JP2000208038A

JP2000208038A - 電子源及び画像形成装置の製造方法

Info

Publication number: JP2000208038A
Application number: JP340599A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Hashimoto; 浩行橋本
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1999-01-08
Filing date: 1999-01-08
Publication date: 2000-07-28

Abstract

(57)【要約】【課題】均一で安定な電子放出特性を有する電子放出
素子を多数配置した電子源の製造方法を提供することに
ある。本発明の別の課題は、均一で動作安定性に優れ、
より高品位な画像を形成し得る画像形成装置、特に大型
の画像形成装置の製造方法を提供することを課題とす
る。【解決手段】電子放出素子が多数配置された電子源を
電子線リソグラフィーによる電子源の製造方法におい
て、該電子線リソグラフィー工程中で用いる電子線露光
装置の電子源が複数の電子放出素子から構成され、か
つ、該電子線露光装置の電子源中の電子放出素子の配置
間隔と、描画される前記電子放出素子の配列間隔が等し
いことを特徴とする。前記電子線露光装置の電子源中の
電子放出素子が、基体上に形成された対向する一対の素
子電極と、電子放出部を有する導電性薄膜からなる表面
伝導型電子放出素子であることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子放出素子を多
数個配置した電子源及び、該電子源を用いて構成した画
像形成装置の製造方法に関し、特に、基体上に形成され
た対向する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及び画
像形成装置を電子線リソグラフィーにより製造する方法
及びその画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、電子放出素子としては大別し
て熱電子放出素子と冷陰極電子放出素子を用いた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、「ＭＩＭ型」と称す。）や表面伝導型電子放出
素子等がある。

【０００３】ＦＥ型の例としては、W.P.Dyke and W.W.D
olan,“Field Emission"Advance inElectron Physics,
8, 89(1956)、あるいは、C.A.Spindt,“Physical Prope
rties of thin-film field emission cathodes with mo
lybdenum cones",J.Appl.Phys.,47,5248(1976)等に開示
されたものが知られている。

【０００４】また、ＭＩＭ型の例としては、C.A.Mead,
“Operation of Tunnel-Emission Devices",J.Appl.Phy
s.,32,646(1961)等に開示されたものが知られている。

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

【０００６】この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、薄膜の膜面に平行に
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、Ａ
ｕ薄膜によるもの[G.Dittmer:“Thin Solid Films",9,3
17(1972)]、Ｉｎ₂Ｏ₃／ＳｎＯ₂薄膜によるもの[M.Ha
rtwell and C.G.Fonstad:“IEEE Trans.ED Conf.",519
(1975)]、カーボン薄膜によるもの［荒木久他：真
空、第２６巻、第１号、２２頁（１９８３）］等が報告
されている。

【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
２１に模式的に示す。同図において、１は基体である。
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Ｈ型形状の間隔Ｌは、０．５〜１ｍｍ、電子放出部
５の形成される幅Ｗ′は、０．１ｍｍ程度で設定されて
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Ｍ．ハートウェルの素子とは別に、
本出願人は、絶縁性の基体上に、導電体により形成され
た対向する一対の素子電極を形成し、これらの電極とは
別に両電極を連絡する導電性膜４を形成し、通電フォー
ミングにより電子放出部５を形成した構成の素子を報告
している。かかる通電フォーミングの方法としては、パ
ルス電圧を印加し、このパルスの波高値を漸増させる方
法が適用できることも報告している。これらの構成及び
方法については、例えば、特願平６−１４１６７０号の
明細書中に、その一例が記載されている。

【００１０】上述の表面伝導型放出素子は、構造が単純
であることから、大面積に亙って多数放出素子を配列形
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。

【００１１】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
報等）。

【００１２】また、特に当該電子放出素子を用いた画像
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５０６６
８８３号公報）。

【００１３】さらに、大面積の電子源、表示パネル及び
画像形成装置の安価な製造方法として、本出願人から、
上記一対の素子電極及び導電性膜をインクジェット法に
より形成する方法が提案されている（特開平８−１７１
８５０号公報）。

【００１４】一方、当該電子放出素子を用いた電子線露
光装置は、大別すると、レチクル作成用と、ウェハ直描
用がある。前者は、レチクルを作製するために、ガラス
乾板上に電子ビームによりデバイスパターンを描画する
ことを目的とする装置で、スポットビームを用いてラス
タ走査する方式のものと、パターンに応じてビームの形
状を変化させる可変成形ビームベクタ走査方式のものが
あり、どちらにも既に製品化されている。

【００１５】後者のウェハ直描用には、高スループット
の得やすい可変成形ビームベクタ走査方式の装置を用い
るのが一般的であり、該装置も数社から市販されてい
る。本目的の装置では高速性が要求されているが、この
課題を克服するために現在、マイクロコラム方式、ブロ
ック描画方式、シングルビームブランキングアレイ方
式、SCALPEL方式等が提案されている。

【００１６】マイクロコラム方式は微小電子ビームコラ
ムを多数配置し、一度に複数のパターン若しくはチップ
を平行して描画するものである。ブロック描画方式は、
繰り返し単位に相当するセルパターンをスリット上に設
け、これを電子ビームで転写するものである。シングル
ビームブランキングアレイ方式は、単独の大電流電子ビ
ームを収束せずに用い、微小穴を多数設けたスリットを
通してビームアレイを得、これを用いて描画するもので
ある。SCALPEL方式は電子ビームステッパともいえるも
ので、チップ全体をステンシル・マスクとして形成し、
電子ビームで転写するものである。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】電子放出素子について
は、これを適用した画像形成装置が、表示画像を構成す
る画素間の輝度のばらつきが小さい均一な画像を安定し
て提供できるよう、更に電子放出特性の均一性と安定性
の向上が要望されている。

【００１８】しかしながら、上述のＭ．ハートウェルの
電子放出素子にあっては、電子放出の均一性と安定性に
ついて、必ずしも満足のゆくものが得られていない。具
体的には、前述のフォーミング処理によって形成された
電子放出部は、その形態が電子放出部全体に渡って不均
一であるため、かかる素子を基板上に複数配置して、例
えば平面型画像形成装置などに利用する電子源を形成す
ると、複数の素子間においても、電子放出部の形態が不
均一であり、その電子放出特性に至っても均一な電子放
出を行うことが困難であることが容易に推定される。従
って、これを用いて均一で動作安定性に優れた画像形成
装置を提供することは極めて難しいと言わざるを得な
い。

【００１９】一方、本出願人により報告された電子放出
素子及びその製造方法によれば、上記の問題点は相当改
善することが出来、これを用いた電子源及び画像形成装
置についても、前述の出題においてその例が報告されて
いる。

【００２０】しかしながら、より高度な応用に用いるた
めに、電子放出特性の均一性と安定性の更なる向上が求
められている。とりわけ、多数の表面伝導型電子放出素
子を配置した電子源を製造するには、画素間の輝度のば
らつきを小さく抑えることが極めて重要である。

【００２１】上述のインクジェット法により、一対の素
子電極及び導電性膜を形成する方法は、金属元素を含有
する溶液を液滴の状態で基体上に付与する方法であるた
め、特に導電性膜の膜厚が基体表面のヌレ性の影響を受
け易く、結果として、多数の表面伝導型電子放出素子を
配置した大面積の電子源を製造するに当っては、導電性
膜の膜厚や、素子の特性について、バラツキが小さく、
全て同一構造物が形成されることが好ましいが、さらに
ばらつきを小さくした方式が望ましい。

【００２２】上記導電性膜の膜厚のばらつきを小さく抑
えるには、例えばリソグラフィーにより導電性膜を形成
する方法が挙げられるが、これにも次のような問題点が
ある。

【００２３】まずフォトリソグラフィーにより導電性膜
等を形成する方法では、専用のマスクが必要になるこ
と、多数の表面伝導型電子放出素子を配置した大面積の
電子源を製造するアライメントが難しくなること等の問
題点があった。

【００２４】また、電子線リソグラフィーにより導電性
膜等を形成する方法では、上記大面積の電子源を製造す
る場合、それに対応した電子線露光装置が存在しないと
いう問題がある。また、既存の電子線露光装置を改造
し、大型の試料に対応できるようにしたとしても、膨大
な数の電子放出素子の夫々の導電性膜等を電子線描画す
るには長時間を要するという問題がある。さらに電子線
描画装置自体が高価であるという問題点もある。

【００２５】本発明の課題は、上記の問題点を解決し、
均一で安定な電子放出特性を有する電子放出素子を多数
配置した電子源の製造方法を提供することにある。本発
明の別の課題は、均一で動作安定性に優れ、より高品位
な画像を形成し得る画像形成装置、特に大型の画像形成
装置の製造方法を提供することにある。

【００２６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成する本
発明の構成は、以下の通りである。

【００２７】即ち、本発明の第一は、電子放出素子が多
数配置された電子源を電子線リソグラフィーにより製造
する方法において、該電子線リソグラフィー工程中で用
いる電子線露光装置の電子源が複数の電子放出素子から
構成され、かつ、該電子線露光装置の電子源中の電子放
出素子の配置間隔と、描画される前記電子放出素子の配
列間隔が等しいことを特徴とする電子源の製造方法にあ
る。

【００２８】また、上記本発明の第一の製造方法は、そ
の特徴として、「前記電子線露光装置の電子源中の電子
放出素子が、基体上に形成された対向する一対の素子電
極と、電子放出部を有する導電性薄膜からなる表面伝導
型電子放出素子であること」、「前記電子線リソグラフ
ィーにより製造される電子放出素子が、基体上に形成さ
れた対向する一対の素子電極と、電子放出部を有する導
電性薄膜からなる表面伝導型電子放出素子であるこ
と」、「前記電子線露光装置の電子源中の電子放出素子
及び、上記電子線リソグラフィーにより製造される電子
放出素子が共に、基体上に形成された対向する一対の素
子電極と、電子放出部を有する導電性薄膜からなる表面
伝導型電子放出素子であること」、を含むものである。

【００２９】上記本発明第一の製造方法は、更にその特
徴として、「前記電子線描画に用いる電子線描画装置
が、複数の電子放出素子の夫々に対応した加速電極、収
束電極及び走査電極を有し、前記複数の電子放出素子か
らの電子ビームをスキャンさせることでパターンを描画
すること」、「前記電子線描画に用いる電子線描画装置
が、複数の電子放出素子の夫々に対応した加速電極と収
束電極を有し、前記複数の電子放出素子からの電子ビー
ムはスキャンさせずに、試料ステージを動かすことでパ
ターンを描画すること」、を含むものである。

【００３０】また、本発明の第二は、前記の基体上に形
成された対向する一対の素子電極と、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複数配置した電子
源が、電子放出素子を複数個並列に配置し、個々の前記
電子放出素子の両端を配線に接続した電子放出素子の行
を複数有したもので、更に、変調手段を有したものであ
ることを特徴とする電子源の製造方法にある。

【００３１】本発明の第三は、前記の基体上に形成され
た対向する一対の素子電極と、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複数配置した電子源が、
互いに電気的に絶縁された２次元状のｍ本のＸ方向配線
とｎ本のＹ方向配線とに、該電子放出素子の一対の素子
電極を接続した電子放出素子を複数個配列したことを特
徴とする電子源の製造方法にある。

【００３２】さらに、本発明の第四は、基体上に、複数
の電子放出素子が配列された電子源と、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
材とを有する画像形成装置の製造方法において、前記電
子源を、上記本発明第一乃至第三の方法にて製造するこ
とを特徴とする画像形成装置の製造方法にある。

【００３３】本発明の電子源の製造方法によれば、導電
性膜の膜厚のばらつきを小さく抑えることができ、ひい
ては多数の電子放出素子の電子放出特性の均一性を向上
させ得る。さらに、本発明の画像形成装置の製造方法に
よれば、ばらつきが小さく動作安定性に優れた良好な画
像を表示する画像形成装置が得られる。

【００３４】

【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。

【００３５】本発明を適用し得る電子放出素子は、先述
したような冷陰極型の電子放出素子に分類されるもの
で、それらの中でも電子放出特性等の観点から特に表面
伝導型の電子放出素子が好適である。このため、以下で
は表面伝導型電子放出素子を例に挙げて説明する。

【００３６】［表面伝導型電子放出素子］本発明を適用
し得る表面伝導型電子放出素子の基本的構成には、大別
して、平面型と垂直型の２つがある。まず、平面型の表
面伝導型電子放出素子の基本的な構成について説明す
る。

【００３７】［平面型表面伝導型電子放出素子］図１
は、本発明の平面型の表面伝導型電子放出素子の一構成
例を示す模式図であり、図１（ａ）は平面図、図１
（ｂ）は縦断面図である。図１において、１は基体、２
と３は対向する電極（素子電極）、４は導電性膜、５は
電子放出部である。

【００３８】基体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。

【００３９】対向する素子電極２，３の材料としては、
一般的な導体材料を用いることができ、例えばＮｉ，Ｃ
ｒ，Ａｕ，Ｍｏ，Ｗ，Ｐｔ，Ｔｉ，Ａｌ，Ｃｕ，Ｐｄ等
の金属或は合金及びＰｄ，Ａｇ，Ａｕ，ＲｕＯ₂，Ｐｄ
−Ａｇ等の金属或は金属酸化物とガラス等から構成され
る印刷導体、Ｉｎ₂Ｏ₃−ＳｎＯ₂等の透明導電体及び
ポリシリコン等の半導体導体材料等から適宜選択され
る。

【００４０】素子電極２，３の間隔Ｌ、素子電極２，３
の長さＷ、導電性膜４の幅Ｗ′及び厚さ等は、応用され
る形態等を考慮して、設計される。素子電極２，３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、素子電極２，３の間に
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。

【００４１】素子電極２，３の長さ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。

【００４２】尚、図１に示した積層した順序の基体１上
に対向する素子電極２，３、導電性膜４の順の構成だけ
でなく、基体１上に、導電性膜４、対向する素子電極
２，３の順に積層した構成とすることもできる。

【００４３】導電性膜４を構成する主な材料としては、
例えばＰｄ，Ｐｔ，Ｒｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｔｉ，Ｉｎ，Ｃ
ｕ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｚｎ，Ｓｎ，Ｔａ，Ｗ，Ｐｂ等の金
属、ＰｄＯ，ＳｎＯ₂，Ｉｎ₂Ｏ₃，ＰｂＯ，Ｓｂ₂Ｏ
₃等の酸化物、ＨｆＢ₂，ＺｒＢ₂，ＬａＢ₆，ＣｅＢ
₆，ＹＢ₄，ＧｄＢ₄等の硼化物、ＴｉＣ，ＺｒＣ，Ｈ
ｆＣ，ＴａＣ，ＳｉＣ，ＷＣなどの炭化物、ＴｉＮ，Ｚ
ｒＮ，ＨｆＮ等の窒化物、Ｓｉ，Ｇｅ等の半導体、カー
ボン等が挙げられる。

【００４４】導電性膜４には、良好な電子放出特性を得
るために、微粒子で構成された微粒子膜を用いるのが好
ましい。その膜厚は、素子電極２，３へのステップカバ
レージ、素子電極２，３間の抵抗値及び後述するフォー
ミング条件等を考慮して適宜設定される。この導電性膜
４の膜厚は、好ましくは数百ｐｍから数百ｎｍであり、
その抵抗値Ｒｓが、１０²〜１０⁷Ω／□の抵抗値を示
す膜厚で形成したものが好ましく用いられる。なお抵抗
値Ｒｓは、長さがｗで間隔がｌの薄膜の、長さ方向に測
定した抵抗Ｒを、Ｒ＝Ｒｓ（ｌ／ｗ）と置いたときの値
である。上記抵抗値Ｒｓを示す膜厚はおよそ５ｎｍから
５０ｎｍの範囲にあり、この膜厚範囲において、それぞ
れの材料の薄膜は微粒子膜の形態を有している。

【００４５】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、数百ｐｍから数百ｎｍの範
囲、好ましくは、１ｎｍから２０ｎｍの範囲である。

【００４６】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。

【００４７】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。

【００４８】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。

【００４９】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。

【００５０】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。

【００５１】「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 paeticle）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、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）。

【００５２】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、粒径の下限は数百ｐｍ〜１ｎｍ程度、上限は数
μｍ程度のものを指すこととする。

【００５３】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の手法等
に依存したものとなる。かかる亀裂幅は一様でおよそ５
０ｎｍ以下である。

【００５４】電子放出部５の内部には、数百ｐｍ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。電子放出部５及びその近傍の導電性膜４には、後述
する活性化処理工程を経た場合、その活性化処理工程を
行った気相中に含まれる一部あるいは全ての元素からな
る単体物質及び化合物を有する場合もある。具体的に
は、炭素及び／又は炭素化合物あるいは金属及び／又は
金属化合物を有する。尚、電子放出部５の位置は、模式
的に示した図１に限るものではない。

【００５５】［垂直型表面伝導型電子放出素子］次に、
垂直型の表面伝導型電子放出素子について説明する。

【００５６】図２は、本発明の垂直型の表面伝導型電子
放出素子の一構成例を示す模式図であり、図１に示した
部位と同じ部位には図１に付した符号と同一の符号を付
している。２１は絶縁性材料による段差形成部である。
基体１、素子電極２及び３、導電性膜４、電子放出部５
は、前述した平面型表面伝導型電子放出素子の場合と同
様の材料で構成することができる。段差形成部２１は、
真空蒸着法、印刷法、スパッタ法等で形成されたＳｉＯ
₂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表面伝導型電子放出
素子の素子電極間隔Ｌに対応し、数百ｎｍから数百μｍ
の範囲とすることができる。この膜厚は、段差形成部２
１の製法、及び、素子電極２，３の間に印加する電圧を
考慮して設定されるが、数μｍから数十μｍの範囲が好
ましい。

【００５７】導電性膜４は、素子電極２及び３と段差形
成部２１作製後に、該素子電極２，３の上に積層され
る。電子放出部５は、図２においては、段差形成部２１
に形成されているが、作成条件、フォーミング条件等に
依存し、形状、位置ともこれに限られるものではない。

【００５８】［平面型表面伝導型電子放出素子の製造方
法］次に、図１に示した構成の平面型表面伝導型電子放
出素子を例に、図３の製造工程図に基づいてその製造方
法の一例を以下に説明する。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。

【００５９】（１）絶縁性基体１（図３（ａ））を洗
剤、純水及び有機溶剤等を用いて十分に洗浄した後、真
空蒸着法、スパッタ法等により素子電極材料を堆積後、
フォトリソグラフィーや後述の電子線露光装置を用いた
電子線リソグラフィーにより、基体１上に素子電極２，
３を形成する（図３（ｂ））。

【００６０】（２）素子電極２，３を設けた基体１上
に、有機金属溶液を塗布後、焼成して、有機金属膜を形
成する（図３（ｃ））。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。尚ここでは、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。

【００６１】（３）次に、上記有機金属膜上全面に、高
解像度ネガ型レジスト６を塗布し、その後、導電性膜４
として残す部分を、後述の電子線描画装置を用いて電子
線７で描画する（図３（ｄ））。

【００６２】（４）続いてネガ型レジスト６を現像し、
一部に硬化を起こした変質レジスト８のみを残す（図３
（ｅ））。

【００６３】（５）不要な有機金属膜をエッチングによ
り除去し、次いで変質レジスト８を除去することによ
り、所望の形状の導電性膜４を形成する（図３
（ｆ））。

【００６４】なお、上記（２）〜（５）では、有機金属
膜の形成、ネガ型レジスト６の塗布、電子線照射、現
像、有機金属膜のエッチング、変質レジスト８の除去、
の順で導電性膜４を形成したが、ポジ型レジストを用い
た次の方法で作製しても良い。

【００６５】即ち、ポジ型レジストの塗布、電子線照
射、現像、有機金属膜の形成（全面）、リフトオフによ
っても所望の形状の導電性膜４を形成することができ
る。

【００６６】（６）続いて、フォーミング工程を施す。
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には局所的に破壊、変形もしくは変質等の構造
の変化した部位が形成される。該部位が電子放出部５を
構成する（図３（ｇ））。

【００６７】フォーミング処理のために素子に印加する
電圧は、パルス電圧が好ましい。パルスの形状として
は、例えば図４（ａ）に示すような波高値が一定の三角
波パルスや、図４（ｂ）に示すような波高値の漸増する
三角波パルスを用いることができる。

【００６８】図４（ａ）の形状のパルスの場合、例えば
パルス幅Ｔ１を１μ秒〜１０ｍ秒、パルス間隔Ｔ２を１
０μ秒〜１００ｍ秒程度とし、波高値を適宜選択して、
数秒から数十分印加する。図４（ｂ）の形状のパルスの
場合、Ｔ１，Ｔ２は上記と同様とし、波高値を徐々に増
加させながら印加する。

【００６９】通電フォーミング処理の終了は、パルスと
パルスの間に、導電性膜４の破壊、変形もしくは変質を
引き起こさない程度の電圧パルスを印加し、素子に流れ
る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素子に流れる電流を測定し、
抵抗値を求めて、１ＭΩを越えた時点で通電フォーミン
グを終了するのが好ましい。

【００７０】（７）通電フォーミング処理を終えた素子
には活性化処理工程と呼ばれる処理を施すのが好まし
い。活性化処理工程とは、この工程により、素子電流Ｉ
ｆ、放出電流Ｉｅが著しく変化する工程である。

【００７１】活性化処理工程は、例えば、有機物質のガ
スを含有する雰囲気下で、素子にパルスの印加を繰り返
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、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、カルボン酸、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ＣｎＨ_2n+2で表される飽和炭化水素、エチ
レン、プロピレンなどＣｎＨ_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。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。

【００７２】なお、適当な蒸気圧を有する金属化合物を
含有する雰囲気下で、活性化処理を行うことにより、当
該金属を素子上に堆積させ同様の効果を得ることもでき
る。金属化合物としては、フッ化物、塩化物、臭化物、
ヨウ化物等の金属ハロゲン化物、メチル化物、エチル化
物、ベンジル化物などのアルキル金属類、アセチルアセ
トナート、ジピバノイルメタナート、ヘキサフルオロア
セチルアセトナート等の金属β−ジケトナート類、アリ
ル錯体、シクロペンタジエニル錯体等の金属エニル錯体
類、ベンゼン錯体等のアレーン錯体、金属カルボニル
膜、金属アルコキシド類など及びこれらの複合した化合
物などを挙げることが出来る。本発明において、より好
適な化合物の例として、ＮｂＦ₅，ＮｂＣｌ₅，Ｎｂ
（Ｃ₅Ｈ₅）（ＣＯ）₄，Ｎｂ（Ｃ₅Ｈ₅）₂Ｃｌ₂，
ＯｓＦ₄，Ｏｓ（Ｃ₃Ｈ₇Ｏ₂）₃，Ｏｓ（ＣＯ）₅，
Ｏｓ₃（ＣＯ）₁₂，Ｏｓ（Ｃ₅Ｈ₅）₂，ＲｅＦ₅，Ｒ
ｅＣｌ ₅，Ｒｅ（ＣＯ）₁₀，ＲｅＣｌ（ＣＯ）₅，Ｒｅ
（ＣＨ₃）（ＣＯ）₅，Ｒｅ（Ｃ₅Ｈ₅）（ＣＯ）₃，
Ｔａ（Ｃ₅Ｈ₅）（ＣＯ）₄，Ｔａ（ＯＣ₂Ｈ₅）₅，
Ｔａ（Ｃ₅Ｈ₅）₂Ｃｌ₂，Ｔａ（Ｃ₅Ｈ₅）₂Ｈ₃，
ＷＦ₆，Ｗ（ＣＯ）₆，Ｗ（Ｃ₅Ｈ₅）₂Ｃｌ₂，Ｗ
（Ｃ₅Ｈ₅）₂Ｈ₂，Ｗ（ＣＨ₃）₆等が挙げられる。
この場合、条件によっては、当該金属以外に炭素などの
物質が被膜中に含有される場合もある。

【００７３】活性化処理工程の終了判定は、素子電流Ｉ
ｆと放出電流Ｉｅのそれぞれの値を測定しながら、適宜
行うことができる。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。

【００７４】ここで、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
るもので、ＨＯＰＧはほぼ完全なグラファイト結晶構
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。）、炭化
水素（ＣｍＨｎで表される化合物、ないしこの他にＮ，
Ｏ，Ｃｌなどの他の元素を有する化合物を含む。）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。

【００７５】（８）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
空容器内の圧力は極力低くすることが必要で、１．３×
１０^-5Ｐａ以下が好ましく、さらには１．３×１０^-6Ｐ
ａ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。

【００７６】こうして、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
あるいは金属化合物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。

【００７７】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ないし金属の堆積を
抑制でき、結果として素子電流Ｉｆ、放出電流Ｉｅが安
定する。

【００７８】上述した工程を経て得られた本発明の電子
放出素子の基本特性について、図５、図６を参照しなが
ら説明する。

【００７９】図５は、真空処理装置の特性測定装置の一
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
一の符号を付して重複する説明を省略する。

【００８０】図５において、５５は真空装置である。真
空装置５５内には電子放出素子が配されている。また、
５１は電子放出素子に素子電圧Ｖｆを印加するための電
源、５０は素子電極２，３間の導電性膜４を流れる素子
電流Ｉｆを測定するための電流計、５４は素子の電子放
出部５より放出される放出電流Ｉｅを捕捉するためのア
ノード電極、５３はアノード電極５４に電圧を印加する
ための高圧電源、５２は電子放出部５より放出される放
出電流Ｉｅを測定するための電流計である。例えば、ア
ノード電極５４の電圧を１ｋＶ〜１０ｋＶの範囲とし、
アノード電極５４と電子放出素子との距離Ｈを、２〜８
ｍｍの範囲として測定を行うことができる。

【００８１】真空装置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。

【００８２】図示しない排気ポンプは、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とから構成されてお
り、適宜切り替えて使用する。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ようになっている。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。

【００８３】図６は、図５に示した真空処理装置を用い
て測定された放出電流Ｉｅ及び素子電流Ｉｆと、素子電
圧Ｖｆとの関係を模式的に示した図である。図６におい
ては、放出電流Ｉｅが素子電流Ｉｆに比べて著しく小さ
いので、任意単位で示している。尚、図６中、縦・横軸
ともリニアスケールである。

【００８４】図６からも明らかなように、本発明の表面
伝導型電子放出素子は、放出電流Ｉｅに関して、次の３
つの特徴的性質を有する。

【００８５】即ち、第１に、本素子はある電圧（閾値電
圧と呼ぶ；図６中のＶth）以上の素子電圧を印加すると
急激に放出電流Ｉｅが増加し、一方閾値電圧Ｖth以下で
は放出電流Ｉｅが殆ど検出されない。つまり、放出電流
Ｉｅに対する明確な閾値電圧Ｖthを持った非線形素子で
ある。

【００８６】第２に、放出電流Ｉｅが素子電圧Ｖｆに単
調増加依存するため、放出電流Ｉｅは素子電圧Ｖｆで制
御できる。

【００８７】第３に、アノード電極５４（図５参照）に
捕捉される放出電荷は、素子電圧Ｖｆを印加する時間に
依存する。つまり、アノード電極５４に捕捉される電荷
量は、素子電圧Ｖｆを印加する時間により制御できる。

【００８８】以上の説明より理解されるように、本発明
の表面伝導型電子放出素子は、入力信号に応じて、電子
放出特性を容易に制御できることになる。この性質を利
用すると、複数の電子放出素子を配して構成した電子
源、画像形成装置等、多方面への応用が可能となる。

【００８９】図６においては、素子電流Ｉｆが素子電圧
Ｖｆに対して単調増加する（以下、「ＭＩ特性」とい
う。）例を示したが、素子電流Ｉｆが素子電圧Ｖｆに対
して電圧制御型負性抵抗特性（以下、「ＶＣＮＲ特性」
という。）を示す場合もある（不図示）。これらの特性
は、前述の工程を制御することで制御できる。

【００９０】ここで、本発明で用いた電子線露光装置に
ついて説明する。

【００９１】図２０は、本発明で用いた電子線露光装置
の一構成例を示す模式図である。同図において、７１は
電子源基板、７２はＸ方向配線、７３はＹ方向配線、７
４は表面伝導型電子放出素子、８１はリアプレート、３
０１は表面伝導型電子放出素子７４から放出される電子
を加速する加速電極、３０２は電子が通過するための開
口、３０３は表面伝導型電子放出素子７４から放出され
る電子を収束する収束電極、３０４は電子が通過するた
めの開口である。

【００９２】なお、図２０に示す表面伝導型電子放出素
子７２の配列は、後述の単純マトリクス配置（図７に示
す配置と基本的には同じ）としたが、後述の梯子型配置
（図１１に示す配置と基本的には同じ）としてもよい。

【００９３】図２０においては、加速電極３０１と収束
電極３０３のみを設けたが、これら以外に表面伝導型電
子放出素子７４から放出される電子を変調、変形或いは
走査するために一つ或いは複数の電極を追加してもよ
い。

【００９４】また、図２０に示す電子源基板７１、加速
電極３０１、収束電極３０３などは不図示の真空容器内
に設けられ、通常、１．３×１０^-5Ｐａ以下に保たれて
いる。更に、上記のＸ方向配線７２、Ｙ方向配線７３、
加速電極３０１、収束電極３０３は夫々、不図示の容器
外端子に接続され、さらに不図示の制御回路と電気的に
接続されている。

【００９５】図２０において、表面伝導型電子放出素子
７４から放出される電子の加速電圧は加速電極３０１に
供給されて、１ｋＶから３０ｋＶまで連続的に変化させ
ることができる。該電子線の照射条件は、用いるレジス
トの感光特性等により異なるが、代表的な値として、電
子の加速電圧：２０ｋＶ、照射量：１μＶ／ｃｍ²が挙
げられる。なお、該電子線のスポット径は加速電圧や放
出電流（素子電流により制御されるもの）の他に、図１
に示す電子放出部５の長さ（図１におけるＷ′に相当）
にも依存する。

【００９６】［表面伝導型電子放出素子の応用例］本発
明の電子放出素子の応用例について以下に述べる。本発
明の表面伝導型電子放出素子を複数個基板上に配列し、
例えば電子源あるいは、画像形成装置が構成できる。

【００９７】（電子源）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。

【００９８】本発明の表面伝導型電子放出素子について
は、前述した通り３つの特性がある。即ち、表面伝導型
電子放出素子からの放出電子は、閾値電圧以上では、対
向する素子電極間に印加するパルス状電圧の波高値と幅
で制御できる。一方、閾値電圧以下では、殆ど放出され
ない。この特性によれば、多数の電子放出素子を配置し
た場合においても、個々の素子にパルス状電圧を適宜印
加すれば、入力信号に応じて、表面伝導型電子放出素子
を選択して電子放出量を制御できる。

【００９９】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は表面
伝導型電子放出素子、７５は結線である。尚、表面伝導
型電子放出素子７４は、前述した平面型あるいは垂直型
のどちらであってもよい。

【０１００】ｍ本のＸ方向配線７２は、Ｄｘ１，Ｄｘ
２，…，Ｄｘｍからなり、真空蒸着法、印刷法、スパッ
タ法等を用いて形成された導電性金属等で構成すること
ができる。Ｘ方向配線７２の材料、膜厚、幅は適宜設計
される。Ｙ方向配線７３は、Ｄｙ１，Ｄｙ２，…，Ｄｙ
ｎ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）。

【０１０１】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。

【０１０２】表面伝導型電子放出素子７４を構成する一
対の素子電極（不図示）は、それぞれｍ本のＸ方向配線
７２とｎ本のＹ方向配線７３に、導電性金属等からなる
結線７５によって電気的に接続されている。

【０１０３】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。

【０１０４】Ｘ方向配線７２には、Ｘ方向に配列した表
面伝導型電子放出素子７４の行を選択するための走査信
号を印加する不図示の走査信号印加手段が接続される。
一方、Ｙ方向配線７３には、Ｙ方向に配列した表面伝導
型電子放出素子７４の各列を入力信号に応じて変調する
ための、不図示の変調信号発生手段が接続される。各電
子放出素子に印加される駆動電圧は、当該素子に印加さ
れる走査信号と変調信号の差電圧として供給される。

【０１０５】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。

【０１０６】［画像形成装置］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。

【０１０７】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と接する部分にフリ
ットガラス等を用い、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、外囲器８８が構成されている。

【０１０８】また、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
線である。

【０１０９】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、スペ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。

【０１１０】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。

【０１１１】ガラス基板８３に蛍光体９２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８５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８６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８５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を真空蒸着等用いて堆積させることで
作製できる。

【０１１２】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。

【０１１３】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。

【０１１４】外囲器８８の封着を行った後、電子放出素
子の通電フォーミング処理を行う。外囲器８８内を排気
装置により十分排気した後、必要に応じて所望のガスを
外囲器８８内に導入し、通常、電子源の各素子行のうち
の一つを選択し、これに属する電子放出素子に同時にパ
ルス電圧を印加する。パルス電圧のパルス幅Ｔ１、パル
ス間隔Ｔ２、波高値は、単体の素子のフォーミング処理
に用いるものと同様である。なお、各素子行へのパルス
電圧の印加の方法としては、各行毎にフォーミング処理
を完了してから、次の素子行の処理に移り、これを繰り
返して、すべての素子行についてフォーミング処理を行
っても良いし、パルス発生手段と電子源との間に素子行
選択手段を設け、１乃至数パルス毎に選択する素子行を
変えて複数の素子行のフォーミング処理を同時に行って
も良い。パルス幅Ｔ１に比べ、パルス間隔Ｔ２が相当に
長いことから、後者の方法は、フォーミング処理のため
の時間を大幅に短縮するために有効である。

【０１１５】なお、後者の処理においては、電子源のす
べての素子行を同時に処理しても良いし、全体を複数の
素子行からなるいくつかのブロックに分割し、各ブロッ
ク毎に処理を行っても良く、電子源の大きさや処理に用
いるパルスの形状などの条件に応じて適宜選択する。

【０１１６】外囲器８８内は、前述の安定化工程と同様
に、適宜加熱しながら、イオンポンプ、ソープションポ
ンプ等のオイルを使用しない排気装置により不図示の排
気管を通じて排気し、１０^-5Ｐａ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１．３×１０^-3
Ｐａないしは１．３×１０^-5Ｐａの圧力を維持するもの
である。ここで、表面伝導型電子放出素子のフォーミン
グ処理以降の工程は適宜設定できる。

【０１１７】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。

【０１１８】表示パネル１０１は、端子Ｄｘ１乃至Ｄｘ
ｍ、端子Ｄｙ１乃至Ｄｙｎ及び高圧端子８７を介して外
部の電気回路と接続している。端子Ｄｘ１乃至Ｄｘｍに
は、表示パネル１０１内に設けられている電子源、即
ち、ｍ行ｎ列の行列状にマトリクス配線された表面伝導
型電子放出素子群を１行（ｎ素子）ずつ順次駆動する為
の走査信号が印加される。端子Ｄｙ１乃至Ｄｙｎには、
前記走査信号により選択された１行の表面伝導型電子放
出素子の各素子の出力電子ビームを制御する為の変調信
号が印加される。高圧端子８７には、直流電圧源Ｖａよ
り、例えば１０ｋＶの直流電圧が供給されるが、これは
表面伝導型電子放出素子から放出される電子ビームに、
蛍光体を励起するのに十分なエネルギーを付与する為の
加速電圧である。

【０１１９】走査回路１０２について説明する。同走査
回路１０２は、内部にｍ個のスイッチング素子（図中、
Ｓ１乃至Ｓｍ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、直流電圧源Ｖｘの出力電圧
もしくは０［Ｖ］（グランドレベル）のいずれか一方を
選択し、表示パネル１０１の端子Ｄｘ１乃至Ｄｘｍと電
気的に接続される。各スイッチング素子Ｓ１乃至Ｓｍ
は、制御回路１０３が出力する制御信号Ｔｓｃａｎに基
づいて動作するものであり、例えばＦＥＴのようなスイ
ッチング素子を組み合わせることにより構成することが
できる。

【０１２０】直流電圧源Ｖｘは、本例の場合には表面伝
導型電子放出素子の特性（電子放出閾値電圧）に基づ
き、走査されていない素子に印加される駆動電圧が電子
放出閾値電圧以下となるような一定電圧を出力するよう
設定されている。

【０１２１】制御回路１０３は、外部より入力される画
像信号に基づいて適切な表示が行われるように、各部の
動作を整合させる機能を有する。制御回路１０３は、同
期信号分離回路１０６より送られる同期信号Ｔｓｙｎｃ
に基づいて、各部に対してＴｓｃａｎ，Ｔｓｆｔ及びＴ
ｍｒｙの各制御信号を発生する。

【０１２２】同期信号分離回路１０６は、外部から入力
されるＮＴＳＣ方式のテレビ信号から、同期信号成分と
輝度信号成分とを分離するための回路で、一般的な周波
数分離（フィルター）回路等を用いて構成できる。同期
信号分離回路１０６により分離された同期信号は、垂直
同期信号と水平同期信号より成るが、ここでは説明の便
宜上Ｔｓｙｎｃ信号として図示した。前記テレビ信号か
ら分離された画像の輝度信号成分は、便宜上ＤＡＴＡ信
号と表した。該ＤＡＴＡ信号は、シフトレジスタ１０４
に入力される。

【０１２３】シフトレジスタ１０４は、時系列的にシリ
アルに入力される前記ＤＡＴＡ信号を、画像の１ライン
毎にシリアル／パラレル変換するためのもので、前記制
御回路１０３より送られる制御信号Ｔｓｆｔに基づいて
動作する。即ち、制御信号Ｔｓｆｔは、シフトレジスタ
１０４のシフトクロックであると言い換えてもよい。つ
ぎに、シリアル／パラレル変換された画像１ライン分の
データ（電子放出素子ｎ素子分の駆動データに相当）
は、Ｉｄ１乃至Ｉｄｎのｎ個の並列信号として前記シフ
トレジスタ１０４より出力される。

【０１２４】ラインメモリ１０５は、画像１ライン分の
データを必要時間の間だけ記憶する為の記憶装置であ
り、制御回路１０３より送られる制御信号Ｔｍｒｙに従
って適宜Ｉｄ１乃至Ｉｄｎの内容を記憶する。記憶され
た内容は、Ｉｄ′１乃至Ｉｄ′ｎとして出力され、変調
信号発生器１０７に入力される。

【０１２５】変調信号発生器１０７は、画像データＩ
ｄ′１乃至Ｉｄ′ｎの各々に応じて、表面伝導型電子放
出素子の各々を適切に駆動変調する為の信号源であり、
その出力信号は、端子Ｄｙ１乃至Ｄｙｎを通じて表示パ
ネル１０１内の表面伝導型電子放出素子に印加される。

【０１２６】前述したように、本発明を適用可能な電子
放出素子は放出電流Ｉｅに関して以下の基本特性を有し
ている。即ち、電子放出には明確な閾値電圧Ｖｔｈがあ
り、Ｖｔｈ以上の電圧が印加された時のみ電子放出が生
じる。電子放出閾値以上の電圧に対しては、素子への印
加電圧の変化に応じて放出電流も変化する。このことか
ら、本素子にパルス状の電圧を印加する場合、例えば電
子放出閾値電圧Ｖｔｈ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。

【０１２７】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。

【０１２８】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われれば良いからである。

【０１２９】デジタル信号方式を用いる場合には、同期
信号分離回路１０６の出力信号ＤＡＴＡをデジタル信号
化する必要があるが、これには同期信号分離回路１０６
の出力部にＡ／Ｄ変換器を設ければ良い。これに関連し
てラインメモリ１０５の出力信号がデジタル信号かアナ
ログ信号かにより、変調信号発生器１０７に用いられる
回路が若干異なったものとなる。即ち、デジタル信号を
用いた電圧変調方式の場合、変調信号発生器１０７に
は、例えばＤ／Ａ変換回路を用い、必要に応じて増幅回
路等を付加する。パルス幅変調方式の場合、変調信号発
生器１０７には、例えば高速の発振器及び発振器の出力
する波数を計数する計数器（カウンタ）及び計数器の出
力値と前記メモリの出力値を比較する比較器（コンパレ
ータ）を組み合わせた回路を用いる。必要に応じて、比
較器の出力するパルス幅変調された変調信号を表面伝導
型電子放出素子の駆動電圧にまで電圧増幅するための増
幅器を付加することもできる。

【０１３０】アナログ信号を用いた電圧変調方式の場
合、変調信号発生器１０７には、例えばオペアンプ等を
用いた増幅回路を採用でき、必要に応じてレベルシフト
回路等を付加することもできる。パルス幅変調方式の場
合には、例えば、電圧制御型発振回路（ＶＣＯ）を採用
でき、必要に応じて表面伝導型電子放出素子の駆動電圧
にまで電圧増幅するための増幅器を付加することもでき
る。

【０１３１】このような構成をとり得る本発明を適用可
能な画像形成装置においては、各電子放出素子に、容器
外端子Ｄｘ１乃至Ｄｘｍ、Ｄｙ１乃至Ｄｙｎを介して電
圧を印加することにより、電子放出が生じる。高圧端子
８７を介してメタルバック８５あるいは透明電極（不図
示）に高圧を印加し、電子ビームを加速する。加速され
た電子は、蛍光膜８４に衝突し、発光が生じて画像が形
成される。

【０１３２】ここで述べた画像形成装置の構成は、本発
明を適用可能な画像形成装置の一例であり、本発明の技
術思想に基づいて種々の変形が可能である。入力信号に
ついてはＮＴＳＣ方式を挙げたが、入力信号はこれに限
られるものではなく、ＰＡＬ、ＳＥＣＡＭ方式等の他、
これらよりも多数の走査線からなるＴＶ信号（例えば、
ＭＵＳＥ方式をはじめとする高品位ＴＶ）方式をも採用
できる。

【０１３３】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。

【０１３４】図１１は、梯子型配置の電子源の一例を示
す模式図である。図１１において、１１０は電子源基
板、１１１は電子放出素子である。１１２は、電子放出
素子１１１を接続するための共通配線Ｄ１〜Ｄ１０であ
り、これらは外部端子として引き出されている。電子放
出素子１１１は、基板１１０上に、Ｘ方向に並列に複数
個配置されている（これを素子行と呼ぶ）。この素子行
が複数個配置されて、電子源を構成している。各素子行
の共通配線間に駆動電圧を印加することで、各素子行を
独立に駆動させることができる。即ち、電子ビームを放
出させたい素子行には、電子放出閾値以上の電圧を印加
し、電子ビームを放出させたくない素子行には、電子放
出閾値以下の電圧を印加する。各素子行間に位置する共
通配線Ｄ２〜Ｄ９は、例えばＤ２とＤ３、Ｄ４とＤ５、
Ｄ６とＤ７及びＤ８とＤ９を一体の同一配線とすること
もできる。

【０１３５】図１２は、梯子型配置の電子源を備えた画
像形成装置におけるパネル構造の一例を示す模式図であ
る。１２０はグリッド電極、１２１は電子が通過するた
めの開口、Ｄ１乃至Ｄｍは容器外端子、Ｇ１乃至Ｇｎは
グリッド電極１２０と接続された容器外端子である。１
１０は各素子行間の共通配線を同一配線とした電子源基
板である。図１２においては、図８、図１１に示した部
位と同じ部位には、これらの図に付したのと同一の符号
を付している。ここに示した画像形成装置と、図８に示
した単純マトリクス配置の画像形成装置との大きな違い
は、電子源基板１１０とフェースプレート８６の間にグ
リッド電極１２０を備えているか否かである。

【０１３６】図１２においては、基板１１０とフェース
プレート８６の間には、グリッド電極１２０が設けられ
ている。グリッド電極１２０は、表面伝導型電子放出素
子１１１から放出された電子ビームを変調するためのも
のであり、梯子型配置の素子行と直交して設けられたス
トライプ状の電極に電子ビームを通過させるため、各素
子に対応して１個ずつ円形の開口１２１が設けられてい
る。グリッド電極の形状や配置位置は、図１２に示した
ものに限定されるものではない。例えば、開口としてメ
ッシュ状に多数の通過口を設けることもでき、グリッド
電極を表面伝導型電子放出素子の周囲や近傍に設けるこ
ともできる。

【０１３７】容器外端子Ｄ１乃至Ｄｍ及びグリッド容器
外端子Ｇ１乃至Ｇｎは、不図示の制御回路と電気的に接
続されている。

【０１３８】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。

【０１３９】以上説明した本発明を適用可能な画像形成
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。

【０１４０】

【実施例】以下に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。

【０１４１】［実施例１］電子線露光装置の作製本発明の第１実施例として、図２０に示す電子線露光装
置の電子源を作製した例について、以下に説明する。図
２０中の表面伝導型電子放出素子７２の配列は、図７に
示す単純マトリクス配置とした。該電子源の一部の平面
図を図１４に示す。また、図中のＡ−Ａ′断面図を図１
５に、この電子源の製造工程を図１６、図１７に示す。
ただし、図１４〜図１７中で同じ符号を付したものは同
じものを示す。ここで、１５１は層間絶縁層、１５２は
コンタクトホールである。以下、製造工程を図１６、図
１７に沿って説明する。尚、以下に説明する（工程−
ａ）〜（工程−ｈ）は、それぞれ図１６の（ａ）〜
（ｄ）及び図１７の（ｅ）〜（ｈ）に対応する。

【０１４２】（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
基体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、フォトレジス
ト（ＡＺ１３７０；ヘキスト社製）をスピンナーにより
回転塗布、ベークした後、フォトマスク像を露光、現像
して、下配線７２のレジストパターンを形成し、Ａｕ／
Ｃｒ堆積膜をウエットエッチングして、所望の形状の下
配線７２を形成した。

【０１４３】（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。

【０１４４】（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
フォ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１５
２を形成した。エッチングＣＦ₄とＨ₂ガスを用いたＲ
ＩＥ（Reactive Ion Etching）法によった。

【０１４５】（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フォトレジス
ト形成し、真空蒸着法により、厚さ５ｎｍのＴｉ、厚さ
５０ｎｍのＮｉを順次堆積した。その後、フォトレジス
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２μｍ、素子電極幅Ｗ′
が１０μｍの素子電極２，３を形成した。

【０１４６】（工程−ｅ）素子電極２，３の上に上配線
７３のフォトレジストパターンを形成した後、厚さ５ｎ
ｍ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。

【０１４７】（工程−ｆ）素子電極間隔Ｌ及びこの近傍
に開口を有するマスクにより、膜厚１００ｎｍのＣｒ膜
１６１を真空蒸着により堆積・パターニングし、その上
に有機Ｐｄの溶液（ｃｃｐ−４２３０；奥野製薬（株）
製）をスピンナーにより塗布、大気中で３００℃、１２
分間の加熱焼成処理を行い、ＰｄＯの微粒子からなる導
電性膜１６２を形成した。

【０１４８】（工程−ｇ）Ｃｒ膜１６１を酸エッチャン
トによりエッチングして、リフトオフにより導電性膜１
６２の不要部分を除去して、所望のパターン形状を有す
る導電性膜４を形成した。この導電性膜４の膜厚は８ｎ
ｍ、抵抗値Ｒｓは２．０×１０⁴Ω／□であった。

【０１４９】（工程−ｈ）全面にレジストを塗布し、マ
スクを用いて露光の後現像し、コンタクトホール１５２
部分のみレジストを除去した。この後、真空蒸着によ
り、厚さ５ｎｍのＴｉ、厚さ５００ｎｍのＡｕを順次堆
積し、リフトオフにより不要の部分を除去することによ
り、コンタクトホール１５２を埋め込んだ。

【０１５０】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等を形成し、複数の導電性膜４が、
下配線７２と上配線７３とでマトリクス配線された未フ
ォーミングの電子源基板を得た。

【０１５１】次に、以上のようにして作製した未フォー
ミングの電子源基板を用いて電子線露光装置を作製し
た。その作製手順を、図２０を参照して以下に説明す
る。

【０１５２】図２０において、７１は電子源基板、７２
はＸ方向配線、７３はＹ方向配線、７４は表面伝導型電
子放出素子、８１はリアプレート、３０１は表面伝導型
電子放出素子７４から放出される電子を加速する加速電
極、３０２は電子が通過するための開口、３０３は表面
伝導型電子放出素子７４から放出される電子を収束する
収束電極、３０４は電子が通過するための開口である。

【０１５３】まず、上記の未フォーミングの電子源基板
上に、加速電極３０１と収束電極３０３を夫々、不図示
の絶縁性支持体を用い、両端で固定した。ここで、電子
源基板７１と加速電極３０１の間隔は４ｍｍとし、加速
電極３０１と収束電極３０３の間隔は１ｍｍとした。

【０１５４】なお、上記の加速電極３０１と収束電極３
０３の絶縁性基板７１への固定には、両端以外に必要に
応じて絶縁性支持体を設けても良い。

【０１５５】続いて、これを不図示の大型の真空容器内
に設置し、次に、Ｘ方向配線７２、Ｙ方向配線７３、加
速電極３０１、収束電極３０３を夫々、不図示の容器外
端子に接続し、さらに不図示の制御回路と電気的に接続
した。

【０１５６】次に、アライメント機構及び移動機構を有
する試料ステージを、上記真空容器内（電子線が放出さ
れる側）に設置した後、同真空容器を１．３×１０^-5Ｐ
ａ以下まで真空排気した。

【０１５７】なお、本発明の電子線露光装置では、電子
線を走査する機能は有しておらず、収束された電子線
（複数）に対し、試料ステージを動かすことでパターン
を描画する方式を採用している。

【０１５８】続いて、各電子放出素子に対しフォーミン
グ処理を施した。ここで、上記フォーミング処理に用い
たパルス電圧の波形は、図４（ｂ）に示したような波高
値の漸増する三角波パルスである。パルス幅Ｔ１は１ｍ
秒、パルス間隔Ｔ２は１０ｍ秒とする。

【０１５９】また、上記のパルスとパルスの間に、波高
値０．１Ｖの矩形波パルスを挿入し、素子の抵抗値を測
定し、これが１ＭΩを越えたところでパルス電圧の印加
を停止した。これにより電子放出部を形成した。

【０１６０】引き続いて活性化処理を行った。活性化処
理条件は、アセトン分圧：１×１０ ^-2Ｐａ、パルス幅Ｔ
１：１００μ秒、パルス間隔Ｔ２：１０ｍ秒、パルス波
高値：１４Ｖ、パルス波形：両極型の矩形（図１３参
照）とした。

【０１６１】続いて安定化処理を行った。上記の大型の
真空容器を、図示しないソープションポンプとイオンポ
ンプからなる超高真空用排気装置により排気しながら、
該真空容器全体を１２０℃に加熱し約１０時間保持し
た。

【０１６２】このようにして、電子線露光装置を作製し
た。

【０１６３】［実施例２］（本発明の電子線露光装置を用いた表面伝導型電子放出
素子の作製）本発明の実施例２として、実施例１で作製
した電子線露光装置（図２０）を用い、図１に示した表
面伝導型電子放出素子を、図３の製造工程に従って作製
した例について説明する。

【０１６４】（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、基体１とした（図３（ａ））。この基体１上
に、本発明の電子線露光装置を用いた電子線リソグラフ
ィー技術により素子電極２，３の形状に対応する開口を
有するレジストマスクを形成した。なお、このプロセス
中で用いた電子線の照射条件は、電子の加速電圧：２０
ｋＶ、照射量：約１μＣ／ｃｍ²とした。次いで、真空
蒸着法により、厚さ５ｎｍのＴｉ、厚さ１００ｎｍのＮ
ｉを順次積層し、レジストパターンを有機溶剤で溶解
し、リフトオフにより素子電極２，３を形成した（図３
（ｂ））。なお、素子電極の間隔Ｌは１０μｍ、素子電
極幅Ｗは３００μｍとした。

【０１６５】（工程−ｂ）素子電極２，３を設けた基体
１上に、有機Ｐｄの溶液（ｃｃｐ−４２３０；奥野製薬
（株）製）をスピンナーによりコートし、大気中で、３
００℃、１０分間の焼成処理を行い有機金属膜を形成し
た（図３（ｃ））。

【０１６６】（工程−ｃ）次に、上記有機金属膜上全面
に、高解像度ネガ型レジスト６を塗布し、その後、導電
性膜４として残す部分を、本発明の電子線露光装置を用
い電子線７で描画した（図３（ｄ））。電子線の照射条
件は、電子の加速電圧：２０ｋＶ、照射量：約１μＣ／
ｃｍ²とした。このようにして、ネガ型レジスト６の一
部に、硬化を起こした変質部８を形成した。

【０１６７】（工程−ｄ）続いてネガ型レジスト６を現
像し、一部に硬化を起こした変質レジスト８のみを残し
た（図３（ｅ））。

【０１６８】（工程−ｅ）次に、不要な有機金属膜をＡ
ｒ⁺を用いたエッチングにより除去し、次いで変質レジ
スト８を除去することにより、所望の形状の導電性膜４
を形成した（図３（ｆ））。

【０１６９】（工程−ｆ）上述の素子を、図５の測定評
価装置の真空容器５５内に設置し、不図示の排気装置に
より真空容器５５内を１．３×１０^-3Ｐａとなるまで排
気した。この素子に、素子電圧Ｖｆを印加するための電
源５１により、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、導電性膜４に電子放出部
５を形成した。ここで、上記フォーミング処理に用いた
パルス電圧の波形は、図４（ｂ）に示したような波高値
の漸増する三角波パルスとした。パルス幅Ｔ１は１ｍ
秒、パルス間隔Ｔ２は１０ｍ秒とした。

【０１７０】また、上記のパルスとパルスの間に、波高
値０．１Ｖの矩形波パルスを挿入し、素子の抵抗値を測
定し、これが１ＭΩを越えたところでパルス電圧の印加
を停止した。これにより電子放出部２が形成された（図
３（ｇ））。

【０１７１】（工程−ｇ）引き続いて活性化処理を行っ
た。活性化処理条件は、アセトン分圧：１×１０ ^-2Ｐ
ａ、パルス幅Ｔ１：１００μ秒、パルス間隔Ｔ２：１０
ｍ秒、パルス波高値：１４Ｖ、パルス波形：両極型の矩
形（図１３参照）とした。

【０１７２】（工程−ｈ）続いて安定化処理を行った。
上記の真空容器５５を、図示しないソープションポンプ
とイオンポンプからなる超高真空用排気装置により排気
しながら、該真空容器全体を１２０℃に加熱し約１０時
間保持した。

【０１７３】以上のように作製した電子放出素子の特性
を、引き続き上述の図５の真空処理装置を用いて測定し
た。なお、アノード電極５４と素子との距離Ｈを５ｍｍ
とし、高圧電源５３によりアノード電極５４に１ＫＶを
印加した。なお、測定時の真空容器５５内の圧力は、
２．０×１０^-5Ｐａであった。

【０１７４】上述の素子を１００素子作製し、その特性
を調べたところ、素子電極２，３間に波高値１４Ｖのパ
ルス電圧を印加した測定では、平均値として、素子電流
Ｉｆ＝１．０ｍＡ、放出電流Ｉｅ＝０．９μＡ程度の値
が得られた。

【０１７５】［比較例１］（インクジェット法を用いた表面伝導型電子放出素子の
作製）次に比較例１として、実施例１において導電性膜
の形成に用いた電子線リソグラフィー（図３（ｃ）〜
（ｆ）に対応）の代わりにインクジェット法を用いて表
面伝導型電子放出素子を作製した例について説明する。

【０１７６】まず、実施例１と同様にして、素子電極
２，３を形成した（図３（ｂ））。その後、特開平８−
１７１８５０号公報の実施例１に記載されている方法で
導電性膜４を形成した（図３（ｆ））。上記以降の工程
は実施例１と同様にした。

【０１７７】上述の素子を１００素子作製し、その特性
を実施例１と同様に調べたところ、素子電極２，３間に
波高値１４Ｖのパルス電圧を印加した測定では、平均値
として、素子電流Ｉｆ＝１．０ｍＡ、放出電流Ｉｅ＝
０．９μＡ程度と、実施例１とほぼ同様の値が得られ
た。

【０１７８】しかしながら、各素子の特性のばらつき
は、本比較例１の方が約２０％大きかった。

【０１７９】［実施例３］（本発明の電子線露光装置を用いた電子源及び画像形成
装置の作製）本発明の第３の実施例として、図７に示す
単純マトリクス配置の電子源を作製した。電子源の一部
の平面図を図１４に示す。また、図中のＡ−Ａ′断面図
を図１５に、この電子源の製造工程を図１６、図１７
（ただし図１７（ｆ）は除く。）に示す。ここで、図１
４〜図１７中で同じ符号を付したものは同じものを示
す。ここで、１５１は層間絶縁層、１５２はコンタクト
ホールである。以下、製造工程を図１６、図１７（ただ
し図１７（ｆ）は除く。）に沿って説明する。

【０１８０】（工程−ａ）清浄化したガラス基体７１上
に厚さ５ｎｍのＣｒ膜、厚さ６００ｎｍのＡｕを順次積
層し、レジストをスピンナーにより回転、塗布した後、
本発明の電子線描画装置を用いた電子線リソグラフィー
によりレジストパターンを形成し、Ａｕ／Ｃｒ堆積膜を
ウエットエッチングして、所望の形状の下配線７２を形
成した。（図１６（ａ））。

【０１８１】（工程−ｂ）次に、厚さ１００ｎｍのシリ
コン酸化膜からなる層間絶縁層１５１を高周波スパッタ
法により堆積した（図１６（ｂ））。

【０１８２】（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を形成するためのフォ
トレジストパターンを本発明の電子線描画装置を用いた
電子線リソグラフィーにより作り、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１
５２を形成した。エッチングはＣＦ₄とＨ₂ガスを用い
たＲＩＥ（Reactive Ion Etching）法によった（図１６
（ｃ））。

【０１８３】（工程−ｄ）素子電極間ギャップとなるべ
きパターンのレジストを、本発明の電子線描画装置を用
いた電子線リソグラフィーにより形成し、真空蒸着法に
よって厚さ５ｎｍのＴｉ、１００ｎｍのＮｉを順次積層
し、上記レジストを有機溶剤で溶解して余分のＮｉ膜を
リフトオフ法により除去し、素子電極２，３を形成した
（図１６（ｄ））。

【０１８４】なお、素子電極間隔Ｌは２μｍとし、素子
電極長さＷに相当する長さは２００μｍとした。

【０１８５】（工程−ｅ）素子電極２，３の上に上配線
７３のレジストパターンを本発明の電子線描画装置を用
いた電子線リソグラフィーにより形成した後、厚さ５ｎ
ｍのＴｉ、３００ｎｍのＡｕを順次真空蒸着法により堆
積させ、リフトオフ法により不要の部分を除去して所望
の形状の上配線７３を形成した（図１７（ｅ））。

【０１８６】（工程−ｇ）その後、実施例２の工程−ｂ
〜工程−ｃと同様の電子線リソグラフィーにより、所望
の形状の導電性膜４を形成した（図１７（ｇ））。

【０１８７】（工程−ｈ）コンタクトホール１５２以外
の部分に、本発明の電子線描画装置を用いた電子線リソ
グラフィーによりパターンを形成し、真空蒸着法を用い
て厚さ５ｎｍのＴｉ、厚さ５００ｎｍのＡｕを順次堆積
させた。リフトオフ法により不要の部分を除去すること
により、コンタクトホール１５２を埋め込んだ。

【０１８８】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等を形成し、複数の導電性膜４が、
下配線７２と上配線７３とでマトリクス配線された未フ
ォーミングの電子源基板を得た。

【０１８９】次に、以上のようにして作製した未フォー
ミングの電子源基板を用いて画像形成装置を作製した。
その作製手順を、図８及び図９を参照して以下に説明す
る。

【０１９０】まず、上記未フォーミングの電子源基板７
１をリアプレート８１上に固定した後、基板７１の５ｍ
ｍ上方に、フェースプレート８６（ガラス基板８３の内
面に画像形成部材であるところの蛍光膜８４とメタルバ
ック８５が形成されて構成される。）を支持枠８２を介
して配置し、フェースプレート８６、支持枠８２、リア
プレート８１の接合部にフリットガラスを塗布し、大気
中で４００℃で１０分間焼成することで封着した。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。

【０１９１】画像形成部材であるところの蛍光膜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９
１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９１の材料としては、通常よく用いられている黒鉛
を主成分とする材料を用いた。

【０１９２】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。

【０１９３】前述の封着を行う際、カラーの場合は各色
蛍光体９２と各表面伝導型電子放出素子７４とを対応さ
せなくてはいけないため、十分な位置合わせを行った。

【０１９４】以上のようにして形成した真空容器（外囲
器８８）内を、排気管（不図示）を通じて排気装置にて
排気し、該真空容器内の圧力を１．３×１０^-3Ｐａ以下
とした。

【０１９５】フォーミング処理のために各電子放出素子
にパルス電圧を印加するための配線を、図１８に模式的
に示す。Ｙ方向配線７３は、外部端子Ｄｙ１〜Ｄｙｎを
共通電極１４０１に接続することにより共通接続され、
パルス発生器１４０２のグランド側の端子に接続され
る。Ｘ方向配線７２は外部端子Ｄｘ１〜Ｄｘｍを介して
制御スイッチング回路１４０３に接続されている（図で
は、ｍ＝２０，ｎ＝６０の場合が示されている。）制御
スイッチング回路１４０３は、各端子をパルス発生器１
４０２またはグランドのいずれかに接続するもので、図
はその機能を模式的に示したものである。

【０１９６】フォーミング処理は、スイッチング回路１
４０３によりＸ方向の素子行を１行選択し、１パルス印
加する毎に選択する素子行を切り替えて、すべての素子
行を同時に処理する方法で行った。印加したパルス電圧
は、実施例２と同様のものとした。

【０１９７】続いて、活性化処理を行った。アセトン分
圧は、１×１０^-2Ｐａとした。印加したパルスは波高値
１４Ｖ、パルス幅３０μ秒の三角波パルスで、上記フォ
ーミングと同様に、Ｘ方向の行毎に行った。

【０１９８】活性化終了後、真空容器を加熱しながら排
気し、真空容器内の圧力が１．３×１０^-4Ｐａ以下にな
ったところで、排気管（不図示）をガスバーナーで加熱
して溶着して真空容器を封止し、さらに真空容器内の圧
力を低く維持するため、高周波加熱によりゲッター処理
を行った。

【０１９９】以上のようにして作製した画像形成装置
を、単純マトリクス駆動により駆動させたところ、ばら
つきの小さい良好な表示が得られた。

【０２００】［実施例４］（本発明の画像形成装置の表示装置への応用）図１９
は、実施例３の本発明による画像形成装置２０１（ディ
スプレイパネル）を、例えばテレビジョン放送を初めと
する種々の画像情報源より提供される画像情報を表示で
きるように構成した表示装置の一例を示す図である。

【０２０１】図１９中、２０１はディスプレイパネル、
１００１はディスプレイパネルの駆動回路、１００２は
ディスプレイコントローラ、１００３はマルチプレク
サ、１００４はデコーダ、１００５は入出力インターフ
ェース回路、１００６はＣＰＵ、１００７は画像生成回
路、１００８及び１００９及び１０１０は画像メモリー
インターフェース回路、１０１１は画像入力インターフ
ェース回路、１０１２及び１０１３はＴＶ信号受信回
路、１０１４は入力部である。

【０２０２】尚、本画像形成装置は、例えばテレビジョ
ン信号のように、映像情報と音声情報の両方を含む信号
を受信する場合には当然映像の表示と同時に音声を再生
するものであるが、本発明の特徴と直接関係しない音声
情報の受信、分離、再生、処理、記憶等に関する回路や
スピーカー等については説明を省略する。

【０２０３】以下、画像信号の流れに沿って各部の機能
を説明する。

【０２０４】まず、ＴＶ信号受信回路１０１３は、例え
ば電波や空間光通信等のような無線伝送系を用いて伝送
されるＴＶ信号を受信するための回路である。

【０２０５】受信するＴＶ信号の方式は特に限られるも
のではなく、例えばＮＴＳＣ方式、ＰＡＬ方式、ＳＥＣ
ＡＭ方式等、いずれの方式でもよい。また、これらより
更に多数の走査線よりなるＴＶ信号、例えばＭＵＳＥ方
式を初めとする所謂高品位ＴＶは、大面積化や大画素数
化に適した前記ディスプレイパネルの利点を生かすのに
好適な信号源である。

【０２０６】ＴＶ信号受信回路１０１３で受信されたＴ
Ｖ信号は、デコーダ１００４に出力される。

【０２０７】ＴＶ信号受信回路１０１２は、例えば同軸
ケーブルや光ファイバー等のような有線伝送系を用いて
伝送されるＴＶ信号を受信するための回路である。前記
ＴＶ信号受信回路１０１３と同様に、受信するＴＶ信号
の方式は特に限られるものではなく、また本回路で受信
されたＴＶ信号もデコーダ１００４に出力される。

【０２０８】画像入力インターフェース回路１０１１
は、例えばＴＶカメラや画像読み取りスキャナーなどの
画像入力装置から供給される画像信号を取り込むための
回路で、取り込まれた画像信号はデコーダ１００４に出
力される。

【０２０９】画像メモリーインターフェース回路１０１
０は、ビデオテープレコーダー（以下ＶＴＲと略す）に
記憶されている画像信号を取り込むための回路で、取り
込まれた画像信号はデコーダ１００４に出力される。

【０２１０】画像メモリーインターフェース回路１００
９は、ビデオディスクに記憶されている画像信号を取り
込むための回路で、取り込まれた画像信号はデコーダ１
００４に出力される。

【０２１１】画像メモリーインターフェース回路１００
８は、静止画ディスクのように、静止画像データを記憶
している装置から画像信号を取り込むための回路で、取
り込まれた静止画像データはデコーダ１００４に入力さ
れる。

【０２１２】入出力インターフェース回路１００５は、
本表示装置と、外部のコンピュータもしくはコンピュー
タネットワークもしくはプリンターなどの出力装置とを
接続するための回路である。画像データや文字・図形情
報の入出力を行うのは勿論のこと、場合によっては本画
像形成装置の備えるＣＰＵ１００６と外部との間で制御
信号や数値データの入出力などを行うことも可能であ
る。

【０２１３】画像生成回路１００７は、前記入出力イン
ターフェース回路１００５を介して外部から入力される
画像データや文字・図形情報や、あるいはＣＰＵ１００
６より出力される画像データや文字・図形情報に基づ
き、表示用画像データを生成するための回路である。本
回路の内部には、例えば画像データや文字・図形情報を
蓄積するための書き換え可能メモリーや、文字コードに
対応する画像パターンが記憶されている読み出し専用メ
モリーや、画像処理を行うためのプロセッサー等を初め
として、画像の生成に必要な回路が組み込まれている。

【０２１４】本回路により生成された表示用画像データ
は、デコーダ１００４に出力されるが、場合によっては
前記入出力インターフェース回路１００５を介して外部
のコンピュータネットワークやプリンターに出力するこ
とも可能である。

【０２１５】ＣＰＵ１００６は、主として本表示装置の
動作制御や、表示画像の生成や選択や編集に関わる作業
を行う。

【０２１６】例えば、マルチプレクサ１００３に制御信
号を出力し、ディスプレイパネルに表示する画像信号を
適宜選択したり組み合わせたりする。その際には表示す
る画像信号に応じてディスプレイパネルコントローラ１
００２に対して制御信号を発生し、画面表示周波数や走
査方法（例えばインターレースかノンインターレース
か）や一画面の走査線の数など表示装置の動作を適宜制
御する。また、前記画像生成回路１００７に対して画像
データや文字・図形情報を直接出力したり、あるいは前
記入出力インターフェース回路１００５を介して外部の
コンピュータやメモリーをアクセスして画像データや文
字・図形情報を入力する。

【０２１７】尚、ＣＰＵ１００６は、これ以外の目的の
作業にも関わるものであってよい。例えば、パーソナル
コンピュータやワードプロセッサ等のように、情報を生
成したり処理する機能に直接関わってもよい。あるいは
前述したように、入出力インターフェース回路１００５
を介して外部のコンピュータネットワークと接続し、例
えば数値計算等の作業を外部機器と協同して行ってもよ
い。

【０２１８】入力部１０１４は、前記ＣＰＵ１００６に
使用者が命令やプログラム、あるいはデータなどを入力
するためのものであり、例えばキーボードやマウスの
他、ジョイスティック、バーコードリーダー、音声認識
装置等の多様な入力機器を用いることが可能である。

【０２１９】デコーダ１００４は、前記１００７ないし
１０１３より入力される種々の画像信号を３原色信号、
又は輝度信号とＩ信号、Ｑ信号に逆変換するための回路
である。尚、図中に点線で示すように、デコーダ１００
４は内部に画像メモリーを備えるのが望ましい。これ
は、例えばＭＵＳＥ方式を初めとして、逆変換するに際
して画像メモリーを必要とするようなテレビ信号を扱う
ためである。

【０２２０】画像メモリーを備える事により、静止画の
表示が容易になる。あるいは前記画像生成回路１００７
及びＣＰＵ１００６と協同して、画像の間引き、補間、
拡大、縮小、合成を初めとする画像処理や編集が容易に
なるという利点が得られる。

【０２２１】マルチプレクサ１００３は、前記ＣＰＵ１
００６より入力される制御信号に基づき、表示画像を適
宜選択するものである。即ち、マルチプレクサ１００３
はデコーダ１００４から入力される逆変換された画像信
号の内から所望の画像信号を選択して駆動回路１００１
に出力する。その場合には、一画面表示時間内で画像信
号を切り換えて選択することにより、所謂多画面テレビ
のように、一画面を複数の領域に分けて領域によって異
なる画像を表示することも可能である。

【０２２２】ディスプレイパネルコントローラ１００２
は、前記ＣＰＵ１００６より入力される制御信号に基づ
き、駆動回路１００１の動作を制御するための回路であ
る。

【０２２３】ディスプレイパネルの基本的な動作に関わ
るものとして、例えばディスプレイパネルの駆動用電源
（図示せず）の動作シーケンスを制御するための信号を
駆動回路１００１に対して出力する。ディスプレイパネ
ルの駆動方法に関わるものとして、例えば画面表示周波
数や走査方法（例えばインターレースかノンインターレ
ースか）を制御するための信号を駆動回路１００１に対
して出力する。また、場合によっては、表示画像の輝度
やコントラストや色調やシャープネスといった画質の調
整に関わる制御信号を駆動回路１００１に対して出力す
る場合もある。

【０２２４】駆動回路１００１は、ディスプレイパネル
２０１に印加する駆動信号を発生するための回路であ
り、前記マルチプレクサ１００３から入力される画像信
号と、前記ディスプレイパネルコントローラ１００２よ
り入力される制御信号に基づいて動作するものである。

【０２２５】以上、各部の機能を説明したが、図１９に
例示した構成により、本画像形成装置においては多様な
画像情報源より入力される画像情報をディスプレイパネ
ル２０１に表示することが可能である。即ち、テレビジ
ョン放送を初めとする各種の画像信号は、デコーダ１０
０４において逆変換された後、マルチプレクサ１００３
において適宜選択され、駆動回路１００１に入力され
る。一方、ディスプレイコントローラ１００２は、表示
する画像信号に応じて駆動回路１００１の動作を制御す
るための制御信号を発生する。駆動回路１００１は、上
記画像信号と制御信号に基づいてディスプレイパネル２
０１に駆動信号を印加する。これにより、ディスプレイ
パネル２０１において画像が表示される。これらの一連
の動作は、ＣＰＵ１００６により統括的に制御される。

【０２２６】本画像形成装置においては、前記デコーダ
１００４に内蔵する画像メモリや、画像生成回路１００
７及び情報の中から選択したものを表示するだけでな
く、表示する画像情報に対して、例えば拡大、縮小、回
転、移動、エッジ強調、間引き、補間、色変換、画像の
縦横比変換等を初めとする画像処理や、合成、消去、接
続、入れ換え、嵌め込み等を初めとする画像編集を行う
ことも可能である。また、本実施例の説明では特に触れ
なかったが、上記画像処理や画像編集と同様に、音声情
報に関しても処理や編集を行うための専用回路を設けて
もよい。

【０２２７】従って、本画像形成装置は、テレビジョン
放送の表示機器、テレビ会議の端末機器、静止画像及び
動画像を扱う画像編集機器、コンピュータの端末機器、
ワードプロセッサを初めとする事務用端末機器、ゲーム
機などの機能を一台で兼ね備えることが可能で、産業用
あるいは民生用として極めて応用範囲が広い。

【０２２８】尚、図１９は、表面伝導型電子放出素子を
電子ビーム源とする表示パネルを用いた画像形成装置と
する場合の構成の一例を示したに過ぎず、本発明の画像
形成装置がこれのみに限定されるものでないことは言う
までもない。

【０２２９】例えば図１９の構成要素の内、使用目的上
必要のない機能に関わる回路は省いても差し支えない。
また、これとは逆に、使用目的によっては更に構成要素
を追加してもよい。例えば、本表示装置をテレビ電話機
として応用する場合には、テレビカメラ、音声マイク、
照明機、モデムを含む送受信回路等を構成要素に追加す
るのが好適である。

【０２３０】本画像形成装置においては、とりわけ本発
明によるディスプレイパネル２０１の薄形化が容易なた
め、表示装置の奥行きを小さくすることができる。それ
に加えて、大画面化が容易で輝度が高く視野角特性にも
優れるため、臨場感あふれ迫力に富んだ画像を視認性良
く表示することが可能である。

【０２３１】また、均一で安定な電子放出特性を有する
本発明の電子源を用いたことにより、ばらつきのない色
再現性に優れた高品位なカラーフラットテレビが、実現
された。

【０２３２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の電子源の
製造方法によれば、均一性の高い導電性膜が得られるた
め、素子特性のばらつきの小さい電子源が提供できる。
また、かかる電子源を用いた画像形成装置においては、
輝度のばらつきが小さく動作安定性に優れた高品位な画
像を表示することが可能となった。

【０２３３】さらに、上記の導電性膜の形成プロセスで
用いた電子線描画は、大面積一括描画方式であるため、
従来に比べプロセス時間が大幅に短縮された。

【０２３４】以上のように、本発明によれば、カラー画
像にも対応可能で、輝度のばらつきが小さく動作安定性
に優れた表示品位の高い大面積フラットディスプレイが
実現される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電子放出素子の一例である平面型表面
伝導型電子放出素子の模式図である。

【図２】本発明の電子放出素子の一例である垂直型表面
伝導型電子放出素子の模式図である。

【図３】図１の表面伝導型電子放出素子の製造方法の一
例を説明するための図である。

【図４】本発明にかかるフォーミング処理に用いる電圧
波形の一例である。

【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概略構
成図である。

【図８】単純マトリクス配置の電子源を用いた本発明の
画像形成装置に用いる表示パネルの概略構成図である。

【図９】図８の表示パネルにおける蛍光膜を示す図であ
る。

【図１０】図８の表示パネルを駆動する駆動回路の一例
を示す図である。

【図１１】本発明の梯子型配置の電子源の概略平面図で
ある。

【図１２】梯子型配置の電子源を用いた本発明の画像形
成装置に用いる表示パネルの概略構成図である。

【図１３】本発明にかかる活性化処理に用いる電圧波形
の一例である。

【図１４】本発明の実施例にかかる単純マトリクス配置
の電子源の部分平面図である。

【図１５】本発明の実施例にかかる単純マトリクス配置
の電子源の部分断面図である。

【図１６】本発明の実施例にかかる単純マトリクス配置
の電子源の製造方法を説明するための図である。

【図１７】本発明の実施例にかかる単純マトリクス配置
の電子源の製造方法を説明するための図である。

【図１８】実施例３におけるフォーミング処理の配線図
を示す図である。

【図１９】実施例４における画像形成装置を示すブロッ
ク図である。

【図２０】本発明の電子線露光装置の一例を示す模式図
である。

【図２１】従来例の表面伝導型電子放出素子の平面図で
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ネガ型レジスト７電子線８変質したレジスト２１段差形成部５０電流計５１電源５２電流計５３高圧電源５４アノード電極５５真空容器７１電子源基板７２Ｘ方向配線７３Ｙ方向配線７４表面伝導型電子放出素子７５結線８１リアプレート８２支持枠８３ガラス基板８４蛍光膜８５メタルバック８６フェースプレート８７高圧端子８８外囲器９１黒色導電材９２蛍光体１０１表示パネル１０２走査回路１０３制御回路１０４シフトレジスタ１０５ラインメモリ１０６同期信号分離回路１０７変調信号発生器１１０電子源基板１１１電子放出素子１１２共通配線１２０グリッド電極１２１開口１５１層間絶縁層１５２コンタクトホール１６１Ｃｒ膜１６２導電性膜２０１ディスプレイパネル３０１加速電極３０２開口３０３収束電極３０４開口１４０１共通電極１４０２パルス発生器１４０３制御スイッチング回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電子放出素子を多数配置された電子源を
電子線リソグラフィー方式により製造する電子源の製造
方法において、前記電子線リソグラフィー方式の工程中で用いる電子線
露光装置の電子源が複数の電子放出素子から構成され、
かつ、該電子線露光装置の電子源中の電子放出素子の配
置間隔と、描画される前記電子放出素子の配列間隔が等
しいことを特徴とする電子源の製造方法。
【請求項２】上記電子線露光装置の電子源中の電子放
出素子が、基体上に形成された対向する一対の素子電極
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
電子源の製造方法。
【請求項３】上記電子線リソグラフィー方式により製
造される電子放出素子が、基体上に形成された対向する
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に記載の電子源の製造方法。
【請求項４】上記電子線露光装置の電子源中の電子放
出素子及び、上記電子線リソグラフィー方式により製造
される電子放出素子が共に、基体上に形成された対向す
る一対の素子電極と、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に記載の電子源の製造方法。
【請求項５】前記電子線露光装置が、複数の電子放出
素子の夫々に対応した加速電極、収束電極及び走査電極
を有し、前記複数の電子放出素子からの電子ビームをス
キャンさせることでパターンを描画することを特徴とす
る請求項１乃至４のいずれか１項に記載の電子源の製造
方法。
【請求項６】前記電子線露光装置が、複数の電子放出
素子の夫々に対応した加速電極と収束電極を有し、前記
複数の電子放出素子からの電子ビームはスキャンさせず
に、試料ステージを動かすことでパターンを描画するこ
とを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の
電子源の製造方法。
【請求項７】前記の電子線リソグラフィーにより製造
される電子源が、電子放出素子を複数個並列に配置し、
個々の前記電子放出素子の両端を配線に接続した電子放
出素子の行を複数有したもので、更に、変調手段を有し
たものであることを特徴とする請求項１乃至６のいずれ
かに記載の電子源の製造方法。
【請求項８】前記の電子線リソグラフィーにより製造
される電子源が、互いに電気的に絶縁されたｍ本のＸ方
向配線とｎ本のＹ方向配線とに、該電子放出素子の一対
の素子電極を接続した電子放出素子を複数個配列したこ
とを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の電子
源の製造方法。
【請求項９】基体上に、複数の電子放出素子が配列さ
れた電子源と、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画像形成装
置の製造方法において、前記電子源を、請求項１乃至８
のいずれかに記載の電子源の製造方法を用いたことを特
徴とする画像形成装置の製造方法。
【請求項１０】請求項１乃至８のいずれかに記載の電
子源の製造方法により製造した電子源を用いて対向する
フェースプレート上の蛍光体を照射して表示パネルとし
たことを特徴とする画像形成装置。