JP2000243324A

JP2000243324A - 電子放出素子及びその製造方法、並びに該電子放出素子を用いた電子源、画像形成装置

Info

Publication number: JP2000243324A
Application number: JP3795699A
Authority: JP
Inventors: Hirokatsu Miyata; 浩克宮田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1999-02-17
Filing date: 1999-02-17
Publication date: 2000-09-08

Abstract

(57)【要約】【課題】ＳｉＯ₂ 以外の成分を含むガラス基板を用い
た場合にも、駆動中の電子放出効率の経時変化が少な
く、安定した特性を示す電子放出素子の新規な構成、並
びにそれを用いた電子源、画像形成装置、及びそれらの
製造方法を提供する。【解決手段】基板上に設けられた一対の素子電極２，
３間に跨がる導電性膜４に電子放出部５を有する電子放
出素子において、該電子放出素子が形成される基板が、
無アルカリガラス基体１上にＳｉＯ₂ を主成分とする被
覆層６を作成した基板である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子放出素子、該
電子放出素子を多数個配置してなる電子源、該電子源を
用いて構成した表示装置や露光装置等の画像形成装置、
及びそれらの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子放出素子には大別して熱電子
放出素子と冷陰極電子放出素子の２種類が知られてい
る。冷陰極電子放出素子には電界放出型（以下、「ＦＥ
型」と称す。）、金属／絶縁層／金属型（以下、「ＭＩ
Ｍ型」と称す。）や表面伝導型電子放出素子等が有る。

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

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

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

【０００６】表面伝導型電子放出素子は、絶縁性基板上
に形成された小面積の薄膜に、膜面に平行に電流を流す
ことにより、電子放出が生ずる現象を利用するものであ
る。この表面伝導型電子放出素子としては、前記エリン
ソン等によるＳｎＯ₂ 薄膜を用いたもの、Ａｕ薄膜によ
るもの［Ｇ．Ｄｉｔｔｍｅｒ：“ＴｈｉｎＳｏｌｉｄ
Ｆｉｌｍｓ”，９，３１７（１９７２）］、Ｉｎ₂
Ｏ₃ ／ＳｎＯ₂ 薄膜によるもの［Ｍ．Ｈａｒｔｗｅｌｌ
ａｎｄＣ．Ｇ．Ｆｏｎｓｔａｄ：“ＩＥＥＥＴ
ｒａｎｓ．ＥＤＣｏｎｆ．”，５１９（１９７
５）］、カーボン薄膜によるもの［荒木久他：真空、
第２６巻、第１号、２２頁（１９８３）］等が報告され
ている。

【０００７】これらの表面伝導型電子放出素子の典型的
な例として、前述のＭ．ハートウェルの素子構成を図１
３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】電子放出素子を作成す
る基板としては、石英ガラス、青板ガラス、青板ガラス
上にスパッタ法等によりＳｉＯ₂ を積層したガラス基板
等が用いられている。しかしながら、石英ガラスは非常
に高価であり、熱膨張係数が小さいため、フリットガラ
スを用いた封着が非常に困難である。

【００１３】また、本発明者等の研究によれば、基板の
表面組成としてはＳｉＯ₂ が優れている。

【００１４】さらに、青板ガラスのようなアルカリイオ
ンを多く含むガラスを用いた場合には、その表面にＳｉ
Ｏ₂ を積層することによって、輝度等の特性が向上する
効果があるものの、駆動方法によっては放出電流と素子
電流の比、すなわち電子放出効率が経時変化してしまう
ことがあった。

【００１５】本発明の目的は、上記問題を鑑み、ＳｉＯ
₂ 以外の成分を含むガラス基板を用いた場合にも、駆動
中の電子放出効率の経時変化が少なく、安定した特性を
示す電子放出素子の新規な構成、並びにそれを用いた電
子源、画像形成装置、及びそれらの製造方法を提供する
ことにある。

【００１６】

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

【００１７】即ち、本発明の第一は、基板上に設けられ
た一対の素子電極間に跨がる導電性膜に電子放出部を有
する電子放出素子において、該電子放出素子が形成され
る基板が、無アルカリガラス基体上にＳｉＯ₂ を主成分
とする被覆層を作成した基板であることを特徴とする電
子放出素子にある。

【００１８】また、本発明の第二は、上記本発明の第一
の電子放出素子を製造する方法であって、無アルカリガ
ラス基体上にＳｉＯ₂ を主成分とする被覆層を作成して
基板を形成する工程と、基板上に一対の素子電極を形成
する工程と、素子電極間に導電性膜を形成する工程と、
該導電性膜に通電する工程を有することを特徴とする電
子放出素子の製造方法にある。

【００１９】また、本発明の第三は、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
の第一の電子放出素子を複数配置したことを特徴とする
電子源にある。

【００２０】また、本発明の第四は、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。

【００２１】駆動中の電子放出効率の変化が何に起因す
るかは未だ完全には明らかになっていないが、石英ガラ
ス基板のようなイオンを含まないガラスを用いた場合に
は観測されないこと、青板ガラスにＳｉＯ₂ をコーティ
ングした基板を用いた素子では駆動時の基板の温度が高
い程観測される電子放出効率変化の程度が大きいこと等
から、基板中に含まれるアルカリ金属イオンの移動が関
与している現象であると考えられる。

【００２２】本発明は、ガラス基板として、アルカリ金
属の含有量が非常に小さく、アルカリ金属イオンの移動
による電気伝導度が小さい無アルカリガラスを用い、さ
らにその表面にＳｉＯ₂ をコーティングすることで、輝
度が高く、かつ駆動中の電子放出効率の変化の小さい表
面伝導型電子放出素子、それを用いた電子源、及び画像
形成装置を作成し得るものである。

【００２３】

【発明の実施の形態】次に、本発明の好ましい実施態様
を示す。

【００２４】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）
は縦断面図である。図１において、１は基体、２と３は
電極（素子電極）、４は導電性膜、５は電子放出部、６
は被覆層である。

【００２５】基体１としては、石英ガラスを除く、アル
カリ金属の含有量が非常に小さく、アルカリ金属イオン
の移動による電気伝導度が小さい無アルカリガラス基体
を用いる。本発明における無アルカリガラスとは、アル
カリ金属の含有量が１％以下のガラスであり、好ましく
は０．１％以下のガラスであり、石英ガラスを除いたも
のである。

【００２６】基体１の表面には、真空蒸着法、スパッタ
法等によりＳｉＯ₂ を主成分とする被覆層６が作成され
ている。ここで被覆層６の厚さは、５０ｎｍ以上が好ま
しく、被覆層中のアルカリ金属の含有量は、上記無アル
カリガラス中のアルカリ金属の含有量よりさらに１０分
の１以下となる。

【００２７】対向する素子電極２，３の材料としては、
一般的な導体材料を用いることができ、例えばＮｉ、Ｃ
ｒ、Ａｕ、Ｍｏ、Ｗ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｐｄ等
の金属或は合金及びＰｄ、Ａｇ、Ａｕ、ＲｕＯ₂ 、Ｐｄ
−Ａｇ等の金属或は金属酸化物とガラス等から構成され
る印刷導体、Ｉｎ₂ Ｏ₃ −ＳｎＯ₂ 等の透明導電体及び
ポリシリコン等の半導体導体材料等から適宜選択され
る。

【００２８】素子電極間隔Ｌ、素子電極長さＷ、導電性
膜４の形状等は、応用される形態等を考慮して、設計さ
れる。素子電極間隔Ｌは、好ましくは、数百ｎｍから数
百μｍの範囲とすることができ、より好ましくは、素子
電極間に印加する電圧等を考慮して数μｍから数十μｍ
の範囲とすることができる。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。

【００２９】尚、図１に示した構成とは別に、基体１上
に、被覆層６、導電性膜４、素子電極２，３の順に形成
した構成とすることもできる。

【００３０】導電性膜４を構成する材料としては、例え
ばＰｄ，Ｐｔ，Ｒｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｔｉ，Ｉｎ，Ｃｕ，
Ｃｒ，Ｆｅ，Ｚｎ，Ｓｎ，Ｔａ，Ｗ，Ｐｂ等の金属、Ｐ
ｄＯ，ＳｎＯ₂ ，Ｉｎ₂ Ｏ₃ ，ＰｂＯ，Ｓｂ₂ Ｏ₃ 等の
酸化物導電体、ＨｆＢ₂ ，ＺｒＢ₂ ，ＬａＢ₆ ，ＣｅＢ
₆ ，ＹＢ₄ ，ＧｄＢ₄ 等の硼化物、ＴｉＣ，ＺｒＣ，Ｈ
ｆＣ，ＴａＣ，ＳｉＣ，ＷＣ等の炭化物、ＴｉＮ，Ｚｒ
Ｎ，ＨｆＮ等の窒化物、Ｓｉ，Ｇｅ等の半導体、カーボ
ン等が挙げられる。

【００３１】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。

【００３２】電子放出部５は、後述するフォーミング工
程等により、導電性膜４の一部に形成された間隙により
構成される。また、前記したフォーミング工程等により
形成した間隙内及びその近傍の導電性膜４上には、好ま
しく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。

【００３３】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に付した符号と同一の符号を付している。

【００３４】１）無アルカリガラス基体１を洗剤、純水
及び有機溶剤等を用いて十分に洗浄し、真空蒸着法、ス
パッタ法等により基体１上にＳｉＯ₂ を主成分とする被
覆層６を積層して基板を作成する（図２（ａ））。

【００３５】２）この基板を洗剤、純水及び有機溶剤等
を用いて十分に洗浄し、真空蒸着法、スパッタ法等によ
り素子電極材料を堆積後、例えばフォトリソグラフィー
技術を用いて基板上に素子電極２及び３を形成する（図
２（ｂ））。

【００３６】３）素子電極２，３を設けた基板上に、有
機金属溶液を塗布して、有機金属膜を形成する。有機金
属溶液には、前述の微粒子膜の材料の金属を主元素とす
る有機化合物の溶液を用いることができる。この有機金
属膜を加熱焼成処理し、リフトオフ、エッチング等によ
りパターニングし、導電性膜４を形成する（図２
（ｃ））。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。

【００３７】４）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の一部に間隙が形成される。

【００３８】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
部位に間隙が形成される。

【００３９】通電フォーミングの電圧波形の例を図３に
示す。

【００４０】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３（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３（ｂ）に示した手法
がある。

【００４１】まず、パルス波高値を定電圧とした場合に
ついて図３（ａ）で説明する。図３（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。

【００４２】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３（ｂ）で説明する。
図３（ｂ）におけるＴ₁ 及びＴ₂ は、図３（ａ）に示し
たのと同様とすることができる。三角波の波高値（ピー
ク電圧）は、例えば０．１Ｖステップ程度づつ、増加さ
せることができる。

【００４３】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。

【００４４】フォーミング処理以降の電気的処理は、例
えば図４に示すような真空処理装置内で行うことができ
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４においても、図１に示した部位と
同じ部位には図１に付した符号と同一の符号を付してい
る。

【００４５】図４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Ｖ_f を印加するための電源、５０は素子電極２，３間
を流れる素子電流Ｉ_f を測定するための電流計、５４は
素子の電子放出部５より放出される放出電流Ｉ_e を捕捉
するためのアノード電極、５３はアノード電極５４に電
圧を印加するための高圧電源、５２は電子放出部５より
放出される放出電流Ｉ_e を測定するための電流計であ
る。一例として、アノード電極５４の電圧を１ｋＶ〜１
０ｋＶの範囲とし、アノード電極５４と電子放出素子と
の距離Ｈを２ｍｍ〜８ｍｍの範囲として測定を行うこと
ができる。

【００４６】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。

【００４７】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。

【００４８】５）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。

【００４９】活性化工程は、例えば、有機物質のガスを
含有する雰囲気下で、通電フォーミングと同様に、素子
電極２，３間にパルスの印加を繰り返すことで行うこと
ができ、この処理により、素子電流Ｉ_f ，放出電流Ｉ_e
が、著しく変化するようになる。

【００５０】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。

【００５１】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前記フォーミング
工程により形成した間隙内の基板上、及び、間隙近傍の
導電性膜上に堆積し、電子放出部５を形成する（図２
（ｄ））。この活性化工程により、素子電流Ｉ_f 、放出
電流Ｉ_e が、著しく変化するようになる。

【００５２】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。

【００５３】活性化工程の終了判定は、素子電流Ｉ_f と
放出電流Ｉ_e を測定しながら、適宜行うことができる。

【００５４】６）このような工程を経て得られた電子放
出素子は、安定化工程を行うことが好ましい。この工程
は、活性化処理した真空度より高い真空度の真空雰囲気
にし、駆動する工程である。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。

【００５５】真空容器内の有機成分の分圧は、上記炭素
あるいは炭素化合物がほぼ新たに堆積しない分圧で１０
^-6Ｐａ以下が好ましく、さらには１０^-8Ｐａ以下が特に
好ましい。さらに真空容器内を排気するときには、真空
容器全体を加熱して、真空容器内壁や、電子放出素子に
吸着した有機物質分子を排気しやすくするのが好まし
い。このときの加熱条件は、８０〜２５０℃好ましくは
１５０℃以上で、できるだけ長時間処理するのが望まし
いが、特にこの条件に限るものではなく、真空容器の大
きさや形状、電子放出素子の構成などの諸条件により適
宜選ばれる条件により行う。真空容器内の圧力は極力低
くすることが必要で、１０^-5Ｐａ以下が好ましく、さら
には１０^-6Ｐａ以下が特に好ましい。

【００５６】安定化工程を行った後の、駆動時の雰囲気
は、上記安定化処理終了時の雰囲気を維持するのが好ま
しいが、これに限るものではなく、有機物質が十分除去
されていれば、圧力自体は多少上昇しても十分安定な特
性を維持することが出来る。このような真空雰囲気を採
用することにより、新たな炭素あるいは炭素化合物の堆
積を抑制でき、結果として素子電流Ｉ_f ，放出電流Ｉ_e
が、安定する。

【００５７】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を参照しながら説明
する。

【００５８】図５は、図４に示した真空処理装置を用い
て測定された放出電流Ｉ_e 及び素子電流Ｉ_f と、素子電
圧Ｖ_f との関係を模式的に示した図である。図５におい
ては、放出電流Ｉ_e が素子電流Ｉ_f に比べて著しく小さ
いので、任意単位で示している。尚、縦・横軸ともリニ
アスケールである。

【００５９】図５からも明らかなように、本発明の電子
放出素子は、放出電流Ｉ_e に関して次の３つの特徴的性
質を有する。

【００６０】即ち、第１に、本素子はある電圧（閾値電
圧と呼ぶ；図５中のＶ_th）以上の素子電圧を印加すると
急激に放出電流Ｉ_e が増加し、一方閾値電圧Ｖ_th以下で
は放出電流Ｉ_e が殆ど検出されない。つまり、放出電流
Ｉ_e に対する明確な閾値電圧Ｖ_thを持った非線形素子で
ある。

【００６１】第２に、放出電流Ｉ_e が素子電圧Ｖ_f に単
調増加依存するため、放出電流Ｉ_eは素子電圧Ｖ_f で制
御できる。

【００６２】第３に、アノード電極５４（図４参照）に
捕捉される放出電荷は、素子電圧Ｖ_f を印加する時間に
依存する。つまり、アノード電極５４に捕捉される電荷
量は、素子電圧Ｖ_f を印加する時間により制御できる。

【００６３】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。

【００６４】図５においては、素子電流Ｉ_f が素子電圧
Ｖ_f に対して単調増加する（ＭＩ特性）例を示したが、
素子電流Ｉ_f が素子電圧Ｖ_f に対して電圧制御型負性抵
抗特性（ＶＣＮＲ特性）を示す場合もある（不図示）。
これらの特性は、前述の工程を制御することで制御でき
る。

【００６５】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。

【００６６】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。

【００６７】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。

【００６８】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６を
用いて説明する。図６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。

【００６９】ｍ本のＸ方向配線７２は、Ｄ_x1，Ｄ_x2，…
…，Ｄ_xmからなり、真空蒸着法、印刷法、スパッタ法等
を用いて形成された導電性金属等で構成することができ
る。配線の材料、膜厚、幅は適宜設計される。Ｙ方向配
線７３は、Ｄ_y1，Ｄ_y2……Ｄ_ynのｎ本の配線よりなり、
Ｘ方向配線７２と同様に形成される。これらｍ本のＸ方
向配線７２とｎ本のＹ方向配線７３との間には、不図示
の層間絶縁層が設けられており、両者を電気的に分離し
ている（ｍ，ｎは、共に正の整数）。

【００７０】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。

【００７１】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。

【００７２】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。

【００７３】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。

【００７４】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。

【００７５】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７と図８及び
図９を用いて説明する。図７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８は、図７の画像形
成装置に使用される蛍光膜の模式図である。図９は、Ｎ
ＴＳＣ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。

【００７６】図７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。

【００７７】７４は、図１に示したような電子放出素子
である。７２，７３は、表面伝導型電子放出素子の一対
の素子電極と接続されたＸ方向配線及びＹ方向配線あ
る。

【００７８】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。

【００７９】図８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８（ａ））あるいはブ
ラックマトリクス（図８（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。

【００８０】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。

【００８１】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。

【００８２】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。

【００８３】図７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。

【００８４】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。

【００８５】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９を用いて説明する。図９において、１０
１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。

【００８６】表示パネル１０１は、端子Ｄ_ox1 乃至Ｄ
_oxm 、端子Ｄ_oy1 乃至Ｄ_oyn 及び高圧端子８７を介して
外部の電気回路と接続している。端子Ｄ_ox1 乃至Ｄ_oxm
には、表示パネル１０１内に設けられている電子源、即
ち、ｍ行ｎ列の行列状にマトリクス配線された電子放出
素子群を１行（ｎ素子）づつ順次駆動する為の走査信号
が印加される。端子Ｄ_oy1 乃至Ｄ_oyn には、前記走査信
号により選択された１行の電子放出素子の各素子の出力
電子ビームを制御する為の変調信号が印加される。高圧
端子８７には、直流電圧源Ｖａより、例えば１０ｋＶの
直流電圧が供給されるが、これは電子放出素子から放出
される電子ビームに、蛍光体を励起するのに十分なエネ
ルギーを付与する為の加速電圧である。

【００８７】走査回路１０２について説明する。同回路
は、内部にｍ個のスイッチング素子（図中、Ｓ₁ 乃至Ｓ
_m で模式的に示している）を備えたものである。各スイ
ッチング素子は、直流電圧電源Ｖｘの出力電圧もしくは
０［Ｖ］（グランドレベル）のいずれか一方を選択し、
表示パネル１０１の端子Ｄ_ox1 乃至Ｄ_oxm と電気的に接
続される。各スイッチング素子Ｓ₁ 乃至Ｓ_m は、制御回
路１０３が出力する制御信号Ｔ_scanに基づいて動作する
ものであり、例えばＦＥＴのようなスイッチング素子を
組み合わせることにより構成することができる。

【００８８】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。

【００８９】制御回路１０３は、外部より入力される画
像信号に基づいて適切な表示が行われるように、各部の
動作を整合させる機能を有する。制御回路１０３は、同
期信号分離回路１０６より送られる同期信号Ｔ_syncに基
づいて、各部に対してＴ_scan，Ｔ_sft 及びＴ_mry の各制
御信号を発生する。

【００９０】同期信号分離回路１０６は、外部から入力
されるＮＴＳＣ方式のテレビ信号から、同期信号成分と
輝度信号成分とを分離するための回路で、一般的な周波
数分離（フィルター）回路等を用いて構成できる。同期
信号分離回路１０６により分離された同期信号は、垂直
同期信号と水平同期信号より成るが、ここでは説明の便
宜上Ｔ_sync信号として図示した。前記テレビ信号から分
離された画像の輝度信号成分は、便宜上ＤＡＴＡ信号と
表した。このＤＡＴＡ信号は、シフトレジスタ１０４に
入力される。

【００９１】シフトレジスタ１０４は、時系列的にシリ
アルに入力される前記ＤＡＴＡ信号を、画像の１ライン
毎にシリアル／パラレル変換するためのもので、前記制
御回路１０３より送られる制御信号Ｔ_sft に基づいて動
作する（即ち、制御信号Ｔ_sft は、シフトレジスタ１０
４のシフトクロックであると言い換えてもよい。）。

【００９２】シリアル／パラレル変換された画像１ライ
ン分のデータ（電子放出素子ｎ素子分の駆動データに相
当）は、Ｉ_d1乃至Ｉ_dnのｎ個の並列信号として前記シフ
トレジスタ１０４より出力される。

【００９３】ラインメモリ１０５は、画像１ライン分の
データを必要時間の間だけ記憶する為の記憶装置であ
り、制御回路１０３より送られる制御信号Ｔ_mry に従っ
て適宜Ｉ_d1乃至Ｉ_dnの内容を記憶する。記憶された内容
は、Ｉ_d'1 乃至Ｉ_d'n として出力され、変調信号発生器
１０７に入力される。

【００９４】変調信号発生器１０７は、画像データＩ
_d'1 乃至Ｉ_d'n の各々に応じて、電子放出素子の各々を
適切に駆動変調する為の信号源であり、その出力信号
は、端子Ｄ_oy1 乃至Ｄ_oyn を通じて表示パネル１０１内
の電子放出素子に印加される。

【００９５】前述したように、本発明の電子放出素子は
放出電流Ｉ_e に関して以下の基本特性を有している。即
ち、電子放出には明確な閾値電圧Ｖ_thがあり、Ｖ_th以上
の電圧が印加された時のみ電子放出が生じる。電子放出
閾値以上の電圧に対しては、素子への印加電圧の変化に
応じて放出電流も変化する。このことから、本素子にパ
ルス状の電圧を印加する場合、例えば電子放出閾値電圧
以下の電圧を印加しても電子放出は生じないが、電子放
出閾値電圧以上の電圧を印加する場合には電子ビームが
出力される。その際、パルスの波高値Ｖｍを変化させる
ことにより、出力電子ビームの強度を制御することが可
能である。また、パルスの幅Ｐｗを変化させることによ
り、出力される電子ビームの電荷の総量を制御すること
が可能である。

【００９６】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。

【００９７】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。

【００９８】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。

【００９９】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。

【０１００】このような構成をとり得る本発明の画像形
成装置においては、各電子放出素子に、容器外端子Ｄ
_ox1 乃至Ｄ_oxm 、Ｄ_oy1 乃至Ｄ_oyn を介して電圧を印加
することにより、電子放出が生じる。高圧端子８７を介
してメタルバック８５あるいは透明電極（不図示）に高
圧を印加し、電子ビームを加速する。加速された電子
は、蛍光膜８４に衝突し、発光が生じて画像が形成され
る。

【０１０１】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。

【０１０２】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１０及び図１１を用いて説明す
る。

【０１０３】図１０は、梯子型配置の電子源の一例を示
す模式図である。図１０において、１１０は電子源基
板、１１１は電子放出素子である。１１２は、電子放出
素子１１１を接続するための共通配線Ｄ_x1〜Ｄ_x10 であ
り、これらは外部端子として引き出されている。電子放
出素子１１１は、基板１１０上に、Ｘ方向に並列に複数
個配置されている（これを素子行と呼ぶ）。この素子行
が複数個配置されて、電子源を構成している。各素子行
の共通配線間に駆動電圧を印加することで、各素子行を
独立に駆動させることができる。即ち、電子ビームを放
出させたい素子行には、電子放出閾値以上の電圧を印加
し、電子ビームを放出させたくない素子行には、電子放
出閾値以下の電圧を印加する。各素子行間に位置する共
通配線Ｄ_x2〜Ｄ_x9は、例えばＤ_x2とＤ_x3、Ｄ_x4とＤ_x5、
Ｄ_x6とＤ_x7、Ｄ_x8とＤ_x9とを夫々一体の同一配線とする
こともできる。

【０１０４】図１１は、梯子型配置の電子源を備えた画
像形成装置におけるパネル構造の一例を示す模式図であ
る。１２０はグリッド電極、１２１は電子が通過するた
めの開口、Ｄ_ox1 乃至Ｄ_oxm は容器外端子、Ｇ₁ 乃至Ｇ
_n はグリッド電極１２０と接続された容器外端子であ
る。１１０は各素子行間の共通配線を同一配線とした電
子源基板である。図１１においては、図７、図１０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
７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。

【０１０５】図１１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１１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。

【０１０６】容器外端子Ｄ_ox1 乃至Ｄ_oxm 及びグリッド
容器外端子Ｇ₁ 乃至Ｇ_n は、不図示の制御回路と電気的
に接続されている。

【０１０７】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。

【０１０８】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。

【０１０９】

【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。

【０１１０】［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法は、基本的には図２と同様
である。

【０１１１】以下、図１及び図２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。

【０１１２】工程−ａバルク組成が下記表１に示される無アルカリガラス基体
を清浄化し、この無アルカリガラス基体１上に、スパッ
タ法によりＳｉＯ₂ の被覆層６を２００ｎｍ積層し、こ
れを基板として用いる（図２（ａ））。

【０１１３】

【表１】

【０１１４】工程−ｂこの基板上に、素子電極パターンに対応する開口部を有
するホトレジスト（ＲＤ−２０００Ｎ−４１／日立化成
社製）のマスクパターンを形成し、真空蒸着法により、
厚さ５ｎｍのＴｉ、厚さ３０ｎｍのＰｔを順次堆積し
た。次に、ホトレジスト有機溶剤で溶解し、Ｐｔ／Ｔｉ
堆積膜をリフトオフして、素子電極２，３を形成した
（図２（ｂ））。素子電極の間隔Ｌは１０μｍ、素子電
極の幅Ｗは５００μｍである。

【０１１５】工程−ｃ素子電極２，３上及びその間隙部に、膜厚３ｎｍのＰｄ
Ｏからなる導電性膜４をフォトリソグラフィーの工程に
より形成した（図２（ｃ））。導電性膜４の幅は１００
μｍである。

【０１１６】工程−ｄ上記素子を図４に示す真空処理装置に設置し、真空容器
５５内を排気ポンプ５６にて排気し、２．７×１０^-3Ｐ
ａの真空度に達した後、素子に素子電圧Ｖ_f を印加する
ための電源５１より、各素子の素子電極２，３間にそれ
ぞれ電圧を印加し、通電処理（フォーミング処理）し
た。

【０１１７】本実施例では、（＋）電極をグランドレベ
ルにし、（−）電極側に電圧パルスを印加した。このと
き印加したパルスは三角波で、パルス幅は１ｍｓｅ
ｃ．、パルス間隔は１０ｍｓｅｃ．とし、電圧を２Ｖ／
ｍｉｎ．、０．１Ｖステップで徐々に上昇させた。

【０１１８】また、上記のパルスとパルスの間に波高値
０．１Ｖの抵抗測定用のパルスを挿入して電流を測るこ
とにより抵抗を検知し、電圧が１６Ｖに達したときに素
子を流れる電流はほとんど０になり、フォーミングが終
了した。

【０１１９】工程−ｅ続いて真空容器５５内を１．３×１０^-4Ｐａのベンゾニ
トリル雰囲気下とし、素子電極間に波高値１５Ｖの矩形
波パルス電圧を印加し、活性化処理をした。この時、素
子電流Ｉ_f 及び放出電流Ｉ_e を測定しながら、印加し
た。

【０１２０】本実施例では、（＋）電極をグランドレベ
ルにし、（−）電極側に電圧パルスを印加した。矩形パ
ルスの幅は１ｍｓｅｃ．、パルス間隔は５ｍｓｅｃ．と
し、１パルス毎にパルスの極性を逆転させ、約６０分で
活性化処理を終了した。

【０１２１】この活性化処理によって、活性化前にはほ
とんど０であった素子電流Ｉ_f 及び放出電流Ｉ_e が著し
く増加した。活性化終了時の素子電流Ｉ_f の値は２．０
ｍＡであった。本実施例の素子では、同条件で作成した
素子の素子電流値の再現性は高く、素子間でのばらつき
は約５％以内であった。

【０１２２】工程−ｆ活性化工程を終了した電子放出素子を、活性化工程と同
じ真空処理装置中で安定化工程を行った。安定化処理に
用いた真空容器は、イオンポンプ、ターボモレキュラー
ポンプ、及びスクロールポンプを用いたものである。安
定化処理は、１５０℃で８時間素子を加熱して行い、こ
の場合、素子とともに真空容器全体の加熱も行った。

【０１２３】上述の工程で作製した電子放出素子の特性
及び形態を把握するために、上述の図４の真空処理装置
を用いて駆動させ、駆動に伴う素子電流Ｉ_f 及び放出電
流Ｉ_e の時間変化を観測した。

【０１２４】駆動は、（＋）電極側をグランドレベルに
しておいて、（−）電極側に電圧パルスを印加して行っ
た。電圧パルスは矩形波で、パルス幅０．１ｍｓｅ
ｃ．、パルス間隔は１６．７ｍｓｅｃ．とし、２４時間
連続駆動した。測定を行った際の真空度は１．０×１０
^-7Ｐａであった。また、放出電流測定のためのアノード
電極と電子放出素子の距離は４ｍｍ、アノード電極の電
位を１ｋＶとした。

【０１２５】駆動に伴う電子放出効率（＝放出電流値／
素子電流値）の変化は、駆動開始から１０分後の効率η
_i と２４時間後の効率η_e との比で評価した。

【０１２６】本実施例で作成した電子放出素子の電子放
出効率の変化η_e ／η_i は、測定を行った１０素子の平
均で１．０８であり、ばらつきは１０％以内であった。

【０１２７】［比較例１］バルク組成が下記表２に示さ
れる青板ガラス上に、実施例１と同様にスパッタ法によ
り２００ｎｍのＳｉＯ₂ の被覆層をコーティングした基
板を用い、実施例１と同様の手順で電子放出素子を作成
した。

【０１２８】

【表２】

【０１２９】この電子放出素子に対して実施例１及び比
較例１と同じ真空処理装置内で、同じ条件でフォーミン
グ処理及び活性化処理を施した。活性化処理終了後の素
子電流値は２．２ｍＡであった。

【０１３０】活性化処理を行った電子放出素子に対し
て、実施例１と同じ条件で安定化工程を行い、同様の条
件で２４時間駆動し、駆動に伴う電子放出効率の変化に
ついて観測した。

【０１３１】観測の結果、本比較例の電子放出素子で
は、測定した１０素子の平均で、初期０．１４％であっ
た電子放出効率が、２４時間後には０．２５％まで上昇
しており、η_e ／η_i ＝１．７９と大きかった。

【０１３２】［実施例２］バルク組成が下記表３に示さ
れる無アルカリガラス基体上に、ＣＶＤ法によりＰＳＧ
（リンケイ酸ガラス；Ｐ／Ｓｉ＝５％）を１０００ｎｍ
形成し、これを基板として用いた。リンをドープしたＳ
ｉＯ₂ を主成分とする被覆層の場合、この様に厚く作成
しても、クラック等のない層を得ることができる。この
基板に対して、実施例１及び比較例１，２と同様の手順
で電子放出素子を作成した。

【０１３３】

【表３】

【０１３４】この電子放出素子に対して、実施例１及び
比較例１、２と同じ真空処理装置内で、同じ条件でフォ
ーミング処理及び活性化処理を施した。活性化処理終了
後の素子電流値は、実験した１０素子の平均で、２．５
ｍＡ、ばらつきは１５％以内であった。

【０１３５】活性化処理を行った電子放出素子に対し
て、実施例１と同じ条件で安定化工程を行い、同様の条
件で２４時間駆動し、駆動に伴う電子放出効率の変化に
ついて観測した。

【０１３６】観測の結果、本実施例の素子では、１０素
子の平均で、η_e ／η_i ＝１．０５と小さかった。

【０１３７】［実施例３］本実施例は、実施例１で使用
したのと同じ無アルカリガラス基体上に、ＣＶＤ法によ
り２０００ｎｍのＰＳＧ（リンケイ酸ガラス；Ｐ／Ｓｉ
＝５％）を作成して基板を形成し、この基板上に複数の
表面伝導型電子放出素子を単純マトリクス配線した電子
源を作成し、画像形成装置を形成した例である。この画
像形成装置の構造は図６及び図７に示したものと同様の
構造を呈しており、素子の数はＸ方向、Ｙ方向とも１０
０個である。

【０１３８】それぞれの素子電極及び配線は、実施例
１、２及び比較例１、２で用いたのと同じ５ｎｍのＴ
ｉ、及び３０ｎｍのＰｔで、Ｘ方向配線とＹ方向配線と
の間には絶縁層としてＳｉＯ₂ 層が設けられている。電
子放出部を形成するための導電性膜としては、本実施例
の場合も膜厚３ｎｍのＰｄＯを用いた。これらは全てフ
ォトリソグラフィーの工程によって作成されている。

【０１３９】１００×１００個の表面伝導型電子放出素
子が形成されている基板、支持枠、及び内面に蛍光謨と
メタルバックが形成されたフェースプレートを、フリッ
トガラス等を塗布した後に、大気中或いは窒素中におい
て４００〜５００℃で１０分間以上焼成することにより
封着して、外囲器を作成した。

【０１４０】本実施例で使用した無アルカリガラス板
は、熱膨張係数が８３×１０^-7と青板ガラスに近い値で
あり、青板ガラスと同じフリットを使用することができ
る。他の熱膨張係数が小さい無アルカリガラス板を用い
た場合には、例えば旭ガラス製ＰＦＡ−１０の様な熱膨
張係数が小さいフリットを適宜使用することで封着を行
うことができる。

【０１４１】外囲器を形成した後、基板上の１００×１
００個の素子に対して、まずフォーミング処理を施し
た。本実施例では、フォーミングはＸ方向配線に接続し
た端子をグランドレベルに接続し、Ｙ方向配線にパルス
電圧を印加して１ラインずつ行ったが、フォーミングの
方法はこれに限定されるものではない。

【０１４２】フォーミング処理工程を終えた後、活性化
処理工程を行った。活性化処理は、実施例１、２と同じ
１．３×１０^-4Ｐａのベンゾニトリル雰囲気下におい
て、各素子に対して実施例１、２と同じ条件の矩形波パ
ルスが印加されるようにして行った。活性化によって素
子電流Ｉ_f 及び放出電流Ｉ_e は著しく増大した。本実施
例では、素子電流Ｉ_f の値がほぼ一定値に達した時点で
活性化処理を終了させた。活性化終了時の素子電流は１
ラインあたり約２００ｍＡであった。

【０１４３】この後、パネル全体を２００℃に加熱しな
がらイオンポンプ、ターボモレキュラーポンプ、及びス
クロールポンプによって排気し、真空度が１．０×１０
^-5Ｐａに達した時点で封止した。

【０１４４】この画像形成装置を駆動周波数６０Ｈｚで
単純マトリクス駆動した。駆動は、走査信号、情報信号
ともパルス幅０．１ｍｓｅｃ．、波高値７Ｖの矩形波を
用いて行う２値の駆動で、走査信号の印加されるライン
の電子放出部には（−）電極に印加される−７Ｖの走査
信号パルスの電圧と（＋）電極に印加される＋７Ｖの情
報信号パルスの電圧差の１４Ｖが印加されるために電子
が放出され、走査信号の印加されないラインの電子放出
部にはグランドレベルと情報信号パルスの電圧差の７Ｖ
が印加されるために電子が放出されないというものであ
る。

【０１４５】本実施例で作成した画像形成装置において
は、電子源の形成されているリアプレートとフェースプ
レートの間隔は３ｍｍ、放出電流を捕獲するためにメタ
ルバックに印加される電圧は１０ｋＶとした。

【０１４６】この様な条件での駆動に伴う電子放出効率
の変化を測定した結果、１ラインあたりの駆動開始から
１０分後の効率と２４時間駆動後の効率の比を表す値η
_e ／η_i は、１００ラインの平均で１．１０であり、効
率変化を非常に低いレベルに抑えることができた。

【０１４７】［実施例４］本実施例は、実施例１で使用
したのと同じ無アルカリガラス基体上に、ＣＶＤ法によ
り２０００ｎｍのＰＳＧ（リンケイ酸ガラス；Ｐ／Ｓｉ
＝５％）を作成して基板を形成し、この基板上に複数の
表面伝導型電子放出素子を梯子状に配線した電子源を作
成し、画像形成装置を形成した例である。この画像形成
装置の構造は図１０及び図１１に示したものと同様の構
造を呈しており、素子の数はＸ方向、Ｙ方向とも１００
個である。

【０１４８】それぞれの素子電極及び配線は、実施例
１、２、３及び比較例１で用いたのと同じ５ｎｍのＴ
ｉ、及び３０ｎｍのＰｔであり、電子放出部を形成する
ための導電性膜としては、本実施例の場合も膜厚３ｎｍ
のＰｄＯを用いた。これらは全てフォトリソグラフィー
の工程によって作成されている。

【０１４９】梯子状配線で接続されている１００×１０
０個の表面伝導型電子放出素子が形成されている基板、
支持枠、及び内面に蛍光膜とメタルバックが形成された
フェースプレートを、フリットガラス等を塗布した後
に、大気中或いは窒素中において４００〜５００℃で１
０分間以上焼成することにより封着して、外囲器を作成
した。

【０１５０】本実施例の梯子状配線の画像形成装置の場
合には、単純マトリクス配線の場合と異なり、電子源の
形成されているリアプレートとフェースプレートの間に
はグリッド電極が設けられている。本実施例の場合も封
着は完全であり、リーク等はなかった。

【０１５１】外囲器を形成した後、基板上の１００×１
００個の素子に対して、まずフォーミング処理を施し
た。本実施例では、フォーミングは、奇数列目の配線を
グランドレベルに接続し、偶数列目の配線にパルス電圧
を印加して１ラインずつ行ったが、フォーミングの方法
はこれに限定されるものではない。フォーミングの際に
電子放出素子に流れる電流の測定より、フォーミングは
どのラインも均一に、且つほぼ完全に行われたことが確
認された。

【０１５２】フォーミング処理工程を終えた後、活性化
処理工程を行った。活性化処理は、実施例１〜３と同じ
１．３×１０^-4Ｐａのベンゾニトリル雰囲気下におい
て、各素子に対して実施例１〜３と同じ条件の矩形波パ
ルスが印加されるようにして行った。活性化処理によっ
て素子電流Ｉ_f 及び放出電流Ｉ_e は著しく増大した。

【０１５３】本実施例の場合も、素子電流Ｉ_f の値がほ
ぼ一定値に達した時点で活性化処理を終了させた。活性
化終了時の素子電流は本実施例の梯子状配置の電子源の
場合にも１ラインあたり約２００ｍＡであった。

【０１５４】この後、パネル全体を２００℃に加熱しな
がらイオンポンプ、ターボモレキュラーポンプ、及びス
クロールポンプによって排気し、真空度が１．０×１０
^-5Ｐａに達した時点で封止した。

【０１５５】この画像形成装置を駆動周波数６０Ｈｚで
駆動した。駆動は各行とも、奇数列目の配線をグランド
レベルに接続して、偶数列目の配線に対してパルス幅
０．１ｍｓｅｃ．、波高値−１４Ｖの矩形パルスを印加
して行った。

【０１５６】本実施例で作成した画像形成装置の場合に
も、電子源の形成されているりアプレートとフェースプ
レートの間隔は３ｍｍ、放出電流を捕獲するためにメタ
ルバックに印加される電圧は１０ｋＶとした。

【０１５７】この様な条件での駆動に伴う電子放出効率
の変化を測定した結果、１ラインあたりの駆動開始から
１０分後の効率と２４時間駆動後の効率の比を表す値η
_e ／η_i は、１００ラインの平均で１．０８であり、効
率変化を非常に低いレベルに抑えることができた。

【０１５８】［実施例５］図１２は、実施例３によるデ
ィスプレイパネル（図７）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。

【０１５９】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は入出力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は画像入力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。

【０１６０】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。

【０１６１】以下、画像信号の流れに沿って各部の機能
を説明する。

【０１６２】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。

【０１６３】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。

【０１６４】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。

【０１６５】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。

【０１６６】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。

【０１６７】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。

【０１６８】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。

【０１６９】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。

【０１７０】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。

【０１７１】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。

【０１７２】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。

【０１７３】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。

【０１７４】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。

【０１７５】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。

【０１７６】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。

【０１７７】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。

【０１７８】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。

【０１７９】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。

【０１８０】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。

【０１８１】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。

【０１８２】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。

【０１８３】以上、各部の機能を説明したが、図１２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。

【０１８４】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。

【０１８５】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。

【０１８６】図１２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１
２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。

【０１８７】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。

【０１８８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
無アルカリガラスの表面にＳｉＯ₂ を主成分とするコー
ティングを施して基板を作成し、この基板を用いること
によって、輝度が高く、かつ駆動中の電子放出効率の変
動の小さい表面伝導型電子放出素子を作成することがで
きる。

【０１８９】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、効率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。

【０１９０】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】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４】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５】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６】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７】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８】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９】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１０】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１１】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１２】実施例５の画像表示装置のブロック図であ
る。

【図１３】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６ＳｉＯ₂ 層５０素子電流Ｉ_f を測定するための電流計５１電子放出素子に素子電圧Ｖ_f を印加するための電
源５２電子放出部５より放出される放出電流Ｉ_e を測定
するための電流計５３アノード電極５４に電圧を印加するための高圧電
源５４電子放出部５より放出される電子を捕捉するため
のアノード電極５５真空容器５６排気ポンプ７１電子源基板７２Ｘ方向配線７３Ｙ方向配線７４電子放出素子７５結線８１リアプレート８２支持枠８３ガラス基板８４蛍光膜８５メタルバック８６フェースプレート８７高圧端子８８外囲器９１黒色導電材９２蛍光体１０１表示パネル１０２走査回路１０３制御回路１０４シフトレジスタ１０５ラインメモリ１０６同期信号分離回路１０７変調信号発生器Ｖｘ，Ｖａ直流電圧源１１０電子源基板１１１電子放出素子１１２電子放出素子を配線するための共通配線１２０グリッド電極１２１電子が通過するための開口

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に設けられた一対の素子電極間に
跨がる導電性膜に電子放出部を有する電子放出素子にお
いて、該電子放出素子が形成される基板が、無アルカリ
ガラス基体上にＳｉＯ₂ を主成分とする被覆層を作成し
た基板であることを特徴とする電子放出素子。
【請求項２】前記被覆層がＳｉＯ₂ 層であることを特
徴とする請求項１に記載の電子放出素子。
【請求項３】前記被覆層がリンをドープしたＳｉＯ₂
層であることを特徴とする請求項１に記載の電子放出素
子。
【請求項４】前記被覆層の厚さが５０ｎｍ以上である
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の電子
放出素子
【請求項５】前記電子放出素子が、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１〜４のいずれか
に記載の電子放出素子。
【請求項６】無アルカリガラス基体上にＳｉＯ₂ を主
成分とする被覆層を作成して基板を形成する工程と、該
基板上に一対の素子電極を形成する工程と、素子電極間
に導電性膜を形成する工程と、該導電性膜に通電する工
程を有することを特徴とする電子放出素子の製造方法。
【請求項７】前記通電工程の後に、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６に記載の電子放出素子の製造方
法。
【請求項８】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１〜５のいずれかに記載の
電子放出素子を複数配置したことを特徴とする電子源。
【請求項９】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８に記載の
電子源。
【請求項１０】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８に記載の電子
源。
【請求項１１】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８〜１０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。