JP2000021292A

JP2000021292A - 電子放出素子、電子源、画像形成装置及びそれらの製造方法

Info

Publication number: JP2000021292A
Application number: JP18842498A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Oda; 仁織田; Hirotsugu Takagi; 博嗣高木
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1998-07-03
Filing date: 1998-07-03
Publication date: 2000-01-21

Abstract

(57)【要約】【課題】電子放出特性の経時劣化の少ない電子放出素
子を提供する。【解決手段】素子電極２，３間に、電子放出部５を有
する導電性膜４を備える電子放出素子であって、導電性
膜４を、この上に選択的に形成したタングステン金属核
を中心にして堆積されたタングステン膜６で被覆したこ
とを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【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、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、
及びそれらの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、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、「ＦＥ
型」と称す。）、金属／絶縁層／金属型（以下、「ＭＩ
Ｍ型」と称す。）や表面伝導型電子放出素子等が有る。

【０００３】ＦＥ型の例としては、Ｗ．Ｐ．Ｄｙｋｅ
ａｎｄＷ．Ｗ．Ｄｏｌａｎ，“ＦｉｅｌｄＥｍ
ｉｓｓｉｏｎ”，ＡｄｖａｎｃｅｉｎＥｌｅｃｔ
ｒｏｎＰｈｙｓｉｃｓ，８，８９（１９５６）ある
いはＣ．Ａ．Ｓｐｉｎｄｔ， “Ｐｈｙｓｉｃａｌ
Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｈｉｎ−ｆｉｌｍｆｉ
ｅｌｄｅｍｉｓｓｉｏｎｃａｔｈｏｄｅｓｗｉｔ
ｈｍｏｌｙｂｄｅｎｕｍｃｏｎｅｓ”，Ｊ．Ａ
ｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，４７，５２４８（１９７６）
等に開示されたものが知られている。

【０００４】ＭＩＭ型の例としては、Ｃ．Ａ．Ｍｅａ
ｄ， “ＯｐｅｒａｔｉｏｎｏｆＴｕｎｎｅｌ−Ｅｍ
ｉｓｓｉｏｎＤｅｖｉｃｅｓ”，Ｊ．Ａｐｐｌ．
Ｐｈｙｓ．，３２，６４６（１９６１）等に開示され
たものが知られている。

【０００５】表面伝導型電子放出素子の例としては、
Ｍ．Ｉ．Ｅｌｉｎｓｏｎ，ＲａｄｉｏＥｎｇ．
ＥｌｅｃｔｒｏｎＰｈｙｓ．，１０，１２９０（１
９６５）等に開示されたものがある。

【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）］、Ｉｎ₂
Ｏ₃ ／ＳｎＯ₂ 薄膜によるもの［Ｍ．Ｈａｒｔｗｅｌｌ
ａｎｄＣ．Ｇ．Ｆｏｎｓｔａｄ：“ＩＥＥＥＴ
ｒａｎｓ．ＥＤＣｏｎｆ．”，５１９（１９７
５）］、カーボン薄膜によるもの［荒木久他：真空、
第２６巻、第１号、２２頁（１９８３）］等が報告され
ている。

【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
７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。

【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。

【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。

【００１０】従来、多数の表面伝導型電子放出素子を配
列形成した例としては、並列に表面伝導型電子放出素子
を配列し、個々の表面伝導型電子放出素子の両端（両素
子電極）を配線（共通配線とも呼ぶ）にて夫々結線した
行を多数行配列（梯子型配置とも呼ぶ）した電子源が挙
げられる（例えば、特開昭６４−３１３３２号公報、特
開平１−２８３７４９号公報、同２−２５７５５２号公
報）。

【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）。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】上記の表面伝導型電子
放出素子においてフォーミング処理を低パワーで行うた
めには、導電性膜を融点の低い材料でかつ膜厚を薄く形
成することが望ましい。しかし、このような導電性膜に
形成された亀裂付近から電子を放出させると、高い電流
密度のために亀裂付近が高温になり導電性膜の凝集が進
み電子放出効率が劣化するという現象が現れる。この劣
化を少なくするためには融点が金属元素のなかで最も高
く（３３８７℃）、電子放出材料として実用化されてい
るタングステンを導電性膜として用いることが望まし
い。しかし、タングステンの膜をフォーミングすること
は大きな電流密度を必要とし、素子を多数個集積した２
次元パネルへの応用は困難と思われる。

【００１３】フォーミングして亀裂を形成した後、導電
性膜上にのみタングステン膜を選択堆積できれば低パワ
ー化と劣化抑制の点から有用である。ＣＶＤ法によるタ
ングステン膜成長にはヘキサカルボニルタングステン
（Ｗ（ＣＯ）₆ ）ガスが高い蒸気圧と低い分解温度とい
う優れた特性のため用いられている（例えばＬ．Ｈ．Ｋ
ａｐｌａｎ＆Ｆ．Ｍ．ｄ’Ｈｅｕｒｌｅ “Ｔｈｅ
ＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆＭｏｌｙｂｄｅｎｕｍ
ａｎｄＴｕｎｇｓｔｅｎＦｉｌｍｓｆｒｏｍＶ
ａｐｏｒＤｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆＣａｒ
ｂｏｎｙｌｓ”，Ｊ．Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍ．Ｓｏ
ｃ，１１７（１９７０）６９３参照）。しかしながら、
このガスを用いた熱分解ＣＶＤでは導電性膜と絶縁性基
板とで同じように堆積するため、導電性膜に形成された
亀裂部がタングステン膜で電気的に導通してしまうとい
う問題点があった。

【００１４】本発明は、上記問題点を解消し、低パワー
フォーミングが可能で、且つ電子放出効率の劣化の少な
い安定な電子放出特性と高い電子放出効率を有する電子
放出素子を提供することを目的とする。

【００１５】また、本発明の別の目的は、動作安定性に
優れ、高輝度高品位画像を安定して形成することができ
る画像形成装置を提供することにある。

【００１６】

【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。

【００１７】即ち、本発明の第１は、絶縁性基板上に設
けられた一対の素子電極間に、電子放出部を有する導電
性膜を備える電子放出素子であって、該導電性膜が、該
導電性膜上に分散配置されたタングステン金属核とこれ
を覆うタングステン被膜を有することを特徴とする電子
放出素子にある。

【００１８】また、本発明の第２は、絶縁性基板上に設
けられた一対の素子電極間に、電子放出部を有する導電
性膜を備える電子放出素子の製造方法であって、絶縁性
基板上の一対の素子電極間の導電性膜上に、選択的にタ
ングステン金属核を形成する工程と、該金属核を中心に
該導電性膜上にタングステン膜を堆積させる工程とを有
することを特徴とする電子放出素子の製造方法にあり、
さらに詳しく具体例を挙げるならば、絶縁性基板上に一
対の素子電極を形成する工程と、該素子電極間に導電性
膜を形成した後、該導電性膜に亀裂を形成する工程と、
ヘキサカルボニルタングステン分子が該導電性膜上に吸
着し、かつ該絶縁性基板上には吸着しない温度範囲でヘ
キサカルボニルタングステン分子を該導電性膜上に吸着
させ、さらに光照射または電子線照射して該導電性膜上
にタングステン金属の核を生成する工程と、ヘキサカル
ボニルタングステンガスを該タングステン金属核を中心
に分解させ、該導電性膜上にタングステン膜を堆積させ
る工程を有することを特徴とする電子放出素子の製造方
法にある。

【００１９】また、本発明の第３は、入力信号に応じて
電子を放出する電子源であって、絶縁性基板上に上記本
発明の第１の電子放出素子を複数配置したことを特徴と
する電子源にある。

【００２０】また、本発明の第４は、上記本発明の第３
の電子源を製造する方法であって、前記複数の電子放出
素子を上記本発明の第２の方法により製造することを特
徴とする電子源の製造方法にある。

【００２１】また、本発明の第５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
明の第３の電子源と、該電子源から放出される電子線の
照射により画像を形成する画像形成部材とを有すること
を特徴とする画像形成装置にある。

【００２２】また、本発明の第６は、上記本発明の第５
の画像形成装置を製造する方法であって、前記電子源を
上記本発明の第４の方法により製造することを特徴とす
る画像形成装置の製造方法にある。

【００２３】

【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。

【００２４】本発明を適用し得る電子放出素子の基本的
構成には大別して、平面型と垂直型がある。まず、平面
型の電子放出素子について説明する。

【００２５】図１は、本発明の平面型の電子放出素子の
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は絶縁性
基板、２と３は電極（素子電極）、４は導電性膜、５は
電子放出部、６は導電性膜上に選択的に形成されたタン
グステン金属核を中心にして堆積されたタングステン膜
である。

【００２６】絶縁性基板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。

【００２７】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、Ｉｎ₂ Ｏ₃ −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。

【００２８】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。

【００２９】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。

【００３０】尚、図１に示した構成とは別に、絶縁性基
板１上に、導電性膜４、素子電極２，３の順に形成した
構成とすることもできる。

【００３１】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
酸化物導電体、ＨｆＢ₂ ，ＺｒＢ₂ ，ＬａＢ₆ ，ＣｅＢ
₆ ，ＹＢ₄ ，ＧｄＢ₄ 等の硼化物、ＴｉＣ，ＺｒＣ，Ｈ
ｆＣ，ＴａＣ，ＳｉＣ，ＷＣ等の炭化物、ＴｉＮ，Ｚｒ
Ｎ，ＨｆＮ等の窒化物、Ｓｉ，Ｇｅ等の半導体、カーボ
ン等が挙げられる。

【００３２】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３へのステップカバレー
ジ、素子電極２，３間の抵抗値等を考慮して適宜設定さ
れるが、通常は、数Å〜数百ｎｍの範囲とするのが好ま
しく、より好ましくは１ｎｍ〜５０ｎｍの範囲とするの
が良い。その抵抗値は、Ｒｓが１０² Ωから１０⁷ Ωの
値であるのが好ましい。なお、Ｒｓは、幅がｗで長さが
ｌの薄膜の長さ方向に測定した抵抗Ｒを、Ｒ＝Ｒｓ（ｌ
／ｗ）と置いたときに現れる値である。

【００３３】ここで述べる微粒子膜とは、複数の微粒子
が集合した膜であり、その微細構造は、微粒子が個々に
分散配置した状態のみならず、微粒子が互いに隣接、あ
るいは重なり合った状態（いくつかの微粒子が集合し、
全体として島状構造を形成している場合も含む）をとっ
ている。微粒子の粒径は、数Å〜数百ｎｍの範囲、好ま
しくは、１ｎｍ〜２０ｎｍの範囲である。

【００３４】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。

【００３５】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。

【００３６】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。

【００３７】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。

【００３８】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。

【００３９】「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”（ｕｌｔｒａｆｉｎｅｐａｒｔｉｃｌｅ）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）。

【００４０】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。

【００４１】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。また、電子放出部５及びその近傍の導電性膜
４には、炭素及び炭素化合物を有することもできる。

【００４２】次に、垂直型の電子放出素子について説明
する。

【００４３】図２は、垂直型の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２，３、導電性膜
４、電子放出部５及びタングステン膜６は、前述した平
面型の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
た平面型の電子放出素子の素子電極間隔Ｌに対応し、数
百ｎｍ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２１の製法、及び、素子電極２，３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。

【００４４】本発明の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。

【００４５】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及び３を形成する（図
３（ａ））。

【００４６】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。この有
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。

【００４７】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））。

【００４８】通電フォーミングの電圧波形の例を図４に
示す。

【００４９】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。

【００５０】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（ピーク電圧）は、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。

【００５１】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（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。

【００５２】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。

【００５３】４）次に、基板１の温度をヘキサカルボニ
ルタングステン分子が導電性膜４上にのみ吸着し、基板
１上には堆積しない温度範囲に制御する。温度範囲は導
電性膜４の材料に依存する主に次の２つの方法で求める
ことができる。

【００５４】ガスを吸着させた基板の温度を上げながら
四重極質量分析計でヘキサカルボニル分子または一部分
解したフラグメントに分析質量を合わせ強度をモニター
する。吸着分子が基板から離れると強度がピークを持つ
ことから脱離温度を決定することができる。もう一つは
系統的に基板温度を変化させてガスを吸着させ、オージ
ェ電子分光や光電子分光装置でタングステン金属に起因
するピークをモニターする。一定温度以上に設定された
基板ではタングステンに起因するピークは検出されなく
なることから脱離温度を求めることができる。

【００５５】この基板温度でヘキサカルボニルタングス
テンガスを導入すると導電性膜４上にのみガス分子が吸
着する。ここに紫外線または低エネルギー電子線（１０
〜５０ｅＶ）を照射すると吸着分子は次のように分解す
る。

【００５６】（１）紫外線照射Ｗ（ＣＯ）₆ ＋ｈν→Ｗ（ＣＯ）_6-x ＋ｘＣＯ（２）電子線照射Ｗ（ＣＯ）₆ ＋ｅ →Ｗ（ＣＯ）_6-x ^-＋ｘＣＯ

【００５７】一定時間以上照射すると吸着分子からＣＯ
分子が全てガスとして分離し、導電性膜４上に金属タン
グステンの核が残る。この照射時間も四重極質量分析計
でＣＯ分子質量に対応するピークをモニターすることか
ら求められる。核密度を増加させるためには上記の吸着
−分解のプロセスを数回繰り返すことが効果的である。

【００５８】次に基板温度を上げヘキサカルボニルタン
グステンガスを再び導入するとタングステン金属核を中
心にして熱分解が開始される。熱分解開始温度は触媒効
果によって核が存在しない領域より低下させられるため
基板上での熱分解開始温度との差を大きくとることがで
き選択比が増す。一定時間ガス中で保持することにより
核の存在する導電性膜４上にのみタングステン膜６を堆
積させることができる（図３（ｄ））。

【００５９】このように導電性膜４のフォーミング処理
を行った後に導電性膜４上にのみタングステン膜６を堆
積させることができるため、フォーミング処理を低パワ
ーで行うことができると共に、高融点のタングステン膜
６が電子放出による導電性膜４の凝集を抑えることがで
き、電子放出効率の劣化が少ない安定した電子放出特性
を有する素子とすることができる。

【００６０】５）タングステン膜６を堆積した素子には
活性化工程と呼ばれる処理を施すのが好ましい。

【００６１】活性化工程は、例えば、有機物質のガスを
含有する雰囲気下で、通電フォーミングと同様に、素子
電極２，３間にパルスの印加を繰り返すことで行うこと
ができ、この処理により、素子電流Ｉ_f ，放出電流Ｉ_e
が、著しく変化するようになる。

【００６２】活性化工程における有機物質のガスを含有
する雰囲気は、例えば油拡散ポンプやロータリーポンプ
などを用いて真空容器内を排気した場合に雰囲気内に残
留する有機ガスを利用して形成することができる他、オ
イルを使用しないイオンポンプなどにより一旦十分に排
気した真空中に適当な有機物質のガスを導入することに
よっても得られる。このときの好ましい有機物質のガス
圧は、前述の素子の形態、真空容器の形状や、有機物質
の種類などにより異なるため、場合に応じ適宜設定され
る。適当な有機物質としては、アルカン、アルケン、ア
ルキンの脂肪族炭化水素類、芳香族炭化水素類、アルコ
ール類、アルデヒド類、ケトン類、アミン類、フェノー
ル、カルボン、スルホン酸等の有機酸類等を挙げること
が出来、具体的には、メタン、エタン、プロパンなどＣ
_n Ｈ_2n+2で表される飽和炭化水素、エチレン、プロピレ
ンなどＣ_n Ｈ_2n等の組成式で表される不飽和炭化水素、
ベンゼン、トルエン、メタノール、エタノール、ホルム
アルデヒド、アセトアルデヒド、アセトン、メチルエチ
ルケトン、メチルアミン、エチルアミン、フェノール、
蟻酸、酢酸、プロピオン酸等が使用できる。

【００６３】以上のガス種として金属イオンを含まない
ものを挙げたが、この他にＣＶＤ成膜に用いられるとこ
ろの有機金属ガスを用いて活性化工程を行うことも可能
である。

【００６４】この活性化処理により、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Ｉ_f ，放出電流Ｉ_e が、著しく変化する
ようになる。

【００６５】炭素あるいは炭素化合物とは、例えばグラ
ファイト（いわゆるＨＯＰＧ，ＰＧ，ＧＣを包含するも
ので、ＨＯＰＧはほぼ完全なグラファイト結晶構造、Ｐ
Ｇは結晶粒が２０ｎｍ程度で結晶構造がやや乱れたも
の、ＧＣは結晶粒が２ｎｍ程度になり結晶構造の乱れが
さらに大きくなったものを指す。）、非晶質カーボン
（アモルファスカーボン及び、アモルファスカーボンと
前記グラファイトの微結晶の混合物を指す。）であり、
その膜厚は、５０ｎｍ以下の範囲とするのが好ましく、
３０ｎｍ以下の範囲とすることがより好ましい。

【００６６】活性化工程の終了判定は、素子電流Ｉ_f と
放出電流Ｉ_e を測定しながら、適宜行うことができる。

【００６７】６）このような工程を経て得られた電子放
出素子は、安定化工程を行うことが好ましい。この工程
は、真空容器内の有機物質を排気する工程である。真空
容器を排気する真空排気装置は、装置から発生するオイ
ルが素子の特性に影響を与えないように、オイルを使用
しないものを用いるのが好ましい。具体的には、ソープ
ションポンプ、イオンポンプ等の真空排気装置を挙げる
ことが出来る。

【００６８】前記活性化の工程で、排気装置として油拡
散ポンプやロータリーポンプを用い、これから発生する
オイル成分に由来する有機ガスを用いた場合には、この
成分の分圧を極力低く抑える必要がある。真空容器内の
有機成分の分圧は、上記炭素あるいは炭素化合物がほぼ
新たに堆積しない分圧で１０^-6Ｐａ以下が好ましく、さ
らには１０^-8Ｐａ以下が特に好ましい。さらに真空容器
内を排気するときには、真空容器全体を加熱して、真空
容器内壁や、電子放出素子に吸着した有機物質分子を排
気しやすくするのが好ましい。このときの加熱条件は、
８０〜２５０℃好ましくは１５０℃以上で、できるだけ
長時間処理するのが望ましいが、特にこの条件に限るも
のではなく、真空容器の大きさや形状、電子放出素子の
構成などの諸条件により適宜選ばれる条件により行う。
真空容器内の圧力は極力低くすることが必要で、１０^-5
Ｐａ以下が好ましく、さらには１０^-6Ｐａ以下が特に好
ましい。

【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、有機物質が十分除去
されていれば、圧力自体は多少上昇しても十分安定な特
性を維持することが出来る。このような真空雰囲気を採
用することにより、新たな炭素あるいは炭素化合物の堆
積を抑制でき、結果として素子電流Ｉ_f ，放出電流Ｉ_e
が、安定する。

【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及び図６
を参照しながら説明する。

【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。

【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
を流れる素子電流Ｉ_f 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Ｉ_e 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Ｉ_e 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〜１
０ｋＶ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２ｍｍ〜８ｍｍの範囲として測定を行うこと
ができる。

【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。

【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。

【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Ｉ_e 及び素子電流Ｉ_f と、素子電
圧Ｖ_f との関係を模式的に示した図である。図５におい
ては、放出電流Ｉ_e が素子電流Ｉ_f 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。

【００７６】図６からも明らかなように、本発明の電子
放出素子は、放出電流Ｉ_e に関して次の３つの特徴的性
質を有する。

【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Ｖ_th）以上の素子電圧を印加すると
急激に放出電流Ｉ_e が増加し、一方閾値電圧Ｖ_th以下で
は放出電流Ｉ_e が殆ど検出されない。つまり、放出電流
Ｉ_e に対する明確な閾値電圧Ｖ_thを持った非線形素子で
ある。

【００７８】第２に、放出電流Ｉ_e が素子電圧Ｖ_f に単
調増加依存するため、放出電流Ｉ_eは素子電圧Ｖ_f で制
御できる。

【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Ｖ_f 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Ｖ_f を印加する時間により制御できる。

【００８０】以上の説明より理解されるように、本発明
の電子放出素子は、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。

【００８１】図６においては、素子電流Ｉ_f が素子電圧
Ｖ_f に対して単調増加する（ＭＩ特性）例を示したが、
素子電流Ｉ_f が素子電圧Ｖ_f に対して電圧制御型負性抵
抗特性（ＶＣＮＲ特性）を示す場合もある（不図示）。
これらの特性は、前述の工程を制御することで制御でき
る。

【００８２】次に、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。本発明の電子放出素子を
複数個基板上に配列し、例えば電子源や画像形成装置が
構成できる。

【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。

【００８４】本発明の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。

【００８５】以下この原理に基づき、本発明の電子放出
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、７
２はＸ方向配線、７３はＹ方向配線である。７４は電子
放出素子、７５は結線である。

【００８６】ｍ本のＸ方向配線７２は、Ｄ_x1，Ｄ_x2，…
…，Ｄ_xm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、Ｄ_y1，Ｄ_y2，……，Ｄ_yn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７３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）。

【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。

【００８８】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。

【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。

【００９０】Ｘ方向配線７２には、Ｘ方向に配列した電
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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【０１０１】外囲器８８内は、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^-5
Ｐａ程度の真空度の有機物質の十分に少ない雰囲気にし
た後、封止が成される。外囲器８８の封止後の真空度を
維持するために、ゲッター処理を行うこともできる。こ
れは、外囲器８８の封止を行う直前あるいは封止後に、
抵抗加熱あるいは高周波加熱等を用いた加熱により、外
囲器８８内の所定の位置に配置されたゲッター（不図
示）を加熱し、蒸着膜を形成する処理である。ゲッター
は通常Ｂａ等が主成分であり、該蒸着膜の吸着作用によ
り、例えば１×１０^-5Ｐａ以上の真空度を維持するもの
である。ここで、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】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。

【０１０３】表示パネル１０１は、端子Ｄ_ox1 乃至Ｄ
_oxm 、端子Ｄ_oy1 乃至Ｄ_oyn 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Ｄ_ox1 乃至Ｄ_oxm
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Ｄ_oy1 乃至Ｄ_oyn には、前記走査信
号により選択された１行の電子放出素子の各素子の出力
電子ビームを制御する為の変調信号が印加される。高圧
端子８７には、直流電圧源Ｖａより、例えば１０ｋＶの
直流電圧が供給されるが、これは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。

【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Ｄ_ox1 乃至Ｄ_oxm と電気的に接
続される。各スイッチング素子Ｓ₁ 乃至Ｓ_m は、制御回
路１０３が出力する制御信号Ｔ_scan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。

【０１０５】直流電圧源Ｖｘは、本例の場合には電子放
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。

【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Ｔ_syncに基
づいて、各部に対してＴ_scan ，Ｔ_sft 及びＴ_mry の各制
御信号を発生する。

【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Ｔ_sync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１０４に
入力される。

【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Ｔ_sft に基づいて動
作する（即ち、制御信号Ｔ_sft は、シフトレジスタ１０
４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、Ｉ_d1
乃至Ｉ_dnのｎ個の並列信号として前記シフトレジスタ１
０４より出力される。

【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Ｔ_mry に従っ
て適宜Ｉ_d1乃至Ｉ_dnの内容を記憶する。記憶された内容
は、Ｉ_d'1 乃至Ｉ_d'n として出力され、変調信号発生器
１０７に入力される。

【０１１０】変調信号発生器１０７は、画像データＩ
_d'1 乃至Ｉ_d'n の各々に応じて、電子放出素子の各々を
適切に駆動変調する為の信号源であり、その出力信号
は、端子Ｄ_oy1 乃至Ｄ_oyn を通じて表示パネル１０１内
の電子放出素子に印加される。

【０１１１】前述したように、本発明の電子放出素子は
放出電流Ｉ_e 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Ｖ_thがあり、Ｖ_th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Ｖｍ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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【０１１６】このような構成をとり得る本発明の画像形
成装置においては、各電子放出素子に、容器外端子Ｄ
_ox1 乃至Ｄ_oxm 、Ｄ_oy1 乃至Ｄ_oyn 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。

【０１１７】ここで述べた画像形成装置の構成は、本発
明の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Ｎ
ＴＳＣ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。

【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。

【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Ｄ_x1〜Ｄ_x10 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Ｄ_x2〜Ｄ_x9は、例えばＤ_x2とＤ_x3、Ｄ_x4とＤ_x5、
Ｄ_x6とＤ_x7、Ｄ_x8とＤ_x9とを夫々一体の同一配線とする
こともできる。

【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、Ｄ_ox1 乃至Ｄ_oxm は容器外端子、Ｇ₁ 乃至Ｇ
_n はグリッド電極１２０と接続された容器外端子であ
る。１１０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。

【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、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、グリッド電極を電子
放出素子の周囲や近傍に設けることもできる。

【０１２２】容器外端子Ｄ_ox1 乃至Ｄ_oxm 及びグリッド
容器外端子Ｇ₁ 乃至Ｇ_n は、不図示の制御回路と電気的
に接続されている。

【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。

【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。

【０１２５】

【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。

【０１２６】（実施例１）本実施例に係る電子放出素子
の構成は図１と同様であり、その製造方法は基本的には
図３と同様である。以下、本実施例に係る素子の製造方
法を説明する。

【０１２７】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
化膜をスパッタリング法により形成し、これを基板１と
して用いる。かかる基板１上に、電極パターンに対応す
る開口部を有するホトレジスト（ＲＤ−２０００Ｎ−４
１；日立化成社製）のマスクパターンを形成し、真空蒸
着法により厚さ５ｎｍのＴｉ、厚さ１００ｎｍのＮｉを
順次積層した。ホトレジストを有機溶剤で溶解し、Ｎｉ
／Ｔｉ膜をリフトオフして、素子電極２，３を形成した
（図３（ａ））。素子電極２，３の間隔Ｌは１０μｍ、
素子電極幅Ｗは３００μｍである。

【０１２８】工程−ｂ上記素子に厚さ１００ｎｍのＣｒ膜を真空蒸着法により
形成し、フォトリソグラフィー技術により、導電性膜の
パターンに対応する開口部を設け、導電性膜形成のため
のＣｒマスクを形成した。その上にＰｄアミン錯体溶液
（ｃｃｐ４２３０；奥野製薬（株）製）をスピンナーを
用いて塗布し、大気中で３００℃１０分間の焼成処理を
行いＰｄＯを主成分とする導電性膜を形成した。この膜
の厚さは１０ｎｍであった。続いて、Ｃｒマスクをウェ
ットエッチングで除去し、ＰｄＯ微粒子膜をリフトオフ
することにより所望の形状の導電性膜４を得た（図３
（ｂ））。この導電性膜４の抵抗値は、Ｒｓ＝２×１０
⁴ Ω／□であった。

【０１２９】工程−ｃ素子電極２，３及び導電性膜４を形成した上記基板１を
図５の真空処理装置の真空容器５５内の試料ホルダー
（不図示）に設置し、排気装置５６により真空容器５５
内を排気して圧力を１．３×１０^-3Ｐａとした。このと
き用いた排気装置は、ターボポンプとロータリーポンプ
からなるいわゆる高真空用排気装置である。排気装置５
６はこのほかに超高真空用のイオンポンプを備えてお
り、適宜切り替えて用いることが出来る。その後、電源
５１より素子電極２，３間にパルス電圧を印加しフォー
ミング処理を行い、電子放出部５を形成した（図３
（ｃ））。

【０１３０】このときのパルス電圧の波形は、図４
（ｂ）のような、波高値の漸増する三角波パルスであ
り、パルス幅Ｔ₁ ＝１ｍｓｅｃ．、パルス間隔Ｔ₂ ＝１
０ｍｓｅｃ．とした。また、フォーミング処理中は、フ
ォーミングパルスの休止時間内に０．１Ｖの抵抗測定用
パルスを挿入し、抵抗値が１ＭΩを越えたところでフォ
ーミング処理を終了した。終了時のパルスの波高値は、
代表的な素子で約５．０Ｖ程度であった。

【０１３１】工程−ｄ次に、Ｗ（ＣＯ）₆ ガスを真空容器５５内に導入して選
択吸着を行った。ここで選択吸着のための予備実験結果
について述べる。

【０１３２】２種類の基板（上記基板１およびその上に
上記の方法でＰｄＯ膜を形成した基板）を用意し真空容
器５５内に設置した基板加熱治具（不図示）に取り付け
た。基板温度を１００℃にして１．３×１０² Ｐａの水
素ガスを導入し、ＰｄＯ膜を金属Ｐｄ膜に還元処理し
た。その後、基板温度を各設定温度まで下げて、Ｗ（Ｃ
Ｏ）₆ ガスを１．３×１０¹ Ｐａ、１分間導入したの
ち、１．３×１０^-6Ｐａまで排気した。温度は３０℃か
ら１０℃毎に１００℃までの８種類に設定した。このよ
うにしてＷ（ＣＯ）₆ ガスを吸着させた８組の試料をオ
ージェ電子分光法によってＷ元素の検出を行った。その
結果、基板温度が４０℃以下の試料では絶縁性基板上お
よびＰｄ膜上でともにＷ元素が検出された。基板温度が
５０℃から８０℃の間ではＰｄ膜上のみからＷ元素が検
出され、絶縁性基板上からは検出できなかった。９０℃
以上ではいずれの試料からもＷ元素は検出されなかっ
た。これより基板温度が５０℃〜８０℃の範囲で、Ｐｄ
膜にのみＷ（ＣＯ）₆ ガス分子が選択的に吸着されるこ
とが分かった。

【０１３３】上記の結果に従って、フォーミングした素
子へＷ（ＣＯ）₆ ガス分子を吸着させた。まず、基板温
度を１００℃にして１．３×１０² Ｐａの水素ガスを導
入し、ＰｄＯ膜（導電性膜４）を金属Ｐｄ膜に還元処理
した。その後、基板温度を５０℃に設定しＷ（ＣＯ）₆
ガスを１．３×１０¹ Ｐａ、１分間導入した後、排気し
た。この状態ではＰｄ膜にのみＷ（ＣＯ）₆ ガス分子が
吸着し、絶縁性基板１上には吸着していない。次に光学
窓を通して紫外光を基板１全面に照射し、吸着分子を分
解し、Ｐｄ膜上にＷ金属の核を生成させた。この核生成
プロセスを５回繰り返し核密度を高めた。次に基板温度
を１５０℃に設定してＷ（ＣＯ）₆ ガスを１．３×１０
¹ Ｐａ導入して５分間保持した。ＳＥＭ観察からこの状
態でＰｄ膜上に約２００ÅのＷ膜が堆積するが、絶縁性
基板１及びフォーミングによって導電性膜４に形成され
た亀裂内へのＷ膜の堆積は認められなかった（図３
（ｄ））。

【０１３４】このようにＷ（ＣＯ）₆ ガスが金属Ｗの核
を中心にして選択的に熱分解して堆積することが認めら
れた。

【０１３５】工程−ｅＷ（ＣＯ）₆ ガスを十分排気した後、アセトン蒸気を
１．３×１０^-1Ｐａ導入し、素子電極２，３間にパルス
幅１ｍｓｅｃ．、波高値１４Ｖ、周波数１００Ｈｚのパ
ルス電圧を２０分間印加して活性化処理を行った。

【０１３６】（実施例２）実施例１と同様の材料および
工程により、フォーミングされたＰｄ膜にＷ（ＣＯ）₆
ガスを吸着させた後、排気した。基板温度を５０℃に保
ったまま導電性膜４に＋２０Ｖの電圧を印加し、同時に
基板上部に設置したフィラメントに０．２Ａの電流を流
して赤熱させ熱電子を放出させＰｄ膜上にＷ金属の核を
生成させた。この核生成プロセスを５回繰り返し核密度
を高めた。

【０１３７】その後、実施例１と同様にしてＷ膜の選択
堆積と活性化処理を行った。

【０１３８】（比較例）実施例１の工程−ｄを行わなか
った以外は、実施例１と同様に電子放出素子を作製し
た。

【０１３９】以上の実施例１、２および比較例の素子特
性を素子上５ｍｍ離れたアノード電極５４（図５参照）
に１ｋＶを印加して測定した。その結果を表１に示す。

【０１４０】

【表１】

【０１４１】（実施例３）本実施例は、図１に示したよ
うな電子放出素子の多数個を単純マトリクス配置した図
７に示したような電子源基板を用いて、図８に示したよ
うな画像形成装置を作製した例である。

【０１４２】複数の導電性膜がマトリクス配線された電
子源基板の一部の平面図を図１３に示す。また、図１３
中のＡ−Ａ’断面図を図１４に示す。これらの図で７１
は電子源基板、７２は図７のＤ_xmに対応するＸ方向配線
（下配線とも呼ぶ）、７３は図７のＤ_ynに対応するＹ方
向配線（上配線とも呼ぶ）であり、夫々１００本形成し
ている。１５１は層間絶縁層、１５２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。

【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。なお、以下に説明する工程−ａ〜ｈは、夫々
図１５の（ａ）〜（ｄ）及び図１６の（ｅ）〜（ｈ）に
対応する。

【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た基板７１上に、真空蒸着法
により、厚さ５ｎｍのＣｒ、厚さ６００ｎｍのＡｕを順
次積層した後、ホトレジスト（ＡＺ１３７０；ヘキスト
社製）をスピンナーにより回転塗布し、ベークした後、
ホトマスク像を露光、現像して下配線パターンを形成
し、Ａｕ／Ｃｒ堆積膜をウェットエッチングして所望の
形状の下配線７２を形成した。

【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１５１をＲＦスパッタ法により堆積した。

【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
１５２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１５１をエッチングして
コンタクトホール１５２を形成した。エッチングはＣＦ
₄ とＨ₂ ガスを用いたＲＩＥ（ＲｅａｃｔｉｖｅＩｏ
ｎＥｔｃｈｉｎｇ）法によった。

【０１４７】工程−ｄその後、素子電極２，３と素子電極間ギャップＬとなる
べきパターンをホトレジスト（ＲＤ−２０００Ｎ−４
１；日立化成社製）で形成し、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、Ｎｉ／Ｔｉ
堆積膜をリフトオフし、素子電極間隔Ｌが３μｍ、幅Ｗ
が３００μｍの素子電極２，３を形成した。

【０１４８】工程−ｅ素子電極２，３の上に上配線７３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
要な部分を除去して、所望の形状の上配線７３を形成し
た。

【０１４９】工程−ｆ次に、膜厚３０ｎｍのＣｒ膜１５３を真空蒸着により堆
積した後、これを導電性膜４の形状の開口部を有するよ
うにパターニングし、その上にＰｄアミン錯体溶液（ｃ
ｃｐ４２３０；奥野製薬（株）製）をスピンナーにより
回転塗布、３００℃１２分間の加熱焼成処理を施してＰ
ｄＯ微粒子よりなる導電性膜４を形成した。この膜の膜
厚は７０ｎｍであった。

【０１５０】工程−ｇＣｒ膜１５３を酸エッチャントを用いてウェットエッチ
ングしてＰｄＯ微粒子よりなる導電性膜４の不要部分と
ともに除去し、所望の形状の導電性膜４を形成した。こ
の導電性膜４の抵抗値は、Ｒｓ＝４×１０⁴ Ω／□程度
であった。

【０１５１】工程−ｈコンタクトホール１５２部分以外にレジストパターンを
形成し、真空蒸着により厚さ５ｎｍのＴｉ、厚さ５００
ｎｍのＡｕを順次堆積した。リフトオフにより不要な部
分を除去することにより、コンタクトホール１５２を埋
め込んだ。

【０１５２】以上の工程により、絶縁性基板７１上に下
配線７２、層間絶縁層１５１、上配線７３、素子電極
２，３、導電性膜４を形成した。

【０１５３】次に、以上のようにして作製した複数の導
電性膜４がマトリクス配線された電子源基板７１（図１
３）を用いて画像形成装置を作製した。作製手順を図８
及び図９を用いて説明する。

【０１５４】工程−ｉ電子源基板７１をリアプレート８１上に固定した後、基
板７１の５ｍｍ上方に、フェースプレート８６（ガラス
基板８３の内面に蛍光膜８４とメタルバック８５が形成
されて構成される）を支持枠８２を介して配置し、フェ
ースプレート８６、支持枠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４３０℃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７１の固定もフリットガラスで行っ
た。

【０１５５】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、黒鉛を主成分
とする材料を用いた。

【０１５６】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。

【０１５７】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。

【０１５８】工程−ｊ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１０^-4Ｐａ程度の真
空度まで排気した。Ｙ方向配線を共通結線して１ライン
毎にフォーミング処理を行った。なお、フォーミングは
実施例１で採用した条件で行った。

【０１５９】工程−ｋ次に、実施例１の方法でタングステン膜をＰｄ膜（導電
性膜４）上に堆積させた。

【０１６０】工程−ｌ続いて、活性化処理を行った。まず、外囲器８８の排気
管を活性化物質であるアセトンが充填されたアンプルに
接続し、アセトンを外囲器８８内に導入し圧力が１．３
×１０^-1Ｐａとなるように調整した。そして、１８Ｖ矩
形波パルスを素子電極２，３間に印加した。パルス幅は
１００μｓｅｃ．、パルス間隔は２０ｍｓｅｃ．とし
た。

【０１６１】活性化処理は、１行づつ実行した。一つの
行の素子に接続された１本のＸ方向配線に、波高値Ｖ
_act ＝１８Ｖの矩形波パルスを印加し、Ｙ方向配線は、
工程−ｊと同様に共通電極に結線する。１分間毎にパル
スを三角波に変更し、素子電流−素子電圧特性（Ｉ_f −
Ｖ_f 特性）を測定した。Ｖ_f2＝Ｖ_act ／２＝９Ｖにおけ
るＩ_f の値が、Ｉ_f （Ｖ_f2）≧Ｉ_f （Ｖ_act ）／２２０
であれば、３０秒間矩形波パルスの波高値を１９Ｖに上
昇させ、その後１８Ｖに戻して活性化処理を継続する。

【０１６２】１素子あたりの素子電流がＩ_f （１８Ｖ）
≧２ｍＡとなったところでその行の活性化を終了し、つ
ぎの行の活性化処理に移って、同様の処理を繰り返し
た。

【０１６３】工程−ｍ全ての行の活性化が終了したところで、ガス導入装置の
バルブを閉じアセトンの導入を停止し、外囲器８８全体
を約２００℃に加熱しながら５時間排気を続けたところ
で、単純マトリクス駆動により、電子を放出させ、蛍光
膜８４を全面発光させ、正常に動作することを確認した
後、排気管を加熱溶着して封じ切った。この後、高周波
加熱により外囲器８８内に設置したゲッター（不図示）
をフラッシュさせた。

【０１６４】以上のようにして作製した表示パネルの容
器外端子Ｄ_ox1 乃至Ｄ_oxm とＤ_oy1乃至Ｄ_oyn 、及び高
圧端子８７を夫々必要な駆動系に接続し、画像形成装置
を完成した。各電子放出素子に、容器外端子Ｄ_ox1 乃至
Ｄ_oxm とＤ_oy1 乃至Ｄ_oyn を通じて、走査信号及び変調
信号を不図示の信号発生手段より夫々印加することによ
り電子放出させ、高圧端子８７を通じてメタルバック８
５に数ＫＶ以上の高圧を印加して、電子ビームを加速
し、蛍光膜８４に衝突させ、励起・発光させることで画
像を表示した。その結果、実用上十分な明るさの画像が
長時間にわたって安定して得られた。

【０１６５】

【発明の効果】以上説明した様に、本発明によれば、電
子放出効率及び経時安定性に優れた電子放出特性を有す
る電子放出素子を再現性良く作製することができる。

【０１６６】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を用いた画像形
成装置においては、輝度低下等の画像品位の低下の問題
も解消され、高品位な画像形成装置、例えばカラーフラ
ットテレビが実現される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用可能な平面型の電子放出素子の一
例を示す模式図である。

【図２】本発明を適用可能な垂直型の電子放出素子の一
例を示す模式図である。

【図３】本発明の電子放出素子の製造方法を説明するた
めの図である。

【図４】本発明の電子放出素子の製造に際して採用でき
る通電フォーミング処理における電圧波形の一例を示す
模式図である。

【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。

【図６】本発明の電子放出素子の電子放出特性を示す図
である。

【図７】本発明の単純マトリクス配置の電子源の一例を
示す模式図である。

【図８】本発明の画像形成装置の表示パネルの一例を示
す模式図である。

【図９】表示パネルにおける蛍光膜の一例を示す模式図
である。

【図１０】本発明の画像形成装置に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。

【図１１】本発明の梯子型配置の電子源の一例を示す模
式図である。

【図１２】本発明の画像形成装置の表示パネルの一例を
示す模式図である。

【図１３】実施例３のマトリクス配線した電子源の一部
を示す模式図である。

【図１４】図１３のＡ−Ａ’断面模式図である。

【図１５】実施例３に係る電子源の製造工程図である。

【図１６】実施例３に係る電子源の製造工程図である。

【図１７】従来例の表面伝導型電子放出素子の模式図で
ある。

【符号の説明】

１基板２，３素子電極４導電性膜５電子放出部６タングステン膜２１段差形成部５０素子電流Ｉ_f を測定するための電流計５１電子放出素子に素子電圧Ｖ_f 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Ｉ_e 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７２Ｘ方向配線７３Ｙ方向配線７４電子放出素子７５結線８１リアプレート８２支持枠８３ガラス基板８４蛍光膜８５メタルバック８６フェースプレート８７高圧端子８８外囲器９１黒色導電材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１５１層間絶縁層１５２コンタクトホール１５３Ｃｒ膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 5C031 DD09 DD17 DD19 5C035 AA01 BB01 BB10 5C036 EE01 EE02 EE14 EF01 EF06 EF09 EG12 EH11

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】絶縁性基板上に設けられた一対の素子電
極間に、電子放出部を有する導電性膜を備える電子放出
素子であって、該導電性膜が、該導電性膜上に分散配置
されたタングステン金属核とこれを覆うタングステン被
膜を有することを特徴とする電子放出素子。
【請求項２】表面伝導型電子放出素子であることを特
徴とする請求項１に記載の電子放出素子。
【請求項３】絶縁性基板上に設けられた一対の素子電
極間に、電子放出部を有する導電性膜を備える電子放出
素子の製造方法であって、絶縁性基板上の一対の素子電極間の導電性膜上に、選択
的にタングステン金属核を形成する工程と、該金属核を
中心に該導電性膜上にタングステン膜を堆積させる工程
とを有することを特徴とする電子放出素子の製造方法。
【請求項４】絶縁性基板上に設けられた一対の素子電
極間に、電子放出部を有する導電性膜を備える電子放出
素子の製造方法であって、絶縁性基板上に一対の素子電極を形成する工程と、該素
子電極間に導電性膜を形成した後、該導電性膜に亀裂を
形成する工程と、ヘキサカルボニルタングステン分子が
該導電性膜上に吸着し、かつ該絶縁性基板上には吸着し
ない温度範囲でヘキサカルボニルタングステン分子を該
導電性膜上に吸着させ、さらに光照射して該導電性膜上
にタングステン金属の核を生成する工程と、ヘキサカル
ボニルタングステンガスを該タングステン金属核を中心
に分解させ、該導電性膜上にタングステン膜を堆積させ
る工程を有することを特徴とする電子放出素子の製造方
法。
【請求項５】絶縁性基板上に設けられた一対の素子電
極間に、電子放出部を有する導電性膜を備える電子放出
素子の製造方法であって、絶縁性基板上に一対の素子電極を形成する工程と、該素
子電極間に導電性膜を形成した後、該導電性膜に亀裂を
形成する工程と、ヘキサカルボニルタングステン分子が
該導電性膜上に吸着し、かつ該絶縁性基板上には吸着し
ない温度範囲でヘキサカルボニルタングステン分子を該
導電性膜上に吸着させ、さらに電子線照射して該導電性
膜上にタングステン金属の核を生成する工程と、ヘキサ
カルボニルタングステンガスを該タングステン金属核を
中心に分解させ、該導電性膜上にタングステン膜を堆積
させる工程を有することを特徴とする電子放出素子の製
造方法。
【請求項６】入力信号に応じて電子を放出する電子源
であって、絶縁性基板上に、請求項１又は２に記載の電
子放出素子を複数配置したことを特徴とする電子源。
【請求項７】前記複数の電子放出素子が、マトリクス
状に配線されていることを特徴とする請求項６に記載の
電子源。
【請求項８】前記複数の電子放出素子が、梯子状に配
線されていることを特徴とする請求項６に記載の電子
源。
【請求項９】請求項６〜８のいずれかに記載の電子源
を製造する方法であって、前記複数の電子放出素子を請
求項３〜５のいずれかに記載の方法により製造すること
を特徴とする電子源の製造方法。
【請求項１０】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、請求項６〜８のいずれかに記
載の電子源と、該電子源から放出される電子線の照射に
より画像を形成する画像形成部材とを有することを特徴
とする画像形成装置。
【請求項１１】請求項１０に記載の画像形成装置を製
造する方法であって、前記電子源を請求項９に記載の方
法により製造することを特徴とする画像形成装置の製造
方法。