JP2000243291A

JP2000243291A - 画像形成装置の製造方法および画像形成装置

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Publication number: JP2000243291A
Application number: JP11046166A
Authority: JP
Inventors: Izumi Tabata; 泉田畑
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1999-02-24
Filing date: 1999-02-24
Publication date: 2000-09-08

Abstract

(57)【要約】【課題】予備駆動やエージングによる電子放出素子の
特性の劣化を防止する。【解決手段】複数の電子放出素子を配列した電子源基
板と、電子放出素子が放出する電子により発光する発光
表示板とを真空部を介して対向させた後に、前記電子を
発光表示板に照射して発光表示板の脱ガス処理を行うエ
ージング工程を有する画像形成装置の製造方法におい
て、脱ガス処理（エージング）の前、中間、または後
に、電子放出素子に対して画像形成のための駆動パルス
の電圧よりも高い電圧のパルス電圧を印加するパルス印
加工程を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、（表面伝導型）電
子放出素子を用いた画像形成装置の製造方法および画像
形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、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種類のも
のが知られている。冷陰極電子放出素子には、電界放出
型（以下、「ＦＥ型」という。）、金属／絶縁層／金属
型（以下、「ＭＩＭ型」という。）、表面伝導型電子放
出素子等がある。ＦＥ型の例としては、W.P.Dyke&W.W.D
olan, "Fieldemission",Advance in Electron Physics,
8,89(1956)あるいはC.A.Spind t,"PHYSICAL Properties
of thin-film field emission cathodes with molybd
eniumcones",J.Appl.Phys.,47,5248(1976)等に開示され
たものが知られている。ＭＩＭ型の例としてはC.A.Mea
d,"Operation of Tunnel-Emission Devices",J .Apply.
Phys.,32,646(1961) 等に開示されたものが知られてい
る。表面伝導型電子放出素子型の例としては、M.I.Elin
son,Radio Eng.Electron Pys.,10,1290,(1965)等に開示
されたものがある。表面伝導型電子放出素子は、基板上
に形成された小面積の薄膜に、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[M.I.Elinson,Ra
dio Eng.Electron Phys.,10,1290,(1965)] 、Ａｕ薄膜
によるもの[G.Dittmer:"ThinSolid Films",9,317(19 7
2)]、Ｉｎ₂Ｏ₃／ＳｎＯ₂薄膜によるもの[M.Hartwell an
d 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。

【０００３】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２４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、１は基板であり、
３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３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３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２が形成される。図中の間隔Ｌは０．５〜１ｍ
ｍ、幅Ｗは０．１ｍｍに設定されている。なお図示の便
宜から、電子放出部２は導電性薄膜３の中央に矩形の形
状で示したが、これは模式的なものであり、実際の電子
放出部の位置や形状を忠実に表現しているわけではな
い。M.Hartwellらによる素子をはじめとして上述の表面
伝導型放出素子においては、電子放出を行う前に導電性
薄膜３に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２を形成するのが一般的である。通
電フォーミングとは、前記導電性薄膜３の両端に一定の
直流電圧、もしくは、例えば１Ｖ／分程度の非常にゆっ
くりとしたレートで昇圧する直流電圧を印加して通電
し、導電性薄膜３を局所的に破壊、変形もしくは変質せ
しめ、電気的に高抵抗な状態の電子放出部２を形成する
ことである。なお、局所的に破壊、変形もしくは変質し
た導電性薄膜３の一部には亀裂が発生する。この通電フ
ォーミング後に導電性薄膜３に適宜の電圧を印加した場
合には、前記亀裂付近において電子放出が行われる。

【０００４】このような表面伝導型放出素子は、冷陰極
素子の中でも特に構造が単純で製造も容易であることか
ら、大面積に亙り多数の素子を形成できる利点がある。
そこで例えば本願出願人による特開昭６４−３１３３２
号公報において開示されるように、多数の素子を配列し
て駆動するための方法が研究されている。また、表面伝
導型放出素子の応用については、例えば、画像表示装
置、画像記録装置などの画像形成装置や、荷電ビーム源
等が研究されている。特に画像表示装置への応用として
は、例えば本願出願人によるＵＳＰ５，０６６，８８
３、特開平２−２５７５５１号公報および特開平４−２
８１３７号公報において開示されているように、表面伝
導型放出素子と電子ビームの照射により発光する蛍光体
とを組み合わせて用いた画像表示装置が研究されてい
る。このような表面伝導型放出素子と蛍光体とを組み合
わせて用いた画像表示装置は、従来の他の方式の画像表
示装置よりも優れた特性が期待されている。例えば、近
年普及してきた液晶表示装置と比較しても、自発光型で
あるためバックライトを必要としない点や、視野角が広
い点が優れていると言える。上記表面伝導型放出素子を
単純マトリクス配線したマルチ電子源には種々の応用で
きる可能性があり、例えば画像情報に応じた電気信号を
適宜印加すれば、画像形成装置用の電子源として好適に
用いることができる。

【０００５】本願発明者らは表面伝導型放出素子の特性
を改善するための研究を鋭意行った結果、製造工程にお
いて通電活性化処理を行うことが効果的であることを見
出した。既に述べたように、表面伝導型放出素子の電子
放出部を形成する際には、導電性薄膜に電流を流して、
その薄膜を局所的に破壊もしくは変形もしくは変質させ
て亀裂を形成する処理（通電フォーミング処理）を行
う。この後、さらに通電活性化処理を行うことにより電
子放出特性を大幅に改善することが可能である。この通
電活性化処理とは、通電フォーミング処理により形成さ
れた電子放出部に適宜の条件で通電を行って、その近傍
に炭素もしくは炭素化合物を堆積せしめる処理のことで
ある。例えば、適宜の分圧の有機物が存在し、全圧が１
０^-4〜１０ ^-5Ｔｏｒｒの真空雰囲気中において、所定電
圧のパルスを定期的に印加することにより、電子放出部
の近傍に単結晶グラファイト、多結晶グラファイト、非
晶質カーボンのいずれかか、もしくはその混合物を約５
００Å以下の膜厚で堆積させる。但し、この条件は、ほ
んの一例であって、表面伝導型放出素子の材質や形状に
より適宜変更されるべきであるのは言うまでもない。こ
のような処理を行うことにより、通電フォーミング直後
と比較して、同じ印加電圧における放出電流を、典型的
には約１００倍以上にまで増加させることができる。し
たがって、上述の多数の表面伝導型放出素子を利用した
マルチ電子源を製造する際においても、各素子に通電活
性化処理を行うのが望ましい。

【０００６】通電活性化終了後には、表面伝導型放出素
子の電子放出特性を安定させる目的で表面伝導型放出素
子に通電しても電子放出部やその近傍に炭素もしくは炭
素化合物が新たに堆積しないように、表面伝導型放出素
子の周辺の真空雰囲気中の有機ガスの分圧を低減させ、
この状態を維持することが必要である。具体的には、雰
囲気中の有機ガスの分圧を１０^-8Ｔｏｒｒ以下に低減し
て維持するのが好ましく、さらに可能ならば１０^-10Ｔ
ｏｒｒ以下にしておくのが望ましい。なお、有機ガスの
分圧とは、炭素と水素を主成分とし、質量数が１３〜２
００の範囲の有機分子の分圧を積算したものをいい、質
量分析器を用いて定量的に測定する。

【０００７】この表面伝導型放出素子の周辺環境の有機
ガス分圧を低減する代表的な方法として、表面伝型導放
出素子を形成した基板を内蔵する真空容器を加熱して容
器内の各部材表面に吸着した有機ガス分子を脱着させな
がら、ソーションポンプやイオンポンプなど、オイルを
使用しない真空ポンプを用いて真空排気を行う方法が挙
げられる。このようにして有機ガスの分圧を低減した
後、その状態を維持するには、オイルを使用しない真空
ポンプを用いてその後も排気を継続することにより可能
である。しかし、真空ポンプを備えて常時排気する方法
は、応用目的によっては、容量、消費電力、重量、価格
などの点で不利な場合がある。そこで例えば、表面伝導
型放出素子を画像表示装置に応用する場合には、有機ガ
ス分子を十分に脱着して有機ガスの分圧を低下させた後
で、真空容器内にゲッタ膜を形成するとともに排気管を
封止して状態を維持する。このような処理をすることに
より、通電活性化処理後の表面伝導型放出素子に経時変
化や通電による新たな炭素もしくは炭素化合物が堆積が
起こることが無くなるため、電子放出特性を安定化する
ことができる。

【０００８】さらに画像表示を安定させるために、画像
表示駆動を行なう前に通常の駆動電圧より１．０５〜
１．５倍の高い電圧で電子源素子を駆動する方法（例え
ば特開平９−２５９７５３）や、エージング工程と称す
る電子源の駆動を行ない画像形成装置内の脱ガス処理を
施す方法がある（例えば、特開平９−２１３２２４）。

【０００９】

【発明が解決しようとしている課題】上記の平板型画像
形成装置は、複数の電子放出素子を配列した電子源基板
と蛍光体等が配された発光表示板を、真空部を介して対
向させて配置することにより構成される。上記画像形成
装置は、走査信号および変調信号を電子源基板に印加す
ることにより各電子放出素子から電子を放出させ、発光
表示板に印加した数ｋＶ以上のアノード電圧Ｖａにより
該電子を加速し、蛍光体に衝突させて発光させることに
より画像を表示する。このような平板型画像形成装置に
おいては、通常、画像表示駆動の前に、電子源および真
空部を安定化させる予備駆動やエージング工程を行う。
予備駆動は、図２３に示すように電子放出素子の形成
後、安定駆動を実現するため、平常時の画像表示駆動条
件よりも１．０５〜１．５倍の高い電圧で一定時間駆動
するものであり（同図中の領域ａ）、本発明者らが予備
駆動後の安定化の効果を確認している。

【００１０】ところが、上記条件で電子源素子を駆動す
ると、予備駆動初期に、電子源の劣化が著しく、それに
伴い電子源の素子電流値が急激に減少し、配線の電位降
下量が変化することがある。また、エージング駆動条件
を予備駆動と同一にすると、配線の電位降下量の変化に
より、個別の電子源素子に印加される電圧が変動し、個
別素子の電子放出特性がばらついてしまうことがある。
これらの素子劣化に伴う電位降下の補正を駆動ドライバ
で行なうこともできるが、フィードバックが必要とな
り、コストアップ要因となる。

【００１１】また、エージング時の電子源駆動条件は、
電子源形成時の電圧より低く、かつ表示駆動電圧より高
くするのが望ましい（同図中の領域ｂ）。しかし、エー
ジング時においては、エージング中のアノード電圧印加
により、フェースプレートなどの構成部材からの脱ガス
により真空雰囲気の変動が起き、電子放出素子に有機物
質や気体成分が新たに堆積して吸着し、素子特性が径時
変化するため、エージング後の画像表示を長期にわたり
安定させることが難しいという問題が生じている。

【００１２】上記を鑑み、本発明の目的は、画像形成装
置およびその製法において、上述のような予備駆動やエ
ージングによる電子放出素子の特性の劣化を防止し、も
って安定した信頼性の高い動作を実現することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
本発明では、複数の電子放出素子を配列した電子源基板
と、前記電子放出素子が放出する電子により発光する発
光表示板とを真空部を介して対向させた後に、前記電子
を前記発光表示板に照射して前記発光表示板の脱ガス処
理を行うエージング工程を有する画像形成装置の製造方
法において、前記脱ガス処理の前、中間、または後に、
前記電子放出素子に対して画像形成のための駆動パルス
の電圧よりも高い電圧のパルス電圧を印加するパルス印
加工程を具備することを特徴とする。また、本発明の画
像形成装置はこのような製造方法により製造されたもの
であることを特徴とする。

【００１４】これによれば、エージング前に発生した、
真空部内の雰囲気変化等による電子放出素子の特性の変
化が、画像形成のための駆動パルスの電圧よりも高い電
圧のパルス電圧の印加によって矯正される。したがっ
て、高輝度で安定した画像形成装置が提供される。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の好ましい実施形態におい
ては、真空部は排気またはゲッタにより真空が維持され
る。また、パルス印加工程において印加するパルス電圧
の電圧は、脱ガス処理のために電子放出素子に印加する
パルス電圧の電圧よりも高い。また、電子源基板に電子
放出素子を形成するために導電性薄膜に電子放出部を形
成するフォーミング工程、形成された電子放出部に通電
して素子電流および放出電流を増加させる活性化工程、
および有機物質を排気して前記真空部を形成する安定化
工程を有する。そして、電子放出素子は表面伝導型電子
放出素子である。

【００１６】さらに、画像形成に際して電子放出素子が
放出する電子を発光表示板へ向けて加速させるためのア
ノードを設ける工程を有し、パルス印加工程における電
圧パルスの印加はこのアノードに電圧を印加せずに行
う。また、製造された画像形成装置は、表面伝導型電子
放出素子が単純マトリクス配置された電子源を有する。

【００１７】以下、本発明の実施形態についてより具体
的に説明する。本発明の画像形成装置の製造方法の好ま
しい実施形態では、図２０、２１に示すように、電子源
基板および発光表示板を作成後、組み立て工程、真空排
気、ベーキング、封止、ゲッタフラッシュに引き続き、
予備駆動や「エージング工程」と称する脱ガス工程を行
い、さらに画像表示駆動電圧より高い電圧パルスをエー
ジングの前や途中あるいは、終了後に印加する。ここ
で、電子源基板に配置される電子放出素子として表面伝
導型電子放出素子を用いる際には、図２２のようにフォ
ーミング、活性化、安定化工程等が適宜行われる。ま
た、図２０、２１、２２では、封止工程の後にエージン
グ工程を記してあるが、逆にエージング後に封止を行っ
てもよい。

【００１８】さて、先に述べたように、エージング時の
電子源駆動条件は、電子源形成時の素子電圧より低く、
表示駆動電圧より高くするのが望ましいが、電子源形成
後、直ちに予備駆動条件やエージング条件で電子源素子
を駆動すると、駆動初期に、電子源の劣化が著しく、そ
れに伴い電子源の素子電流値が急激に減少し、配線の電
位降下量が変化することがある。その結果、個別の電子
源素子に印加される電圧が変動し、電子放出特性がばら
ついてしまうことがある。また、エージング中のアノー
ド電圧の印加により、フェースプレートなどの構成部材
からの脱ガスによって真空雰囲気の変動が起き、電子放
出素子に有機物質や気体成分が新たに堆積、吸着し、素
子特性が経時変化するため、エージング後の画像表示を
長期にわたり安定させることが難しいという問題が生じ
ている。

【００１９】上記課題に対し、エージング前に適正な駆
動電圧を素子に与え、また、エージング後にも、適正電
圧を印加し、脱ガスの付着による素子特性の変動を抑制
することにより、安定した電子源動作を実現し、画像表
示が安定可能かを鋭意検討した。本発明者が鋭意検討し
たところ、図１９（ａ）に示すように、エージング前
に、画像形成時に加える素子電圧よりも高い電圧パルス
を一定時間印加することにより、予備駆動などで発生し
た脱ガスの影響や素子劣化に伴って起きた共通配線での
電位降下変動でライン内の個別特性が変化していた電子
源の駆動電圧が再度最大駆動電圧としてメモリされ、エ
ージング電圧や画像表示電圧とのマージンが、図１９
（ｂ）の電圧パルスを印加しない場合よりも広がり、エ
ージング時の駆動状態が安定することがわかった。

【００２０】すなわち、電子源基板形成後、ベーキング
工程などの熱的なプロセスを経たとき、画像形成装置内
の真空雰囲気が変動し、素子に、有機物質や空気の成分
などが新たに堆積して吸着することの影響や、素子劣化
によって素子にかかる電圧が変化することによって、電
子源形成時直後と特性が異なった状態をリセットするの
である。電圧パルスの印加については、例えばマトリッ
クス配線上に電子源を配置してある場合、ライン毎に数
十μ秒〜数ミリ秒のパルス電圧を１０〜６０Ｈｚの周期
で印加してやればよい。このようにすることで、表示装
置内の雰囲気変動により素子特性が変動しても、当初の
素子特性に戻すことが可能となる。また所定のエージン
グ工程を終了した後も、エージング中に画像表示装置内
の真空雰囲気が変動するに伴い、素子特性が初期とずれ
てくることがあるが、この場合にも画像表示駆動条件よ
り高い駆動パルス電圧を印加することによって、定常動
作が長期にわたり安定化することがわかった。

【００２１】このようなエージング工程により、最終的
な定常動作まで可能となった表示装置は、その後の定常
駆動においても安定した画像を表示することができる。
また本エージング工程の手法は、表面伝導型をはじめ、
ＦＥ型およびＭＩＭ型電子放出素子を搭載したした画像
形成装置に適用可能である。

【００２２】本発明に従って画像形成装置を製造する際
には、図２１または２２に示すように、電子源基板およ
び発光表示板を作成してこれらを組み立ててから、真空
排気、ベーキング、封止、ゲッタフラッシュ等を施した
後、電子源の予備駆動を行ない、画像形成装置の定常動
作（すなわち、画像形成装置を実際に使用するときの動
作であり、使用目的により異なるが、例えばアノード電
圧としてＶａ＝１０ｋＶ程度における６０ＨｚのＴＶ動
作や全面点灯などの動作）に先立ち、エージング工程を
行なう。そこで、まず、本発明の特徴である、エージン
グ前またはエージング途中もしくはエージング後に画像
表示時の駆動電圧よりも高いパルス電圧を電子源に印加
する工程について説明し、その後、本発明の画像形成装
置に適用可能な表面伝導型電子放出素子の構成、製法お
よび特性について述べ、さらに、本発明の画像形成装置
の構成および製造方法について説明する。

【００２３】＜エージング工程＞エージング工程は、図
２１および２２に示すように、電子源基板および発光表
示板を作成してこれらを組み立ててから、真空排気、ベ
ーキング、封止、ゲッタフラッシュ等を施した後、画像
形成装置の定常動作に先立ち、行う工程である。定常動
作とは、画像形成装置を実際に使用するときの動作であ
り、使用目的により異なるが、例えばアノード電圧Ｖａ
＝１０ｋＶ程度における６０ＨｚのＴＶ動作や全面点灯
などの動作をいう。このエージング工程では、エージン
グの前、途中、または後に、次のようにして、画像表示
時の駆動電圧より高い電圧のパルスを電子源に印加す
る。これは、電子放出素子の駆動状態をより安定させ、
エージング時および画像表示時の特性を安定させるため
のものである。

【００２４】すなわち、例えばマトリックス配線上に電
子源を配置してある場合、電圧パルスの印加は、ライン
毎に３０μ秒〜１ミリ秒のパルス電圧を１０〜６０Ｈｚ
の周期で行い、各ライン毎に１０秒〜１分間駆動する。
パルス幅は素子が劣化しない程度に短い方が望ましく、
駆動時間は表示装置内の雰囲気やエージング条件に応じ
て、適宜決定する。また、画像表示の駆動時より高い電
圧のパルスを印加するときには、フェースプレートから
の脱ガスによる電子源の劣化を避けるために、アノード
電圧は印加しない方が望ましい。電圧印加手段として
は、エージング装置をそのまま使うことができ、その場
合は、駆動条件の設定変更だけで良く、作業も非常に容
易である。このような条件で、図２０（ａ）または
（ｂ）に示すように、エージングの前または途中におい
て画像表示駆動より高い電圧のパルスを印加することす
ることによって、表示装置内の雰囲気変動により素子特
性が変動しても、適正な素子特性に戻すことが可能とな
る。また、図２０（ｃ）のように、所定のエージング工
程を終了した後において、画像表示駆動の場合より高い
電圧の駆動パルスを印加することによって、エージング
中に画像表示装置内の真空雰囲気が変動するに伴って起
きた素子特性のずれも矯正でき、定常動作を長期にわた
り安定化することができる。

【００２５】＜表面伝導型電子放出素子の構成＞次に、
本発明の画像形成装置に適用し得る表面伝導型電子放出
素子について説明する。表面伝導型電子放出素子の基本
的構成には大別して、平面型および垂直型の２つがあ
る。まず、平面型表面伝導型電子放出素子について説明
する。

【００２６】図１は、本発明の適用可能な平面型表面伝
導型電子放出素子の構成を示す模式図であり、図１
（ａ）は平面図、図１（ｂ）は断面図である。図１にお
いて、１は基板、４と５は基板上の素子電極、３は素子
電極４および５間に設けられた導電性薄膜、２は導電性
薄膜３中に形成された電子放出部である。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、アルミナ等のセラ
ミックス、Ｓｉ基板等を用いることができる。対向する
素子電極４との材料としては、一般的な導体材料を用い
ることができる。これは例えばＮｉ、Ｃｒ、Ａｕ、Ｍ
ｏ、Ｗ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｐｄ等の金属あるは
合金、Ｐｄ、Ａｇ、Ａｕ、ＲｕＯ２、Ｐｄ−Ａｇ等の金
属あるい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、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。

【００２７】素子電極４と５間の間隔Ｌ、素子電極４と
５の長さＷ、導電性薄膜３の形状等は、応用される形態
等を考慮して設計される。間隔Ｌは、数千Å〜数百μｍ
の範囲が好ましく、また、素子電極間に印加する電圧等
を考慮して数μｍ〜数十μｍの範囲とするのがより好ま
しい。長さＷは、電極の抵抗値、電子放出特性等を考慮
して、数μｍ〜数百μｍの範囲とすることができる。素
子電極４、５の膜厚ｄは、数百Å〜数μｍの範囲とする
ことができる。なお、図１に示した構成に限られず、基
板１上に、導電性薄膜３、対向する素子電極４と５の順
に積層した構成とすることもできる。

【００２８】導電性薄膜３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４、５へのステップカ
バレージ、素子電極４、５間の抵抗値、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、数
Å〜数千Åの範囲とするのが好ましく、１０Å〜５００
Åの範囲がより好ましい。その抵抗値は、Ｒｓが１０２
〜１０７Ω/ □の値である。なおＲｓは、厚さｔ、幅
ｗ、長さＬの薄膜の抵抗Ｒを、Ｒ＝Ｒｓ（Ｌ／ｗ）とお
いたときに現れる。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はなく、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。導電性薄膜３を構成する材料は、Ｐｄ、Ｐｔ、
Ｒｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｔｉ、Ｉｎ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｚ
ｎ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｗ、Ｐｂ等の金属、ＰｄＯ、Ｓｎ
Ｏ₂、Ｉｎ₂Ｏ₃、ＰｂＯ、Ｓｂ₂Ｏ₃等の酸化物、Ｈｆ
Ｂ₂、ＺｒＢ₂、ＬａＢ₆、ＣｅＢ₆、ＹＢ₄、ＧｄＢ₄等の
硼化物、ＴｉＣ、ＺｒＣ、ＨｆＣ、ＴａＣ、ＳｉＣ、Ｗ
Ｃ等の炭化物、ＴｉＮ、ＺｒＮ、ＨｆＮ等の窒化物、Ｓ
ｉ、Ｇｅ等の半導体、カーボン等の中から適宜選択され
る。

【００２９】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、あるいは微粒子が互いに隣接または
重なり合った状態（いくつかの微粒子が集合し、全体と
して島状構造を形成している場合も含む）をとってい
る。微粒子の粒径は数Å〜数千Åの範囲、好ましくは１
０Å〜２００Å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。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」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、どのよう
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。

【００３０】「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）では次のよう
に記述されている。「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ーと
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。「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 fineparticle)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ことになる。原子の尺度でみれば
超微粒子は大〜巨大粒子である。」（「超微粒子−創造
科学技術」林主税、上田良二、田崎明編；三田出版1988
年２ページ１〜４行目）、「超微粒子よりさらに小さい
もの、すなわち原子が数個〜数百個で構成される１個の
粒子は、ふつうクラスターと呼ばれる」（同書２ページ
１２〜１３行目）。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
子の集合体であって、粒径の下限は数Å〜１０Å程度、
上限は数μｍ程度のものを指すこととする。

【００３１】電子放出部２は、導電性薄膜３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３の
膜厚、膜質、材料およ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２の内部に
は、数Å〜数百Å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３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２およびその近傍には炭素お
よび炭素化合物を有する。炭素および炭素化合物とは、
例えばグラファイト（いわいるＨＯＰＧ’，ＰＧ（，Ｇ
Ｃ）を包含し、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、ＧＣ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。）や、非晶質
カーボン（アモルファスカーボンおよびアモルファスカ
ーボンと前記グラファイトの微結晶の混合物を指す。）
であり、その膜厚は、５００Å以下の範囲とするのが好
ましく、３００Å以下の範囲とすることがより好まし
い。

【００３２】次に、垂直型表面伝導型電子放出素子につ
いて説明する。図２は、本発明に適用できる垂直型表面
伝導型電子放出素子の一例を示す模式図である。図２に
おいては、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。図２中の２１は段さ
形成部である。基板１、素子電極４および５、導電性薄
膜３、電子放出部２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。
段さ形成部２１は、真空蒸着法、印刷法、スパッタ法等
で形成されたＳｉＯ₂等の絶縁性材料で構成することが
できる。段さ形成部２１の膜厚は、先に述べた平面型表
面伝導型電子放出素子の素子電極間の間隔Ｌに対応し、
数千Å〜数十μｍの範囲とすることができる。この膜厚
は、段さ形成部２１の製法および素子電極間に印加する
電圧を考慮して設定されるが、数百Å〜数μｍの範囲が
好ましい。導電性薄膜３は、素子電極４および５と段さ
形成部２１作成後に、素子電極４、５の上に積層され
る。電子放出部２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ない。

【００３３】次に、表面伝導型電子放出素子の製法につ
いて説明する。上述の表面伝導型電子放出素子の製造方
法としては様々な方法があるが、その一例を図３に模式
的に示す。以下、図１および図３を参照しながら製造方
法の一例について説明する。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。

【００３４】まず、基板１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させ、そして、例えばフォトリ
ソグラフィ技術を用いて基板１上に素子電極４、５を形
成する（図３（ａ））。次に、素子電極４、５を設けた
基板１に有機金属溶液を塗布して有機金属薄膜を形成す
る。有機金属溶液には、前述の導電性膜３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。そして有機金属薄膜を加熱焼成処理し、リフトオ
フ、エッチング等によりパターニングし、導電性薄膜３
を形成する（図３（ｂ））。なおここでは、有機金属溶
液の塗布法を挙げて説明したが、導電性薄膜３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、
スピンナ法等を用いることもできる。

【００３５】次に、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４、５間に、不図示の電源を用い
て、通電を行うと、導電性薄膜３の部位に、構造の変化
した電子放出部５が形成される（図３（ｃ））。通電フ
ォーミングによれば、導電性薄膜３に、局所的に破壊、
変形、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。通電フォーミングの電圧
波形の例を図４に示す。電圧波形は、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４（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４（ｂ）に
示した手法がある。図４（ａ）におけるＴ１およびＴ２
は電圧波形のパルス幅とパルス間隔である。通常、Ｔ１
は１μ秒〜１０ｍ秒、Ｔ２は１０μ秒〜１００ｍ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で、例えば
数秒〜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、矩形波など所望の波形を採用
することができる。図４（ｂ）におけるＴ１およびＴ２
は、図４（ａ）に示したのと同様とすることができる。
三角波の波高値（通電フォーミング時のピーク電圧）
は、例えば０. １Ｖステップ程度づつ増加させることが
できる。通電フォーミング処理の終了は、パルス間隔Ｔ
２中に、導電性薄膜２を局所的に破壊または変形しない
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素子
電流を測定し、抵抗値を求めて、１ＭΩ以上の抵抗を示
した時に通電フォーミングを終了させる。

【００３６】フォーミングを終えた素子には、活性化工
程と呼ばれる処理を施すのが好ましい。活性化工程と
は、この工程により、素子電流Ｉｆおよび放出電流Ｉｅ
が、著しく変化する工程である。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、パルスの印加を繰り返すことによって
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
とができる。具体的には、メタン、エタン、プロパンな
どのＣ_nＨ_2n+2で表される飽和炭化水素、エチレン、プ
ロピレンなどのＣ_nＨ_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
および放出電流Ｉｅが、著しく変化するようになる。活
性化工程の終了判定は、素子電流Ｉｆと放出電流Ｉｅを
測定しながら、適宜行う。なお、印加するパルスのパル
ス幅、パルス間隔、パルス波高値などは適宜設定され
る。

【００３７】このような工程を経て得られた電子放出素
子に対しては、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、１〜３×１０^-7Ｔｏｒｒ以下が好
ましく、さらに１×１０^-8Ｔｏｒｒ以下が特に好まし
い。真空容器を排気する真空排気装置は、装置から発生
するオイルが素子の特性に影響を与えないように、オイ
ルを使用しないものを用いるのが好ましい。具体的に
は、ソープションポンプ、イオンポンプ等の真空排気装
置を挙げることができる。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。このときの加熱条件は８０〜２００℃
で５時間以上が望ましいが、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。

【００３８】＜表面伝導型電子放出素子の特性＞次に、
表面伝導型電子放出素子の基本特性について図５および
図６を参照しながら説明する。図５は、真空処理装置の
一例を示す模式図であり、この真空処理装置は測定評価
装置としての機能をも兼ね備えている。図５において
も、図１に示した部位と同じ部位には図１に付した符号
と同一の符号を付している。図５において、５５は真空
容器であり、５６は真空容器５５に接続された排気ポン
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。すなわち、１は電子放出素子を構成する基体であ
り、４および５は素子電極、３は導電性薄膜、２は電子
放出部である。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４、５間の導電性薄
膜３を流れる素子電流Ｉｆを測定するための電流計、５
４は素子の電子放出部２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である。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は素子の
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〜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２ｍｍ〜８ｍｍの範囲として
測定を行うことができる。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
れており、所望の真空雰囲気下での測定評価が行えるよ
うになっている。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。ここに示した電子源基板を配した真空処理装置の
全体は、不図示のヒータにより２００度まで加熱でき
る。したがって、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。

【００３９】図６はこの真空処理装置を用いて測定され
た放出電流Ｉｅおよび素子電流Ｉｆと素子電圧Ｖｆとの
関係を模式的に示す図である。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。なお、縦・横軸ともリニアスケール
である。図６からも明らかなように、本発明が適用可能
な表面伝導型電子放出素子は、放出電流Ｉｅに関して３
つの特徴的性質を有する。すなわち、第１に、本素子は
ある電圧（しきい値電圧と呼ぶ；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、しきい値電圧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
なしきい値電圧Ｖｔｈを持った非線形素子である。第２
に、放出電流Ｉｅが素子電圧Ｖｆに対して単調増加して
依存するため、放出電流Ｉｅは素子電圧Ｖｆで制御でき
る。第３に、アノード電極５４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。以上の説明から理解
されるように、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。

【００４０】＜画像形成装置の構成＞表面伝導型電子放
出素子の複数個を基板上に配列した本発明の画像形成装
置の構成について、図８と図９および図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。

【００４１】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、８６は該電子源基板に真空部を介し
て対向させて設けられた発光表示板（フェースプレー
ト）である。８１は電子源基板７１を固定したリアプレ
ート、８２は支持枠であり、支持枠８２には、リアプレ
ート８１とフェースプレート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度の温度範囲で
１０分以上焼成することによって、封着して構成され
る。電子源基板と発光表示板の間隔は数ｍｍから数１０
ｍｍ程度である。２は、図１における電子放出部に相当
する。４と５は表面伝導型電子放出素子の素子電極であ
り、Ｘ方向配線７２およびＹ方向配線７３に接続され
る。外囲器８８は、上述の如く、フェースープレート８
６、支持枠８２およびリアプレート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。すなわち、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および基板７１で外囲
器８８を構成しても良い。一方、フェースープレート８
６およびリアプレート８１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８８を構成することもできる。

【００４２】本発明の画像形成装置は、電子源基板に走
査信号および変調信号を信号発生手段よりそれぞれ印加
することによって電子を放出させ、この電子ビームを、
発光表示板に高圧端子ＨＶを通じて数ｋＶ以上のアノー
ド電圧Ｖａを印加することにより加速して蛍光膜に衝突
させ、蛍光膜を励起・発光させることによって画像を表
示する。

【００４３】以下、各構成部材について説明する。ま
ず、発光表示板８６すなわちフェースプレートについて
説明する。発光表示板は、ガラス基板８３に蛍光膜８４
とメタルバック８５等を形成することによって構成され
る。図９は、蛍光膜８４を示す模式図である。蛍光膜８
４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あるいはブラックマトリクスな
どと呼ばれる黒色導電材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やブラックマトリ
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
とによって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。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、光の透過および反射が少ない材料を用いることが
できる。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、印刷法等が採用
できる。

【００４４】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側へ鏡面反射させることにより輝度を向上させるこ
と、電子ビーム加速電圧を印加するための電極として作
用させること、外囲器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を真空蒸着等を用いて堆積さ
せることによって作製できる。フェースプレート８６に
は、さらに、蛍光膜８４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。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、十分な位置合せ
が不可欠となる。

【００４５】次に、電子源基板について説明する。電子
源基板における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）に、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はしご状配置のものがある。これ
とは別に、電子放出素子をＸ方向および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。

【００４６】本発明で使用可能な表面伝導型電子放出素
子については、前述したとおりの３つの特性がある。す
なわち、表面伝導型電子放出素子からの放出電子は、し
きい値電圧以上では、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によって制御できる。一方、し
きい値電圧以下では、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。以下、この原理に基づき、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。

【００４７】図７において、７１は電子源基板、７２は
Ｘ方向配線、７３はＹ方向配線である。７４は表面伝導
型電子放出素子、７５は結線である。なお、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。ｍ本のＸ方向配線７２（ＤＸ
１、ＤＸ２、…、ＤＸｍ）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。配線の材料、膜厚、幅等は、適宜設計さ
れる。Ｙ方向配線７３（ＤＹ１、ＤＹ２、…、ＤＹｎ）
はｎ本の配線よりなり、Ｘ方向配線７２と同様にして形
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。なお、ｍ、ｎは共
に正の整数である。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の全面あるい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、製法等が適宜設定され
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。

【００４８】表面伝導型放出素子７４を構成する一対の
電極（不図示）は、ｍ本のＸ方向配線７２およびｎ本の
Ｙ方向配線７３に対して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。配線７２と配線７３
を構成する材料、結線７５を構成する材料および一対の
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、またそれぞれ異なっていても
よい。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。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。Ｘ方向配線７２には、Ｘ方向に
配列した表面伝導型放出素子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。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。

【００４９】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ための駆動回路の構成例
について、図１０を用いて説明する。同図において、１
０１は画像表示表示パネル、１０２は画像表示パネル１
０１に走査信号を印加する走査回路、１０３は各部を制
御する制御回路、１０４は画像１ライン分のデータをシ
リアル／パラレル変換するシフトレジスタ、１０５はシ
フトレジスタ１０４からの画像１ライン分のデータを必
要時間の間だけ記憶するラインメモリ、１０６は同期信
号分離回路、１０７はラインメモリ１０５の出力に基づ
いて変調信号を発生させて画像表示パネル１０１に印加
する変調信号発生器、ＶｘおよびＶａは直流電圧源であ
る。

【００５０】表示パネル１０１は、端子Ｄｘ１〜Ｄｘ
ｍ、端子Ｄｙ１〜Ｄｙｎ、および高圧端子Ｈｖを介して
外部の電気回路と接続している。端子Ｄｘ１〜Ｄｘｍに
は、表示パネル１０１内に設けられている電子源、すな
わち、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一行（Ｎ素子）ずつ順次駆動する
ための走査信号が印加される。端子Ｄｙ１〜Ｄｙｎに
は、前記走査信号により選択された一行の表面伝導型電
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により、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
するための加速電圧である。

【００５１】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Ｓ１〜Ｓｍを備え
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、表示パネル１０１の端子Ｄｘ１〜Ｄｘｍと電気的に
接続される。各スイッチング素子Ｓ１〜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。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（電子放出しきい値電圧）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しきい値
電圧以下となるような一定電圧を出力するように設定さ
れている。制御回路１０３は、外部から入力される画像
信号に基づいて適切な表示が行な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から送られる同期信号Ｔｓｙｎｃに
基づいて、各部に対して各制御信号Ｔｓｃａｎ、Ｔｓｆ
ｔおよびＴｍｒｙを発生する。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
あり、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。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信号Ｔｓｙｎｃ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
宜上信号ＤＡＴＡと表した。信号ＤＡＴＡはシフトレジ
スタ１０４に入力される。シフトレジスタ１０４は、時
系列的にシリアルに入力される信号ＤＡＴＡ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１０３より送られる制御信号Ｔｓｆｔに基
づいて動作する。すなわち、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いうことも
できる。シリアル／パラレル変換された、電子放出素子
Ｎ素子分の駆動データに相当する画像１ライン分のデー
タは、Ｎ個の並列信号Ｉｄ１〜Ｉｄｎとしてシフトレジ
スタ１０４から出力される。

【００５２】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ための記憶装置であ
り、制御回路１０３から送られる制御信号Ｔｍｒｙに従
って適宜信号Ｉｄ１〜Ｉｄｎの内容を記憶する。記憶さ
れた内容は、信号Ｉｄ１’〜Ｉｄｎ’として出力され、
変調信号発生器１０７に入力される。変調信号発生器１
０７は、画像データＩｄ１’〜Ｉｄｎ’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た
めの信号源であり、その出力信号は、端子Ｄｙ１〜Ｄｙ
ｎ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。

【００５３】前述したように、本発明で使用可能な電子
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。すなわち、電子放出には明確なしきい値電圧Ｖ
ｔｈ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。電子放出しきい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、例えば電子放出しきい値以下の電圧を印加しても
電子放出は生じないが、電子放出しきい値以上の電圧を
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。したがっ
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１０７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。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１０
７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。

【００５４】シフトレジスタ１０４やラインメモリ１０
５としては、デジタル信号式、アナログ信号式のいずれ
のものも採用できる。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。
デジタル信号式を用いる場合には、同期信号分離回路１
０６の出力信号ＤＡＴＡをデジタル信号化する必要があ
るが、これには出力部１０６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。す
なわち、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などを付加する。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、発振器の出力する波数を計数する計数器（カ
ウンタ）およ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。
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。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。

【００５５】このような構成をとり得る本発明の適用可
能な画像表示装置においては、各電子放出素子に、容器
外端子Ｄｘ１〜ＤｘｍおよびＤｙ１〜Ｄｙｎ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
Ｈｖ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。

【００５６】ここで述べた画像形成装置の構成は、本発
明が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等の方式の
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のような方式を
も採用できる。

【００５７】次に、はしご型配置の電子源基板からなる
画像形成装置について図１１および図１２を用いて説明
する。図１１は、はしご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、１
１１は電子源基板１１０上に形成された電子放出素子で
ある。１１２（Ｄ１〜Ｄ１０）は、電子放出素子１１１
を接続するための共通配線である。電子放出素子１１１
は、基板１１０上に、Ｘ方向に並列に複数個配されてい
る。これを素子行と呼ぶ。この素子行が複数個配され
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によって、各素子行を独立に駆動
させることができる。すなわち、電子ビームを放出させ
たい素子行には、電子放出しきい値以上の電圧を、電子
ビームを放出しない素子行には、電子放出しきい値以下
の電圧を印加する。各素子行間の共通配線Ｄ２〜Ｄ９
は、例えばＤ２およびＤ３を同一配線とすることもでき
る。

【００５８】図１２は、はしご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はグリッド電極１
２０に設けられた、電子が通過するため空孔、１２２
（Ｄ１、Ｄ２、…、Ｄｍ）は容器外端子である。１２３
（Ｇ１、Ｇ２、…、Ｇｎ）はグリッド電極１２０に接続
された容器外端子、１１０は各素子行間の共通配線を同
一配線とした電子源基板である。図１２においては、図
８や図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。図１２の画像形成
装置と、図８の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８
６の間にグリッド電極１２０を備えているか否かであ
る。

【００５９】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、表面伝導型放出素子か
ら放出された電子ビームを変調するためのものであり、
はしご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−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
ッドの形状や設置位置は図１２に示したものに限定され
るものではない。例えば、開口としてはメッシュ状に多
数の通過口を設けることもでき、グリッドを表面伝導型
放出素子の周囲や近傍に設けることもできる。容器外端
子１２２およびグリッド容器外端子１２３は、不図示の
制御回路に電気的に接続されている。

【００６０】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）していくのに同期して、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ラインずつ表示すことができる。

【００６１】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。

【００６２】＜画像形成装置の製造方法＞上述の画像形
成装置の製造方法としては様々な方法があるが、その一
例を以下に示す。（１）電子源基板形成電子源基板の製造方法としては様々な方法があるが、製
造方法を図１３および図１４を用いて説明する。図１３
は電子源基板の一部の平面図である。図１４は図１３の
Ａ−Ａ’断面図である。但し、図１３および図１４にお
いて、同じ符号を付したものは同じものを示す。これら
の図において、１は基板、７２は図７の配線Ｄｘ１〜Ｄ
ｘｍに対応するＸ方向配線（下配線とも呼ぶ）、７３は
図７の配線Ｄｙ１〜Ｄｙｎに対応するＹ方向配線（上配
線とも呼ぶ）、４および５は素子電極、３は素子電極４
および５間に形成された導電性薄膜、１５１は層間絶縁
層、１５２は素子電極５と下配線７２とを電気的に接続
するためのコンタクトホールである。

【００６３】この電子源基板の製造に際しては、まず、
基板１を洗剤、純水および有機溶剤等を用いて十分に洗
浄した後、下配線７２、層間絶縁層１５１、上配線７
３、および素子電極４と５を形成する。これらの配線お
よび電極の形成には、真空蒸着法、スパッタ法、印刷お
よびフォトリソグラフィ技術等を用いることができる。
次に、配線および素子電極４と５を設けた基板１に、有
機金属溶液を塗布して、有機金属薄膜を形成する。有機
金属溶液には、前述の導電性膜３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。そ
して、塗布した有機金属薄膜を加熱焼成処理し、リフト
オフ、エッチング等によりパターニングして導電性薄膜
３を形成する。ここでは、有機金属溶液を塗布する方法
を挙げて説明したが、導電性薄膜３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、スピンナ法等
を用いることもできる。

【００６４】（２）発光表示板（フェースプレート）形
成ガラス基板８３に蛍光体を塗布する方法としては、スラ
リー法等を用いることができる。また、蛍光膜８４の内
面側には、通常、メタルバック８５が設けられるが、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によって
作製できる。フェースプレート８６には、さらに蛍光膜
８４の導伝性を高めるため、蛍光膜８４の外面側に透明
電極（不図示）が設けられる場合もある。

【００６５】（３）封着次に、封着技術を用いて図８と図９に示すような外囲器
を作成する。前述した電子源基板７１、リアプレート８
１および発光表示板８６を、支持枠８２およびスペーサ
を介して配置する。そして、フェースプレート８６、支
持枠８２およびリアプレート８１を、それらの接合部に
フリットガラスを塗布し、大気中あるいは窒素雰囲気中
で焼成することによって封着する。封着を行う際、カラ
ーの場合は各色蛍光体と電子放出素子とを対応させなく
てはいけないため、十分な位置合せを行う。また、同様
な封着技術により、後のエージング工程で使用する真空
計を外囲器に接続することができる。

【００６６】（４）排気以上のようにして完成したガラス容器内の雰囲気を排気
管（図示せず）を通じ真空ポンプにより排気する。

【００６７】（５）フォーミング次に、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。
配線を介して素子電極４および５間に不図示の電源を用
いて通電を行うと、導電性薄膜３の部位に、構造の変化
した電子放出部２が形成される。通電フォーミングによ
れば導電性薄膜３に、局所的に破壊、変形、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２
を構成する。

【００６８】通電フォーミングの電圧波形の例を図４に
示す。電圧波形は、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
４（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４（ｂ）に示した手法があ
る。図４（ａ）におけるＴ１およびＴ２は電圧波形のパ
ルス幅とパルス間隔である。通常、Ｔ１は１μ秒〜１０
ｍ秒、Ｔ２は１０μ秒〜１００ｍ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、表面伝導型電子放出素の形態に応じて適宜選択
される。このような条件のもとで、例えば、数秒〜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、矩形波など所望の波形を採用することが
できる。図４（ｂ）におけるＴ１およびＴ２は、図４
（ａ）に示したのと同様とすることができる。三角波の
波高値（通電フォーミング時のピーク電圧）は、例えば
０. １Ｖステップ程度づつ、増加させることができる。

【００６９】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３を局所的に破壊あるいは変形
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
る素子電流を測定し、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。このよ
うにして作成された電子放出部２は、パラジウム元素を
主成分とする微粒子が分散配置された状態となり、その
微粒子の平均粒径は３０Åとなる。

【００７０】（６）活性化フォーミングを終えた素子に活性化処理を施し、電子放
出部およびその近傍に炭素および炭素化合物を堆積す
る。活性化工程は、例えば、有機物質のガスを外囲器内
に導入し、パルスの印加を繰り返すことで行うことがで
きる。この有機物質のガスは、例えば油拡散ポンプやロ
ータリポンプなどを用いて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、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。

【００７１】適当な有機物質としては、アルカン、アル
ケン、アルキン等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
を挙げることができる。具体的には、メタン、エタン、
プロパンなどのＣ_nＨ_2n+2で表される飽和炭化水素、エ
チレン、プロピレンなどのＣ_nＨ_2n等の組成式で表され
る不飽和炭化水素、ベンゼン、ベンゾニトリル、トリニ
トリル、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および放出電
流Ｉｅが著しく変化するようになる。

【００７２】活性化処理に用いられる電圧パルス波型は
任意のものが可能であり、方形波、三角波、サイン波、
台形波等が挙げられる。また、図１７（ａ）のように、
常にある片方の極性のパルスを印加する手法や、図１７
（ｂ）のように代わる代わる逆の極性のパルスを印加す
る手法などがある。また、電圧パルスの波高値（活性化
電圧Ｖａｃｔ）を固定電圧とする手法や、時間とともに
徐々に電圧を増加させて行う手法などがある。上記活性
化処理をした表面伝導型電子放出素子は、素子電圧を印
加し、素子表面に電流を流すことにより、上述電子放出
部２より、十分な量の電子を放出する。

【００７３】（７）安定化活性化の後には、以下の安定化工程を行うのが望まし
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。外囲器内の真空部の圧力は、１×１０^-7Ｔｏｒ
ｒ以下が好ましく、さらに１×１０^-8Ｔｏｒｒ以下が特
に好ましい。外囲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できる。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。このときの加熱条件は、１００〜
３００℃でより長い時間行うことが望ましいが、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。

【００７４】（８）封止／ゲッタ安定化後、不図示の排気管をガスバーナで熱することに
より溶着して外囲器の封止を行う。外囲器８８の封止後
の真空度を維持するために、ゲッタ処理を行なうことも
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（不図示）に配置さ
れたゲッタを加熱し、蒸着膜を形成する処理である。ゲ
ッタは通常Ｂａ等が主成分であり、該蒸着膜の吸着作用
により、たとえば１×１０^-9Ｔｏｒｒ以下の真空度を維
持するものである。

【００７５】（９）予備駆動画像形成装置を封止した後、通常の駆動電圧の１. ０５
〜１. ５倍のパルス電圧を印加し、全ての電子放出素子
の特性を高電位にシフトする。これにより、駆動電圧の
変動などが起きた場合でも、電子放出特性が安定する。

【００７６】（１０）エージング前に画像表示電圧より
高い電圧パルスを印加予備駆動を行なった時は、電子放出素子の初期劣化が著
しく大きく、それに伴い、共通配線の電位降下量が変動
してしまう。また、パネル構成部材からの脱ガスによ
り、素子特性が変動する。そこで、このような予備駆動
で受けた影響を、エージング前に画像表示駆動より高い
電圧パルスを電子放出素子に印加することによって取り
除き、エージング中や画像表示中でさらに高い安定性が
得られるようにする。

【００７７】（１１）エージング封止およびゲッタフラッシュの後、先に詳述したエージ
ング工程を施す。またここでは、エージングは封止後に
施すが、封止前すなわち安定化後に行ってもよい。

【００７８】以上の工程を経て完成した本発明の画像表
示装置は、各電子放出素子に、容器外端子Ｄｘ１〜Ｄｘ
ｍおよびＤｙ１〜Ｄｙｎを通じて走査信号および変調信
号を不図示の信号発生手段よりそれぞれ印加することに
よって電子を放出させ、この電子ビームを、高圧端子Ｈ
ｖを通じてメタルバック８５あるいは透明電極（不図
示）に数ｋＶ以上の高圧を印加することによって加速し
て蛍光膜８４に衝突させ、これにより蛍光膜８４を励起
・発光させることによって画像を表示する。

【００７９】

【実施例】以下、具体的な実施例を挙げて本発明を詳し
く説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるもの
ではなく、本発明の目的が達成される範囲内での各要素
の置換や設計変更がなされたものをも包含する。

【００８０】［実施例１］本実施例では、電子源基板に
多数の表面伝導電子放出素子を単純マトリクス配置した
画像形成装置を製造した。素子の数は、ｘ方向、ｙ方向
共に１００個とした。また、エージング工程の前におい
て、エージング時の駆動電圧よりも高い駆動電圧パルス
を電子源に印加する手法を用い、これによりエージング
後の画像表示を安定化させるようにした。

【００８１】（１）電子源基板の作成まず、図１３に示すような電子源基板を作成した。製造
方法を図１５および図１６に基づいて工程順に従って具
体的に説明する。図１３〜１６において、同じ符号を付
したものは同じものである。これらの図において、７２
は図７の配線Ｄｘ１〜Ｄｘｍに対応するＸ方向配線（下
配線とも呼ぶ）、７３は図７のＤｙ１〜Ｄｙｎに対応す
るＹ方向配線（上配線とも呼ぶ）、４と５は素子電極、
３は素子電極４および５間に形成された導電性薄膜、１
５１は層間絶縁層、１５２は素子電極５と下配線７２と
を電気的に接続するためのコンタクトホールである。な
お、以下の各工程ａ〜ｈは図１５および図１６の（ａ）
〜（ｈ）に対応するものである。

【００８２】工程ａ（下配線形成）まず、清浄化した青板ガラス上に厚さ０．５μｍのシリ
コン酸化膜をスパッタ法で形成した基板１の上に、真空
蒸着により厚さ５０ÅのＣｒおよび厚さ６０００ÅのＡ
ｕを順次積層した。この上にホトレジスト（ＡＺ１３７
０；ヘキスト社製）をスピンナにより回転塗布してベー
クし、これにホトマスク像を露光してから現像して、下
配線７２のレジストパターンを形成した。そしてＡｕ／
Ｃｒ堆積膜をウエットエッチングすることにより所望の
形状の下配線７２を形成した。

【００８３】工程ｂ（層間絶縁層形成）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させた。

【００８４】工程ｃ（コンタクトホール形成）工程ｂで堆積させたシリコン酸化膜上にコンタクトホー
ル１５２を形成するためのホトレジストパターンを形成
し、これをマスクとして層間絶縁層１５１をエッチング
してコンタクトホール１５２を形成した。エッチングは
ＣＦ₄とＨ₂ガスを用いたＲＩＥ（ＲｅａｃｔｉｖｅＩ
ｏｎＥｔｃｈｉｎｇ）法によった。

【００８５】工程ｄ（素子電極形成）その後、素子電極４および５と、これら電極間の間隙で
ある素子電極間ギャップとなるべきパターンをホトレジ
スト（ＲＤ−２０００Ｎ−４１；日立化成社製）で形成
し、そして、真空蒸着法により、厚さ５０ÅのＴｉおよ
び厚さ１０００ÅのＮｉを順次堆積させた。その後、ホ
トレジストパターンを有機溶剤で溶解してからＮｉ／Ｔ
ｉ堆積膜をリフトオフし、素子電極間隔Ｌが３μｍで幅
Ｗが３００μｍの素子電極４と５を形成するした。

【００８６】工程ｅ次に、素子電極４および５の上に、上配線７３のホトレ
ジストパターンを形成し、厚さ５０ÅのＴｉおよび厚さ
５０００ÅのＡｕを順次真空蒸着により堆積させ、リフ
トオフ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。

【００８７】工程ｆ次に、膜厚１００ｎｍのＣｒ膜１５３を真空蒸着により
堆積およびパターニングし、その上に有機Ｐｄ（ｃｃｐ
４２３０；奥野製薬（株）社製）をスピンナにより回転
塗布し、３００℃で１０分間の加熱焼成処理を施すこと
により、膜厚１００Å、シート抵抗値５×１０⁴Ω／□
の、主元素としてＰｄよりなる微粒子からなる導電性薄
膜３を形成した。なお、ここで述べる微粒子膜とは、上
述したように、複数の微粒子が集合した膜であり、その
微細構造が、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（島
状も含む）の膜を意味し、その粒径とは、前記状態で粒
子形状が認識可能な微粒子についての径をいう。

【００８８】工程ｇ次に、Ｃｒ膜１５３および焼成後の導電性薄膜３を酸エ
ッチャントによりエッチングして所望のパターンを形成
すした。

【００８９】工程ｈ次に、コンタクトホール１５２部分以外にレジストを塗
布するようなパターンを形成し、真空蒸着により厚さ５
０ÅのＴｉおよび厚さ５０００ÅのＡｕを順次堆積させ
た。そして、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。以上
の工程により、絶縁性基板１上に、下配線７２、層間絶
縁層１５１、上配線７３、素子電極４と５、導電性薄膜
３等が形成された。

【００９０】（２）発光表示板（フェースプレート）作
成蛍光膜８４は、モノクロームの場合は蛍光体のみから成
るが、本実施例では図９（ａ）に示すようなストライプ
形状のものを採用した。そして、先にブラックストライ
プを形成し、その間隙部に各色蛍光体を塗布して蛍光膜
を作製した。このとき、ブラックストライプの材料とし
ては、通常良く用いられている黒鉛を主成分とする材料
を用いた。また、ガラス基板８３に蛍光体を塗布する方
法としては、スラリー法を用いた。次に、蛍光膜８４の
上にメタルバック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によって作製した。フェースプ
レート８６には、さらに蛍光膜８４の導伝性を高めるた
め、蛍光膜８４の外面側に透明電極（不図示）が設けら
れる場合もあるが、本実施例では、メタルバックのみで
十分な導電性が得られるため、省略した。

【００９１】（３）封着以上のようにして作成した電子源基板および発光表示板
により、封着技術を用いて外囲器を構成した。この方法
を、図８を用いて説明する。まず、電子源基板７１をリ
アプレート８１上に固定し、基板７１の５ｍｍ上方に、
フェースプレート８６を支持枠８２を介して配置した。
その際、フェースプレート８６、支持枠８２、およびリ
アプレート８１の接合部にフリットガラスを塗布した。
そして、大気中において４１０℃で１０分間焼成するこ
とにより、これらを封着した（図８）。なお、リアプレ
ート８１への電子源基板７１の固定もフリットガラスで
行った。また、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なくてはいけないた
め、十分な位置合せを行った。

【００９２】（４）排気以上のようにして完成した外囲器内を、排気管（図示せ
ず）を通じて真空ポンプにより十分な真空度まで排気し
た。

【００９３】（５）フォーミング排気後、容器外端子Ｄｘ１〜ＤｘｍとＤｙ１〜Ｄｙｎを
通じて電子放出素子７４の電極４および５間に電圧を印
加して導電性薄膜３をフォーミング処理することにより
電子放出部２を作成した。このときのフォーミング処理
の電圧波形を図４（ｂ）に示す。図４（ｂ）中、Ｔ１お
よびＴ２は電圧波形のパルス幅とパルス間隔であり、本
実施例ではＴ１を１ｍ秒、Ｔ２を１０ｍ秒とし、矩形波
の波高値（フォーミング時のピーク電圧）は０. １Ｖス
テップで昇圧させてフォーミング処理を行った。フォー
ミング電圧は８. ５Ｖとした。（６）活性化工程続いて、アセトンを真空装置外囲器内に導入して２ｍＴ
ｏｒｒの真空雰囲気を維持しながら、容器外端子Ｄｘ１
〜ＤｘｍとＤｙ１〜Ｄｙｎを通じて電子放出素子７４の
電極４と５間に図１７（ｂ）のような交互に逆極性の方
形波電圧パルスを印加することにより約３０分の活性化
処理を行った。図１７（ｂ）のＴ１は１ｍ秒、Ｔ２は１
０ｍ秒とし、活性化電圧Ｖａｃｔは１７Ｖとした。

【００９４】（７）安定化工程活性化後に、真空雰囲気を有機物質のほぼ存在しない高
真空に移行するため、安定化処理として、２００℃のべ
ーキングを５時間行った。

【００９５】（８）封止／ゲッタフラッシュ次に、不図示の排気管をガスバーナで熱することによっ
て溶着して外囲器の封止を行った。さらに、封止後の真
空度を維持するために、高周波加熱法でゲッタ処理を行
った。

【００９６】（９）予備駆動封止後、リアプレートと発光表示板との間に５００Ｖの
アノード電圧を印加するとともに、容器外端子Ｄｘ１〜
ＤｘｍとＤｙ１〜Ｄｙｎを通じて電子放出素子７４の電
極４および５間に１６. ５Ｖ、１ｍ秒／６０Ｈｚの方形
波電圧パルスを各ライン毎に１分間印加した。このと
き、端子Ｄｘ１〜Ｄｘｍ（下配線）は共通の端子に接続
して駆動電源のＧｎｄ（グランド）に接続した。

【００９７】（１０）エージング工程本実施例のエージング工程においては、まず、以上の工
程を経た図８に示す画像形成装置３０８を、図１８に示
すようなエージング装置に接続し、容器外端子Ｄｘ１〜
ＤｘｍとＤｙ１〜Ｄｙｎを通じて電子放出素子７４の電
極４および５間に方形波電圧パルスを印加した。このと
き、端子Ｄｘ１〜Ｄｘｍ（下配線）は共通の端子に接続
して駆動電源のＧｎｄに接続した。また、電圧パルスの
条件は、駆動電圧Ｖｆ＝１６. ５Ｖ、駆動パルス幅Ｐｗ
＝３０μ秒、駆動周波数＝６０Ｈｚとして、端子Ｄｙ１
〜Ｄｙｎ（上配線）に各々１分間の駆動パルスを印加
し、最大電圧を素子に印加した。

【００９８】その後、画像表示駆動を行うためのエージ
ングに移った。エージング開始条件は、アノード電圧を
０Ｖ、駆動電圧を１６Ｖ、駆動周波数を１０Ｈｚ、駆動
パルス幅を５μ秒とし、まず、アノード電圧を１ｋＶ／
１０分の速度で０ｋＶから８ｋＶまで上げていった。続
いて、駆動パルス幅を１μ秒／１分の速度で５μ秒から
３０μ秒まで増加させ、さらに駆動周波数を１Ｈｚ／分
の速度で６０Ｈｚまで上げていった。

【００９９】以上の工程により完成した画像表示装置
を、駆動電圧を１６Ｖ、アノード電圧を６ｋＶとして、
全面白色点灯を行った。

【０１００】［比較例１］エージング工程を除いては実
施例１と同様にして画像表示装置を作成した。すなわ
ち、エージング工程では、エージング前に電子源素子に
画像表示駆動より高い電圧パルスを印加することは行わ
ずに、安定化後、直ちにエージングを行った。

【０１０１】［比較例２］エージング工程を除いては実
施例１と同様にして画像表示装置を作成した。すなわ
ち、エージング工程においては、共通配線の駆動電圧降
下量をドライバで補償しながらエージングを行なった。
この補償においては、配線Ｄｘ１〜Ｄｘｍの中央部ほど
配線抵抗で電圧降下するため、下配線Ｄｘ１〜Ｄｘｍに
マイナス電位で電圧補償を行ない、全ての電子放出素子
に同じ電圧パルスがかかるように制御した。

【０１０２】次に、完成した画像表示装置を、駆動電圧
を１６Ｖ、アノード電圧を６ｋＶとして、全面白色点灯
を１００時間連続で行った。

【０１０３】表１に示すように、実施例１の画像表示装
置は、動画表示において極めて安定的に動作を行い、電
子放出量（Ｉｅ）の変化が小さく、また個別電子源特性
のバラツキも小さかった。また、比較例２の画像表示装
置は実施例１より素子特性のバラツキが小さく良好であ
ったが、駆動ドライバが複雑になり、画像表示装置を製
造するためのコストが大きくなる。

【０１０４】

【表１】

【０１０５】このように、実施例１の画像表示装置は、
比較例１のものに比べ、高品位な、ずなわちばらつきの
小さい、表示画像を長期にわたって安定して得られる画
像形成装置であった。比較例２のものは画像表示装置と
しては良好であったが、製造コストが増大するという問
題を有している。

【０１０６】［実施例２］本実施例においては、封止ま
での工程を実施例１と同様にして行い、その後、エージ
ングの途中において、画像表示駆動より高い駆動電圧パ
ルスで電子放出素子を駆動した。

【０１０７】すなわち、画像形成装置のエージング開始
条件は、アノード電圧を０Ｖ、駆動電圧を１６Ｖ、駆動
周波数を１０Ｈｚ、駆動パルス幅を５μ秒として、ま
ず、アノード電圧を１ｋＶ／１０分の速度で０Ｖから８
ｋＶまで上げ、続いて駆動パルス幅を１μ秒／１分の速
度で５μ秒から３０μＳまで増加させ、さらに駆動周波
数を１Ｈｚ／分の速度で６０Ｈｚまで上げていった。

【０１０８】以上のようにしてエージングを終了した
後、アノード電圧をゼロに降下させ、容器外端子Ｄｘ１
〜ＤｘｍとＤｙ１〜Ｄｙｎを通じて電子放出素子７４の
電極４および５間に方形波電圧パルスを印加した。この
とき、端子Ｄｘ１〜Ｄｘｍ（下配線）は共通の端子に接
続して駆動電源のＧｎｄに接続した。このときの電圧パ
ルスの条件は、駆動電圧Ｖｆ＝１６. ５Ｖ、駆動パルス
幅Ｐｗ＝３０μ秒、駆動周波数＝６０Ｈｚであり、端子
Ｄｙ１〜Ｄｙｎ（上配線）に各々１分間の駆動パルスを
印加した。

【０１０９】続いて、さらに再度エージング到達条件で
画像表示装置を５分間駆動してエージングを終了した。

【０１１０】以上のようにして完成した画像表示装置を
用い、駆動電圧を１６Ｖ、アノード電圧を６ｋＶとし
て、全面白色点灯を行った。

【０１１１】［実施例３］本実施例においては、封止ま
での工程を実施例２と同様にして行った。そして次に、
画像形成装置をエージング装置に接続し、容器外端子Ｄ
ｘ１〜ＤｘｍとＤｙ１〜Ｄｙｎを通じて電子放出素子７
４の電極４および５間に方形波電圧パルスを印加した。
このとき、端子Ｄｘ１〜Ｄｘｍ（下配線）は共通の端子
に接続して駆動電源のＧｎｄに接続した。また、電圧パ
ルスの条件は、駆動電圧Ｖｆ＝１７. ０Ｖ、駆動パルス
幅Ｐｗ＝１０μ秒、駆動周波数＝６０Ｈｚとし、端子Ｄ
ｙ１〜Ｄｙｍ（上配線）に各々２分間の駆動パルスを印
加した。

【０１１２】その後、実施例２と同様のエージングを行
ない、エージング終了後、アノード電圧をゼロに降下さ
せ、再度、容器外端子Ｄｘ１〜ＤｘｍとＤｙ１〜Ｄｙｎ
を通じて電子放出素子７４の電極４および５間に１６.
５Ｖの方形波電圧パルスを端子Ｄｙ１〜Ｄｙｎ（上配
線）に各々３０秒間印加することにより印加してエージ
ング工程を終了した。

【０１１３】以上のようにして完成した画像表示装置を
用い、駆動電圧を１６Ｖ、アノード電圧を６ｋＶとし
て、全面白色点灯を行った。

【０１１４】実施例２および３の画像形成装置の電子放
出量変化量と個別素子ばらつきは表２のようであった。

【０１１５】

【表２】

【０１１６】実施例２および３の画像形成装置は、比較
例１のものと比べ、高品位な、すなわちばらつきの小さ
い、表示画像を長期にわたって安定して得られる画像形
成装置であった。特に実施例３のものはエージング前後
に画像表示駆動より高い電圧パルスを印加しており、最
も評価が高かった。さらに、実施例２および３の画像形
成装置の製造方法は信頼性が高かった。

【０１１７】［実施例４］図２５は、実施例１で製造し
た画像形成装置（ディスプレイパネル）に、例えばテレ
ビジョン放送をはじ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。図中、２４１はディスプレイパネル、２４
２はディスプレイパネル２４１の駆動回路、２４３はデ
ィスプレイコントローラ、２４４はマルチプレクサ、２
４５はデコーダ、２４６は入出力インタフェース回路、
２４７はＣＰＵ、２４８は画像生成回路、２４９〜２５
１は画像メモリーインタフェース回路、２５２は画像入
力インタフェース回路、２５３および２５４はＴＶ信号
受信回路、２５５は入力部である。なお、本表示装置
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等については、説明を省
略する。

【０１１８】以下、画像信号の流れに沿って各部の機能
を説明する。まず、ＴＶ信号受信回路２５４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。受信するＴ
Ｖ信号の方式は特に限られるものではなく、例えばＮＴ
ＳＣ方式、ＰＡＬ方式、ＳＥＣＡＭ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方式を初めとする高品位Ｔ
Ｖ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。ＴＶ信
号受信回路２５４で受信されたＴＶ信号は、デコーダ２
４５に出力される。また、ＴＶ信号受信回路２５３は、
例えば同軸ケーブルや光ファイバ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。ＴＶ信号受信回路２５４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２４５に出力される。

【０１１９】画像入力インタフェース回路２５２は、例
えばＴＶカメラや画像読み取りスキャナなどの画像入力
装置から供給される画像信号を取り込むための回路であ
り、取り込まれた画像信号はデコーダ２４５に出力され
る。画像メモリインタフェース回路２５１は、ビデオテ
ープレコーダ（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２４５に出力される。画像メモリインタフ
ェース回路２５０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２４５に出力される。画像メモリインタフ
ェース回路２４９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
めの回路であり、取り込まれた静止画像データはデコー
ダ２４５に入力される。

【０１２０】入出力インタフェース回路２４６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、場合によっては本表示装置
の備えるＣＰＵ２４７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。画像生成回
路２４８は、入出力インタフェース回路２４６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ＣＰＵ２４７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
み出し専用メモリや、画像処理を行うためのプロセッサ
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。本回路により生成された表示用画像データは、
デコーダ２４５に出力されるが、場合によっては入出力
インタフェース回路２４６を介して外部のコンピュータ
ネットワークやプリンタに出力することも可能である。

【０１２１】ＣＰＵ２４７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。例えば、マルチプレクサ２４４に制御信号を出力
し、ディスプレイパネル２４１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２
４３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、画像生成回路２４８に対して画像データや
文字・図形情報を直接出力したり、あるいは入出力イン
タフェース回路２４６を介して外部のコンピュータやメ
モリをアクセスして画像データや文字・図形情報を入力
する。なお、ＣＰＵ２４７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、入出力インタフェース回路２４６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。

【０１２２】入力部２５５は、ＣＰＵ２４７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、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。デコーダ２４５
は、各部２４８〜２５４より入力される種々の画像信号
を３原色信号、または輝度信号とＩ信号、Ｑ信号に逆変
換するための回路である。なお、図中に点線で示すよう
に、デコーダ２４５は内部に画像メモリを備えるのが望
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を必要とするようなテレビ
信号を扱うためである。画像メモリを備えることによ
り、静止画の表示が容易になる。あるいは画像生成回路
２４８およびＣＰＵ２４７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生まれるからである。

【０１２３】マルチプレクサ２４４は、ＣＰＵ２４７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。すなわち、マルチプレクサ２４４はデコ
ーダ２４５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２４２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。

【０１２４】ディスプレイパネルコントローラ２４３
は、ＣＰＵ２４７より入力される制御信号に基づき、駆
動回路２４２の動作を制御するための回路である。ま
ず、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
２４２に対して出力する。また、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２４２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２４２に対して出力する場合も
ある。駆動回路２４２は、ディスプレイパネル２４１に
印加する駆動信号を発生するための回路であり、マルチ
プレクサ２４４から入力される画像信号と、ディスプレ
イパネルコントローラ２４３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。以上、各部の機能を説明
したが、図２５に例示した構成により、本表示装置にお
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２４１に表示することが可能である。す
なわち、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２４５において逆変換された後、マルチプ
レクサ２４４において適宜選択され、駆動回路２４２に
入力される。一方、デイスプレイコントローラ２４３
は、表示する画像信号に応じて駆動回路２４２の動作を
制御するための制御信号を発生する。駆動回路２４２
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２４１に駆動信号を印加する。これにより、ディス
プレイパネル２４１において画像が表示される。これら
の一連の動作は、ＣＰＵ２４７により統括的に制御され
る。

【０１２５】また、本表示装置においては、デコーダ２
４５に内蔵する画像メモリや、画像生成回路２４８およ
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。したがって本表示装置は、テレビジョン放送の表示
機器、テレビ会議の端末機器、静止画像および動画像を
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。

【０１２６】なお、図２５は、表面伝導型電子放出素子
を電子ビーム源とするディスプレイパネルを用いた表示
装置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。例えば図２５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。本表示装置においては、とりわけ表面伝
導型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、表面伝導型放出素子を電
子ビーム源とするディスプレイパネルは大画面化が容易
で輝度が高く視野角特性にも優れるため、本表示装置は
臨場感にあふれる迫力に富んだ画像を視認性良く表示す
る事が可能である。さらに本発明に従った電子源は各表
面伝導型電子放出素子間での電子放出特性が均一である
ため、形成される画像の画質が高く、また、高精細な画
像の表示も可能である。

【０１２７】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、エ
ージングの前、中間、または後に、画像形成のための駆
動パルスの電圧よりも高い電圧のパルス電圧を印加する
ようにしたため、エージング前に発生した、配線の電位
降下量の変化による素子特性変化、画像形成装置内の雰
囲気変化等による電子放出素子の特性の径時変化を矯正
することができる。したがって、高輝度で安定画像形成
装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明で使用できる平面型表面伝導型電子放
出素子（表面伝導型電子放出素子）を示す概略的構成図
である。

【図２】本発明で使用できる垂直型表面伝導型電子放
出素子（表面伝導型電子放出素子）を示す概略的構成図
である。

【図３】図１の表面伝導型電子放出素子の製造方法を
示す図である。

【図４】本発明で使用できるフォーミング工程に用い
る通電処理の電圧波形を示す図である。

【図５】本発明で使用できる表面伝導型電子放出素子
の基本的な測定評価系の一例を示す概略的構成図であ
る。

【図６】表面伝導型電子放出素子の放出電流−素子電
圧特性（Ｉ−Ｖ特性）を示す図である。

【図７】本発明で使用できる単純マトリックス配置の
電子源基板の概略的構成図である。

【図８】図７の単純マトリックス配置の電子源基板を
用いた画像形成装置に用いる表示パネルの概略的構成図
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】本発明で使用できる梯型配置の電子源基板
の概略的構成図である。

【図１２】図１１の梯型配置の電子源基板を用いた画
像形成装置に用いる表示パネルの概略的構成図である。

【図１３】本発明で使用できる電子源基板の一部を示
す平面図である。

【図１４】図１３におけるＡ−Ａ’断面図である。

【図１５】図１３の電子源基板の製造手順を示す図で
ある。

【図１６】図１３の電子源基板の製造手順を示す他の
図である。

【図１７】本発明で使用できる活性化処理に用いられ
る電圧パルス波型を示す図である。

【図１８】本発明で使用できるエージング手法および
エージング装置を示す図である。

【図１９】本発明に従い、電子源に表示駆動電圧より
高い電圧パルスを印加することを示す図である。

【図２０】本発明に従ったエージング工程を示す図で
ある。

【図２１】本発明に従った画像形成装置の製造工程を
示す図である。

【図２２】本発明に従った画像形成装置の製造工程を
示す他の図である。

【図２３】表面伝導型電子放出素子の駆動条件と素子
電流の変化を表す概略的な図である。

【図２４】従来知られていた表面伝導型放出素子の一
例を示す図である。

【図２５】本発明の実施例で製造した画像形成装置を
用いた表示装置の一例を示すブロック図である。

【符号の説明】

１：基板、２：電子放出部、３：導電性薄膜、４, ５：
素子電極、２１：段差形成部材、５０：素子電流Ｉｆを
測定するための電流計、５１：電源、５２：放出電流Ｉ
ｅを測定するための電流計、５３：高圧電源、５４アノ
ード電極、５５：真空装置、５６：排気ポンプ、７１：
電子源基板、７２：ｘ方向配線（下配線）、７３：ｙ方
向配線（上配線）、７４：表面伝導型電子放出素子、７
５：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、８
６：フェースプレート、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、１
０５：ラインメモリ、１０６：同期信号分離回路、１０
７：変調信号発生器、１１０：電子源基板（はしご型配
置）、１１１：電子放出素子、１１２：共通配線、１２
０：グリッド電極、１２１：空孔、１２２, １２３：容
器外端子、１５１：層間絶縁層、１５２：コンタクトホ
ール、１５３：Ｃｒ層、２４１：ディスプレイパネル、
２４２：ディスプレイパネルの駆動回路、２４３：ディ
スプレイコントローラ、２４４：マルチプレクサ、２４
５：デコーダ、２４６：入出力インタフェース回路、２
４７：ＣＰＵ、２４８：画像生成回路、２４９〜２５
１：画像メモリーインタフェース回路、２５２：画像入
力インタフェース回路、２５３および２５４：ＴＶ信号
受信回路、２５５：入力部、３０１：コンピュータ、３
０２：電子源駆動装置、３０３：電子源駆動電流測定
器、３０５：アノード電源、３０６：発光表示電流測定
器、３０７：表示画像分析器、３０８：表示パネル、３
０９：電子源基板、３１０：発光表示板。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の電子放出素子を配列した電子源基
板と、前記電子放出素子が放出する電子により発光する
発光表示板とを真空部を介して対向させた後に、前記電
子を前記発光表示板に照射して前記発光表示板の脱ガス
処理を行うエージング工程を有する画像形成装置の製造
方法において、前記脱ガス処理の前、中間、または後
に、前記電子放出素子に対して画像形成のための駆動パ
ルスの電圧よりも高い電圧のパルス電圧を印加するパル
ス印加工程を具備することを特徴とする画像形成装置の
製造方法。
【請求項２】前記真空部は排気またはゲッタにより真
空が維持されることを特徴とする請求項１に記載の画像
形成装置。
【請求項３】前記パルス印加工程において印加するパ
ルス電圧の電圧は、前記脱ガス処理のために前記電子放
出素子に印加するパルス電圧の電圧よりも高いことを特
徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置の製造
方法。
【請求項４】前記電子源基板に前記電子放出素子を形
成するために導電性薄膜に電子放出部を形成するフォー
ミング工程、形成された電子放出部に通電して素子電流
および放出電流を増加させる活性化工程、および有機物
質を排気して前記真空部を形成する安定化工程を有する
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の
画像形成装置の製造方法。
【請求項５】前記電子放出素子は表面伝導型電子放出
素子であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１
項に記載の画像形成装置の製造方法。
【請求項６】画像形成に際して前記電子放出素子が放
出する電子を前記発光表示板へ向けて加速させるための
アノードを設ける工程を有し、前記パルス印加工程にお
ける電圧パルスの印加はこのアノードに電圧を印加せず
に行うことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に
記載の画像形成装置の製造方法。
【請求項７】請求項１〜６のいずれかの方法により製
造されたものであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】表面伝導型電子放出素子が単純マトリク
ス配置された電子源を有することを特徴とする請求項７
に記載の画像形成装置。