JP2000243259A - 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 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 良好な電子放出特性を有する電子放出素子の
新規な構成、均一性の高い電子源、均一性が高く良好な
表示品質を有する画像形成装置、及び歩留り良く製造で
きるそれらの製造方法を提供する。 【解決手段】 電子放出素子の製造方法、基体１に素子
電極２，３と同材料の下地膜６を形成する工程と、基体
１に一対の素子電極２，３を形成する工程と、基体１に
有機金属を含有する溶液を付与する工程と、付与した溶
液を熱分解して導電性膜４を形成する工程と、素子電極
２，３間に通電して、導電性膜４に電子放出部５を形成
するフォーミング工程とを有する。

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
ａｎｄ Ｗ．Ｗ． Ｄｏｌａｎ，“Ｆｉｅｌｄ Ｅｍ
ｉｓｓｉｏｎ”， Ａｄｖａｎｃｅ ｉｎ Ｅｌｅｃｔ
ｒｏｎ Ｐｈｙｓｉｃｓ， ８，８９（１９５６）ある
いはＣ．Ａ． Ｓｐｉｎｄｔ， “Ｐｈｙｓｉｃａｌ
Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｔｈｉｎ−ｆｉｌｍｆｉ
ｅｌｄ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｃａｔｈｏｄｅｓ ｗｉｔ
ｈ ｍｏｌｙｂｄｅｎｕｍ ｃｏｎｅｓ”， 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， “Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｆＴｕｎｎｅｌ−Ｅｍ
ｉｓｓｉｏｎ Ｄｅｖｉｃｅｓ”， 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， Ｒａｄｉｏ Ｅｎｇ．
Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｐｈｙｓ．， 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：“Ｔｈｉｎ Ｓｏｌｉｄ
Ｆｉｌｍｓ”， ９，３１７（１９７２）］、Ｉｎ₂
Ｏ₃ ／ＳｎＯ₂ 薄膜によるもの［Ｍ．Ｈａｒｔｗｅｌｌ
ａｎｄ Ｃ．Ｇ． Ｆｏｎｓｔａｄ：“ＩＥＥＥ Ｔ
ｒａｎｓ． ＥＤ Ｃｏｎｆ．”， 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２
２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】上記素子電極や導電性
膜を形成するには、一般的な真空蒸着技術やガスデポジ
ション法、フォトリソグラフイ技術により形成できる
が、素子電極や導電性膜の構成元素を含む化合物（例え
ば、有機金属化合物）の溶液を塗布し、これを熱処理な
どによって所望の素子電極や導電性膜とする方法も、真
空装置を必要とせず、製造コストが安く、大型の電子源
を形成するのに適用しやすい等の理由から望ましい方法
である。

【００１３】また、上記有機金属化合物の溶液を塗布す
る方法としてはインクジェット装置を用いて必要な部分
のみに塗布する方法が、素子電極や導電性膜のパターニ
ングのための余分な工程を必要としないため、一層望ま
しいものである。

【００１４】しかし、従来のインクジェット法では、有
機金属を含有する溶液の液滴を基体に付与し、有機金属
を熱分解して導電性膜を有する電子放出素子を得ている
が、基体及び素子電極の表面エネルギーと上記溶液の表
面エネルギーとが所望のものでないと、インクジェット
法によって液滴を付与した場合には所望の形状が得られ
ないという問題があった。

【００１５】こうして形成された導電性膜を用いた電子
放出素子は、導電性膜に電子放出部を形成する工程等に
影響を与え、電子放出特性の再現性が悪いという問題が
あった。また、電子放出素子を複数配置した電子源で
は、電子放出特性がばらつくという問題があった。さら
に、電子源と蛍光体等の画像形成部材とを対向配置して
構成した画像形成装置においても、電子放出特性のばら
つきが画像品位の低下に結び付くという問題があった。

【００１６】本発明の目的は、上記問題を鑑み、良好な
電子放出特性を有する電子放出素子の新規な構成、均一
性の高い電子源、均一性が高く良好な表示品質を有する
画像形成装置、及び歩留り良く製造できるそれらの製造
方法を提供することにある。

【００１７】

【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。

【００１８】即ち、本発明の第一は、基体に素子電極と
同材料の下地膜を形成する工程と、基体に一対の素子電
極を形成する工程と、基体に有機金属を含有する溶液を
付与する工程と、付与した溶液を熱分解して導電性膜を
形成する工程と、素子電極間に通電して、導電性膜に電
子放出部を形成するフォーミング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る。

【００１９】また、本発明の第二は、上記本発明の第一
の方法により製造されることを特徴とする電子放出素子
にある。

【００２０】また、本発明の第三は、入力信号に応じて
電子を放出する電子源であって、基体上に、上記本発明
の第二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。

【００２１】また、本発明の第四は、上記本発明の第三
の電子源を製造する方法であって、複数個の電子放出素
子を上記本発明の第一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。

【００２２】また、本発明の第五は、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
明の第三の電子源と、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。

【００２３】さらに、本発明の第六は、上記本発明の第
五の画像形成装置を製造する方法であって、電子源を上
記本発明の第四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。

【００２４】本発明によれば、素子電極と同じ材料の下
地膜が形成された基体上に一対の素子電極及び電子放出
部を有する導電性膜を有し、素子電極と下地膜とは同材
料で形成されているため、基体と素子電極との表面エネ
ルギーの差が低減し、ほぼ同じ表面エネルギーを有した
表面に有機金属を含有する溶液を付与するので、インク
ジェット法によって液滴を付与した場合にも、所望の液
滴形状が得られるようになる。また、有機金属を含有す
る溶液は素子電極及び下地膜上に付与されるので、基体
内、あるいは基板間の表面エネルギーのばらつきが大幅
に減少し、再現性が良くなり、歩留まりが向上する。

【００２５】以上のように、良好な電子放出特性を有す
る電子放出素子、均一性の高い電子源、均一性が高く良
好な表示品質を有する画像形成装置、及び歩留り良く製
造できるそれらの製造方法を提供することができるもの
である。

【００２６】

【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。

【００２７】図１は、本発明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Ａ−Ａ’線断面図である。図１において、１は基板、
２と３は電極（素子電極）、４は導電性膜、５は電子放
出部、６は下地膜である。

【００２８】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。

【００２９】基板１上には、後述する素子電極２，３を
構成する材料と同じ材料によって形成された下地膜６が
作成されている。下地膜の膜厚は、導電性膜４の膜厚以
下に形成される。

【００３０】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。

【００３１】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。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。

【００３２】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等の金属の中
から適宜選択される。これらの金属は、導電性膜材料の
有機金属化合物を形成し、後述するインクジェット法に
よって基板１上に付与され、熱分解されて導電性膜４と
なる。

【００３３】導電性膜４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〜５０ｎ
ｍ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。

【００３４】本明細書において、フォーミング処理につ
いては、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ななく、膜に亀裂を生じ
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】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、その内部には、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、後述の活性化工程によって形成される炭素ある
いは炭素化合物を有することもできる。

【００３６】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２に基づいて説明す
る。尚、図２においても図１に示した部位と同じ部位に
は、図１と同一の符号を付している。

【００３７】１）絶縁性基板１を有機溶剤等で十分洗浄
し乾燥させた後、上記基板にインクジェット装置９を用
いて素子電極２、３を形成する材料の溶液の液滴７を付
与した後、基板１を焼成炉やホットプレート上におい
て、大気中等の雰囲気で熱分解し、素子電極と同じ元素
（材料）からなる下地膜６を形成する（図２（ａ））。

【００３８】なお、下地膜６の形成は、スピンナーある
いはスパッタ法を用いた方法によってもよいが、この場
合には所望のパターンや膜厚をうるために、フォトリソ
グラフィー技術を用いたパターニング工程が必要とな
る。

【００３９】インクジェット装置９としては、任意の液
滴を形成できる装置であればどのような装置でも構わな
いが、特に十数ｎｇから数十ｎｇ程度の範囲で制御が可
能で、かつ数十ｎｇ程度以上の微少量の液滴が容易に形
成できるインクジェット装置がよい。

【００４０】また、液滴としては、液滴が形成できる状
態であればどのような状態でも構わないが、水、溶剤等
に前述の導電性膜形成材料を分散、溶解した有機金属溶
液等が挙げられる。

【００４１】ここで、インクジェット装置について簡単
に説明する。インクジェット装置のインクを吐出する方
式には大きく分けて二つの方法がある。第一の方法は、
ノズルに配設されたピエゾ素子の収縮圧力により液体の
液滴を吐出する方法で、ピエゾジェット方式という。第
二の方法は、発熱抵抗体により液体を加熱発泡させ、こ
れにより液滴を吐出する方法で、バブルジェット方式と
いう。

【００４２】上記２種類のインクジェット装置の構造の
一例を、図３および図４に模式的に示す。

【００４３】図３は、バブルジェット方式のインクジェ
ット装置を示すもので、２１は基板、２２は発熱抵抗
体、２３は支持板、２４は液体流路、２５は第１ノズ
ル、２６は第２ノズル、２７はインク流路隔壁、２８、
２９は所定の液体を内部に有する液体室、２１０、２１
１は液体供給口、２１２は天井板である。上記発熱抵抗
体２２が発熱して、液体が発泡し、これによりノズルか
ら液滴が吐出される。

【００４４】図４は、ピエゾジェット方式のインクジェ
ット装置を示し、３１はガラス製第１ノズル、３２はガ
ラス製第２ノズル、３３は円筒形ピエゾ、３５、３６は
吐出する液体、例えば有機金属化合物の溶液の供給チュ
ーブ、３７は電気信号入力端子である。上記電気信号入
力端子３７に所定の電圧を印加することにより、上記円
筒形ピエゾ３３が収縮し、液体を液滴として吐出させる
ものである。

【００４５】なお、上記の例では、いずれもノズルが２
本の場合を示したが、これに限るものでない。

【００４６】２）上記１）の工程で下地膜６を作成した
基板１上に、真空蒸着技術およびフォトリソグラフィー
技術を用いて、素子電極２，３を形成した（図２
（ｂ））。

【００４７】３）次に、有機金属を含有する水溶液の液
滴８をインクジェット装置９によって、各素子電極２，
３および素子電極間に付与する（図２（ｃ））。

【００４８】４）上記３）の工程で基板１上に付与され
た有機金属を含有する水溶液の液滴８は、焼成炉やホッ
トプレート上に基板１を設けることにより、大気中等の
雰囲気で熱分解され、金属あるいは金属酸化物からなる
導電性膜４が作成される（図２（ｄ））。

【００４９】５）次に、フォーミングと呼ばれる通電処
理を施す。素子電極２，３間に通電を行うと、導電性膜
４の部位に電子放出部５が形成される（図２（ｅ））。
フォーミング工程においては、瞬間的に導電性膜４の一
部に局所的に熱エネルギーが集中し、その部位に構造の
変化した電子放出部５が形成される。

【００５０】通電フォーミングの電圧波形の例を図６に
示す。

【００５１】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５（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５（ｂ）に示した手法
がある。

【００５２】まず、パルス波高値を定電圧とした場合に
ついて図５（ａ）で説明する。図５（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。

【００５３】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５（ｂ）で説明する。
図５（ｂ）におけるＴ₁ 及びＴ₂ は、図５（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ステップ程度ずつ、増加さ
せることができる。

【００５４】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。

【００５５】フォーミング処理以降の電気的処理は、例
えば図６に示すような真空処理装置内で行うことかでき
る。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６においても、図１に示した部位と
同じ部位には同一の符号を付している。

【００５６】図６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Ｉｆを測定するための電流計、５４は
素子の電子放出部５より放出される放出電流Ｉｅを捕捉
するためのアノード電極、５３はアノード電極５４に電
圧を印加するための高圧電源、５２は電子放出部５より
放出される放出電流Ｉｅを測定するための電流計であ
る。一例として、アノード電極５４の電圧を１ｋＶ〜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
かできる。

【００５７】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。

【００５８】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。

【００５９】６）次に、フォーミングを終えた素子に活
性化工程と呼ばれる処理を施す（図２（ｆ））。

【００６０】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Ｉｆ，放出電流Ｉｅ
が、著しく変化するようになる。

【００６１】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。

【００６２】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。

【００６３】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。

【００６４】活性化工程の終了判定は、素子電流Ｉｆと
放出電流Ｉｅを測定しながら、適宜行うことができる。

【００６５】７）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。

【００６６】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^-10 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^-5Ｐａ以下が好ましく、さら
には１０^-6Ｐａ以下が特に好ましい。

【００６７】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Ｉｆ，放出電流Ｉｅ
が、安定する。

【００６８】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７を参照しながら説明
する。

【００６９】図７は、図６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７におい
ては、放出電流Ｉｅが素子電流Ｉｆに比べて著しく小さ
いので、任意単位で示している。尚、縦・横軸ともリニ
アスケールである。

【００７０】図７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Ｉｅに関して次の３つの特徴的性
質を有する。

【００７１】即ち、第１に、本素子はある電圧（閾値電
圧と呼ぶ；図７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。

【００７２】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。

【００７３】第３に、アノード電極５４（図６参照）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。

【００７４】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。

【００７５】図７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（ＭＩ特性）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（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。

【００７６】次に、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。

【００７７】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。

【００７８】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。

【００７９】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８を
用いて説明する。図８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。

【００８０】ｍ本のＸ方向配線７２は、Ｄｘ１，Ｄｘ
２，……，Ｄｘｍからなり、真空蒸着法、印刷法、スパ
ッタ法等を用いて形成された導電性金属等で構成するこ
とができる。配線の材料、膜厚、幅は適宜設計される。
Ｙ方向配線７３は、Ｄｙ１，Ｄｙ２……Ｄｙｎのｎ本の
配線よりなり、Ｘ方向配線７２と同様に形成される。こ
れらｍ本のＸ方向配線７２とｎ本のＹ方向配線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）。

【００８１】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。

【００８２】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。

【００８３】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。

【００８４】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。

【００８５】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。

【００８６】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９及び図１０
を用いて説明する。図９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１０は、図９の画像形成
装置に使用される蛍光膜の模式図である。

【００８７】図９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。

【００８８】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。

【００８９】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。

【００９０】図１０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１０（ａ））あるい
はブラックマトリクス（図１０（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。

【００９１】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。

【００９２】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。

【００９３】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。

【００９４】図９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。

【００９５】外囲器８８内は、適宜加熱しなから、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。

【００９６】次に、本発明の画像形成装置の製造方法の
一例について、図１１を用いて説明する。図１１は、 本
発明の画像形成装置の製造工程を示す説明図である。

【００９７】工程−１ 電子放出素子の製造方法における１）の工程と同様の方
法で、基板上に下地膜を形成する。

【００９８】工程−２ 電子放出素子の製造方法における２）の工程と同様の方
法で、下地膜を形成した基板上に素子電極を形成する。

【００９９】工程−３ 次に、下地膜及び素子電極を形成した基板に配線の形成
を行う。行方向配線及び列方向配線は、スクリーン印刷
法や公知のファトリソグラフィー技術とスパッタ法等の
導体の作成法により形成する。

【０１００】工程−４ そして、電子放出素子の製造方法における３）の工程と
同様の方法で、有機金属を含有する水溶液を基板上の素
子電極及び素子電極間に付与する。

【０１０１】工程−５ さらに、電子放出素子の製造方法における４）の工程と
同様の方法で、基板上に付与した有機金属を含有する溶
液を熱分解し、導電性膜を形成する。

【０１０２】工程−６ 導電性膜を形成した基板を真空チャンバー内に配置し、
真空チャンバー内を十分に排気する。その後、電子放出
素子の製造方法における５）の工程と同様の方法で、通
電フォーミングを行う。

【０１０３】工程−７ 真空チャンバー内に有機ガスを導入し、電子放出素子の
製造方法における６）の工程と同様の方法で、活性化処
理を行う。

【０１０４】工程−８ 前記フェースプレート８６、支持枠８２、リアプレート
８１をフリットを介して接着し、外囲器８８を形成す
る。

【０１０５】工程−９ 外囲器８８を不図示の排気管より充分に排気し、電子放
出素子の製造方法における７）の工程と同様の方法で、
安定化処理を行う。最後に、ゲッターをフラッシュす
る。

【０１０６】以上のような本発明の画像形成装置の製造
方法は、これに限られるわけでなく、後述する実施例の
ように、外囲器を形成した後に、工程−６以降を行って
もよく、工程順序、工程内容もこれに限られるものでな
い。

【０１０７】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１２を用いて説明する。図１２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。

【０１０８】表示パネル１０１は、端子Ｄｏｘ１乃至Ｄ
ｏｘｍ、端子Ｄｏｙ１乃至Ｄｏｙｎ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Ｄｏｘ１乃
至Ｄｏｘｍ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Ｄｏｙ１乃至Ｄｏｙｎ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。

【０１０９】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Ｄｏｘ１乃至Ｄｏｘｍ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。

【０１１０】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。

【０１１１】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。

【０１１２】同期信号分離回路１０６は、外部から入力
されるＮＴＳＣ方式のテレビ信号から、同期信号成分と
輝度信号成分とを分離するための回路で、一般的な周波
数分離（フィルター）回路等を用いて構成できる。同期
信号分離回路１０６により分離された同期信号は、垂直
同期信号と水平同期信号より成るが、ここでは説明の便
宜上Ｔｓｙｎｃ信号として図示した。前記テレビ信号か
ら分離された画像の輝度信号成分は、便宜上ＤＡＴＡ信
号と表した。このＤＡＴＡ信号は、シフトレジスタ１０
４に入力される。

【０１１３】シフトレジスタ１０４は、時系列的にシリ
アルに入力される前記ＤＡＴＡ信号を、画像の１ライン
毎にシリアル／パラレル変換するためのもので、前記制
御回路１０３より送られる制御信号Ｔｓｆｔに基づいて
動作する（即ち、制御信号Ｔｓｆｔは、シフトレジスタ
１０４のシフトクロックであると言い換えてもよ
い。）。シリアル／パラレル変換された画像１ライン分
のデータ（電子放出素子ｎ素子分の駆動データに相当）
は、Ｉｄ１乃至Ｉｄｎのｎ固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。

【０１１４】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。

【０１１５】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、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Ｄｏｙ１乃至Ｄｏｙｎを通じて表示パネル１
０１内の電子放出素子に印加される。

【０１１６】前述したように、本発明の電子放出素子は
放出電流Ｉｅに関して以下の基本特性を有している。即
ち、電子放出には明確な閾値電圧Ｖｔｈがあり、Ｖｔｈ
以上の電圧が印加された時のみ電子放出が生じる。電子
放出閾値以上の電圧に対しては、素子への印加電圧の変
化に応じて放出電流も変化する。このことから、本素子
にパルス状の電圧を印加する場合、例えば電子放出閾値
電圧以下の電圧を印加しても電子放出は生じないが、電
子放出閾値電圧以上の電圧を印加する場合には電子ビー
ムが出力される。その際、パルスの波高値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。

【０１１７】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。

【０１１８】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。

【０１１９】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
する必要かあるが、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。

【０１２０】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。

【０１２１】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Ｄｏ
ｘ１乃至Ｄｏｘｍ、Ｄｏｙ１乃至Ｄｏｙｎ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８
７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。

【０１２２】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。

【０１２３】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１３及び図１４を用いて説明す
る。

【０１２４】図１３は、梯子型配置の電子源の一例を示
す模式図である。図１３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Ｄｘ１〜Ｄｘ１０
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Ｄｘ２〜Ｄｘ９は、例えばＤｘ２とＤｘ３、
Ｄｘ４とＤｘ５、Ｄｘ６とＤｘ７、Ｄｘ８とＤｘ９とを
とを夫々一体の同一配線とすることもできる。

【０１２５】図１４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、Ｄｏｘ１乃至Ｄｏｘｍ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。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１４においては、図９、図１３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９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。

【０１２６】図１４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１４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。

【０１２７】容器外端子Ｄｏｘ１乃至Ｄｏｘｍ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。

【０１２８】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。

【０１２９】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。

【０１３０】

【実施例】以下に、具体的な実施例を挙げて本発明を説
明するが、本発明はこれらの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。

【０１３１】［実施例１］本実施例に係る電子放出素子
の基本的な構成は、図１と同様である。また、本実施例
における電子放出素子の製造方法は、図２に示した製造
方法と同様である。図１５は、図１と同一形状の素子を
１０個配置した基体である。

【０１３２】以下、図１、図２及び図１５を用いて、本
実施例における電子放出素子の製造方法を順をおって説
明する。

【０１３３】工程−ａ 清浄化した青板ガラス基体１上に、バブルジェット方式
のインクジェット装置９により、酢酸白金−モノエタノ
ールアミン０．１％、イソプロピルアルコール１５％、
エチレングリコール１％、ポリビニルアルコール０．０
５％の水溶液の液滴７を１回付与し、下地膜６の前駆体
となる膜を形成する。上記前駆体膜は略円形で、その直
径はおよそ１００μｍである。続いて、３００℃で１０
分間の熱処理を施し、上記前駆体膜をＰｔよりなる下地
膜６に変化させた。

【０１３４】工程−ｂ 下地膜６を作成した基板１にフォトレジスト（ＡＺ１３
７０；ヘキスト社製）をスピンナーにより塗布してレジ
スト層を形成し、露光、現像を行なって素子電極２、３
の形状に開口を設ける。続いて、Ｔｉを５ｎｍ、Ｐｔを
５０ｎｍスパッタリング法により堆積した後、有機溶剤
により上記レジスト層を除去、リフトオフにより、素子
電極２、３を形成した。素子電極間隔Ｌは３０μｍとし
た。

【０１３５】工程−ｃ 工程−ｂで作成した素子電極および素子電極間の下地膜
上に酢酸パラジウム−モノエタノールアミン０．２％、
イソプロピルアルコール１５％、エチレングリコール１
％、ポリビニルアルコール０．０５％の水溶液の液滴８
を４回付与した。

【０１３６】工程−ｄ 工程−ｃで作成した試料を４１０℃で大気中で焼成し
た。こうして形成されたＰｄＯからなる導電性膜４を形
成した。以上の工程により基板１上に素子電極２、３、
導電性膜４等を形成した。

【０１３７】［比較例１］実施例１の工程−ａを行わ
ず、他の工程は実施例１と同様の工程で電子放出素子の
導電性膜を形成した。

【０１３８】［比較例２］実施例１の工程−ａを行わ
ず、青板ガラス上に厚さ０．５μｍのＳｉＯｘをスパッ
タ法で形成した基板を用いた以外は、実施例１と同様に
行った。

【０１３９】実施例１、比較例１及び２とも、図１５の
基板を１０基板ずつ上記工程を行った。

【０１４０】実施例１、比較例１及び２の工程途中のド
ット径、素子長、抵抗値等の測定結果を表１に示す。
尚、表１の結果はいずれも１０基板の平均値である。

【０１４１】

【表１】

【０１４２】表１より、以下のことが判った。工程−ａ
において実施例１では素子電極と同じ材料からなる下地
膜６が形成されている。一方、比較例１及び２では、素
子電極間はガラス基板表面である。

【０１４３】工程−ｃにおいては実施例１のドット径、
素子長のばらつきは小さいが、比較例１はばらつきがや
や大きいことがわかる。これは、比較例１及び２では、
素子電極と素子電極間の青板ガラス及びＳｉＯｘ上の異
種材料上、即ち、表面エネルギーの差に依存して、イン
クジェット法で付与された液滴の安定性が影響され、形
状のばらつきに対応していると推定される。

【０１４４】工程−ｄにおいては実施例１の抵抗値のば
らつきが小さいが、比較例１はばらつきが大きい様であ
った。これもまた基板の素子電極と素子電極間の表面エ
ネルギーの差を減少させる工程に依存し、インクジェッ
ト法で付与された液滴の安定性が影響され、形状のばら
つきに対応していると推定される。

【０１４５】以上の様に、素子電極と同じ材料の下地膜
が形成され、基板と素子電極との表面エネルギーの差が
低減したことで、表面エネルギーのばらつきが減少し、
ほぼ同じ表面エネルギーを有した表面に、有機金属を含
有する水溶液をインクジェット法で液滴として付与した
際の形状が安定した結果、導電性膜の抵抗値もばらつき
の少ないものとなったと考えられる。

【０１４６】次に、工程−ｄを終えた本実施例の基板を
図６に示した真空処理装置に設置した。真空ポンプにて
排気し、１．３×１０^-6Ｐａの真空度に達した後、素子
電極に導電性膜の抵抗を測定するために、電源より各素
子の素子電極２、３間にそれぞれ０．１Ｖのパルス状の
電圧を印加し、各素子電極間に流れる電流を測定した。
尚、パルスの電圧波形は、パルス幅０．１ｍｓｅｃ、パ
ルス間隔１０ｍｓｅｃとし、測定は１０回繰り返し測定
し、その平均値より抵抗値を求めた。

【０１４７】図６に示した真空処理装置は、一例とし
て、アノード電極の電圧を１ｋＶ〜１０ｋＶの範囲と
し、アノード電極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。

【０１４８】［実施例２］本実施例は、実施例１の工程
−ｄ以降さらにいくつかの工程を行い、電子放出素子を
作成した例である。尚、比較例１についても、実施例２
と同様の工程を行った。

【０１４９】以下に工程−ｄ以降の工程を順を追って説
明する。なお、図１と同様の素子を作製した。

【０１５０】工程−ｅ 工程−ｄに続いて、図６に示した測定装置内で、フォー
ミング処理を施した。素子電極２，３間に通電を行う
と、導電性膜４の部位に亀裂が形成された。通電フォー
ミングの電圧波形はパルス波形で、パルス波高値を０Ｖ
から０．１Ｖステップで増加させる電圧パルスを印加し
た。通電フォーミング処理の終了は、導電性膜の抵抗値
が１ＭΩ以上に達したときとした。図１６に本実施例で
用いたフォーミング波形を示す。尚、素子電極２，３に
おいて、一方の電極を低電位とし、他方を高電位側とし
て、電圧は印加される。

【０１５１】工程−ｆ フォーミングを終えた素子には、活性化工程を行った。
活性化工程とは、前述したように、フォーミングで形成
した亀裂の内側に、亀裂が狭く成るように炭素を形成す
ることで、素子電流Ｉｆ及び放出電流Ｉｅが著しく変化
する工程である。

【０１５２】活性化工程は、アセトンガスを測定装置内
に１．３×１０^-1Ｐａまで導入し、パルス波高値１５
Ｖ、パルス幅１ｍｓｅｃ、パルス間隔１０ｍｓｅｃとし
た矩形波のパルスの印加を２０分繰り返した。図１７に
活性化工程で用いたパルス波形を示す。本実施例では、
素子電極２，３に対して、交互に低、高電位がパルス間
隔毎に入れ替わるように印加した。

【０１５３】工程−ｇ 続いて、安定化工程を行った。安定化工程は、真空容器
内の雰囲気等に存在する有機ガスを排気し、炭素あるい
は炭素化合物の堆積を抑制し、素子電流Ｉｆ及び放出電
流Ｉｅを安定させる工程である。真空容器全体を２５０
℃で加熱して、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た。このとき、真空度は１．３
×１０^-6Ｐａであった。その後、この真空度で電子放出
素子の特性を測定した。

【０１５４】［比較例３］上述したように、比較例１の
電子放出素子に対しても、実施例２と同様にして、フォ
ーミング工程、活性化工程、及び安定化工程を行った。

【０１５５】実施例２の電子放出特性は１０基板の平均
値で、素子電流Ｉｆが２ｍＡ±０．０５ｍＡで、放出電
流Ｉｅが２μＡ±０．０５μＡであった。一方、比較例
３の電予放出特性は１０基板の平均値で、素子電流Ｉｆ
が１．９ｍＡ±０．２ｍＡで、放出電流Ｉｅが１．７μ
Ａ±０．１５μＡであった。また、素子電流Ｉｆ、放出
電流Ｉｅとも素子電圧に対して、非線形特性を示し、明
確な閾値を有していた。

【０１５６】この結果、実施例２の電子放出特性は、比
較例３に比べて、ばらつきが少なく、良好な特性である
ことがわかった。

【０１５７】以上の様に、素子電極と同じ材料の下地膜
が形成され、基板と素子電極との表面エネルギーの差が
低減したことで、表面エネルギーのばらつきが減少し、
ほぼ同じ表面エネルギーを有した表面に有機金属含有水
溶液のインクジェット法で液滴として付与した際の形状
が安定した結果、電子放出特性のばらつきの低下にも寄
与することがわかった。

【０１５８】［実施例３］本実施例は、図１８に示した
工程順序によって、画像形成装置を作成した例である。
なお、図１８に示した工程順序においては、本実施例に
関わりの深い電子源基板についてのみ、詳細に記述し
た。図１９（ａ）は電子源の一部の平面図であり、図１
９（ｂ）はＡ−Ａ’線断面図である。図１９において、
２２１は基板、２２８はＤｘｍに対応する行方向配線、
２２９はＤｙｎに対応する列方向配線、２２４は導電性
膜、２２２，２２３は素子電極、２２７は層間絶縁層で
ある。本実施例の画像形成装置は、図９と同様である
が、リアプレートとして基板を用いた。

【０１５９】以下に、図１８、図１９及び図２０を用い
て、電子源基板の製造方法を工程順に従って具体的に説
明する。

【０１６０】工程−１ 清浄化したＳｉＯｘが積層された青板ガラス基板２２１
上に、ピエゾジェット方式のインクジェット装置によ
り、酢酸白金−モノエタノールアミン０．１％、イソプ
ロピルアルコール２５％、エチレングリコール１％、ポ
リビニルアルコール０．０５％の水溶液の液滴を１回付
与して、下地膜６の前駆体となる膜を形成する。上記前
駆体膜は楕円形でその直径はおよそ１２０μｍである。
続いて、３００℃で１０分間の熱処理を施し、上記前駆
体膜をＰｔよりなる下地膜２２６に変化させた（図２０
（ａ））。

【０１６１】工程−２ 下地膜２２６を作成した基板２２１に、Ｐｔよりなる素
子電極２２２、２２３をオフセット印刷法によって作成
した（図２０（ｂ））。素子電極間隔Ｌは２０μｍ、素
子電極の幅Ｗは１２５μｍとした。

【０１６２】工程−３ 列方向配線２２９をスクリーン印刷法により作成した
（図２０（ｃ））。次に、厚さ１．０μｍの層間絶縁層
２２７をスクリーン印刷法により作成した（図２０
（ｄ））。さらに、行方向配線２２８を印刷した（図２
０（ｅ））。こうして作成した行、列方向配線、素子電
極を形成した基板を純水で洗浄後乾燥した。

【０１６３】工程−４ 素子電極および素子電極間の下地膜上に酢酸パラジウム
−モノエタノールアミン０．２％、イソプロピルアルコ
ール１５％、エチレングリコール０．８％、ポリビニル
アルコール０．１％の水溶液の液滴をピエゾジェット方
式のインクジェット装置によって５回同一個所に付与し
た。

【０１６４】工程−５ 作成した試料を４１０℃で大気中で焼成した。こうして
形成されたＰｄＯからなる導電性薄膜２２４を形成した
（図２０（ｆ））。各素子の抵抗を測定した。

【０１６５】工程−６ 次に、フェイスプレートを形成した。フェイスプレート
は、ガラス基板の内面に蛍光体が配置された蛍光膜とメ
タルバックが形成されて構成とした。蛍光体の配列は、
三原色蛍光体の各蛍光体間ブラックストライプを設け
た。プ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を用いた。これらは、い
ずれもスクリーン印刷法によって形成した。

【０１６６】工程−７ 工程−１〜５で形成した基板をリアプレートとして、支
持枠を介して、フェースプレートを封着した。支持枠に
は予め、通排気に使用される排気管を接着した。

【０１６７】工程−８ １．３×１０^-5Ｐａまで排気後、各配線Ｄｘｍ、Ｄｙｎ
より各素子に電圧を供給できる製造装置で、ライン毎に
フォーミングを行った。フォーミングの条件は、実施例
２と同様である。

【０１６８】工程−９ １．３×１０^-5Ｐａまで排気後、アセトンを１．３×１
０^-1Ｐａを排気管から導入し、各配線Ｄｘｍ、Ｄｙｎよ
り各素子に電圧を供給できる製造装置で、線順走査を実
施例２と同様のパルス電圧が、各素子に印加されるよう
に電圧を印加し、活性化工程を行った。各ライン２５分
間の電圧印加され、各ラインとも素子電流が平均で３ｍ
Ａになったとき、活性化工程を終了した。

【０１６９】工程−１０ 続いて、排気管より排気を十分におこなった後、２５０
℃で３時間容器全体を加熱しながら排気した。最後にゲ
ッターをフラッシュし、排気管を封止した。

【０１７０】以上の様にして作成した単純マトリクス配
置の電子源を用いて構成した画像形成装置に、図１２に
示した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を構成した。

【０１７１】このような駆動回路により、表示パネルの
各電子放出素子に、容器外端子Ｄｏｘ１乃至Ｄｏｘｍ、
Ｄｏｙ１乃至Ｄｏｙｎを介して電圧を印加することによ
り、電子放出が生ずる。高圧端子８７を介してメタルバ
ックに高圧を印加し、電子ビームを加速する。加速され
た電子は、蛍光膜に衝突し、発光が生じて画像が形成さ
れる。

【０１７２】以上の様な工程で形成された画像形成装置
は、ＮＴＳＣ信号の入力によって、輝度ばらつきが少な
く、安定な画像形成装置が再現性良く、高い歩留まりで
製造することができた。

【０１７３】［実施例４］図２１は、ディスプレイパネ
ル（図９）に、例えばテレビジョン放送を初めとする種
々の画像情報源より提供される画像情報を表示できるよ
うに構成した本発明の画像形成装置の一例を示す図であ
る。

【０１７４】図中２０１はディスプレイパネル、１００
１はディスプレイパネルの駆動回路、１００２はディス
プレイコントローラ、１００３はマルチプレクサ、１０
０４はデコーダ、１００５は入出カインターフェース回
路、１００６はＣＰＵ、１００７は画像生成回路、１０
０８及び１００９及び１０１０は画像メモリーインター
フェース回路、１０１１は画像入カインターフェース回
路、１０１２及び１０１３はＴＶ信号受信回路、１０１
４は入力部である。

【０１７５】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
スピーカ一等については説明を省略する。

【０１７６】以下、画像信号の流れに沿って各部の機能
を説明する。

【０１７７】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。

【０１７８】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。

【０１７９】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。

【０１８０】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。

【０１８１】画像入カ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。

【０１８２】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。

【０１８３】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。

【０１８４】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。

【０１８５】入出カ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。

【０１８６】画像生成回路１００７は、前記入出カイン
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。

【０１８７】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
前記入出カ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。

【０１８８】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。

【０１８９】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
記入出カ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。

【０１９０】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、入出カ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。

【０１９１】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。

【０１９２】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。

【０１９３】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。

【０１９４】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。

【０１９５】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。

【０１９６】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。

【０１９７】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。

【０１９８】以上、各部の機能を説明したが、図２１に
例示した構成により、本画像形成装置においては多様な
画像情報源より入力される画像情報をディスプレイパネ
ル２０１に表示することが可能である。即ち、テレビジ
ョン放送を初めとする各種の画像信号は、デコーダ１０
０４におて逆変換された後、マルチプレクサ１００３に
おいて適宜選択され、駆動回路１００１に入力される。
一方、デイスプレイコントローラ１００２は、表示する
画像信号に応じて駆動回路１００１の動作を制御するた
めの制御信号を発生する。駆動回路１００１は、上記画
像信号と制御信号に基づいてディスプレイパネル２０１
に駆動信号を印加する。これにより、ディスプレイパネ
ル２０１において画像が表示される。これらの一連の動
作は、ＣＰＵ１００６により統括的に制御される。

【０１９９】本画像形成装置においては、前記デコーダ
１００４に内蔵する画像メモリや、画像生成回路１００
７及び情報の中から選択したものを表示するだけでな
く、表示する画像情報に対して、例えば拡大、縮小、回
転、移動、エッジ強調、間引き、補間、色変換、画像の
縦横比変換等を初めとする画像処理や、合成、消去、接
続、入れ換え、嵌め込み等を初めとする画像編集を行う
ことも可能である。また、本実施例の説明では特に触れ
なかったが、上記画像処理や画像編集と同様に、音声情
報に関しても処理や編集を行なうための専用回路を設け
てもよい。

【０２００】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。

【０２０１】図２１に示した表示装置は、本発明の技術
的思想に基づいて種々の変形が可能である。例えば図２
１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。

【０２０２】本表示装置においては、とりわけ電子放出
素子を電子ビーム源とするディスプレイパネルの薄型化
が容易であるため、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、大面積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。また、均
一な特性を有する多数の電子放出素子を備える電子源を
用いたことにより、従来の表示装置と比較して非常に均
一で明るい高品位なカラーフラットテレビが実現され
た。

【０２０３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
良好な電子放出特性を有する電子放出素子を歩留り良く
作製することができる。

【０２０４】また、多数の電子放出素子を配列形成し、
入力信号に応じて電子を放出する電子源においては、安
定で、且つ、歩留りよく作製できると共に、電子放出特
性の向上により、消費電力が少なく周辺回路等の負担も
軽減され安価な装置が提供できる。

【０２０５】更に、かかる電子源を用いた画像形成装置
においては、低電流で明るい高品位な画像形成装置、例
えば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】本発明に係る電子放出素子の一例を示す模式図
である。

【図２】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３】バブルジェット方式のインクジェット装置の一
例を示す模式図である。

【図４】ピエゾジェット方式のインクジェット装置の一
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際して採用でき
る通電処理における電圧波形の一例を示す模式図であ
る。

【図６】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７】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８】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９】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１０】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１１】本発明の画像形成装置の製造工程を説明する
図である。

【図１２】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１３】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１４】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１５】本発明の電子放出素子を複数個配置した基体
を示す模式図である。

【図１６】実施例２において採用する通電フォーミング
処理における電圧波形を示す模式図である。

【図１７】実施例２において採用する活性化処理におけ
る電圧波形を示す模式図である。

【図１８】実施例３の画像形成装置の製造工程を説明す
る図である。

【図１９】実施例３の電子源の一部を示す模式図であ
る。

【図２０】実施例３の画像形成装置の製造工程を説明す
る図である。

【図２１】実施例４の画像表示装置のブロック図であ
る。

【図２２】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 ９ インクジェット装置 ６ 下地膜 ７，８ 液滴 ２１ 基板 ２２ 発熱抵抗体 ２３ 支持板 ２４ 液体流路 ２５ 第１ノズル ２６ 第２ノズル ２７ インク流路隔壁 ２８、２９ 液体室 ３１ ガラス製第１ノズル ３２ ガラス製第２ノズル ３３ 円筒形ピエゾ ３５、３６ 供給チューブ ３７ 電気信号入力端子 ５０ 素子電流Ｉｆを測定するための電流計 ５１ 電子放出素子に素子電圧Ｖｆを印加するための電
源 ５２ 電子放出部５より放出される放出電流Ｉｅを測定
するための電流計 ５３ アノード電極５４に電圧を印加するための高圧電
源 ５４ 電子放出部５より放出される電子を捕捉するため
のアノード電極 ５５ 真空容器 ５６ 排気ポンプ ６１ 素子電極等が形成されている基体 ６３ 表面エネルギー測定手段 ６４ 測定値を基準値と比較するための比較回路 ６５ 表面エネルギー調整装置制御回路 ７１ 電子源基板 ７２ Ｘ方向配線 ７３ Ｙ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 ２０１ ディスプレイパネル ２１０、２１１ 液体供給口 ２１２ 天井板 １００１ ディスプレイパネルの駆動回路 １００２ ディスプレイコントローラ １００３ マルチプレクサ １００４ デコーダ １００５ 入出力インターフェース回路 １００６ ＣＰＵ １００７ 画像生成回路 １００８、１００９、１０１０ 画像メモリーインター
フェース回路 １０１１ 画像入力インターフェース回路 １０１２、１０１３ ＴＶ信号受信回路 １０１４ 入力部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三島 誠治 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 重岡 和也 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 Ｆターム(参考） 5C031 DD09 5C036 EF01 EF06 EG02 EG12

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基体に素子電極と同材料の下地膜を形成
   する工程と、 基体に一対の素子電極を形成する工程と、 基体に有機金属を含有する溶液を付与する工程と、 付与した溶液を熱分解して導電性膜を形成する工程と、 素子電極間に通電して、導電性膜に電子放出部を形成す
   るフォーミング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。
2. 【請求項２】 前記下地膜の膜厚が、導電性膜の膜厚以
   下であることを特徴とする請求項１に記載の電子放出素
   子の製造方法。
3. 【請求項３】 前記溶液を付与する工程が、インクジェ
   ット法により液滴を付与することを特徴とする請求項１
   又は２に記載の電子放出素子の製造方法。
4. 【請求項４】 インクジェット法が、熱エネルギーによ
   って溶液内に気泡を形成させて該溶液を液滴として吐出
   させるバブルジェット方式である請求項３に記載の電子
   放出素子の製造方法。
5. 【請求項５】 インクジェット法が、力学的エネルギー
   を利用して溶液を吐出させるピエゾジェット方式である
   ことを特徴とする請求項３に記載の電子放出素子の製造
   方法。
6. 【請求項６】 前記有機金属を含有する溶液が水溶液で
   あることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の
   電子放出素子の製造方法。
7. 【請求項７】 フォーミング工程の後に、フォーミング
   工程より高い真空度下で電子放出素子に電圧を印加する
   安定化工程を有することを特徴とする請求項１〜６のい
   ずれかに記載の電子放出素子の製造方法。
8. 【請求項８】 フォーミング工程の後に、有機物質の存
   在下で電子放出素子に電圧を印加する活性化工程を有す
   ることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の電
   子放出素子の製造方法。
9. 【請求項９】 活性化工程の後に、フォーミング工程及
   び活性化工程より高い真空度下で電子放出素子に電圧を
   印加する安定化工程を有することを特徴とする請求項８
   に記載の電子放出素子の製造方法。
10. 【請求項１０】 請求項１〜９のいずれかに記載の方法
    で製造されたことを特徴とする電子放出素子。
11. 【請求項１１】 電子放出素子が、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１０に記載の電子放
    出素子。
12. 【請求項１２】 入力信号に応じて電子を放出する電子
    源であって、基体上に、請求項１０又は１１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。
13. 【請求項１３】 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１２に記
    載の電子源。
14. 【請求項１４】 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１２に記載の電
    子源。
15. 【請求項１５】 請求項１２〜１４のいずれかに記載の
    電子源を製造する方法であって、複数個の電子放出素子
    を請求項１〜９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。
16. 【請求項１６】 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１２〜１４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。
17. 【請求項１７】 請求項１６に記載の画像形成装置を製
    造する方法であって、電子源を請求項１５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。