JP2000090815A

JP2000090815A - 電子源とその製造方法及び前記電子源を用いた画像形成装置

Info

Publication number: JP2000090815A
Application number: JP25852098A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Koyanagi; 和夫小▲柳▼
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1998-09-11
Filing date: 1998-09-11
Publication date: 2000-03-31

Abstract

(57)【要約】【課題】絶縁面が露呈される面積を少なくして、放出
された電子による帯電を少なくする。【解決手段】基板１上に複数の行配線２を、これら複
数の行配線２の間隔を行配線２の幅よりも十分に短くし
て形成し、この行配線２と列配線５が交差する部分に層
間絶縁層３を形成し、一方（４ｂ）が行配線２と接触
し、他方（４ａ）が層間絶縁層３上に位置する素子電極
対４を複数形成し、この層間絶縁層３上に、層間絶縁層
３を略覆うように他方の素子電極４ａと接触させて列配
線５を配設し、素子電極対４の間に導電性薄膜を配設し
て導電性薄膜のそれぞれに電子放出部を形成する電子放
出素子６のを形成する。このようにして層間絶縁層３及
び基板１の露出面積を最小にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、冷陰極素子を用い
た電子源とその製造方法及び前記電子源を用いた画像形
成装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、電子放出素子として熱陰極素
子と冷陰極素子の２種類が知られている。このうち冷陰
極素子では、例えば表面伝導型放出素子や、電界放出型
素子（以下ＦＥ型と記す）や、金属／絶縁層／金属型放
出素子（以下ＭＩＭ型と記す）などが知られている。

【０００３】ＦＥ型の例としては、例えば、W. P. Dyke
& W. W. Dolan,"Field emission",Advance in Electro
n Physics, 8, 89 (1956)や、或は、C. A. Spindt, "Ph
ysical properties of thin-film field emission cath
odes with molybdenium cones", J. Appl. Phys., 47,
5248 (1976)などが知られている。

【０００４】また、ＭＩＭ型の例としては、例えば、C.
A. Mead, "Operation of tunnel-emission Devices",
J. Appl. Phys., 32,646 (1961)などが知られている。

【０００５】表面伝導型放出素子としては、例えば、M.
I. Elinson, Radio E-ng. Electron Phys., 10, 1290,
(1965)や、後述する他の例が知られている。

【０００６】表面伝導型放出素子は、基板上に形成され
た小面積の薄膜に、膜面に平行に電流を流すことにより
電子放出が生ずる現象を利用するものである。この表面
伝導型放出素子としては、エリンソン(Elinson)等によ
るＳｎＯ2薄膜を用いたものの他に、Ａｕ薄膜によるも
の［G. Dittmer: "Thin Solid Films", 9,317 (1972)］
や、Ｉｎ2Ｏ3／ＳｎＯ2薄膜によるもの［M. Hartwell a
nd C. G. Fonstad：”IEEE Trans. ED Conf.”，519 (1
975)］や、カーボン薄膜によるもの［荒木久他：真
空、第２６巻、第１号、２２（１９８３）］等が報告さ
れている。

【０００７】これらの表面伝導型放出素子の素子構成の
典型的な例として、図１６に前述のM. Hartwellらによ
る素子の平面図を示す。同図において、３００１は基板
で、３００４はスパッタで形成された金属酸化物よりな
る導電性薄膜である。導電性薄膜３００４は図示のよう
にＨ字形の平面形状に形成されている。この導電性薄膜
３００４に、後述の通電フォーミングと呼ばれる通電処
理を施すことにより、電子放出部３００５が形成され
る。図中の間隔Ｌは、０．５〜１［ｍｍ］，幅Ｗは、
０．１［ｍｍ］に設定されている。

【０００８】従来、これらの電子放出素子においては、
導電性薄膜３００４に予め通電フォーミングと呼ばれる
通電処理を施して電子放出部３００５を形成するのが一
般的であった。即ち、この通電フォーミングとは、導電
性薄膜３００４の両端に直流電圧、或は非常にゆっくり
とした昇電圧、例えば１［Ｖ／分］程度を印加通電し、
導電性薄膜３００４を局所的に破壊、変形もしくは変質
させて電気的に高抵抗な状態にした電子放出部３００５
を形成することである。尚、この電子放出部３００５は
導電性薄膜３００４の一部に亀裂が発生したもので、こ
の電子放出部３００５の両端に所定電圧を印加すること
により、その亀裂付近から電子が放出される。

【０００９】この通電フォーミングの後、電子放出部３
００５からの電子放出特性を改善するため、後述するよ
うに「活性化工程」と称する処理を行う。これは電子放
出部３００５の亀裂近傍に、炭素或は炭素化合物からな
る膜（カーボン膜）を形成するものである。この活性化
工程は、有機物質を含む雰囲気中で電子放出素子にパル
ス電圧を印加し、炭素或は炭素化合物を電子放出部３０
０５の周辺に堆積させるのが一般的である。

【００１０】更に安定な電子放出特性を得るために、こ
の電子放出部近傍における炭素、炭素化合物の堆積が不
必要に進行しないように、後述する「安定化工程」と称
する処理を施すことが実用上有益である。

【００１１】こうして形成される表面伝導型放出素子
は、構造が単純で製造も容易であることから、大面積に
亘る多数素子を配列形成できる利点がある。そこで、こ
の特性を生かせるような種々の応用が研究されており、
その一例として、例えば荷電ビーム源、表示装置等が挙
げられる。

【００１２】多数の表面伝導型放出素子を配列して形成
した例としては、後述するように、並列に表面伝導型放
出素子を配列し、個々の素子の両端を配線（共通配線と
も呼ぶ）で、それぞれ結線した行を多数行配列した電子
源があげられる（例えば特開昭６４−０３１３３２号公
報、特開平１−２８３７４９号公報、特開平２−２５７
５５２号公報等）。また、特に表示装置等の画像形成装
置においては、近年、液晶を用いた平板型表示装置がＣ
ＲＴに代って普及してきたが、これら表示装置は自発光
型でないため、バックライトを持たなければならない等
の問題点があり、自発光型の表示装置の開発が望まれて
きた。このような自発光型表示装置としては、表面伝導
型放出素子を多数配置した電子源と、この電子源より放
出された電子によって、可視光を発光する蛍光体とを組
合わせた表示装置である画像形成装置があげられる（例
えば、米国特許第５０６６８８３号公報）また、上述の
平板型ＣＲＴをはじめとして、これら表面伝導型放出素
子を応用した各種画像形成パネルにおいても、当然のこ
とながら高品位かつ高精細な画像が望まれる。

【００１３】これを実現するには、本願発明者による単
純マトリクス構造（特開平６−３４２６３６号公報）、
即ち、電子放出素子をｘ及びｙ方向の行列状に複数個配
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した
ものが挙げられる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
単純マトリクス構造の電子源においては、電子放出素子
をコンタクトホールを用いて信号用配線（ｙ方向配線）
と接続するように配置するか、もしくはそれぞれの配線
から電極を引き出し、それら配線と接続するようにして
絶縁面上に配置するといった構成が主であった。これら
の構成では、絶縁面が露呈するため、その絶縁面が電子
やイオンにより帯電され、それにより放出された電子の
軌道が変形したり、また放電などを引き起こすという問
題があった。

【００１５】前述の構造では、走査用配線内に電子放出
部が位置するための素子電極間だけでなく、周状にわた
って絶縁をとる必要があるため絶縁面の露呈部分を減少
させることは容易ではなかった。

【００１６】また、大面積化に伴い配線の抵抗が素子特
性のばらつき等の問題の原因となるが、後述の構造にお
いては、配線の幅が電子放出素子の配置によって規定さ
れるため配線抵抗の減少は容易ではなかった。

【００１７】本発明は上記従来例に鑑みてなされたもの
で、絶縁面が露呈される面積を少なくして、放出された
電子による帯電を少なくした電子源とその製造方法及び
前記電子源を用いた画像形成装置を提供することを目的
とする。

【００１８】また本発明の目的は、放出された電子によ
る帯電を防止して、放出された電子の軌道の変動や電荷
量のバラツキを抑えた電子源とその製造方法及び前記電
子源を用いた画像形成装置を提供することにある。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の電子源は以下のような構成を備える。即ち、
基板上に複数配設され、配線の間隔を当該配線の幅より
も十分に短くして形成された第１の配線と、前記第１の
配線と第２の配線が交差する部分に形成された層間絶縁
層と、前記層間絶縁層上に前記層間絶縁層を略覆うよう
に配設された第２の配線と、前記第１の配線と前記第２
の配線との間に形成された電子放出部を有する複数の電
子放出素子を有し、前記層間絶縁層及び前記基板の露出
面積を最小にしたことを特徴とする。

【００２０】上記目的を達成するために本発明の電子源
の製造方法は以下のような工程を備える。即ち、基板上
に複数の第１の配線を、前記複数の第１の配線の間隔を
当該第１の配線の幅よりも十分に短くして形成する第１
配線形成工程と、前記第１の配線と第２の配線が交差す
る部分に層間絶縁層を形成する絶縁層形成工程と、一方
が前記第１の配線と接触し、他方が前記層間絶縁層上に
位置する素子電極対を複数形成する電極形成工程と、前
記層間絶縁層上に、前記層間絶縁層を略覆うように前記
他方の素子電極と接触させて前記第２の配線を配設する
第２配線形成工程と、前記素子電極対の間に導電性薄膜
を配設して前記導電性薄膜のそれぞれに電子放出部を形
成する電子放出素子形成工程とを有し、前記層間絶縁層
及び前記基板の露出面積を最小にしたことを特徴とす
る。

【００２１】上記目的を達成するために本発明の画像形
成装置は以下のような構成を備える。即ち、請求項８乃
至１３のいずれか１項に記載の電子源と、入力した画像
信号をもとに変調信号を発生して前記第２の配線に供給
する変調手段と、前記画像信号に同期して前記第１の配
線を駆動する走査手段とを有することを特徴とする。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の好適な実施の形態を詳細に説明する。

【００２３】本実施の形態の電子放出素子の構成を図１
〜図３に示す。これらの図において、１は素子基板、２
は走査用行配線、３は層間絶縁層、４は行及び列配線か
ら引き出した素子電極で、４ａは列配線５に接続され、
４ｂは行配線２に接続されている。また列配線５には画
像信号に応じた信号が供給される。６は電子放出素子で
ある。ここでは基板１上に、行配線２、層間絶縁層３、
素子電極４、列配線５の順に作成する。このように走査
用行配線２上に電子放出素子６を配置し、信号用列配線
５により素子電極４ａ，４ｂ間を覆い、また走査用行配
線２の間隔部分を短くして、帯電する可能性のある絶縁
性基板１及び層間絶縁層３の露出面積を少なくしてい
る。これにより、放出された電子と接触する絶縁体部分
を少なくしている。また、図１乃至図３のそれぞれにつ
いて、図１（Ｂ）、図２（Ｂ）、図３（Ｂ）のそれぞれ
は各図（Ａ）のＡ−Ａ’における断面図を示している。

【００２４】尚、図１及び図２における電子放出素子６
は平面型であり、図３における電子放出素子６は垂直型
である。

【００２５】図１乃至図３のそれぞれの構成を用いるこ
とにより、走査用行配線２の幅を電子放出素子６のｙ方
向のピッチぎりぎりまで広げることが可能となり、大画
面化に伴い電子放出素子の電子放出特性のばらつき等の
原因となる走査用行配線２の配線抵抗を減少させること
ができる。更には、絶縁層３及び基板１における絶縁面
の露呈面積が減少できるため、絶縁面への電子またはイ
オンのチャージアップを減少でき、これに起因する、放
出された電子の軌道の変動、放電などを減少させること
ができる。

【００２６】また、図２は、素子電極４ａと信号用列配
線５とを共通にしたもので、更に図３では、素子電極４
ａと信号用列配線５とを共通にし、更に素子電極４ｂを
省いた構造となっている。これらの構成にすることによ
り製造工程を減らすことができる。なお、素子電極４の
厚さは、信号側列配線４ａとしての抵抗と素子電極４と
電子放出素子６との接触抵抗を考慮した上で適宜設定す
る必要がある。

【００２７】以下、本実施の形態の電子放出素子につい
て説明する。本実施の形態の電子放出素子は表面伝導型
放出素子であり、その基本的構成には大別して平面型及
び垂直型の２つがある。

【００２８】まず、平面型の表面伝導型放出素子につい
て説明する。

【００２９】図４は、本発明の実施の形態の平面型表面
伝導型放出素子の構成を示す模式図で、図４（Ａ）は平
面図、図４（Ｂ）はその断面図である。

【００３０】図４において、２１は基板、２２と２３は
素子電極、２４は導電性薄膜、２５は電子放出部であ
る。ここで基板１としては、石英ガラス、Ｎａ等の不純
物含有量を減少したガラス、青板ガラス、青板ガラスに
スパッタ法等により形成したＳｉＯ2を積層したガラス
基板及び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。

【００３１】また、対向する素子電極２２，２３の材料
としては、一般的な導体材料を用いることができる。こ
れには例えば、Ｎｉ，Ｃｒ，Ａｕ，Ｍｏ，Ｗ，Ｐｔ，Ｔ
ｉ，Ａｌ，Ｃｕ，Ｐｄ等の金属或いは合金及びＰｄ，Ａ
ｇ，Ａｕ，ＲｕＯ2、Ｐｄ−Ａｇ等の金属或いは金属酸
化物とガラス等から構成される印刷導体、Ｉｎ2Ｏ3−Ｓ
ｎＯ2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することができる。

【００３２】ここで素子電極２２，２３の間隔Ｌ、素子
電極２２，２３の幅Ｗ、導電性薄膜２４の形状等は、こ
の電子放出素子が適用される形態等を考慮して適宜設計
される。例えば素子電極２２，２３の間隔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
り好ましくは数μｍから数十μｍの範囲とすることがで
きる。また素子電極２２，２３の幅Ｗは、素子電極２
２，２３の抵抗値、電子放出部２５の電子放出特性等を
考慮して、数μｍから数百μｍの範囲とすることができ
る。更に、素子電極２２，２３の膜厚ｄは、数十ｎｍか
ら数μｍの範囲とすることができる。

【００３３】尚、図４に示した構成だけでなく、基板２
１上に、導電性薄膜２４、素子電極２２，２３の順に積
層した構成とすることもできる。

【００３４】この導電性薄膜２４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２２，２３への
ステップカバレージ、素子電極２２，２３間の抵抗値及
び後述するフォーミング条件等を考慮して適宜設定され
るが、通常は、０．１ｎｍの数倍から数百ｎｍの範囲と
するのが好ましく、より好ましくは１ｎｍより５０ｎｍ
の範囲とするのが良い。その抵抗値Ｒsは、１０の２乗
〜１０の７乗［Ω／□］の値である。尚、この抵抗値Ｒ
sは、その厚さｔ、幅がｗで長さが“ｌ”の薄膜の抵抗
Ｒを、Ｒ＝Ｒs（ｌ／ｗ）とおいたときに表れる値であ
る。尚、本実施の形態において、フォーミング処理は通
電処理を例に挙げて説明するが、フォーミング処理はこ
れに限られるものではなく、導電性薄膜２４に亀裂を生
じさせて高抵抗状態を形成する処理を包含するものであ
る。

【００３５】この導電性薄膜２４を構成する材料は、Ｐ
ｄ，Ｐｔ，Ｒｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｔｉ，Ｉｎ，Ｃｕ，Ｃ
ｒ，Ｆｅ，Ｚｎ，Ｓｎ，Ｔａ，Ｗ，Ｐｂ等の金属、Ｐｄ
Ｏ，ＳｎＯ2，Ｉｎ2Ｏ3，ＰｂＯ，Ｓｂ2Ｏ3等の酸化
物、ＨｆＢ2，ＺｒＢ2，ＬａＢ6，ＣｅＢ6，ＹＢ4，Ｇ
ｄＢ4等の硼化物、ＴｉＣ，ＺｒＣ，ＨｆＣ，ＴａＣ，
ＳｉＣ，ＷＣ等の炭化物、ＴｉＮ，ＺｒＮ，ＨｆＮ等の
窒化物、Ｓｉ，Ｇｅ等の半導体、カーボン等の中から適
宜選択される。

【００３６】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、その微際構造は、微粒子が個々に
分散配置した状態或は微粒子が互いに隣接、或は重なり
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。この
微粒子の粒径は、０．１ｎｍの数倍から数百ｎｍの範
囲、好ましくは、１ｎｍから２０ｎｍの範囲である。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。

【００３７】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。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、本願明細書中での記述はこれに沿ったものである。
「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）では以下のよ
うに記述されている。即ち、「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２〜３ｎｍ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
スタと呼ぶ。」（１９５ページ２２〜２６行目）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。

【００３８】「創造科学技術推進制度の“超微粒子プロ
ジェクト”（１９８１〜１９８６）では、粒子の大きさ
（径）がおよそ１〜１００ｎｍの範囲のものを”超微粒
子”(ultra fine particle)と呼ぶことにした。すると
１個の超微粒子はおよそ１００〜１０８個くらいの原子
の集合体という事になる。原子の尺度でみれば超微粒子
は大〜巨大粒子である。」（「超微粒子−創造化学技術
−」林主悦、上田良二、田崎明編；三田出版１９８
８年２ページ１〜４行目）「超微粒子よりさらに小さ
いもの、即ち原子が数個〜数百個で構成される１個の粒
子は、ふつうクラスタと呼ばれる」（同書２ページ１２
〜１３行目）上記のような一般的な呼び方をふまえて、
本実施の形態において、「微粒子」とは多数の原子・分
子の集合体で、粒径の下限は０．１ｎｍの数倍から１ｎ
ｍ程度、上限は数μｍ程度のものを指すこととする。

【００３９】電子放出部２５は、導電性薄膜２４の一部
に形成された高抵抗の亀裂により構成され、導電性薄膜
２４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２５の内
部には、０．１ｎｍの数倍から数十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、導電性薄膜２４を構成する材料の元素の一部、或は
全ての元素を含有するものとなる。電子放出部２５及び
その近傍の導電性薄膜２４には、炭素及び炭素化合物を
有することもできる。

【００４０】次に、垂直型の表面伝導型放出素子につい
て説明する。

【００４１】図５は、本発明の実施の形態の表面伝導型
放出素子の一例を示す垂直型の表面伝導型放出素子を示
す図で、図５において、前述の図４に示した平面型の電
子放出素子と同じ部位には同じ符号を付している。

【００４２】３１は段差形成部である。基板２１、素子
電極２２及び２３、導電性薄膜２４及び電子放出部２５
は、前述した平面型の表面伝導型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３１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。この段差形成
部３１の膜厚は、先に述べた平面型の表面伝導型放出素
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３１
の製法、及び、素子電極２２，２３間に印加する電圧を
考慮して適宜設定されるが、数十ｎｍから数μｍの範囲
が好ましい。

【００４３】導電性薄膜２４は、素子電極２２及び２３
と段差形成部３１の作成後に、これら素子電極２２、２
３の上に積層される。電子放出部２５は、図５において
は、段差形成部３１に形成されているが、作成条件、フ
ォーミング条件等に依存し、形状、位置ともに、これに
限られるものでない。

【００４４】上述した平面型の表面伝導型放出素子の製
造方法としては様々な方法があるが、その一例を図６に
模式的に示す。

【００４５】以下、図４及び図６を参照しながら、図４
に示す平面型の表面伝導型放出素子の製造方法の一例に
ついて説明する。尚、この図６においても、前述の図４
に示した部位と同じ部位には同一の符号を付している。

【００４６】（１）基板２１を洗剤、純水および有機溶
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
ィ技術を用いて基板２１上に素子電極２２，２３を形成
する（図６（ａ））。

【００４７】（２）素子電極２２，２３を設けた基板２
１に有機金属溶液を塗布して、有機金属薄膜を形成す
る。この有機金属溶液には、前述の導電性薄膜２４の材
料の金属を主元素とする有機金属化合物の溶液を用いる
ことができる。有機金属薄膜を加熱処理し、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２
４を形成する（図６（ｂ））。ここでは、有機金属溶液
の塗布法を挙げて説明したが、導電性薄膜２４の形成法
はこれに限られるものでなく、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。

【００４８】（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２２，２３間に、不図示の電
源を用いて通電を行うと、導電性薄膜２４の部位に、構
造の変化した電子放出部２５が形成される（図６
（ｃ））。この通電フォーミングによれば、導電性薄膜
２４に局所的に破壊、変形もしくは変質等の構造の変化
した部位が形成される。この部位が電子放出部２５を構
成する。

【００４９】この通電フォーミングの電圧波形の例を図
７に示す。

【００５０】この電圧波形としては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７（ａ）に示した手法と、パルス波高値
を増加させながら電圧パルスを印加する図７（ｂ）に示
した手法がある。

【００５１】図７（ａ）におけるＴ１及びＴ２のそれぞ
れは、電圧波形のパルス幅とパルス間隔を示している。
通常Ｔ１は１μ秒〜１０ｍ秒、Ｔ２は１０μ秒〜１００
ｍ秒の範囲で設定される。三角波の波高値（通電フォー
ミング時のピーク電圧）は、表面伝導型放出素子の形態
に応じて適宜選択される。このような条件の下で、例え
ば、数秒から数十分間電圧を印加する。尚、このパルス
波形は三角波に限定されるものではなく、矩形波など所
望の波形を採用することができる。

【００５２】また図７（ｂ）におけるＴ１及びＴ２のそ
れぞれは、図７（ａ）に示したのと同様とすることがで
きる。この場合の三角波の波高値（通電フォーミング時
のピーク電圧）は、例えば０．１［Ｖ／ステップ］ずつ
増加させることができる。

【００５３】この通電フォーミング処理の終了は、パル
ス間隔Ｔ２中に、導電性薄膜２４を局所的に破壊、変形
しない程度の電圧を印加し、素子電極２２，２３の間を
流れる電流値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素子電流を測定
し、その時の抵抗値を求め、その抵抗値が１［ＭΩ］以
上の抵抗を示した時に、この通電フォーミングを終了さ
せる。

【００５４】（４）こうして通電フォーミングを終えた
素子には、次に活性化工程と呼ばれる処理を施すのが好
ましい。この活性化工程とは、この工程により、素子電
流Ｉf、放出電流Ｉeの特性を著しく向上させるための工
程である。

【００５５】この活性化工程は、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パ
ルス電圧の印加を繰り返すことで行うことができる。こ
の雰囲気は、例えば油拡散ポンプやロータリポンプなど
を用いて真空容器内を排気した場合に、その雰囲気内に
残留する有機ガスを利用して形成することができる。こ
の他に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
述の応用の形態、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、場合に応じて適宜設定される。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ＣnＨ2
n+2で表される飽和炭化水素、エチレン、プロピレンな
どＣnＨ2n等の組成式等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。この処理によ
り、雰囲気中に存在する有機物質から、炭素或は炭素化
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。

【００５６】この活性化工程の終了判定は、素子電流Ｉ
fと放出電流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。

【００５７】また炭素及び炭素化合物とは、例えばグラ
ファイト（いわゆるＨＯＰＧ，ＰＧ，ＧＣを包含する、
ＨＯＰＧはほぼ完全なグラファイトの結晶構造、ＰＧは
結晶粒が２００Å程度で結晶構造がやや乱れたもの、Ｇ
Ｃは結晶粒が２０Å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。

【００５８】（５）このような工程を経て得られた電子
放出素子に対して、次に安定化工程を行うことが好まし
い。この安定化工程は、真空容器内の有機物質排気する
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。

【００５９】前述した活性化の工程で、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、上記の炭素及び炭素化合物がほぼ新
たに堆積しない分圧で１．３×１０のマイナス６乗［Ｐ
ａ］以下が好ましく、更には、１．３×１０のマイナス
８乗［Ｐａ］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
易くするのが好ましい。このときの加熱条件は、８０〜
２５０℃、好ましくは１５０℃以上で、できるだけ長時
間処理するのが望ましいが、特にこの条件に限るもので
はなく、真空容器の大きさや形状、電子放出素子の構成
などの諸条件により適宜選ばれる条件により行う。真空
容器内の圧力は極力低くすることが必要で、１×１０の
マイナス５乗［Ｐａ］以下が好ましく、さらに１．３×
１０のマイナス６乗［Ｐａ］以下が特に好ましい。

【００６０】こうして安定化工程を行なった後の、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、真空度自体は多少低下しても
十分安定な特性を維持することが出来る。

【００６１】このような真空雰囲気を採用することによ
り、新たな炭素或は炭素化合物の堆積を抑制でき、また
真空容器や基板などに吸着した水（Ｈ2Ｏ）や酸素（Ｏ
2）等も除去でき、結果として素子電流Ｉfに対する放出
電流Ｉeの特性が安定する。

【００６２】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８、図９を参
照して説明する。

【００６３】図８は、本実施の形態の真空処理装置の一
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。なお、この図８に
おいても、図４に示した部位と同じ部位には同一の符号
を付している。

【００６４】図８において、６５は真空容器であり、６
６は排気ポンプである。真空容器６５内には電子放出素
子を有する基板２１が配されている。即ち、２１は電子
放出素子を構成する基板であり、２２及び２３は素子電
極、２４は導電性薄膜、２５は電子放出部である。６１
は電子放出素子に素子電圧Ｖfを印加するための電源、
６０は素子電極２２，２３間の導電性薄膜２４を流れる
素子電流Ｉfを測定するための電流計、６４は素子の電
子放出部２５より放出される電子を捕捉して放出電流Ｉ
eを得るためのアノード電極である。６３はアノード電
極６４に電圧を印加するための高圧電源、６２は素子の
電子放出部２５より放出される放出電流Ｉeを測定する
ための電流計である。ここでは一例として、アノード電
極６４への印加電圧を１ｋＶ〜１０ｋＶの範囲とし、ア
ノード電極６４と電子放出素子との距離Ｈを２ｍｍ〜８
ｍｍの範囲として測定を行うことができる。

【００６５】真空容器６５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。排気ポンプ６６は、ターボポンプ、ロータリポン
プからなる通常の高真空装置系と、更にイオンポンプ等
からなる超高真空装置系とにより構成されている。ここ
に示した電子源基板２１を配した真空処理装置の全体
は、不図示のヒータにより加熱できる。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。

【００６６】図９は、図８に示した真空処理装置を用い
て測定された放出電流Ｉe、素子電流Ｉfと素子電圧Ｖf
の関係を示したグラフ図である。

【００６７】図９において、放出電流Ｉeが素子電流Ｉf
に比べて著しく小さいので、任意単位で示している。
尚、縦・横軸ともリニアスケールである。

【００６８】図９からも明らかなように、本実施の形態
の表面伝導型放出素子は、放出電流Ｉeに関して以下に
示す３つの特徴的性質を有する。即ち、（１）本素子はある電圧（閾値と呼ぶ、図９のＶth）以
上の素子電圧を印加すると急激に放出電流Ｉeが増加
し、一方、閾値電圧Ｖth以下では放出電流Ｉeがほとん
ど検出されない。つまり放出電流Ｉeに対する明確な閾
値電圧Ｖthを持った非線形素子である。

【００６９】（２）放出電流Ｉeが素子電圧Ｖfに対して
単調増加するため、放出電流Ｉeは素子電圧Ｖfで制御で
きる。

【００７０】（３）アノード電極６４により捕捉される
放出電荷は、素子電圧Ｖfを印加する時間に依存する。
つまり、アノード電極６４に捕捉される電荷量は、素子
電圧Ｖfを印加する時間により制御できる。

【００７１】以上の説明より理解されるように、本実施
の形態の表面伝導型放出素子は、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。

【００７２】図９において、素子電流Ｉfが素子電圧Ｖf
に対して単調増加する（以下、「ＭＩ特性」という）例
を実線に示した。これとは逆に素子電流Ｉfが素子電圧
Ｖfに対して電圧制御型負性抵抗特性（以下、「ＶＣＮ
Ｒ特性」という）を示す場合もある（不図示）。これら
特性は、前述の工程を制御することで制御できる。

【００７３】本実施の形態の表面伝導型放出素子につい
ては、前述した通り（１）乃至(３）の特性がある。即
ち、表面伝導型放出素子から放出された電子は、閾値電
圧以上では、対向する素子電極２２，２３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。このような特性によれ
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
応じて表面伝導型放出素子を選択して電子放出量を制御
できる。

【００７４】次に本実施の形態の特徴である電子放出素
子の配列について説明する。

【００７５】図１０は、所謂単純マトリクス構造の電子
源基板上の素子配列を示す平面図である。

【００７６】図１０において、８１は電子源基板、８２
はｘ方向配線、８３はｙ方向配線である。８４は表面伝
導型放出素子、８５は結線で、表面伝導型放出素子８４
とｘ方向及びｙ方向配線とをそれぞれ接続している。
尚、この表面伝導型放出素子８４は、前述した平面型或
は垂直型のどちらであってもよい。

【００７７】ここで、ｍ本のｘ方向配線８２は、Ｄx1，
Ｄx2，…，Ｄxmで示されたｍ本の配線を有し、これら配
線は真空蒸着法、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。この配線の
材料、膜厚、幅は、適宜設計される。

【００７８】またｙ方向配線８３は、Ｄy1，Ｄy2，…，
Ｄynで示すようにｎ本の配線を含み、ｘ方向配線８２と
同様にして形成される。これらｍ本のｘ方向配線８２と
ｎ本のｙ方向配線８３との間には、前述した層間絶縁層
３が設けられており、両者を電気的に分離している
（尚、ここでｍ，ｎは、共に正の整数）。

【００７９】この層間絶縁層は、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８２を形成した基板８１の全面
或いは一部に所望の形状で形成され、特に、ｘ方向配線
８２とｙ方向配線８３の交差部の電位差に耐え得るよう
に、その膜厚、材料、製法が適宜設定される。また、ｘ
方向配線８２とｙ方向配線８３のそれぞれは外部端子に
接続されて、基板８１から引き出されている。

【００８０】表面伝導型放出素子８４を構成する一対の
電極（例えば図８の素子電極２２，２３）は、ｍ本のｘ
方向配線８２とｎ本のｙ方向配線８３とに、それぞれ導
電性金属等からなる結線８５によって電気的に接続され
ている。

【００８１】これらｘ方向配線８２とｙ方向配線８３を
構成する材料、結線８５を構成する材料及び一対の素子
電極（２２，２３）を構成する材料は、その構成元素の
一部或は全部が同一であっても、またそれぞれ異なって
もよい。また、これら材料は、例えば前述の素子電極の
材料より適宜選択される。また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。

【００８２】ｘ方向配線８２には、ｘ方向に配列した表
面伝導型放出素子８４の行を選択するための走査信号を
印加する走査信号印加手段（例えば図１３の走査回路１
１２、電圧原Ｖｘ等）が接続される。一方、ｙ方向配線
８３には、ｙ方向に配列した表面伝導型放出素子８４の
各列を入力信号に応じて変調するための変調信号発生手
段（例えば図１３の変調信号発生器１１７）が接続され
る。こうして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。尚、この構成は図１３を参照して詳しく
後述する。

【００８３】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。

【００８４】以下、この原理に基づき、本発明の実施の
形態の特徴である走査配線上に素子を配置し、絶縁面の
露呈の少ない表面伝導型放出素子を用いた単純マトリク
ス構成の電子源の作製手順について、図１を参照して説
明する。

【００８５】図１において、１は電子源基板、２は走査
用配線（行配線）、３は層間絶縁層、４ａ，４ｂは素子
電極、５は信号用配線（列配線）である。工程（１）絶縁性基板１を洗剤、純水、有機溶剤などにより洗浄し
た後、図１０におけるＤx1，Ｄx2，…，Ｄxmかならるｍ
本のｘ方向配線８２（２）を、真空蒸着法、印刷法、ス
パッタ法等によりＣｒ，Ａｕ，Ｔｉ，Ｃｕ，Ａｇ等の導
電性金属等で形成する。この配線の材料、膜厚、幅は、
その配線抵抗、表面積等を考慮して適宜設計される。ま
た絶縁性基板８１（１）としては、石英ガラス、Ｎａ等
の少ないガラス、青板ガラス、ＳｉＯ2を表面に形成し
たガラス基板及びアルミナ等のセラミック基板等が用い
られる。工程（２）次に図１における層間絶縁層３を真空蒸着法、印刷法、
スパッタ法等を用いてＳｉＯ2等で形成する。特に、行
配線（ｘ方向配線）２と列配線（ｙ方向配線）５の交差
部の電位差に耐え得るように、その膜厚、材料製法を適
宜設定する。工程（３）次に素子電極４ａ，４ｂを真空蒸着法、印刷法、スパッ
タ法等を用いて形成する。なお、この素子電極４の材料
としては一般的な導体材料を用いることができる。これ
には例えばＮｉ，Ｃｒ，Ａｕ，Ｍｏ，Ｗ，Ｐｔ，Ｔｉ，
Ａｌ，Ｃｕ，Ｐｄ等の金属或いは合金及びＰｄ，Ａｇ，
Ａｕ，ＲｕＯ2、Ｐｄ−Ａｇ等の金属或いは金属酸化物
とガラス等から構成される印刷導体、Ｉｎ2Ｏ3−ＳｎＯ
2等の透明導電体及びポリシリコン等の半導体導体材料
等から適宜選択することができる。工程（４）次に、ｙ方向配線８３（５）、即ち、Ｄy1，Ｄy2，…，
Ｄynのｎ本の配線よりなるｙ方向配線８３（５）を、ｘ
方向配線８２（２）と同様にして形成する。

【００８６】なお、表面伝導型放出素子６を構成する電
極４ａは、ｎ本のｙ方向配線８３の１つと、また電極４
ｂはｍ本のｘ方向配線８２の１つと電気的に接続されて
いる。

【００８７】以上に本実施の形態の電子放出素子を配し
た電子源基板の作製手順を図１を参照して説明したが、
ｘ方向配線８２とｙ方向配線８３を構成する材料、素子
電極４ａ、４ｂを構成する材料は、その構成元素の一部
或は全部が同一であっても、またそれぞれ異なってもよ
く、材料が異なる場合が図１、等しい場合が図２、垂直
型電子放出素子を用いた図３である。これらの場合、図
１の構成に対してｙ方向配線を作製する前述の工程
（４）を省略できるという利点がある。

【００８８】以上の本実施の形態の電子源基板を用いて
構成した画像形成装置について、図１１乃至図１３を参
照して説明する。

【００８９】図１１は、本実施の形態の画像形成装置の
表示パネル１１１の一例を示す外観斜視図で、その内部
構造を示すために一部を破断して示している。

【００９０】図１２は、図１１の画像形成装置に使用さ
れる蛍光膜の模式図である。また図１３は、ＮＴＳＣ方
式のテレビ信号に応じて表示を行うための、表示パネル
１１１の駆動回路の一例を示すブロック図である。

【００９１】図１１において、８１は本実施の形態の電
子放出素子（表面伝導型放出素子）を複数配した電子源
基板、９１は電子源基板８１を固定したリアプレート、
９６はガラス基板９３の内面に蛍光膜９４とメタルバッ
ク９５等が形成されたフェースプレートである。９２は
支持枠であり、この支持枠９２にはリアプレート９１、
フェースプレート９６が低融点のフリットガラス等を用
いて接合されている。８４は、図４に示す電子放出素子
に相当している。８２、８３のそれぞれは、これら電子
放出素子の一対の素子電極のそれぞれと接続されたｘ方
向配線及びｙ方向配線を示している。

【００９２】外囲器９８は、上述の如くフェースプレー
ト９６、支持枠９２、リアプレート９１を備えている。
リアプレート９１は主に基板８１の強度を補強する目的
で設けられるため、基板８１自体で十分な強度を持つ場
合は別体のリアプレート９１を不要にすることができ
る。即ち、基板８１に直接支持枠９２を封着し、フェー
スプレート９６、支持枠９２及び基板８１で外囲器９８
を構成しても良い。一方、フェースプレート９６、リア
プレート９１間に、スペーサ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９８を構成することもできる。

【００９３】図１２（ａ）（ｂ）は、蛍光膜を示す模式
図である。蛍光膜９４は、モノクロームの場合は蛍光体
のみから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或はブラッ
クマトリクスなどとよばれる黒色導電材１０１と蛍光体
１０２とから構成することができる。これらブラックス
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３原色蛍光体の各蛍光体１０２
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
るためと、蛍光膜９４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ためである。このブラックストラ
イプの材料としては、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。

【００９４】ガラス基板９３に蛍光体１０２を塗布する
方法は、モノクローム、カラーによらず、沈殿法、印刷
法等が採用できる。蛍光膜９４の内面側には、通常メタ
ルバック９５が設けられる。このメタルバック９５を設
ける目的は、蛍光体１０２の発光のうち内面側への光を
フェースプレート９６側へ鏡面反射させることにより輝
度を向上させるため、電子を加速するための加速電圧を
印加するための電極として作用させるため、外囲器９８
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
１０２を保護するため等である。このメタルバック９５
は、蛍光膜９４の作成後、蛍光膜９４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、アルミニウム（Ａｌ）を真空蒸着法等を用
いて堆積させることで作製できる。

【００９５】尚、フェースプレート９６には、更に蛍光
膜９４の導電性を高めるため、蛍光膜９４の外面側に透
明電極（不図示）を設けてもよい。

【００９６】前述の封着を行う際には、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。

【００９７】図１１に示した画像形成装置の製造方法の
一例を以下に説明する。

【００９８】図１４はこの工程に用いる装置の概要を示
す模式図である。

【００９９】表示パネル１１１は、排気管１２２を介し
て真空チャンバ１２３に連結され、更にゲートバルブ１
２４を介して排気装置１２５に接続されている。真空チ
ャンバ１２３には、内部の圧力及び雰囲気中の各成分の
分圧を測定するために、圧力計１２６、四重極質量分析
器１２７等が取り付けられている。表示パネル１１１の
外囲器９８の内部の圧力などを直接設定することは困難
であるため、この真空チャンバ１２３内の圧力などを測
定して処理条件を制御する。

【０１００】真空チャンバ１２３には、更に必要なガス
を真空チャンバ１２３内に導入して雰囲気を制御するた
め、ガス導入ライン１２８が接続されている。このガス
導入ライン１２８の他端には導入物質源１３０が接続さ
れており、ガスとして導入される物質がアンプル１３１
やボンベ１３２などに入れて貯蔵されている。このガス
導入ライン１２８の途中には、導入物質を導入するレー
トを制御するための導入制御装置１２９が設けられてい
る。この導入量制御装置１２９としては、具体的にはス
ローリークバルブ等の逃す流量を制御可能なバルブやマ
スフローコントローラなどが、導入物質の種類に応じ
て、それぞれ使用可能である。

【０１０１】図１４に示す装置により外囲器９８の内部
を排気した後、フォーミングを行う。この際、例えば図
１５に示すように、ｙ方向配線８３を共通電極１４１に
接続し、ｘ方向配線８２の内の一つに接続された素子に
電源１４２によって圧電パルスを印加してフォーミング
を行うことができる。このフォーミング時のパルスの形
状や、処理の終了の判定などの条件は、個別素子のフォ
ーミングについての記述の方法に準じて選択すればよ
い。また、複数のｘ方向配線８２に位相をずらせたパル
スを順次印加（スクロール）することにより、複数のｘ
方向配線８２に接続された素子をまとめてフォーミング
することも可能である。図中、１４３は電流測定用抵抗
を、１４４は電流測定用のオシロスコープを示す。

【０１０２】こうしてフォーミングを終了した後、活性
化工程を行う。外囲器９８内は十分に排気された後、有
機物質がガス導入ライン１２８から導入される。或は、
個別素子の活性化方法として前述のように、まず油拡散
ポンプやロータリ・ポンプで排気し、これによって真空
雰囲気中に残留する有機物質を用いても良い。また、必
要に応じて有機物質以外の物質も導入される場合があ
る。このようにして形成した、有機物質を含む雰囲気中
で、各電子放出素子に電圧を印加することにより、炭素
或は炭素化合物、或は両者の混合物が電子放出部に堆積
し、これにより電子放出量がドラスティックに上昇する
のは個別素子の場合と同様である。このときの電圧の印
加方法は、上記フォーミングの場合と同様の結線によ
り、一つの方向配線につながった複数の素子に同時に電
圧パルスを印加すれば良い。

【０１０３】活性化工程終了後は、個別素子の場合と同
様に、安定化工程を行うことが好ましい。この安定化工
程では、外囲器９８を加熱して、８０〜２５０℃に保持
しながら、イオンポンプ、ソープションポンプなどのオ
イルを使用しない排気装置１３５により排気管１４２を
通じて排気し、有機物質の十分少ない雰囲気にした後、
排気管をバーナで熱して溶解させて封じきる。外囲器９
８の封止後の圧力を維持するために、ゲッター処理を行
うこともできる。これは、外囲器９８の封止を行う直前
或は封止後に、抵抗加熱或は高周波加熱等を用いた加熱
により、外囲器９８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。
尚、このゲッターは通常Ｂａ等が主成分であり、該蒸着
膜の吸着作用により、外囲器９８内の雰囲気を維持する
ものである。

【０１０４】次に、本実施の形態の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１１１に、ＮＴＳ
Ｃ方式のテレビ信号に基づいたテレビジョン表示を行う
ための駆動回路の構成例について図１３を参照して説明
する。

【０１０５】図１３において、１１１は表示パネル、１
１２は走査回路、１１３は制御回路、１１４はシフトレ
ジスタである。１１５はラインメモリ、１１６は同期信
号分離回路、１１７は変調信号発生器、ＶｘおよびＶａ
は直流電圧源である。

【０１０６】表示パネル１１１は、行配線用端子Ｄox1
乃至Ｄoxm、列配線用端子Ｄoy1乃至Ｄoyn、及び高圧端
子Ｈｖを介して外部の電気回路と接続している。行配線
用端子Ｄox1乃至Ｄoxmには、表示パネル１１１に設けら
れている電子源、即ち、ｍ行ｎ列の行列状にマトリクス
配線された表面伝導型放出素子群を一行（ｎ素子）ずつ
順次駆動するための走査信号（ここでは０Ｖ）が走査回
路１１２から印加される。

【０１０７】また、列配線用端子Ｄy1乃至Ｄynには、走
査回路１１２から出力される走査信号により選択された
一行の表面伝導型放出素子の各素子から放出される電子
を制御するための変調信号が印加される。高圧端子Ｈｖ
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、これは表面伝導型放出素子から放出さ
れる電子に、フェースプレーと９６の蛍光体１０２を励
起するのに十分なエネルギーを付与するための加速電圧
である。

【０１０８】次に走査回路１１２について説明する。こ
の走査回路１１２は、内部にｍ個のスイッチング素子を
備えたもので（図中、Ｓ１ないしＳｍで模式的に示して
いる）ある。各スイッチング素子は、直流電圧源Ｖｘの
出力電圧、もしくは０Ｖ（グランドレベル）のいずれか
一方を選択し、走査信号が印加される選択された行配線
には０Ｖが、それ以外の端子には電圧Ｖｘが印加される
ように、表示パネル１１１の行配線用端子Ｄox1ないし
Ｄoxmのそれぞれに供給する。スイッチング素子Ｓ１乃
至Ｓｍのそれぞれは、制御回路１１３が出力する制御信
号Ｔscan（画像の水平同期信号）に基づいて動作し、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。

【０１０９】直流電圧源Ｖｘは、本実施の形態の場合に
は表面伝導型放出素子の特性（電子放出閾値電圧）に基
づき、走査信号が印加されていない素子（電圧Ｖｘが印
加された素子）に印加される電圧（列配線に印加される
電圧との差電圧）が電子放出閾値電圧（Ｖth）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。

【０１１０】制御回路１１３は、外部より入力する画像
信号に基づいて適切な表示が行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１１３は、同期信
号分離回路１１６より送られる同期信号Ｔsyncに基づい
て、各部に対して水平同期信号Ｔsca、シフトクロック
Ｔsft、及びラッチ信号Ｔmry等の各制御信号を出力す
る。

【０１１１】同期信号分離回路１１６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）回路等を用いて構成できる。この同期
信号分離回路１１６により分離された同期信号Ｔsyncは
垂直同期信号と水平同期信号を含むが、ここでは説明の
便宜上Ｔsync信号として図示した。またテレビ信号（Ｎ
ＴＳＣ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１１４に入力される。

【０１１２】シフトレジスタ１１４は、時系列的にシリ
アルに入力される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、制御回路１
１３から送られてくる制御信号Ｔsftに基づいて動作す
る（即ち、制御信号Ｔsftは、シフトレジスタ１１４の
シフトクロックとなる）。こうしてシフトレジスタ１１
４でシリアル／パラレル変換された１ライン分の画像デ
ータ（電子放出素子ｎ素子分の駆動データ）は、Ｉd1乃
至Ｉdnのｎ個の並列信号としてシフトレジスタ１１４よ
り出力される。ラインメモリ１１５は、１ライン分の画
像データを必要時間の間だけ記憶するための記憶部で、
制御回路１１３より送られるラッチ信号Ｔmryに従って
適宜Ｉd1乃至Ｉdnの内容を記憶する。こうして記憶され
た内容は、Ｉ'd1乃至Ｉ'dnとして出力されて変調信号発
生器１１７に入力される。

【０１１３】変調信号発生器１１７は、画像データＩ'd
1乃至Ｉ'dnの各々の値に応じて表面伝導型放出素子の各
々を適切に駆動変調するための信号源であり、その出力
信号は、列配線用端子Ｄoy1乃至Ｄoynを通じて表示パネ
ル１１１内の表面伝導型放出素子に印加される。

【０１１４】前述したように、本実施の形態の電子放出
素子は、放出電流Ｉeに対して以下の基本特性を有して
いる。即ち、電子放出には明確な閾値電圧Ｖthがあり、
Ｖth以上の電圧を印加された時のみ電子放出が生じる。
また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、この電子放出素子にパルス状の電圧を印加する場
合、例えば電子放出閾値以下の電圧を印加しても電子放
出は生じないが、電子放出閾値以上の電圧を印加する場
合には電子が放出される。その際、印加されるパルス電
圧の波高値Ｖｍを変化させる事により、放出される電子
ビームの強度を制御することが可能である。また、印加
電圧パルス幅Ｐｗを変化させることにより、その素子か
ら放出される電子の電荷の総量を制御することが可能で
ある。従って、入力信号に応じて電子放出素子を変調す
る方式としては、電圧変調方式、パルス幅変調方式等が
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１１７として、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パルスの波高値を変
調するような電圧変調方式の回路を用いることができ
る。また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１１７として、一定の波高値の電圧パルスを
発生し、入力される画像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。

【０１１５】尚、シフトレジスタ１１４やラインメモリ
１１５は、デジタル信号式のものをもアナログ信号式の
ものをも採用できる。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われれば良いからである。こ
こでデジタル信号を用いる場合には、同期信号分離回路
１１６の出力信号ＤＡＴＡをデジタル信号に変換する必
要があるが、これには同期分離回路１１６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１１５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１１７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１１７には、例えばＤ／
Ａ変換回路を用い、必要に応じて増幅回路などを付加す
る。またパルス幅変調方式の場合は、変調信号発生器１
１７には、例えば高速の発振器および発振器の出力する
波数を計数する計数器（カウンタ）及び計数器の出力値
とメモリの出力値とを比較する比較器（コンパレータ）
を組み合わせた回路を用いる。そして必要に応じて、比
較器の出力するパルス幅変調された変調信号を表面伝導
型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】また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１１７には、例えばオペアンプな
どを用いた増幅回路を採用でき、必要に応じてレベルシ
フト回路などを付加することもできる。またパルス幅変
調方式の場合には、例えば、電圧制御型発振回路（ＶＯ
Ｃ）を採用でき、必要に応じて表面伝導型放出素子の駆
動電圧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。

【０１１７】このような構成をとり得る本実施の形態の
画像表示装置においては、各電子放出素子に、行配線用
端子Ｄox1乃至Ｄoxm、列配線用端子Ｄoy1乃至Ｄoynを介
して電圧を印加することにより、選択された電子放出素
子から電子が放出される。更に、高圧端子Ｈｖを介して
メタルバック９５、或は透明電極（不図示）に高圧を印
加することにより、放出された電子を蛍光膜９４方向に
加速する。こうして加速された電子は蛍光膜９４に衝突
し、発光が生じて画像が形成される。

【０１１８】ここで述べた画像形成装置の構成は、本実
施の形態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。また入力信号に
ついては、ＮＴＳＣ方式を挙げたが入力信号はこれに限
られるものではなく、ＰＡＬ，ＳＥＣＡＭ方式など他、
これよりも、多数の走査線からなるＴＶ信号（例えば、
ＭＵＳＥ方式をはじめとする高品位ＴＶ）方式をも採用
できる。

【０１１９】この画像形成装置は、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
タとしての画像形成装置等としても用いることができ
る。

【０１２０】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成されたものをも包含する。

【０１２１】［実施例１］本実施例１では、図１を参照
して、走査配線上に素子を配置した電子放出素子を複数
配して得られる電子源基板を作製した例を具体的に示
す。（工程１）清浄化した青板ガラス基板１上に、フォトレ
ジスト（ＲＤ２００１Ｎ日立化成社製）によりｘ方向配
線２のパターンを形成し、真空蒸着により厚さ５ｎｍの
Ｔｉ、厚さ６００ｎｍのＡｕ、厚さ３０ｎｍのＣｒを順
次積層した後、フォトレジストパターンを有機溶剤で溶
解し、Ｃｒ／Ａｕ／Ｔｉの堆積膜をリフトオフし、所望
の形状のｘ方向配線２を作成した。尚、本実施の形態の
特徴である基板１の表面を出来る限り表面に露呈しない
ようにｘ方向配線２の間隔を１０μｍとした。（工程２）次に厚さ１．２μｍのＳｉＯ2からなる層間
絶縁層３をスパッタ法により堆積した。（工程３）フォトレジスト（ＡＺ１３７０ヘキスト社
製）を用いて所望のパターンを形成し、ＣＦ４とＨ２ガ
スを用いてＲＩＥ(Reactive Ion Etching)法によりエッ
チングを行った。（工程４）スパッタ法により厚さ５ｎｍのＴｉ、厚さ３
０ｎｍのＰｔを順次堆積した。次に素子電極４と素子電
極間ギャップとなるパターンをフォトレジスト（ＡＺ１
３７０ヘキスト社製）で形成しドライエッチングを行っ
た。このときのエッチングガスとしては、Ｐｔについて
はＨＢｒ／Ａｒの混合ガスを、ＴｉについてはＨＢｒ／
ＢＣ１３の混合ガスを用いた。このドライエッチング終
了後、レジストを有機溶剤で除去した。なお素子電極４
ａ，４ｂ間を１０μｍとし、素子電極４の幅を３００μ
ｍとした。（工程５）この上に、ｙ方向配線５を（工程１）のｘ方
向配線２と同様にして真空蒸着及びリフトオフを用いて
厚さ３０μｍのＴｉ、及び厚さ１．０μｍのＡｕで形成
した。なお、ｘ方向配線２及びｙ方向配線５の絶縁が保
たれるように素子電極４が存在しない側を５μｍ幅と
し、層間絶縁層３が露呈するパターンとした。（工程６）基板１の表面に有機Ｐｄ（ｃｃｐ４２３０奥
野製薬（株）社製）をスピンナーにより回転塗布し、約
３００℃で約１０分間の加熱焼成処理をした。更に、電
子放出部の形成用薄膜となるべきパターンをフォトレジ
スト（ＯＭＲ８２３０ｃｐ東京応化社製）で形成した
後、Ａｒによりドライエッチングを行なった。この後、
レジストはＵＶ／Ｏ３アッシャーにて１５０℃で約３０
分処理することで除去した。

【０１２２】以上の工程により、本実施の形態の特徴で
ある構成を備えるｘ方向配線２、層間絶縁層３、素子電
極４、ｙ方向配線５、及び電子放出部形成用薄膜を絶縁
性基板１上に形成した。

【０１２３】次に、この実施の形態の通電フォーミング
に準じた電圧を素子電極４に印加し、電子放出部形成用
薄膜に電子放出部を作製した。このようにして作成した
電子源基板は、従来の構成に対して工程を増やすことな
く、かつ絶縁面が露呈する面積を減らし、なおかつ従来
の配線に対して配線幅を広くすることができ、走査用配
線の配線抵抗を減らすことができた。

【０１２４】（実施例２）本実施例２では、図２に示す
電子源基板を作成した例を具体的に示す。（工程１）清浄化した青板ガラス基板１上に、フォトレ
ジスト（ＲＤ２００１Ｎ日立化成社製）によりｘ方向配
線２のパターンを形成し、真空蒸着により厚さ５ｎｍの
Ｔｉ、厚さ６００ｎｍのＡｕ、厚さ３０ｎｍのＣｒを順
次積層した後、フォトレジストパターンを有機溶剤で溶
解し、Ｃｒ／Ａｕ／Ｔｉの堆積膜をリフトオフし、所望
の形状のｘ方向配線２を形成した。なお、本実施例の特
徴である基板１の表面を出来る限り表面に露呈しないよ
うに、ｘ方向配線２の間隔を１０μｍとした。（工程２）次に厚さ１．２μｍのＳｉＯ2からなる層間
絶縁層３をスパッタ法により堆積した。（工程３）フォトレジスト（ＡＺ１３７０ヘキスト社
製）を用いて所望のパターンを形成しＣＦ４とＨ２ガス
を用いてＲＩＥ(Reactive Ion Etching)法によりエッチ
ングを行った。（工程４）スパッタ法により厚さ５ｎｍのＴｉ、厚さ６
００ｎｍのＰｔを順次堆積した。次に素子電極４と素子
電極間ギャップ及びｙ方向配線５となるパターンをフォ
トレジスト（ＡＺ１３７０ヘキスト社製）で形成し、ド
ライエッチングを行った。このときのエッチングガスと
しては、ＰｔについてはＨＢｒ／Ａｒの混合ガスを、Ｔ
ｉについてはＨＢｒ／ＢＣ１３の混合ガスを用いた。こ
のドライエッチング終了後、レジストを有機溶剤で除去
した。なお素子電極４ａ，４ｂ間を３００μｍとした。
なお、ｘ方向配線２及びｙ方向配線５の絶縁が保たれる
ように、素子電極４のない側を５μｍ幅で層間絶縁層３
が露呈するようなパターンとした。（工程５）基板表面に有機Ｐｄ（ｃｃｐ４２３０奥野製
薬（株）社製）をスピンナーにより回転塗布し約３００
℃で１０分間の加熱焼成処理をした。更に、電子放出部
形成用薄膜となるべきパターンをフォトレジスト（ＯＭ
Ｒ８２３０ｃｐ東京応化社製）で形成した後、Ａｒによ
りドライエッチングを行なった。この後、レジストはＵ
Ｖ／Ｏ３アッシャーにて１５０℃で３０分処理すること
で除去した。

【０１２５】以上の工程により、本実施例の特徴である
構成をもつ、ｘ方向配線２、層間絶縁層３、素子電極
４、ｙ方向配線５、及び電子放出部形成用薄膜を絶縁性
基板上に形成した。

【０１２６】次に本実施の形態に準じて画像形成装置を
作製した例を図１１を用いて具体的に説明する。

【０１２７】前述の作製した電子源基板８１をリアプレ
ート９１上に固定した後、基板８１の５ｍｍ上方にフェ
ースプレート９６（ガラス基板の内面に蛍光膜とメタル
バックが形成されて構成されている）を支持枠９２、リ
アプレート９１の接合部にフリットガラスを塗布し、大
気中で５００℃で約２０分焼成することで封着した。ま
たリアプレート９１への基板８１の固定もフリットガラ
スで行なった。

【０１２８】図１１における蛍光膜９４は、本実施例に
おいてはストライプ形状（図１２（Ａ））を採用した。
また前述の封着を行なう際は各色蛍光体１０２と電子放
出素子８４とを対応させ十分な位置合わせを行なった。

【０１２９】以上のようにして完成したガラス容器内の
雰囲気を不図示の排気管を通じ排気ポンプにて排気し十
分な真空度に到達させた後、容器外の行配線用端子Ｄox
1乃至Ｄoxmと、列配線用端子Ｄoy1乃至Ｄoynを通じて電
圧を印加し、電子放出部形成用薄膜を通電フォーミング
することで電子放出部を形成した。

【０１３０】次に、１０のマイナス６乗［Ｐａ］程度の
真空度で、不図示の排気管をガスバーナで熱することで
溶着し外囲器の封止を行なった。

【０１３１】最後に封止後の真空度を維持するためにゲ
ッター処理を行なった。これは封止を行なう直前に高周
波加熱法により画像形成装置内の所定の位置（不図示）
に配置されたゲッターを加熱し蒸着膜を形成処理した。
ゲッターはＢａを主成分とした。

【０１３２】次に図１３に示される駆動回路を実施形態
に準じて構成し画像形成装置を構成した。

【０１３３】以上のように本実施の形態の構成を用いた
画像形成装置は、走査用配線について走査線方向のピッ
チぎりぎりまで幅を広げることが可能となり、走査用配
線の配線抵抗を減少させて、素子間の特性のばらつきを
減少させたばかりでなく、基板１上の絶縁面が表面に出
る部分が減少できた。これにより、基板表面への電子及
びイオンのチャージアップが減少し、これに起因する電
子の軌道の変形、放電などを減少できた。

【０１３４】また、本実施例２においては、実施例１に
対し電子源基板作製時の工程を減らすことができた。（実施例３）本実施例３では、図３に示す電子源基板を
作製した例を具体的に示す。（工程１）清浄化した青板ガラス基板１上に、フォトレ
ジスト（ＲＤ２００１Ｎ日立化成社製）によりｘ方向配
線２のパターンを形成し、真空蒸着により厚さ５ｎｍの
Ｔｉ、厚さ６００ｎｍのＡｕ、厚さ３０ｎｍのＣｒを順
次積層した後、フォトレジストパターンを有機溶剤で溶
解し、Ｃｒ／Ａｕ／Ｔｉの堆積膜をリフトオフし、所望
の形状のｘ方向配線２を作製した。なお本実施例３の特
徴である基板表面を出来る限り表面に露呈しないように
ｘ方向配線２の間隔を１０μｍとした。（工程２）次に厚さ１０μｍのＳｉＯ2からなる層間絶
縁層３を化学気相成長法により堆積した。（工程３）フォトレジスト（ＡＺ１３７０ヘキスト社
製）を用いて所望のパターンを形成し、ＣＦ４とＨ２ガ
スを用いてＲＩＥ(Reactive Ion Etching)法によりエッ
チングを行った。（工程４）フォトレジスト（ＲＤ２００１Ｎ日立化成社
製）により１０μｍの厚みでｘ方向配線２のパターンを
形成し、スパッタ法により厚さ５ｎｍＴｉ、厚さ１μｍ
のＰｔを順次堆積した。その後、レジストを有機溶剤で
除去した。これにより素子電極４間に相当する１０μｍ
のｙ方向配線間を形成した。なお、ｘ方向配線２及びｙ
方向配線５の絶縁が保たれるように素子電極のない側を
５μｍ幅で層間絶縁層３が露呈するようなパターンとし
た。（工程５）基板１の表面に有機Ｐｄ（ｃｃｐ４２３０奥
野製薬（株）社製）をスピンナにより回転塗布し３００
℃で約１０分間の加熱焼成処理をした。更に、電子放出
部形成用薄膜となるべきパターンをフォトレジスト（Ｏ
ＭＲ８２３０ｃｐ東京応化社製）で形成した後、Ａｒに
よりドライエッチングを行なった。この後、レジストは
ＵＶ／Ｏ３アッシャーにて１５０℃で約３０分処理する
ことで除去した。

【０１３５】以上の工程により、本実施例の特徴である
構成をもつ、ｘ方向配線２、層間絶縁層３、素子電極
４、ｙ方向配線５、及び電子放出部形成用薄膜を絶縁性
基板上に形成した。

【０１３６】次に実施形態の通電フォーミングに準じた
電圧を素子電極に印加し、電子放出部形成用薄膜に電子
放出部を作製した。

【０１３７】このようにして作製した電子源基板は従来
の構成に対して工程を増やすことなく、絶縁面の露呈を
減らし、なおかつ従来の配線に対し配線幅を広くするこ
とで走査用配線の配線抵抗を減らすことができた。

【０１３８】なお、一般に画像形成装置において走査
（行配線）側より信号配線（列配線）側の素子が多いた
め、走査線側の配線抵抗を減少させることがより有効で
ある。このため本実施の形態では、走査配線が層間絶縁
層の下に位置する構成で説明したが本発明はこれに限定
されるものでなく、走査用配線と信号用配線の位置が逆
の構成でもよいことはもちろんである。

【０１３９】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、絶
縁面が露呈される面積を少なくして、放出された電子に
よる帯電を少なくできるという効果がある。

【０１４０】また本発明によれば、放出された電子によ
る帯電を防止して、放出された電子の軌道の変動や電荷
量のバラツキを抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施の形態の表面伝導型放出素子を配設した
電子源基板の構成を示す図で、（Ａ）は上面図、（Ｂ）
は（Ａ）のＡ−Ａ’断面形状を示す図である。

【図２】本実施の形態の表面伝導型放出素子を配設した
電子源基板の構成を示す図で、（Ａ）は上面図、（Ｂ）
は（Ａ）のＡ−Ａ’断面形状を示す図である。

【図３】本実施の形態の表面伝導型放出素子を配設した
電子源基板の構成を示す図で、（Ａ）は上面図、（Ｂ）
は（Ａ）のＡ−Ａ’断面形状を示す図である。

【図４】本実施の形態で用いた平面型の表面伝導型放出
素子の平面図（Ａ），断面図（Ｂ）である。

【図５】本実施の形態で用いた垂直型の表面伝導型放出
素子の断面図である。

【図６】本実施の形態の平面型の表面伝導型放出素子の
製造工程を説明する断面図である。

【図７】通電フォーミング処理の際の印加電圧波形を示
す図である。

【図８】測定評価機能を備えた本実施の形態の真空処理
装置の構成例を示すブロック図である。

【図９】本実施の形態の表面伝導型放出素子における放
出電流Ｉe、素子電流Ｉfと素子電圧Ｖfの関係の一例を
示すグラフ図である。

【図１０】本実施の形態の単純マトリクス配置した電子
源の一例を示す模式図である。

【図１１】本発明の実施の形態の画像表示装置の表示パ
ネルの一部を切り欠いて示した斜視図である。

【図１２】本実施の形態の表示パネルのフェースプレー
トの蛍光体配列を例示した平面図である。

【図１３】ＮＴＳＣ方式のテレビ信号に応じて表示を行
うための画像形成装置の駆動回路の一例を示すブロック
図である。

【図１４】本実施の形態の画像表示装置のフォーミン
グ、活性化工程を行うための真空排気装置の模式図であ
る。

【図１５】本実施の形態の画像表示装置のフォーミン
グ、活性化工程のための結線方法を示す模式図である。

【図１６】従来知られた表面伝導型放出素子の一例を示
す図である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に複数の第１の配線を、前記複数
の第１の配線の間隔を当該第１の配線の幅よりも十分に
短くして形成する第１配線形成工程と、前記第１の配線と第２の配線が交差する部分に層間絶縁
層を形成する絶縁層形成工程と、一方が前記第１の配線と接触し、他方が前記層間絶縁層
上に位置する素子電極対を複数形成する電極形成工程
と、前記層間絶縁層上に、前記層間絶縁層を略覆うように前
記他方の素子電極と接触させて前記第２の配線を配設す
る第２配線形成工程と、前記素子電極対の間に導電性薄膜を配設して前記導電性
薄膜のそれぞれに電子放出部を形成する電子放出素子形
成工程とを有し、前記層間絶縁層及び前記基板の露出面積を最小にしたこ
とを特徴とする電子源の製造方法。
【請求項２】基板上に複数の第１の配線を、前記複数
の第１の配線の間隔を当該第１の配線の幅よりも十分に
短くして形成する第１配線形成工程と、前記第１の配線と第２の配線が交差する部分に層間絶縁
層を形成する絶縁層形成工程と、前記層間絶縁層上に前記層間絶縁層を略覆うように前記
第２の配線を配設する第２配線形成工程と、前記第１の配線と前記第２の配線との間に導電性薄膜を
配設して前記導電性薄膜のそれぞれに電子放出部を形成
する電子放出素子形成工程とを有し、前記層間絶縁層及び前記基板の露出面積を最小にしたこ
とを特徴とする電子源の製造方法。
【請求項３】複数の第１の配線の間隔は、前記第１の
配線の幅の略１／３０或はそれ以下としたことを特徴と
する請求項１又は２に記載の電子源の製造方法。
【請求項４】前記電子源は電子放出部をマトリクス状
に配設しており、前記第１の配線は行配線、前記第２の
配線が列配線に相当することを特徴とする請求項１乃至
３のいずれか１項に記載の電子源の製造方法。
【請求項５】前記他方の素子電極と前記第２の配線と
を共通にしたことを特徴とする請求項１又は３又は４に
記載の電子源の製造方法。
【請求項６】前記電子放出素子形成工程は、前記導電性薄膜に通電して電子放出部を形成するフォー
ミング工程と、所定のガス雰囲気で前記電子放出部に通電して活性化さ
せる活性化工程と、前記所定のガスを除去した雰囲気を作成する安定化工程
とを有することを特徴とする請求項１に記載の電子源の
製造方法。
【請求項７】前記電子放出素子は表面伝導型放出素子
であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項
に記載の電子源の製造方法。
【請求項８】基板上に複数配設され、配線の間隔を当
該配線の幅よりも十分に短くして形成された第１の配線
と、前記第１の配線と第２の配線が交差する部分に形成され
た層間絶縁層と、一方が前記第１の配線と接触し、他方が前記層間絶縁層
上に位置する複数の素子電極対と、前記層間絶縁層上に、前記層間絶縁層を略覆うように前
記他方の素子電極と接触させて配設された第２の配線
と、前記素子電極対の間に形成された電子放出部を有する複
数の電子放出素子とを有し、前記層間絶縁層及び前記基板の露出面積を最小にしたこ
とを特徴とする電子源。
【請求項９】基板上に複数配設され、配線の間隔を当
該配線の幅よりも十分に短くして形成された第１の配線
と、前記第１の配線と第２の配線が交差する部分に形成され
た層間絶縁層と、前記層間絶縁層上に前記層間絶縁層を略覆うように配設
された第２の配線と、前記第１の配線と前記第２の配線との間に形成された電
子放出部を有する複数の電子放出素子を有し、前記層間絶縁層及び前記基板の露出面積を最小にしたこ
とを特徴とする電子源。
【請求項１０】複数の第１の配線の間隔は、前記第１
の配線の幅の略１／３０或はそれ以下としたことを特徴
とする請求項８又は９に記載の電子源。
【請求項１１】前記電子源は電子放出部をマトリクス
状に配設しており、前記第１の配線は行配線、前記第２
の配線が列配線に相当することを特徴とする請求項８乃
至１０のいずれか１項に記載の電子源の製造方法。
【請求項１２】前記他方の素子電極と前記第２の配線
とを共通にしたことを特徴とする請求項８又は１０又は
１１に記載の電子源。
【請求項１３】前記電子放出素子は表面伝導型放出素
子であることを特徴とする請求項８乃至１２のいずれか
１項に記載の電子源。
【請求項１４】請求項８乃至１３のいずれか１項に記
載の電子源と、入力した画像信号をもとに変調信号を発生して前記第２
の配線に供給する変調手段と、前記画像信号に同期して前記第１の配線を駆動する走査
手段と、を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１５】前記変調手段はパルス幅変調を行うこ
とを特徴とする請求項１４に記載の画像形成装置。