器69を構成することもできる。
On the other hand, by installing a support (not shown) called a spacer between the face plate 67 and the rear plate 62, an envelope 69 having sufficient strength against the atmospheric pressure may be formed. it can.

【0064】図7は、蛍光膜である。蛍光膜65は、モ
ノクロームの場合は蛍光体のみから成るが、カラーの蛍
光膜の場合は、蛍光体の配列によりブラックストライプ
あるいはブラックマトリクスなどと呼ばれる黒色導電材
71と蛍光体72とで構成される。ブラックストライ
プ、ブラックマトリクスが設けられる目的は、カラー表
示の場合必要となる3原色蛍光体の、各蛍光体72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65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。ブラックストライプ等に
おける黒色導電材71の材料としては、通常良く用いら
れている黒鉛を主成分とする材料だけでなく、導電性が
あり、光の透過および反射が少ない材料であればこれに
限るものではない。
FIG. 7 shows a fluorescent film. The fluorescent film 65 is made of only a phosphor in the case of monochrome, but is made of a black conductive material 71 called a black stripe or a black matrix depending on the arrangement of the phosphor and a phosphor 72 in the case of a color fluorescent film. . The purpose of providing the black stripes and the black matrix is to make the mixed portions of the three primary color phosphors necessary for the color display between the respective phosphors 72 black so that color mixing and the like are inconspicuous. In suppressing a decrease in contrast due to reflection of external light. The material of the black conductive material 71 in the black stripe or the like is not limited to a material mainly containing graphite, which is commonly used, as long as it is conductive and has little light transmission and reflection. is not.

【0065】ガラス基板64に蛍光体72を塗布する方
法は、モノクローム、カラーによらず、沈澱法、印刷法
等が用いられる。また、蛍光膜65の内面側には通常メ
タルバック66が設けられる。メタルバックの目的は、
蛍光体72の発光のうち内面側への光をフェースプレー
ト67側へ鏡面反射させ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69内で発生した負イオンの衝
突によるダメージからの蛍光体72の保護等である。メ
タルバック66は、蛍光膜65作製後、蛍光膜65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 72 to the glass substrate 64 is not limited to monochrome or color, but a precipitation method, a printing method, or the like is used. A metal back 66 is usually provided on the inner surface side of the fluorescent film 65. The purpose of metal back is
Improving the brightness by mirror-reflecting the light toward the inner surface side of the light emitted from the phosphor 72 toward the face plate 67, acting as an electrode for applying an electron beam accelerating voltage, This is to protect the phosphor 72 from damage caused by the collision of the generated negative ions. After the fluorescent film 65 is formed, the metal back 66 is subjected to a smoothing process (usually called filming) on the inner surface of the fluorescent film 65.
And then depositing Al using vacuum evaporation or the like.

【0066】フェースプレート67には、更に蛍光膜6
5の導電性を高めるため、蛍光膜65の外面側に透明電
極(不図示)を設けてもよい。
The face plate 67 is further provided with a fluorescent film 6.
A transparent electrode (not shown) may be provided on the outer surface side of the fluorescent film 65 in order to increase the conductivity of the phosphor 5.

【0067】前述の封着を行う際、カラーの場合は各色
蛍光体と電子放出素子とを対応させなくてはいけないた
め、十分な位置合わせを行なう必要がある。
When the above-mentioned sealing is performed, in the case of color, the phosphors of each color must correspond to the electron-emitting devices, so that it is necessary to perform sufficient alignment.

【0068】外囲器69は、不図示の排気管を通じ、1
×10-7Torr程度の真空度にした後、封止がおこな
われる。また、外囲器69の封止後の真空度を維持する
ために、ゲッター処理を行なう場合もある。これは、外
囲器69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の加熱法により、外囲器69内の
所定の位置(不図示)に配置されたゲッターを加熱し、
蒸着膜を形成する処理である。ゲッターは通常Ba等が
主成分であり、該蒸着膜の吸着作用により、たとえば1
×10-5ないしは1×10-7Torrの真空度を維持す
るものである。
The envelope 69 is connected to an exhaust pipe (not shown) to
After the degree of vacuum is set to about × 10 −7 Torr, sealing is performed. In addition, getter processing may be performed to maintain the degree of vacuum after sealing the envelope 69. This is because the getter disposed at a predetermined position (not shown) in the envelope 69 is heated by a heating method such as resistance heating or high-frequency heating immediately before or after the envelope 69 is sealed. ,
This is a process for forming a deposition film. The getter is usually composed mainly of Ba or the like.
A vacuum degree of × 10 -5 or 1 × 10 -7 Torr is maintained.

【0069】以上により完成した本発明の画像表示装置
において、各電子放出素子には、容器外端子Dox1な
いしDoxm、Doy1ないしDoynを通じ、電圧を
印加することにより、電子放出させ、高圧端子68を通
じ、メタルバック66あるいは透明電極(不図示)に数
kV以上の高圧を印加し、電子ビームを加速し、蛍光膜
65に衝突させ、励起・発光させることで画像を表示す
るものである。
In the image display device of the present invention completed as described above, a voltage is applied to each electron-emitting device through external terminals Dox1 to Doxm, Doy1 to Doyn, thereby emitting electrons. An image is displayed by applying a high voltage of several kV or more to the metal back 66 or a transparent electrode (not shown), accelerating the electron beam, colliding the electron beam with the fluorescent film 65, exciting and emitting light.

【0070】なお、以上述べた構成は、表示等に用いら
れる好適な画像形成装置を作製する上で必要な概略構成
であり、例えば各部材の材料等、詳細な部分は上述の内
容に限られるものではなく、画像装置の用途に適するよ
う適宜選択する。
The configuration described above is a schematic configuration necessary for manufacturing a suitable image forming apparatus used for display and the like. For example, detailed portions such as materials of each member are limited to those described above. Instead, it is appropriately selected so as to be suitable for the purpose of the image apparatus.

【0071】[0071]

【実施例】以下、具体的な実施例を挙げて本発明を詳し
く説明するが、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 Hereinafter, the present invention will be described in detail 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.

【0072】[実施例1]本実施例にかかわる基本的な
電子源基板の構成は、図1、図2と同様である。本実施
例における電子源基板の製造法は、図3および図4に示
している。以下、図1、図2、図3および図4を用い
て、本実施例に関わる電子源基板および画像形成装置の
基本的な構成および製造法を説明する。図3および4は
簡便のため、一個の電子放出素子近傍の製造工程を拡大
して示しているが、本実施例は、多数の電子放出素子を
単純マトリクス配置した電子源基板の例である。
[Embodiment 1] The basic structure of an electron source substrate according to this embodiment is the same as that shown in FIGS. The method for manufacturing the electron source substrate according to the present embodiment is shown in FIGS. Hereinafter, a basic configuration and a manufacturing method of the electron source substrate and the image forming apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 1, 2, 3, and 4. FIG. Although FIGS. 3 and 4 show the manufacturing process in the vicinity of one electron-emitting device in an enlarged manner for the sake of simplicity, the present embodiment is an example of an electron source substrate in which a large number of electron-emitting devices are arranged in a simple matrix.

【0073】工程−a 清浄化した青板ガラス基体1上に、表面コート層9とし
て厚さ1.0μmのSiO2 膜を、電気溶融法で製造し
た石英ガラス(含水量10ppm以下)をターゲットと
してスパッタ法で形成した基板上に、レジスト材を塗
布、ベークした後、所望の開口を有するレジストパター
ンを形成した。なお、上記表面コート層9の含水量を赤
外分光光度法により分析した結果、含水量(H2 Oおよ
びOH基の含有量)は50ppm以下であった。
Step-a A 1.0 μm-thick SiO 2 film as a surface coat layer 9 was sputtered on a cleaned blue plate glass substrate 1 using quartz glass (water content of 10 ppm or less) produced by an electrofusion method as a target. After applying and baking a resist material on the substrate formed by the method, a resist pattern having a desired opening was formed. In addition, as a result of analyzing the water content of the surface coat layer 9 by infrared spectrophotometry, the water content (the content of H 2 O and OH groups) was 50 ppm or less.

【0074】工程−b 次に、基板1上に、スパッタ法により厚さ5nmのT
i、厚さ50nmのPtを順次堆積した。その後、素子
電極2,3のパターンをフォトレジストで形成し、ドラ
イエッチング処理によって素子電極2,3のパターン以
外のPt/Ti堆積層を除去し、最後にフォトレジスト
パターンを除去して、素子電極2,3を形成した。
Step-b Next, a 5 nm-thick T
i, Pt having a thickness of 50 nm was sequentially deposited. Thereafter, the pattern of the device electrodes 2 and 3 is formed of photoresist, the Pt / Ti deposited layer other than the pattern of the device electrodes 2 and 3 is removed by dry etching, and finally the photoresist pattern is removed. A few were formed.

【0075】工程−c 表面コート層9、素子電極2,3を形成した基体1上
に、スクリーン印刷により、下配線6のパターンをAg
ペーストを用いて形成し、乾燥後、500℃で焼成し、
Agからなる所望の形状の下配線6を形成した。
Step-c The pattern of the lower wiring 6 is formed on the substrate 1 on which the surface coat layer 9 and the device electrodes 2 and 3 are formed by screen printing.
Formed using a paste, dried and fired at 500 ° C.
The lower wiring 6 having a desired shape made of Ag was formed.

【0076】工程−d 次に層間絶縁層8のパターンを、スクリーン印刷によ
り、ガラスペーストを用いて形成し、乾燥後、500℃
で焼成した。十分な絶縁性を得るために、再度、ガラス
ペーストを印刷、乾燥、焼成を繰り返して、ガラスから
なる所望の形状の層間絶縁層8を形成した。
Step-d Next, a pattern of the interlayer insulating layer 8 is formed by screen printing using a glass paste.
Was fired. In order to obtain a sufficient insulating property, printing, drying and baking of the glass paste were repeated again to form the interlayer insulating layer 8 of glass having a desired shape.

【0077】工程−e 層間絶縁層8を形成した部位において下配線6と交差す
るように、上配線7のパターンを、スクリーン印刷によ
り、Agペーストを用いて形成し、乾燥後、500℃で
焼成し、Agからなる所望の形状の上配線7を形成し
た。以上の工程により、素子電極2,3が配線6,7に
よってマトリックス状に結線された、基板が形成でき
た。
Step-e The pattern of the upper wiring 7 is formed by screen printing using an Ag paste so as to intersect with the lower wiring 6 at the portion where the interlayer insulating layer 8 is formed, dried, and fired at 500 ° C. Then, the upper wiring 7 of a desired shape made of Ag was formed. Through the above steps, a substrate in which the element electrodes 2 and 3 were connected in a matrix by the wirings 6 and 7 was formed.

【0078】工程−f 次に、導電性薄膜4を素子電極2,3のギャップ間にま
たがるように形成した。導電性薄膜4の形成は、有機パ
ラジウム溶液をインクジェット法により所望の位置に塗
布し、350℃で30分間の加熱焼成処理をすることで
行った。こうして得られた導電性薄膜4はPdOを主成
分とする微粒子からなり、膜厚は約10nmであった。
Step-f Next, a conductive thin film 4 was formed so as to extend between the gaps between the device electrodes 2 and 3. The formation of the conductive thin film 4 was performed by applying an organic palladium solution to a desired position by an inkjet method and performing a heating and baking treatment at 350 ° C. for 30 minutes. The conductive thin film 4 thus obtained was composed of fine particles containing PdO as a main component, and had a thickness of about 10 nm.

【0079】以上の工程により基体1上に表面コート層
9、下配線6、層間絶縁層8、上配線7、素子電極2,
3および導電性薄膜4を形成し、電子源基板を作製し
た。
Through the above steps, the surface coat layer 9, the lower wiring 6, the interlayer insulating layer 8, the upper wiring 7, the element electrodes 2,
3 and a conductive thin film 4 were formed to produce an electron source substrate.

【0080】以下に、本実施例の電子源基板を用いて画
像形成装置を構成した例を、図6と図1を用いて説明す
る。以上のようにして作製した電子源基板61をリアプ
レート62上に固定した後、電子源基板61の5mm上
方に、フェースプレート67(ガラス基板64の内面に
蛍光膜65とメタルバック66が形成されて構成され
る)を支持枠63を介し配置し、フェースプレート6
7、支持枠63、リアプレート62の接合部にフリット
ガラスを塗布し、大気中で400℃で10分焼成するこ
とで封着した。またリアプレート62への電子源基板6
1の固定もフリットガラスで行った。
Hereinafter, an example in which an image forming apparatus is configured using the electron source substrate of this embodiment will be described with reference to FIGS. After fixing the electron source substrate 61 manufactured as described above on the rear plate 62, a face plate 67 (a fluorescent film 65 and a metal back 66 are formed on the inner surface of the glass substrate 64) 5 mm above the electron source substrate 61. Is disposed via the support frame 63, and the face plate 6
7. A frit glass was applied to the joint between the support frame 63 and the rear plate 62, and was baked at 400 ° C. in the air for 10 minutes to seal. Also, the electron source substrate 6 on the rear plate 62
1 was also fixed with frit glass.

【0081】蛍光膜65は、モノクロームの場合は蛍光
体のみから成るが、本実施例では蛍光体はストライプ形
状を採用し、先にブラックストライプを形成し、その間
隙部に各色蛍光体を塗布し、蛍光膜65を作製した。ブ
ラックストライプの材料として通常良く用いられている
黒鉛を主成分とする材料を用いた。ガラス基板64に蛍
光体を塗布する方法はスラリー法を用いた。
The fluorescent film 65 is composed of only a phosphor in the case of monochrome, but in this embodiment, the phosphor is formed in a stripe shape, a black stripe is formed first, and each color phosphor is applied to the gap. Then, a fluorescent film 65 was manufactured. As the material for the black stripe, a material mainly containing graphite, which is generally used, was used. A slurry method was used to apply the phosphor to the glass substrate 64.

【0082】また、蛍光膜65の内面側には通常メタル
バック66が設けられる。メタルバック66は、蛍光膜
65作製後、蛍光膜65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。フェースプレート67に
は、更に蛍光膜65の導伝性を高めるため、蛍光膜65
の外面側に透明電極(不図示)が設けられる場合もある
が、本実施例では、メタルバック66のみで十分な導伝
性が得られたので省略した。
A metal back 66 is usually provided on the inner side of the fluorescent film 65. The metal back 66 was manufactured by performing a smoothing process (usually called filming) on the inner surface of the fluorescent film 65 after the fluorescent film 65 was manufactured, and then performing vacuum deposition of Al. In order to further enhance the conductivity of the fluorescent film 65, a fluorescent film 65
In some cases, a transparent electrode (not shown) may be provided on the outer surface side, but in this embodiment, the metal back 66 alone provided sufficient conductivity, and was omitted.

【0083】前述の封着を行う際、カラーの場合は各色
蛍光体と電子放出素子とを対応させなくてはいけないた
め、十分な位置合わせを行った。
At the time of performing the above-mentioned sealing, in the case of color, since the phosphors of each color and the electron-emitting devices must correspond to each other, sufficient alignment was performed.

【0084】以上のようにして完成したガラス容器内の
雰囲気を排気管(図示せず)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Dox1ない
しDoxmとDoy1ないしDoynを通じ素子電極
2,3上に電圧を印加し、導電性薄膜4をフォーミング
処理した。フォーミング処理の電圧波形は、図5の
(b)と同様である。本実施例ではT1を1msec、
T2を10msecとし、約1×10-5Torrの真空
雰囲気下で行った。
The atmosphere in the glass container completed as described above is evacuated by a vacuum pump through an exhaust pipe (not shown), and after reaching a sufficient degree of vacuum, external terminals Dox1 to Doxm and Doy1 to Doyn. A voltage was applied to the device electrodes 2 and 3 through the process to form the conductive thin film 4. The voltage waveform of the forming process is the same as that shown in FIG. In this embodiment, T1 is 1 msec,
T2 was set to 10 msec and performed under a vacuum atmosphere of about 1 × 10 −5 Torr.

【0085】次に、パネル内の圧力が10-8Torr台
に達するまで排気を続けた後、パネルの排気管より、全
圧が1×10-6Torrとなるように有機物質をパネル
内に導入し、維持した。容器外端子Dox1ないしDo
xmとDoy1ないしDoynを通じ素子電極2,3間
に、15Vの波高値のパルス電圧を印加し、活性化処理
を行った。このように、フォーミング、活性化処理を行
ない、電子放出部5を形成した。
Next, after exhausting was continued until the pressure in the panel reached the level of 10 -8 Torr, organic substances were introduced into the panel from the exhaust pipe of the panel so that the total pressure became 1 × 10 -6 Torr. Introduced and maintained. Outer container terminal Dox1 to Do
A pulse voltage having a peak value of 15 V was applied between the device electrodes 2 and 3 through xm and Doy1 to Doyn to perform an activation process. In this manner, the forming and activation processes were performed to form the electron emission portions 5.

【0086】次に10-6Torr程度の圧力まで排気
し、不図示の排気管をガスバーナーで熱することで溶着
し外囲器の封止を行った。最後に封止後の圧力を維持す
るために、高周波加熱法でゲッター処理を行った。
Next, the gas was evacuated to a pressure of about 10 -6 Torr, and an exhaust pipe (not shown) was heated by a gas burner to be welded to seal the envelope. Finally, in order to maintain the pressure after sealing, getter processing was performed by a high-frequency heating method.

【0087】以上のように完成した本実施例の画像表示
装置において、各電子放出素子には、容器外端子Dox
1ないしDoxm、Doy1ないしDoynを通じ、走
査信号および変調信号を不図示の信号発生手段よりそれ
ぞれ、印加することにより、電子放出させ、高圧端子6
8を通じ、メタルバック66、あるいは透明電極(不図
示)に5kV以上の高圧を印加し、電子ビームを加速
し、蛍光膜65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 display device of the present embodiment completed as described above, each of the electron-emitting devices has a terminal Dox outside the container.
1 to Doxm and Doy1 to Doyn, respectively, apply a scanning signal and a modulation signal from signal generation means (not shown) to emit electrons, thereby causing the high voltage terminal 6
Through 8, a high voltage of 5 kV or more was applied to a metal back 66 or a transparent electrode (not shown) to accelerate the electron beam, collide with the fluorescent film 65, and excite and emit light to display an image.

【0088】本実施例における画像表示装置は、テレビ
ジョンとして十分満足できる輝度(約150fL)で良
好な画像を長時間にわたって安定に表示することができ
た。
The image display device of this example was able to display a good image stably over a long period of time at a luminance (about 150 fL) sufficiently satisfactory as a television.

【0089】[実施例2]本実施例にかかわる基本的な
電子源基板の構成も、実施例1と同様である。 工程−a 清浄化した青板ガラス基体1上に、表面コート層9とし
て厚さ1.0μmのSiO2 膜を、火炎溶融法により製
造した石英ガラス(含水量100ppm)をターゲット
としてスパッタ法で形成した基板を真空中で加熱して脱
水処理を施した上に、レジスト材を塗布、ベークした
後、所望の開口を有するレジストパターンを形成した。
なお、上記表面コート層9の含水量を赤外分光光度法に
より分析した結果、含水量は50ppm以下であった。
[Embodiment 2] The basic configuration of an electron source substrate according to the present embodiment is the same as that of Embodiment 1. Step-a A 1.0 μm-thick SiO 2 film was formed as a surface coat layer 9 on a cleaned blue glass substrate 1 by a sputtering method using quartz glass (water content: 100 ppm) produced by a flame melting method as a target. After the substrate was heated in a vacuum to perform a dehydration treatment, a resist material was applied and baked, and then a resist pattern having a desired opening was formed.
In addition, as a result of analyzing the water content of the surface coat layer 9 by infrared spectrophotometry, the water content was 50 ppm or less.

【0090】工程−b 次に、基板1上に、スパッタ法により厚さ5nmのT
i、厚さ50nmのPtを順次堆積した。その後、素子
電極2,3のパターンをフォトレジストで形成し、ドラ
イエッチング処理によって素子電極2,3のパターン以
外のPt/Ti堆積層を除去し、最後にフォトレジスト
パターンを除去して、素子電極2,3を形成した。
Step-b Next, a 5 nm-thick T
i, Pt having a thickness of 50 nm was sequentially deposited. Thereafter, the pattern of the device electrodes 2 and 3 is formed of photoresist, the Pt / Ti deposited layer other than the pattern of the device electrodes 2 and 3 is removed by dry etching, and finally the photoresist pattern is removed. A few were formed.

【0091】工程−c 表面コート層9、素子電極2,3を形成した基体1上
に、スクリーン印刷により、下配線6のパターンをAg
ペーストを用いて形成し、乾燥後、500℃で焼成し、
Agからなる所望の形状の下配線6を形成した。
Step-c The pattern of the lower wiring 6 was formed on the substrate 1 on which the surface coat layer 9 and the device electrodes 2 and 3 were formed by screen printing.
Formed using a paste, dried and fired at 500 ° C.
The lower wiring 6 having a desired shape made of Ag was formed.

【0092】工程−d 次に層間絶縁層8のパターンを、スクリーン印刷によ
り、ガラスペーストを用いて形成し、乾燥後、500℃
で焼成した。十分な絶縁性を得るために、再度、ガラス
ペーストを印刷、乾燥、焼成を繰り返して、ガラスから
なる所望の形状の層間絶縁層8を形成した。
Step-d Next, a pattern of the interlayer insulating layer 8 is formed by screen printing using a glass paste.
Was fired. In order to obtain a sufficient insulating property, printing, drying and baking of the glass paste were repeated again to form the interlayer insulating layer 8 of glass having a desired shape.

【0093】工程−e 層間絶縁層8を形成した部位において下配線6と交差す
るように、上配線7のパターンを、スクリーン印刷によ
り、Agペーストを用いて形成し、乾燥後、500℃で
焼成し、Agからなる所望の形状の上配線7を形成し
た。
Step-e The pattern of the upper wiring 7 is formed by screen printing using an Ag paste so as to intersect with the lower wiring 6 at the portion where the interlayer insulating layer 8 is formed, dried, and fired at 500 ° C. Then, the upper wiring 7 of a desired shape made of Ag was formed.

【0094】以上の工程により、素子電極2,3が配線
6,7によってマトリックス状に結線された基板が形成
できた。
Through the above steps, a substrate having the device electrodes 2 and 3 connected in a matrix by the wirings 6 and 7 was formed.

【0095】工程−f 次に、導電性薄膜4を素子電極2,3のギャップ間にま
たがるように形成した。導電性薄膜4の形成は、有機パ
ラジウム溶液をインクジェット法により所望の位置に塗
布し、350℃で30分間の加熱焼成処理をすることで
行った。
Step-f Next, a conductive thin film 4 was formed so as to extend between the gaps between the device electrodes 2 and 3. The formation of the conductive thin film 4 was performed by applying an organic palladium solution to a desired position by an inkjet method and performing a heating and baking treatment at 350 ° C. for 30 minutes.

【0096】こうして得られた導電性薄膜4はPdOを
主成分とする微粒子からなり、膜厚は約10nmであっ
た。以上の工程により基体1上に表面コート層9、下配
線6、層間絶縁層8、上配線7、素子電極2,3、導電
性薄膜4を形成し、電子源基板を作製した。
The conductive thin film 4 thus obtained was composed of fine particles containing PdO as a main component, and had a thickness of about 10 nm. Through the above steps, the surface coat layer 9, the lower wiring 6, the interlayer insulating layer 8, the upper wiring 7, the element electrodes 2, 3, and the conductive thin film 4 were formed on the base 1, and an electron source substrate was manufactured.

【0097】以後、実施例1と同様に、本実施例の電子
源基板を用いて画像形成装置を構成したところ、本実施
例における画像表示装置においても、テレビジョンとし
て十分満足できる輝度(約150fL)で良好な画像を
長時間にわたって安定に表示することができた。
Thereafter, an image forming apparatus was constructed using the electron source substrate of the present embodiment in the same manner as in the first embodiment. Even in the image display apparatus of the present embodiment, the luminance (approximately 150 fL ), A good image could be stably displayed for a long time.

【0098】[比較例1]本比較例では、真空中の加熱
による表面コート層の脱水処理を行なわない以外は、実
施例2と同様の工程を行なったものである。
Comparative Example 1 In this comparative example, the same steps as in Example 2 were performed except that the surface coat layer was not dehydrated by heating in vacuum.

【0099】工程−a〜e 清浄化した青板ガラス基体1上に、表面コート層9とし
て厚さ1.0μmのSiO2 膜を、火炎溶融法により製
造した石英ガラス(含水量100ppm)をターゲット
としてスパッタ法で形成した基板をもちいて、実施例2
と同様の工程を行ない、基体1上に下配線6,層間絶縁
層8、上配線7、素子電極2,3および導電性薄膜4を
形成し、電子源基板を作製した。なお、上記表面コート
層9の含水量を赤外分光光度法により分析した結果、含
水量は100ppmであった。さらに、実施例1〜2と
同様に、封着を行った後、フォーミング、活性化処理を
行ない、間隙部5を形成した。
Steps a to e A SiO 2 film having a thickness of 1.0 μm was formed as a surface coat layer 9 on a cleaned blue glass substrate 1 using quartz glass (water content: 100 ppm) produced by a flame melting method as a target. Example 2 using a substrate formed by the sputtering method
By carrying out the same steps as above, the lower wiring 6, the interlayer insulating layer 8, the upper wiring 7, the device electrodes 2, 3 and the conductive thin film 4 were formed on the base 1, and an electron source substrate was manufactured. As a result of analyzing the water content of the surface coat layer 9 by infrared spectrophotometry, the water content was 100 ppm. Further, similarly to Examples 1 and 2, after sealing was performed, forming and activation treatments were performed to form gaps 5.

【0100】以後、実施例1〜2と同様に、本実施例の
電子源基板を用いて画像形成装置を構成したところ、本
比較例における画像表示装置においては、画像を長時間
表示すると、十分な電子源特性が得られなくなり、次第
に輝度が低下した。
Thereafter, as in Embodiments 1 and 2, an image forming apparatus was constructed using the electron source substrate of this embodiment. In the image display apparatus of this comparative example, it was sufficient to display an image for a long time. No good electron source characteristics were obtained, and the brightness gradually decreased.

【0101】[0101]

【発明の効果】以上説明した様に、本発明によれば、電
子放出特性を向上するために用いられる表面コート層の
含水量を50ppm以下としたことで、良好な画像を長
時間にわたり保持し得る大画面の平面型の画像形成装
置、例えば、カラーフラットテレビが実現できる。
As described above, according to the present invention, by maintaining the water content of the surface coat layer used for improving the electron emission characteristics to 50 ppm or less, a good image can be maintained for a long time. The resulting large-screen flat image forming apparatus, for example, a color flat television can be realized.

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

【図1】 本発明の電子源基板の1例を示す平面図であ
る。
FIG. 1 is a plan view showing one example of an electron source substrate of the present invention.

【図2】 本発明の電子源基板の電子放出素子近傍の鳥
瞰図である。
FIG. 2 is a bird's-eye view near the electron-emitting device of the electron source substrate of the present invention.

【図3】 本発明の電子源基板の電子放出素子近傍の断
面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view of the electron source substrate of the present invention in the vicinity of an electron-emitting device.

【図4】 本発明に係る電子源基板の基本的な製造方法
を説明するための図である。
FIG. 4 is a diagram for explaining a basic method for manufacturing an electron source substrate according to the present invention.

【図5】 本発明に係るフォーミング処理における電圧
波形の一例を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing an example of a voltage waveform in a forming process according to the present invention.

【図6】 本発明に係る画像形成装置の基本構成を示す
図である。
FIG. 6 is a diagram illustrating a basic configuration of an image forming apparatus according to the present invention.

【図7】 図6の画像形成装置に用いられる蛍光膜を示
す図である。
FIG. 7 is a diagram illustrating a fluorescent film used in the image forming apparatus of FIG. 6;

【図8】 従来の電子源基板の構成を示す平面図であ
る。
FIG. 8 is a plan view showing a configuration of a conventional electron source substrate.

【図9】 従来の電子源基板の構成を示す鳥瞰図であ
る。
FIG. 9 is a bird's-eye view showing a configuration of a conventional electron source substrate.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:基体、2,3:素子電極、4:導電性薄膜、5:電
子放出部、6,7:配線、8:層間絶縁層、9:表面コ
ート層、61:電子源基板、62:リアプレート、6
3:外枠、64:フェースプレート基板、65:蛍光
膜、66:メタルバック、67:フェースプレート、6
8:高圧端子、69:真空外囲器、71:黒色導電体、
72:蛍光体、81:電子放出素子、91:基板。
1: substrate, 2, 3: element electrode, 4: conductive thin film, 5: electron emitting portion, 6, 7: wiring, 8: interlayer insulating layer, 9: surface coat layer, 61: electron source substrate, 62: rear Plate, 6
3: outer frame, 64: face plate substrate, 65: fluorescent film, 66: metal back, 67: face plate, 6
8: high voltage terminal, 69: vacuum envelope, 71: black conductor,
72: phosphor, 81: electron-emitting device, 91: substrate.

フロントページの続き (72)発明者 教學 正文 東京都大田区下丸子3丁目30番2号キヤノ ン株式会社内 (72)発明者 柴田 雅章 東京都大田区下丸子3丁目30番2号キヤノ ン株式会社内 Fターム(参考) 4G059 AA08 CA01 CB01 5C031 DD09 DD17 5C036 EE01 EE19 EF01 EF06 EF09 EG12 EH04 EH06 Continuing on the front page (72) Inventor Gakugaku Masafumi 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc. (72) Inventor Masaaki Shibata 3-30-2, Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc. F term (reference) 4G059 AA08 CA01 CB01 5C031 DD09 DD17 5C036 EE01 EE19 EF01 EF06 EF09 EG12 EH04 EH06

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基体上に、表面コート層を介して形成さ
れた一対の素子電極と電子放出部を有する導電性薄膜と
からなる電子放出素子を多数配置した電子源基板であっ
て、前記表面コート層中に含まれる水の量が50ppm
以下であることを特徴とする電子源基板。
1. An electron source substrate comprising: a plurality of electron-emitting devices each comprising a pair of device electrodes formed on a substrate via a surface coat layer and a conductive thin film having an electron-emitting portion; The amount of water contained in the coat layer is 50ppm
An electron source substrate comprising:
【請求項2】 前記電子放出素子は、前記表面コート層
上に前記一対の素子電極間を連絡するように付与した導
電性薄膜形成用の材料を加熱焼成することにより設けた
前記導電性薄膜に、通電フォーミング処理により前記電
子放出部を設けたものであることを特徴とする請求項1
記載の電子源基板。
2. The method according to claim 1, wherein the electron-emitting device is formed by heating and baking a material for forming a conductive thin film provided on the surface coat layer so as to connect the pair of device electrodes. 2. The device according to claim 1, wherein said electron-emitting portion is provided by an energization forming process.
An electron source substrate as described in the above.
【請求項3】 前記電子放出素子上に、さらに炭素およ
び/または炭素化合物を堆積させたことを特徴とする請
求項1または2に記載の電子源基板。
3. The electron source substrate according to claim 1, wherein carbon and / or a carbon compound is further deposited on the electron-emitting device.
【請求項4】 前記基体がガラス基体であることを特徴
とする請求項1から3のいずれかに記載の電子源基板。
4. The electron source substrate according to claim 1, wherein said substrate is a glass substrate.
【請求項5】 前記表面コート層は、電気溶融した石英
ガラスまたはSiCl4 ガスをプラズマ中で合成した石
英ガラスを前記基体上に設けたものであることを特徴と
する請求項1から4のいずれかに記載の電子源基板。
5. The surface coating layer according to claim 1, wherein the surface coating layer is provided on the substrate with quartz glass melted by electro-fusion or quartz glass synthesized by mixing SiCl 4 gas in plasma. An electron source substrate according to any one of the above.
【請求項6】 前記表面コート層は、真空中で400℃
以上に加熱したものであることを特徴とする請求項1か
ら5のいずれかに記載の電子源基板。
6. The method according to claim 1, wherein the surface coat layer is formed at 400 ° C. in a vacuum.
The electron source substrate according to any one of claims 1 to 5, wherein the substrate is heated as described above.
【請求項7】 前記電子放出素子は、表面伝導型電子放
出素子であることを特徴とする請求項1から6のいずれ
かに記載の電子源基板。
7. The electron source substrate according to claim 1, wherein said electron-emitting device is a surface conduction electron-emitting device.
【請求項8】 各々の前記電子放出素子の両端にある素
子電極を金属配線に接続し、入力信号に応じて電子を放
出することを特徴とする請求項1から7のいずれかに記
載の電子源基板。
8. The electron according to claim 1, wherein device electrodes at both ends of each of said electron-emitting devices are connected to a metal wiring, and electrons are emitted according to an input signal. Source substrate.
【請求項9】 前記電子放出素子を複数個並列に配置し
た電子放出素子の行を複数具備し、さらに、前記入力信
号を変調するための変調手段を有することを特徴とする
請求項8に記載の電子源基板。
9. The device according to claim 8, comprising a plurality of rows of electron-emitting devices in which a plurality of said electron-emitting devices are arranged in parallel, and further comprising a modulating means for modulating the input signal. Electron source substrate.
【請求項10】 互いに電気的に絶縁されたm本のX方
向金属配線とn本のY方向金属配線との各交差部位にお
いて、前記電子放出素子の一対の素子電極を前記X方向
金属配線およびY方向金属配線に各々接続し、前記電子
放出素子をマトリックス状に配列したことを特徴とする
請求項9に記載の電子源基板。
10. A pair of device electrodes of the electron-emitting device are connected to the X-direction metal wiring and the X-direction metal wiring at each intersection of the m X-direction metal wirings and the n Y-direction metal wirings electrically insulated from each other. The electron source substrate according to claim 9, wherein the electron-emitting devices are connected to a Y-direction metal wiring and the electron-emitting devices are arranged in a matrix.
【請求項11】 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、画像形成部材と請求項1か
ら10のいずれかに記載の電子源基板より構成されたこ
とを特徴とする画像形成装置。
11. A device for forming an image based on an input signal, wherein the device comprises at least an image forming member and the electron source substrate according to any one of claims 1 to 10. Forming equipment.
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