JP2000251669A

JP2000251669A - 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

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Publication number: JP2000251669A
Application number: JP4731699A
Authority: JP
Inventors: Shigeki Yoshida; 茂樹吉田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1999-02-25
Filing date: 1999-02-25
Publication date: 2000-09-14

Abstract

(57)【要約】【課題】電子放出素子の製造過程において、不良な導
電性膜を高い信頼性で検出し、その結果に基づき良好な
導電性膜に再形成し、歩留まりを向上できる電子放出素
子、電子源、画像形成装置、及び歩留まり良い製造方法
を提供する。【解決手段】電子放出素子の製造方法が、基体１上に
一対の素子電極２，３を形成する工程と、基体１上に導
電性膜形成材料を含有する溶液の液滴を付与する工程
と、付与した液滴を熱分解して導電性膜４を形成する工
程と、熱分解して形成される導電性膜４の付与状態を、
導電性膜４に光を照射して検出する工程と、導電性膜付
与状態の異常が検出された場合に、上記溶液の液滴を再
び付与する工程と、素子電極間２，３に通電し導電性膜
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
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】このような表面伝導型
電子放出素子を用いた電子源の導電性膜を、インクジェ
ット装置を用いて形成する方法が、特開平８−２７３５
２９号公報などに開示されている。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２つの種類が
ある。第１の方式は、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式で、ピエゾジ
ェット方式と呼ばれる。第２の方式は、発熱抵抗体によ
り液体を加熱発砲させ、これにより液滴を吐出する方式
で、バブルジェット方式と呼ばれる。

【００１３】このようにして形成される導電性膜は、単
一の電子放出素子の中での膜厚の分布、素子電極間の中
心に対する位置、その形状のばらつきが小さいだけでは
なく、単一の電子源中に多数作製した電子放出素子同士
でも、これらのばらつきが小さいことが必要である。

【００１４】例えば、電子源を構成する電子放出素子同
士での導電性膜の位置のばらつきは、電子放出特性のば
らつきを招く。すなわち、導電性膜がドット状（円状）
で形成されるため、電子放出部の長さは素子電極間に沿
う導電性膜の長さで決まり、導電性膜の位置がずれるこ
とでその長さが変化してしまい、電子放出量にばらつき
を生じてしまう。このような位置ずれが生じないよう
に、インクジェット装置の動作条件は、予め十分な検討
を行い、均一な導電性膜形成を確実に行わなければなら
ない。

【００１５】多数の電子放出素子を用いた平板型の画像
形成装置などを大型化、高精細化するためには、電子源
に含まれる電子放出素子の数をさらに増加させることが
必要である。しかも、電子源が実用できるものとなるた
めには、すべての電子放出素子が良品でなければならな
い。

【００１６】そこで、インクジェット装置を用いて、電
子放出素子の導電性膜を形成する方法においては、単一
の電子放出素子が不良とならないように、インクジェッ
ト装置の制御を確実に行うことに注意が払われるが、電
子放出素子の数が増えるに従い、多数の電子放出素子の
内のいずれかが不良となる確率が大きくなることは避け
られない。

【００１７】インクジェット装置による導電性膜の形成
において、不良が発生する原因には様々なものが考えら
れる。例えば、インクジェット装置を制御する電気信号
にノイズが入り、液滴の吐出が正常に行われず、導電性
膜の膜厚が設定値からずれてしまう場合、機械的振動の
ために電子源基板上で液滴の付与される位置がずれてし
まう場合、インクジェット装置の液体中に異物が混入し
て液滴の吐出が正常に行われず、導電性膜の膜厚、位
置、形状が異常となる場合などが起こりうる。

【００１８】量産を行う場合、形成すべき電子放出素子
の数が増加するに従って、すべての電子放出素子が良品
となること、即ち、歩留まりを向上させることは、非常
に困難になる。

【００１９】歩留まりが低い状態で生産を行うと、製品
のコストは当然高くなり、そればかりでなく、発生する
不良品を処理する必要も生じる。近年、産業活動に伴う
廃棄物の発生を極力制御することが社会的に要請されて
おり、このような観点からも歩留まりの向上は緊急性の
高い課題となっている。

【００２０】そこで、前述した表面伝導型電子放出素子
などの製造過程において、不良の導電性膜を良好な導電
性膜にし、歩留まりを向上させることができる電子放出
素子の製造方法が要望されている。

【００２１】本発明の目的は、上記問題を鑑み、電子放
出素子の製造過程において、不良な導電性膜を高い信頼
性で検出することにより、その検出結果に基づき良好な
導電性膜に再形成し、歩留まりを向上させることができ
る電子放出素子、並びにそれを用いた電子源、画像形成
装置、及び歩留まり良く製造することができるそれらの
製造方法を提供することにある。

【００２２】

【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。

【００２３】即ち、本発明の第一は、基体上に一対の素
子電極を形成する工程と、基体上に導電性膜形成材料を
含有する溶液の液滴を付与する工程と、付与した液滴を
熱分解して導電性膜を形成する工程と、熱分解して形成
される導電性膜の付与状態を検出する工程と、導電性膜
付与状態の異常が検出された場合に、上記溶液の液滴を
再び付与する工程と、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。

【００２４】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。

【００２５】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。

【００２６】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。

【００２７】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。

【００２８】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。

【００２９】

【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。

【００３０】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は基板、２と３は
電極（素子電極）、４は導電性膜、５は電子放出部であ
る。

【００３１】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。

【００３２】対向する素子電極２，３の材料としては、
一般的な金属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
の金属或は合金等から適宜選択される。

【００３３】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。

【００３４】尚、図１に示した構成とは別に、基板１上
に、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。

【００３５】導電性膜４を構成する材料としては、素子
電極の金属とショットキーバリアを形成するものであれ
ばよく、Ｓｉ、Ｇｅ、ＧａＡｓ、ＧａＰなどの半導体、
ＰｄＯ（ｐ）、ＳｎＯ₂ （ｎ）、ＮｉＯ（ｐ）、ＶＯ₂
（ｎ），ＺｎＯ（ｎ）などの酸化物半導体が挙げられ
る。なお、（）内は半導体の伝導型を示している。

【００３６】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。

【００３７】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。

【００３８】本発明の電子放出素子の製造方法を具体的
に述べるならば、基体上に形成された対向する一対の素
子電極と、素子電極間に跨るように形成されその一部に
電子放出部を有する導電性膜により構成される電子放出
素子およびそれらを多数集積して構成される電子源の製
造方法であって、導電性膜の形成プロセスが、導電性膜
形成材料を含有する溶液を、インクジェット装置により
所定位置に液滴として付与する工程と、これを乾燥させ
た後加熱処理を行うことにより導電性微粒子膜とする工
程とを有する方法において、さらに次の新規な工程を有
する電子放出素子および電子源の製造方法である。

【００３９】本発明の好ましい実施の形態は、インクジ
ェット装置により液滴を付与した後、加熱処理して導電
性膜を形成した段階で、導電性膜に光を照射して素子電
極間の電圧を測定する検査を行う工程と、該検査により
不良と判定された導電性膜を除去する工程と、当該箇所
に改めて液滴を付与し、加熱処理して導電性膜を形成す
る工程とを含むものである。

【００４０】ここで、前述した２種類のインクジェット
装置の構造の一例を、図２及び図３に模式的に示す。図
２はピエゾジェット方式によるインクジェット装置を示
し、２１はガラス製第１ノズル、２２はガラス製第２ノ
ズル、２３は円筒形ピエゾ、２５、２６は吐出する液
体、例えは有機金属化合物の溶液の供給チューブ、２７
は電気信号入力端子をそれぞれ示す。該電気信号入力端
子に所定の電圧を印加することにより、上記円筒形ピエ
ゾ２３が収縮し、液体を液滴として吐出させるものであ
る。

【００４１】図３はバブルジェット方式によるインクジ
ェット装置を示すもので、３１は基板、３２は発熱抵抗
体、３３は支持板、３４は液体流路、３５は第１ノズ
ル、３６は第２ノズル、３７はインク流路隔壁、３８、
３９は所定の液体を内部に有する液体室、３１０、３１
１は液体供給口、３１２は天井板である。上記発熱抵抗
体３２が発熱して、液体が発砲し、これによりノズルか
ら液滴が吐出される。

【００４２】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、これに限るものではない。

【００４３】上述のようなインクジェット装置を用い、
所定の位置にのみ導電性膜形成材料を含有する溶液を液
滴として付与し乾燥させた後、加熱処理により液滴を熱
分解することにより、金属あるいは金属酸化物などの微
粒子からなる導電性膜が形成される。

【００４４】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４及び図５に基づい
て説明する。尚、図４及び図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。

【００４５】以下、図４及び図５を参照して簡単に、上
記導電性膜の検査方法を以下に詳述する。図４及び図５
において、１は電子源を形成する基板であり、２、３は
一対の素子電極である。素子電極間にに跨るように導電
性膜が形成されるが、その際、導電性膜が位置ずれして
形成された場合、本発明方法により修正がなされる。図
２及び図３において、４’は位置ずれが生じて修正が必
要とされる導電性膜を表わしている。

【００４６】該導電性膜の位置ずれなどの異常を検出す
るための検査の方法としては、導電膜に光を照射したと
きに両電極の電圧を測定する方法がある。

【００４７】いま、例えば、素子電極２、３はＰｔから
なり、導電性膜４がＰｄＯからなっているとする。Ｐｄ
Ｏ膜はｐ型の半導体であり、Ｐｔ電極との接合面におい
て、半導体−金属接合（ショットキー接合）を形成して
いる。この接合面へ半導体である導電性膜のバンドギャ
ップ以上のエネルギーをもつ光を照射し、そこに発生す
る光起電力を利用して、導電性膜と一対のＰｔ電極との
位置関係を知ることができる。

【００４８】本発明方法の好ましい第１の実施形態は、
図４（ａ）に示すように、光を導電性膜４全体に照射
し、２つの素子電極間の電圧を測定する方法である。Ｐ
ｄＯ膜とＰｔ電極との間には、ＰｄＯ膜が＋、Ｐｔ電極
が−となるように光起電力が発生するが、素子の構造上
２つのＰｔ電極が導電性膜で接続されているため、ちょ
うどショットキーダイオードを極性が逆向きになるよう
に接続したと考えることができ、導電性膜全体に光が照
射された場合、それぞれのＰｔ電極と導電性膜との間に
発生する起電力は、お互いの起電力を打ち消し合うこと
になる。

【００４９】よって、素子電極間の中心に導電性膜が形
成され、それぞれのＰｔ電極と導電性膜との接触面積が
同程度の場合、両電極間の電圧は概ね０Ｖとなる。素子
電極間の中心にから偏心して導電性膜が形成された場合
は、素子電極と導電性膜の接触面積が大きいほうの極性
が電極間電圧に現れ、その大きさは両電極上で発生した
起電力の差となる（図４（ａ））。

【００５０】両電極の中心と導電性膜の中心の相対的な
位置に対する両電極間に発生する電圧の変化は図４
（ｃ）のようになる。図４（ｃ）では素子電極２に対す
る素子電極３の電圧の変化を示した。

【００５１】よって、ある閾値を設けておけば、素子電
極に対する導電性膜の偏心量が、一定の範囲外に形成さ
れている導電性膜を検出することができる。

【００５２】本発明は、導電性膜が半導体で金属電極
（素子電極）との間にショットキー接合を形成する場合
であれば適用可能である。

【００５３】照射する光は、半導体のバンドギャップよ
りも大きいエネルギーをもつ光であれば、何でもよい。
好ましくは、波長のそろった、光強度のあるレーザーが
よいが、これに限られない。

【００５４】本発明方法の好ましい第２の実施形態は、
図５（ａ）に示すように、導電性膜よりも小さい径の光
スポットを、素子電極間を横切るように導電性膜上を走
査させ、その時の両電極間の電圧変化を測定する方法で
ある。

【００５５】本方法の動作を図５（ａ）に基づいて説明
する。図５（ａ）は、図４と同様な構成の電子放出素子
を、導電性膜を含み素子電極間を直角に横切る方向から
見た断面図である。

【００５６】いま、光スポット７の径Ｄｐ＞素子電極間
の幅ｔという関係を満たしており、光スポット７の断面
形状は概ね円形で中心ほど光強度が強いような分布をし
ているものとする。

【００５７】例えば、２つの素子電極２、３のうち、素
子電極２上の導電性膜４に光スポット７が位置している
場合（図５（ａ））、素子電極２と導電性膜４の間には
光起電力が発生する。このとき、素子電極３には素子電
極２と逆極性の電圧が発生している。これは、素子電極
３は導電性膜４が発生する電圧の極性と同じ極性になる
からである。よって、予め電極金属材料と薄膜半導体材
料の組み合わせで決まる極性を確認しておけば、両電極
の電位差の方向を測定することで、素子電極２の方に光
スポット７が位置していることが判別される。

【００５８】なお、電極間隙から光スポットの距離が遠
ざかるにつれて、両電極に発生する起電力は低下する
（図５（ａ））。これは、光照射部において発生したキ
ャリアが、そこから電極間隙までの間の非光照射部の導
電性膜／金属電極界面において再結合するためである。
よって、電極間隙に最も近い電極エッジ付近に光スポッ
トが近づいたとき、起電力の絶対値は最大になる。

【００５９】光を検出できる電極間隙からの距離は、生
成キャリアの再結合による起電力の低下の程度と、検出
できる電圧によって決ってくる。上述した導電性膜（半
導体）、金属電極においては、検出する最低電圧を数十
μＶとすれば、電極間隙から光を検出できる距離の範囲
は概ね数ｍオーダーで、望ましくは数百μｍ以下が好適
である。このような非光照射部における生成キャリアの
再結合は、光照射部の電極間隙とは反対側の非光照射部
においても発生している。

【００６０】２つの素子電極２、３に跨るように光スポ
ット７が位置している場合は、それぞれの電極に照射さ
れる光スポット７の照射面積に応じて、極性が逆の電圧
がそれぞれその領域に発生し、その差分の電圧が両電極
に発生する。よって、両電極２、３を跨るように光スポ
ット７が移動した場合の素子電極２に対する素子電極３
の電位差は図５（ｂ）のように変化する。

【００６１】このように、導電性膜上を光スポットが移
動したときに両電極間からモニターされる光起電力を利
用すると、素子電極と導電性膜との位置関係を把握する
ことができる。

【００６２】すなわち、素子電極間の中心に導電性膜４
が形成されている場合、光スポット７の移動に伴う両電
極間に発生する電圧は点対称なプロファイルになるのに
対し（図５（ｂ））、偏心して導電性膜が形成されてい
る場合は、非点対称なプロファイル（図５（ｃ））にな
る。さらに、その非対称性プロファイルの素子電極間の
中心からの左右のプロファイルの距離を比較すること
で、素子電極間の中心からの導電性膜のずれ量をも把握
することができる。

【００６３】以上のような第１及び第２の実施形態の検
査方法により、主に形成位置のずれが発生した導電性膜
を不良と判定する。

【００６４】導電性膜の除去方法としては、物理的に除
去する方法を採用する。例えば、先端にシリコンゴムな
ど柔らかくて付着性のあるものを付けた細いロッドを、
導電性膜に押しつけて、シリコンゴムに膜を付着させて
取り除く方法等である。

【００６５】この際、予め除去すべき導電性膜の基板に
対する付着力を低下させる処理を施すと、導電性膜の除
去が確実に行える。具体的には、導電性膜が導電性の金
属酸化物微粒子により構成されている場合、これを還元
して金属とすると、ガラス基板に対する付着力が小さく
なる場合がある。例えばＰｄＯ微粒子により導電性膜が
形成されている場合、水素を含有する雰囲気に曝露する
ことにより容易に金属Ｐｄに還元することができる。

【００６６】本発明の電子放出素子および電子源の製造
方法において、以上の導電性膜の除去工程の後、再度液
滴を付与し、これを乾燥加熱することで導電性膜を形成
し、同様な方法で導電性膜の異常がないかを確認する。

【００６７】このようにして基板１上の素子電極２，３
間の適切な位置に導電性膜４が形成されることになる。

【００６８】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。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。

【００６９】通電フォーミングの電圧波形の例を図６に
示す。

【００７０】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６（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６（ｂ）に示した手法
がある。

【００７１】まず、パルス波高値を定電圧とした場合に
ついて図６（ａ）で説明する。図６（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。

【００７２】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６（ｂ）で説明する。
図６（ｂ）におけるＴ₁ 及びＴ₂ は、図６（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。

【００７３】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。

【００７４】フォーミング処理以降の電気的処理は、例
えば図７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７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。

【００７５】図７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。

【００７６】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。

【００７７】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。

【００７８】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。

【００７９】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。

【００８０】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。

【００８１】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Ｉ_f 、放出電流Ｉ_e が、著しく変化するように
なる。

【００８２】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。

【００８３】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。

【００８４】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。

【００８５】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。

【００８６】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。

【００８７】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８を参照しながら説明
する。

【００８８】図８は、図７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８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。

【００８９】図８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。

【００９０】即ち、第１に、本素子はある電圧（閾値電
圧と呼ぶ；図８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。

【００９１】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。

【００９２】第３に、アノード電極５４（図７参照）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。

【００９３】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。

【００９４】図８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。

【００９５】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。

【００９６】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。

【００９７】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。

【００９８】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９を
用いて説明する。図９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。

【００９９】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）。

【０１００】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。

【０１０１】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。

【０１０２】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。

【０１０３】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。

【０１０４】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。

【０１０５】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１０と図１１
及び図１２を用いて説明する。図１０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１１は、図
１０の画像形成装置に使用される蛍光膜の模式図であ
る。図１２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。

【０１０６】図１０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８
４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。

【０１０７】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。

【０１０８】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。

【０１０９】図１１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１１（ａ））あるい
はブラックマトリクス（図１１（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。

【０１１０】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。

【０１１１】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。

【０１１２】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。

【０１１３】図１０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。

【０１１４】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。

【０１１５】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。

【０１１６】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。

【０１１７】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。

【０１１８】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。

【０１１９】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。

【０１２０】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。

【０１２１】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。

【０１２２】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。

【０１２３】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。

【０１２４】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。

【０１２５】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。

【０１２６】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。

【０１２７】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
する必要があるが、これには同期信号分離回路１０６の
出力部にＡ／Ｄ変換器を設ければ良い。これに関連して
ラインメモリ１０５の出力信号がデジタル信号かアナロ
グ信号かにより、変調信号発生器１０７に用いられる回
路が若干異なったものとなる。即ち、デジタル信号を用
いた電圧変調方式の場合、変調信号発生器１０７には、
例えばＤ／Ａ変換回路を用い、必要に応じて増幅回路等
を付加する。パルス幅変調方式の場合、変調信号発生器
１０７には、例えば高速の発振器及び発振器の出力する
波数を計数する計数器（カウンタ）及び計数器の出力値
と前記メモリの出力値を比較する比較器（コンパレー
タ）を組み合わせた回路を用いる。必要に応じて、比較
器の出力するパルス幅変調された変調信号を電子放出素
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。

【０１２８】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。

【０１２９】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。

【０１３０】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。

【０１３１】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。

【０１３２】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
夫々一体の同一配線とすることもできる。

【０１３３】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１０、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１０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。

【０１３４】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。

【０１３５】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。

【０１３６】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。

【０１３７】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。

【０１３８】

【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。

【０１３９】［実施例１］本実施例の電子放出素子の製
造方法を図３（ａ）〜（ｆ）を用いて、以下に工程を追
って説明する。

【０１４０】絶縁性基板１として石英基板を用い、これ
を洗剤、純水および有機溶剤により十分に洗浄（図１５
（ａ））後、ホトレジスト（ＲＤ−２０００Ｎ日立化
成社製）を２５００ｒｐｍ、４０秒でスピンナー塗布
し、８０℃で２５分加熱してプリベークした（図１５
（ｂ））。

【０１４１】電極間隙は１０μｍ、電極間隙方向の長さ
は５ｍｍ、電極間隙方向と直角方向の長さを２０ｍｍの
電極形状に対応するマスクを用いて密着露光し、ＲＤ−
２０００−Ｎ用の現像液で現像した（図１５（ｃ））。
１２０℃で２０分加熱してポストべークした電極の材料
としては導電性を有するものであればどのようなもので
あっても構わないが、本実施例では金属Ｐｔを用いた。
Ａｒ雰囲気中のスパッタリングで膜厚が３００ｎｍにな
るまで蒸着した（図１５（ｄ））。

【０１４２】アセトンでリフトオフし、アセトン、イソ
プロピルアルコール、続いて酢酸ブチルで洗浄後、乾燥
した（図１５（ｅ））。

【０１４３】酢酸パラジウムジプロピルアミンを酢酸ブ
チルを溶媒とし、バブルジェット装置を用いて、有機金
属からなるドット状の有機金属薄膜を形成した。ドット
の径は約１００μｍφであった。これを、空気中におい
て３００℃で１時間焼咸し、酸化パラジウム（ＰｄＯ）
を主体とする導電性膜４を形成した（図１５（ｆ））。
ＰｄＯの膜厚は、約１０ｎｍであった。なお、ピエゾジ
ェットを用いても、同様に導電性膜４を成膜することが
できる。

【０１４４】本電子放出素子を光学顕微鏡で観察したと
ころ、素子電極間の概ね中心に導電性膜が形成されてい
るのが目視で確認できた（図４（ａ））。この電子放出
素子を素子Ａとする。

【０１４５】同様な方法で、素子電極間の中心から偏心
させて導電性膜を形成した電子放出素子を作製した（図
４（ｂ））。この素子を光学顕微鏡で観察したところ、
素子電極間の中心から約２０μｍ偏心して導電性膜が形
成されていた。これを素子Ｂとする。

【０１４６】このようにして作製した素子の導電性膜全
体に、キセノンランプをレンズで絞って光照射領域を数
ｍｍとした光を照射し、両電極間に発生する電圧を測定
した。素子Ａでは、電極電圧が〜０Ｖであるのに対し、
素子Ｂでは、素子電極２に対する素子電極３の電圧が〜
＋０．２ｍＶであった。この結果より、素子Ｂの導電性
膜は素子電極間の中心よりも、素子電極２側に偏心して
いることがわかる。

【０１４７】［実施例２］実施例１で作製した２つの素
子Ａ，Ｂに対し、次の方法で光を照射し、素子電極間の
電圧を測定した。照射する光にはＡｒレーザー、５１
４．５ｎｍを用い、スポット径はレンズ系で絞り約１５
μｍφとした。素子電極間を直角に横切るように光スポ
ットを走査しながら電極間の電圧変化を上記２素子Ａ，
Ｂについて測定した。

【０１４８】素子電極間の中心に導電性膜が形成されて
いる素子Ａの場合の電圧変化は図５（ｂ）のように点対
称なプロファイルであり、電圧の絶対値の最大値は概ね
１ｍＶ程度であった。これに対し、素子電極間の中心か
ら偏心して導電性膜が形成されている素子Ｂの場合は図
５（ｃ）のように非点対称なプロファイルとなった。こ
のプロファイルから、素子Ｂにおいては、素子電極２の
方向に約２０μｍだけ導電性膜がずれていることがわか
った。

【０１４９】［実施例３］本実施例の電子源の製造方法
を、図１６及び図１７を用いて、以下に工程を追って説
明する。

【０１５０】工程−ａ洗浄した青板ガラス上に、ＳｉＯ₂ をスパッタリング法
により０．５μｍ成膜して、これを基板１として用い
る。基板上にホトレジスト（ＡＺ１３７０；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、現像を行って素子電極の形状に対応する開口を設
ける。続いてＴｉを５ｎｍ、Ｐｔを５０ｎｍの厚さスパ
ッタリング法により堆積したのち、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１６
１、１６２を形成する（図１６（ａ））。

【０１５１】工程−ｂ次に、ピエゾジェット方式のインクジェット装置によ
り、有機パラジウムのエタノールアミン錯体の溶液を液
滴として付与し、導電性膜の前駆体となる膜１６４を形
成する。上記前駆体膜は略円形でその直径はおよそ４０
μｍである。正常に形成された前駆体膜に後述する熱処
理を行うと、膜厚がおよそ１５ｎｍ程度となるように、
前記液滴の付与条件を設定した。また、後述の熱処理の
条件では、微粒子の粒径は１０ｎｍ程度となる（図１６
（ｂ））。なお、ここで使用したインクジェット装置は
図２に示したものと同じ構成を有し、２つのノズルの内
一方を上記前駆体膜の形成に用いた。

【０１５２】工程−ｃ続いて、３００℃で１０分間の熱処理を施し、上記前駆
体膜をＰｄＯ微粒子よりなる導電性膜に変化させた（図
１６（ｂ））。

【０１５３】工程−ｄ実施例１で示した方法により、各素子に光を照射し、素
子電極間の電圧を測定した。電圧の測定には、金属の先
端が鋭利なプローブを電極に接触させることで行った。
両電極間の電圧の絶対値が０．２ｍＶ以上の素子を不良
とみなし（例えば、図１６（ｂ）の修正が必要な導電性
膜１６４’）、先端に直径２００μｍ、厚さ５００μｍ
のシリコンゴムを付けた不図示のロッドを、当該素子部
に押し当てて引き上げ、不良と判定された導電性微粒子
膜を上記シリコンゴムに吸着させ、除去した（図１６
（ｃ））。

【０１５４】工程−ｅ続いて、上記工程で不良の導電性膜を除去した部分に、
前記工程−ｂと同じ条件で再度前駆体膜を形成し、乾
燥、焼成し、顕微鏡および本発明の方法により、適切な
導電性膜が形成されていることを確認した（図１６
（ｄ））。

【０１５５】工程−ｆＡｇペーストを所定の形状にスクリーン印刷し、これを
加熱焼成してＹ方向配線１７３を形成する。なお、Ｙ方
向配線の厚みは約２０μｍ、幅は１００μｍとした（図
１７（ｅ））。

【０１５６】工程−ｇガラスペーストを所定の形状に印刷し、これを加熱焼成
して、層間絶縁層１７４を形成する。このとき素子電極
１６２の部分は覆わないように切り欠き１７５を設け
る。層間絶縁層の幅は約２５０ｎｍで、厚さはＹ方向配
線と重なる部分で約２０μｍ、他の部分で約３５μｍと
なるようにした（図１７（ｆ））。

【０１５７】工程−ｈ続いて、上記層間絶縁層１７４の上にＡｇぺーストを印
刷し、これを加熱焼成してＸ方向配線１７６を形成し
た。なお、Ｘ方向配線の幅は約２００μｍ、厚さは１５
μｍとした（図１７（ｇ））。

【０１５８】工程−ｉここまでの工程で作成した電子源基板（その間に前記導
電性膜が形成されている一対の素子電極が複数配置され
た基板）を用い、図１０に示す構成の画像形成装置を形
成した。

【０１５９】すなわち、前記電子源基板７１をフリット
ガラスによりリアプレート８１上に固定し、その後、電
子源基板７１の５ｍｍ上方に、フースプレー―ト８６
（ガラス基板８３の内面に蛍光膜８４とメタルバック８
５が形成されて構成される）を支持枠８２を介して配置
し、フェースプレート８６、支持枠８２、リアプレ一ト
８１の接合部にフリットガラスを塗布し、大気中におい
て４００℃で１０分間焼成することで封着した。

【０１６０】図１０において、７４は電子放出素子、７
２、７３はそれぞれＸ方向およびＹ方向の素子配線であ
る。

【０１６１】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、本実施例では蛍光体はストライプ形
状を採用し、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、蛍光膜８４を作製した。

【０１６２】ブラックストライプの材料として通常良く
用いられている黒鉛を主成分とする材料を用いた。ガラ
ス基板８３に蛍光体を塗布する方法は、スラリー法を用
いた。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。メタルバックは、蛍光膜作成後、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を真空蒸着することで作
製したフェースプレート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たので省略した。

【０１６３】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なくてはいけないた
め、十分な位置合せを行なった。なお、電子源基板の周
辺に、不図示のゲッターを設置した。

【０１６４】工程−ｊ以上のようにして完成した外囲器８８内を不図示の排気
管を通じ真空ポンプにて１０^-4Ｐａ程度の圧力まで排気
し、フォーミング処理により、複数の導電性膜の各々に
電子放出部を形成した。即ち、フォーミング処理は、図
１８に示すように、Ｙ方向の配線を共通電極１８３に接
続し、Ｘ方向の配線を１ラインづつ通電処理することに
より行い、複数の導電性膜にそれぞれ電子放出部を形成
した。１８１がＸ方向配線、１８２はＹ方配線であり、
このＹ方向配線１８２は共通電極１８３を介してグラン
ドに接続されている。Ｘ方向配線、Ｙ方向配線の各交点
に対応して、電子放出素子１８４が一つずつ配置されて
いる。

【０１６５】１８５はパルス発生器で、正極はＸ方向配
線の一つに接続されており、負極は電流測定用抵抗１８
６を介してグランドに接続されている。１８７はパルス
電流をモニターするためのオシロスコープである。

【０１６６】フォーミング処理に用いた電圧波形は、図
６（ｂ）に示されるものである。

【０１６７】図６（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 ＝
１ｍｓｅｃ、Ｔ₂ ＝１０ｍｓｅｃとし、三角波の波高値
（ピーク電圧）は０．１Ｖステップで上昇させてフォー
ミング処理を行った。またフォーミング処理中は、同時
に０．１Ｖの電圧で、フォーミング用パルスの休止期間
中に抵抗測定用パルスを挿入して、抵抗の測定を行なっ
た。この測定値が１素子あたり１００ＫΩ以上になった
時、フォーミング処理を終了した。

【０１６８】工程−ｋ続いて、外囲器８８内にアセトンを導入し、圧力を１．
３×１０^-2Ｐａとし、工程−ｊと同様にパルス電圧を印
加して前述の活性化処理を行なった。印加したパルスは
波高値１８Ｖの矩形波パルスとした。

【０１６９】工程−ｌこの後、外囲器全体を２００℃に保持しながら１０時間
排気を続け、圧力を１．３×１０^-6Ｐａまで下げ、マト
リクス駆動により表示機能が正常に働くことを確認して
から、不図示の排気管をガスバーナーで熱することで溶
着し外囲器の封止を行った。そして最後に、高周波加熱
によりゲッター処理を行った。

【０１７０】以上のようにして作製された画像形成装置
は、画像に欠陥がなく、目立つ輝度ばらつきもないもの
であった。

【０１７１】［実施例４］本実施例は、前述の実施例３
と比べて、複数の電子放出素子の配線方法が異なってい
る。本実施例は、梯子型配線の例を示すものである。

【０１７２】本実施例においては、図１９に示すよう
に、実施例３と同様の方法にて作成された導電性膜１９
４を有する一対の素子電極１９２，１９３の複数対が接
続された一対の配線１９５ａ、１９５ｂを複数ライン有
する基板１９１を、図１４のように、電子通過口１２１
を有するグリッド電極１２０を備える外囲器内に配置
し、実施例３と同様の方法にて画像表示装置とした。

【０１７３】本実施例においても、実施例３と同様の効
果を得ることができる。

【０１７４】［実施例５］本実施例のプロセスは、次の
点を除き、実施例３と同様である。

【０１７５】すなわち、実施例２と同様な方法で導電性
膜の不良を検出した測定条件の詳細は実施例２と同様で
ある。左右のプロファイルの対称性から判断し、２０μ
ｍ以上左右どちらかに電極に対して位置ずれしている素
子部を不良とした。

【０１７６】不良素子の除去は、まず、導電性膜を水素
還元してから、実施例３と同様な方法にて行った。すな
わち、電子源を約１５０℃に保持しながら、図２０に示
す二重構造のノズルを用いて、不良の素子の部分を局所
的に還元雰囲気に曝露した。図２０において、１４１は
内側ノズル、１４２は外側ノズル、１４３は還元性ガス
の気流、１４４は導電性膜である。

【０１７７】用いた基体は、水素Ｈ₂ を窒素Ｎ₂ により
希釈した混合ガスで、水素の含有率は２％とした。な
お、水素の空気中における爆発範囲の下限は４％であ
り、上記混合ガスを使用するに当たっては、製造装置周
辺の排気を十分に行えば良く、特別の防爆設備は必要と
しない。

【０１７８】先端に直径２００μｍ、厚さ５００μｍの
シリコンゴムを付けたロッドを、当該素子部に押し当て
て引き上げ、不良と判定された導電性微粒子膜を上記シ
リコンゴムに吸着させ、除去した。

【０１７９】以上のようにして作成された画像形成装置
は、画像に欠陥がなく、目立つ輝度ばらつきもないもの
であった。

【０１８０】［実施例６］図２１は、ディスプレイパネ
ル（図１０）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。

【０１８１】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。

【０１８２】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。

【０１８３】以下、画像信号の流れに沿って各部の機能
を説明する。

【０１８４】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。

【０１８５】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。

【０１８６】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。

【０１８７】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。

【０１８８】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。

【０１８９】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。

【０１９０】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。

【０１９１】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。

【０１９２】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。

【０１９３】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。

【０１９４】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。

【０１９５】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。

【０１９６】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。

【０１９７】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。

【０１９８】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。

【０１９９】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。

【０２００】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。

【０２０１】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。

【０２０２】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。

【０２０３】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。

【０２０４】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。

【０２０５】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。

【０２０６】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。

【０２０７】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。

【０２０８】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。

【０２０９】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。

【０２１０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
素子電極間に電子放出部を有する導電性膜を備える電子
放出素子の製造過程において、不良の導電性膜を良好な
導電性膜に修正することができるので、電子放出素子の
製造の歩留まりを向上させることができる。

【０２１１】特に、複数の電子放出素子を備える電子源
の製造過程にあっては、部分的に発生した不良の導電性
膜を部分的に修正することができ、多数の電子放出素子
を集積した電子源を形成し、さらにこの電子源を用いた
画像形成装置を作成する場合には、歩留まりを著しく向
上させることができ、画像欠陥がなく、目立った輝度の
ばらつきのない画像形成尨置を提供することができ、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】ピエゾジェット方式のインクジェット装置の構
成を示す模式図である。

【図３】バブルジェット方式のインクジェット装置の構
成を示す模式図である。

【図４】本発明において、導電性膜付与状態の異常を検
出する手段およびその様子を示す図である。

【図５】本発明において、導電性膜付与状態の異常を検
出する手段およびその様子を示す図である。

【図６】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７】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８】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９】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１０】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１１】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】本発明に好適な表面伝導型電子放出素子の製
造方法を示す模式図である。

【図１６】マトリクス配線の電子源を形成する工程を説
明するための模式図である。

【図１７】マトリクス配線の電子源を形成する工程を説
明するための模式図である。

【図１８】フォーミング工程での配線を説明するための
模式図である。

【図１９】梯子型配線の電子源の構成を説明する模式図
である。

【図２０】局所的に還元雰囲気を形成するための装置の
構成を示す模式図である。

【図２１】実施例６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２１ガラス製第１ノズル２２ガラス製第２ノズル２３円筒形ピエゾ２５、２６液体供給チューブ２７電気信号入力端子３１基板３２発熱抵抗体３３支持板３４液体流路３５第１ノズル３６第２ノズル３７インク流路隔壁３８、３９液体室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１４１内側ノズル１４２外側ノズル１４３還元性ガスの気流１４４導電性膜１８１Ｘ方向配線１８２Ｙ方向配線１８３共通電極１８４電子放出素子１８５パルス発生器１８６電流測定用抵抗１８７オシロスコープ１９１基板１９２，１９３素子電極１９４導電性膜１９５ａ，１９５ｂ配線２０１ディスプレイパネル３１０、３１１液体供給口３１２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１００６ＣＰＵ１００７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、１０１３ＴＶ信号受信回路１０１４入力部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基体上に一対の素子電極を形成する工程
と、基体上に導電性膜形成材料を含有する溶液の液滴を付与
する工程と、付与した液滴を熱分解して導電性膜を形成する工程と、熱分解して形成される導電性膜の付与状態を、導電性膜
に光を照射して検出する工程と、導電性膜付与状態の異常が検出された場合に、上記溶液
の液滴を再び付与する工程と、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。
【請求項２】前記導電性膜の付与状態を検出する工程
が、導電性膜全体に光を照射して、素子電極間の電圧を
測定す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。
【請求項３】導電性膜よりも小さい径の光スポットを
少なくとも素子電極間を横切る方向へ導電性膜上を走査
し、その移動に対する素子電極間の電圧を測定すること
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。
【請求項４】前記溶液の液滴を再び付与する工程が、
導電性膜の付与状態の検出結果に基づいて異常のある導
電性膜を還元雰囲気に曝露した後、これを除去する工程
の後に行われ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の製造方法。
【請求項５】前記溶液の液滴を付与する工程が、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１〜４のいずれかに記載の電子放出素子の製造方
法。
【請求項６】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５に記載の電子
放出素子の製造方法。
【請求項７】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５に記載の電子放出素子の製造
方法。
【請求項８】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１〜７のい
ずれかに記載の電子放出素子の製造方法。
【請求項９】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１〜７のいずれかに記載の電
子放出素子の製造方法。
【請求項１０】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
９に記載の電子放出素子の製造方法。
【請求項１１】請求項１〜１０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。
【請求項１２】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１１に記載の電子放
出素子。
【請求項１３】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１１又は１２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１４】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１３に記
載の電子源。
【請求項１５】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１３に記載の電
子源。
【請求項１６】請求項１３〜１５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１〜１０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。
【請求項１７】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１３〜１５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。
【請求項１８】請求項１７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１６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。