JP2000311595A

JP2000311595A - 電子源、画像形成装置、及びこれらの製造方法

Info

Publication number: JP2000311595A
Application number: JP2000040390A
Authority: JP
Inventors: Hideji Kawasaki; 秀司川崎
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1999-02-24
Filing date: 2000-02-18
Publication date: 2000-11-07
Anticipated expiration: 2020-02-18
Also published as: JP3472221B2; US6878027B1

Abstract

(57)【要約】【課題】短時間で印加電圧波形の制約なく、堆積処理
を施すことが可能な電子源の製造方法を提供する。【解決手段】複数の電子放出素子が複数の行方向配線
と複数の列方向配線とにより、マトリクス状に結線され
ている電子源の製造方法において、ｍ本（ｍ＝ａ×ｂ×
ｃ）の行方向配線を、ａ個のグループＧ₁〜Ｇ_aに分け、
さらに各グループ内で行方向配線をｃ本ずつＳＧ₁〜Ｓ
Ｇ_bのｂ個のサブグループに分割し、先ず、各グループ
のＳＧ₁の行方向配線を各グループ共通で順次選択して
電圧を印加して堆積処理を施し、同様に、当該堆積処理
をＳＧ₂以降のサブグループについて行い、当該サブグ
ループ毎の堆積処理をｂ回行って全素子の堆積処理を行
う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の電子放出素
子を備えた電子源と該電子源を用いてなる画像形成装
置、及びこ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」と称する）、金属／絶縁層／金属型（以下、「ＭＩ
Ｍ型」と称する）や、表面伝導型電子放出素子等があ
る。

【０００３】ＦＥ型の例としては、Ｗ．Ｐ．ダイクア
ンドＷ．Ｗ．ドラン（Ｗ．Ｐ．Ｄｙｋｅａｎｄ
Ｗ．Ｗ．Ｄｏｌａｎ）「フィールドエミッション（Ｆ
ｉｅｌｄＥｍｉｓｓｉｏｎ）」，アドバンスイン
エレクトロンフィジックス（Ａｄｖａｎｃｅｉｎ
ＥｌｅｃｔｏｒｏｎＰｈｙｓｉｃｓ），８，８９（１
９５６）あるいはＣ．Ａ．スピント（Ｃ．Ａ．Ｓｐｉｎ
ｄｔ），「フィジカルプロパティズオブシン−フィ
ルムフィールドエミッションカソーズウィズモ
リブデナムコーンズ（ＰｈｙｓｉｃａｌＰｒｏｐｅ
ｒｔｉｅｓｏｆｔｈｉｎ‐ｆｉｌｍｆｉｅｌｄｅ
ｍｉｓｓｉｏｎｃａｔｈｏｄｅｓｗｉｔｈｍｏｌｙ
ｂｄｅｎｕｍｃｏｎｅｓ）」，Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙ
ｓ．，４７，５２４８（１９７６）等に開示されたもの
がある。

【０００４】また、ＭＩＭ型の例としては、Ｃ．Ａ．ミ
ード（Ｃ．Ａ．Ｍｅａｄ），「オペレーションオブ
トンネル−エミッションデバイセズ（Ｏｐｅｒａｔｉ
ｏｎｏｆＴｕｎｎｅｌ−ＥｍｉｓｓｉｏｎＤｅｖｉ
ｃｅｓ）」，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．エリンソン（Ｍ．Ｉ．Ｅｌｉｎｓｏｎ），Ｒａ
ｄｉｏＥｎｇ．ＥｌｅｃｔｒｏｎＰｈｙｓ．，１
０、１２９０（１９６５）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．ディットマー（Ｇ．Ｄｉｔｔｍｅｒ）「シ
ンソリッドフィルムズ（ＴｈｉｎＳｏｌｉｄＦ
ｉｌｍｓ）」、９、３１７（１９７２）］、Ｉｎ₂Ｏ₃／
ＳｎＯ₂薄膜によるもの［Ｍ．ハートウェルアンド
Ｃ．Ｇ．フォンスタッド（Ｍ．Ｈａｒｔｗｅｌｌａｎ
ｄＣ．Ｇ．Ｆｏｎｓｔａｄ）、「ＩＥＥＥＴｒａｎ
ｓ．ＥＤＣｏｎｆ．」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、第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
６に模式的に示す。同図において１９０１は基板であ
る。また、１９０４は導電性膜で、Ｈ型形状のパターン
にスパッタで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１９０５が形成される。なお、図中の素子電極間隔
Ｌは０．５〜１ｍｍ、Ｗ’は０．１ｍｍ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１９０４に予め通電フ
ォーミングと呼ばれる通電処理を施して電子放出部１９
０５を形成するのが一般的である。すなわち、通電フォ
ーミングとは、前記導電性膜１９０４の両端に直流電圧
あるいは非常にゆっくりとした昇電圧、例えば１Ｖ／分
程度を印加通電し、導電性膜１９０４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１９０５を形成する処理である。
なお、電子放出部１９０５では導電性膜１９０４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】前記通電フォーミング処理を施した表面伝
導型電子放出素子は、導電性膜１９０４に電圧を印加
し、素子に電流を流すことにより、電子放出部１９０５
より電子を放出せしめるものである。さらに、本出願人
らは、上述した導電性膜１９０４に流れる電流（以下
「素子電流」と称する）、及び真空中に放出される電流
（以下「電子放出電流」と称する）が著しく変化する堆
積工程を提案している（特開平７−２３５２５５号公
報）。

【００１０】このような表面伝導型電子放出素子は、構
造が単純であるため、大面積にわたって多数の素子を配
列した電子源を作成することが容易であるという利点が
ある。この特徴を活かした種々の応用が研究されてお
り、例えば自発光型の薄型画像表示装置などの画像形成
装置への利用などを挙げることができる。

【００１１】ところで、電子放出特性については、電子
放出素子を適用した画像形成装置が明るい表示画像を安
定して提供できるよう、さらに均一な電子放出特性が要
望されている。ここでの効率は、素子電流と電子放出電
流との比で表すことができるものであり、素子電流が小
さく、放出電流が大きい電子放出素子が望まれている。
一つの電子源を形成する多数の電子放出素子の電子放出
特性の均一化がなされれば、例えば蛍光体を画像形成部
材とする画像形成装置においては、明るい高品位な画像
形成装置、例えばフラットテレビを実現することができ
る。

【００１２】本発明者らは、多数の表面伝導型電子放出
素子を配列した電子源、ならびにこの電子源を応用した
画像形成装置について研究を行ってきた。例えば、図５
に示す電気的な配線方法による電子源についても試みて
きた。

【００１３】すなわち、表面伝導型電子放出素子を２次
元的に多数個配列し、これらの素子を図示のようにマト
リクス状に配線することにより、電子源を構成する。図
５において、５０４は表面伝導型電子放出素子を模式的
に示したものであり、５０２は行方向配線、５０３は列
方向配線である。図５に示すような配線方法を、単純マ
トリクス配線と称する。

【００１４】図５に示すように、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においては、
所望の電子ビームを出力させるため、行方向配線５０２
及び列方向配線５０３に適宜の電気信号を印加する。例
えば、マトリクス中の任意の１行の表面伝導型電子放出
素子を駆動するには、選択する行の行方向配線５０２に
は選択電圧Ｖ_sを印加し、同時に非選択の行の行方向配
線５０２にはＶ_nsを印加する。これと同期して、列方向
配線５０３に電子ビームを出力するための駆動電圧Ｖ_e
を印加する。

【００１５】この方法によれば、配線抵抗による電圧降
下を無視すれば、選択する行の表面伝導型電子放出素子
には、Ｖ_e−Ｖ_sの電圧が印加される。また、非選択行の
表面伝導型電子放出素子には、Ｖ_e−Ｖ_nsの電圧が印加
される。そして、Ｖ_e、Ｖ_s、Ｖ_nsを適宜の大きさの電圧
にすれば、選択する行の表面伝導型電子放出素子だけか
ら所望の強度の電子ビームが出力されるはずであり、ま
た列方向配線の各々に異なる駆動電圧Ｖ_eを印加すれ
ば、選択する行の素子の各々から異なる強度の電子ビー
ムが出力されるはずである。

【００１６】また、表面伝導型電子放出素子の応答速度
は高速であるため、駆動電圧Ｖ_eを印加する時間の長さ
を変えれば、電子ビームが出力される時間の長さも変え
ることができるはずである。従って、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には、い
ろいろな応用可能性があり、例えば、画像情報に応じた
電気信号を適宜印加すれば、画像表示装置用の電子源と
して好適に用いることができる。

【００１７】さらに、本発明者らは、表面伝導型電子放
出素子の真空中に放出される電流（以下、電子放出電流
Ｉ_eと称する）のさらなる増大、及びその効率向上に関
して、鋭意検討、実験を行った結果、堆積処理工程と呼
ぶ新たな工程を付加し、導電成膜の亀裂に堆積物を形成
することにより、真空中での電子放出電流Ｉ_eの増大が
可能となることを知見した。

【００１８】ここで、堆積処理という工程は、フォーミ
ングが終了した素子に施す処理であり、１×１０^-2〜１
×１０^-3Ｐａ程度の真空度で、定電圧のパルス印加を繰
り返すことにより、雰囲気中に存在する物質から堆積物
を堆積させることにより、放出電流Ｉ_eを著しく増加さ
せる処理である。

【００１９】しかしながら、例えば複数の表面伝導型電
子放出素子をｍ行×ｎ列の単純マトリクス配線した電子
源を製造する場合、この堆積処理工程において１〜ｍ行
までのラインに順番に堆積処理を行った場合、１ライン
あたり３０分の処理時間を要したとして、全体では３０
×ｍ分の時間がかかることになり、莫大な処理時間が必
要となるばかりか、雰囲気中の物質の量が長時間におい
て変化してしまい、全ラインに一定の条件で堆積処理を
施すことが困難となり、均一な電子放出特性を得ること
ができない。これに対して、本出願人は、特開平９−１
３４６６６号公報において、複数の電子放出素子を複数
のグループに分け、各グループごとに順次電圧印加を行
い、前記複数の電子放出素子の電子放出部に堆積物を付
与する堆積工程を有する電子源の製造方法を提案してい
る。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、電子
源、画像形成装置を好適に製造する方法、及び該方法に
よる電子源と画像形成装置を提供することにある。

【００２１】

【課題を解決するための手段】本発明に係る電子源及び
画像形成装置、及びこれらの製造方法は、上述した目的
を達成するため、以下の特徴点を備えている。

【００２２】本発明の電子源の製造方法は、所定の間隙
を備えた電子放出素子を複数個、複数の行方向配線と複
数の列方向配線とによりマトリクス状に結線してなる電
子源の製造方法であって、電子放出素子となるべき構造
を備えたプレ素子を形成した後、複数のプレ素子を複数
のグループに分け、各グループをさらに複数のサブグル
ープに分割し、各サブグループ内において１個以上のプ
レ素子を単位として、全グループ同時に、１サブグルー
プ内のプレ素子について上記単位毎に順次電圧を印加す
る工程を、所定のガス雰囲気においてサブグループ毎に
順次施すことにより、各プレ素子の間隙に堆積物を堆積
させる堆積工程を有することを特徴とする。

【００２３】本発明の電子源は、所定の間隙を備えた電
子放出素子を複数個、複数の行方向配線と複数の列方向
配線とによりマトリクス状に結線してなり、上記間隙に
堆積物を有し、上記本発明の記載の電子源の製造方法に
よって製造されたことを特徴とする。

【００２４】さらに本発明の画像形成装置は、上記本発
明の電子源と、該電子源からの電子線の照射により画像
を形成する画像形成部材とを備えたことを特徴とする。

【００２５】さらにまた、本発明の画像形成装置は、上
記本発明の電子源の製造方法により電子源を製造し、該
電子源からの電子線の照射により画像を形成する画像形
成部を組み合わせることを特徴とする。

【００２６】

【発明の実施の形態】本発明の電子源を構成する電子放
出素子の好ましい例として、平面型表面伝導型電子放出
素子を例に挙げて該素子について詳細に説明する。

【００２７】図２は、本発明に用いられる平面型表面伝
導型電子放出素子の構成を示す模式図であり、図２
（ａ）は平面図、図２（ｂ）は断面図である。図２にお
いて、２０１は基板、２０２、２０３は素子電極、２０
４は導電性膜、２０５は電子放出部である。

【００２８】基板２０１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、アルミ
ナ等のセラミックス及びＳｉ基板等を用いることができ
る。

【００２９】対向する素子電極２０２、２０３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。素子
電極２０２、２０３は、例えば、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｕ、Ｍ
ｏ、Ｗ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｐｄ等の金属あるい
合金及び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等の透明導電体及びポリシリ
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。

【００３０】素子電極間隔Ｌ、素子電極長さＷ、導電性
膜２０４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、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、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
２０２、２０３の膜厚ｄは、数十ｎｍから数μｍの範囲
とすることができる。

【００３１】導電性膜２０４の膜厚は、素子電極２０
２、２０３へのステップカバレージ、素子電極２０２、
２０３間の抵抗値及び後述するフォーミング条件等を考
慮して適宜設定されるが、通常は、数Åから数百ｎｍの
範囲とするのが好ましく、より好ましくは１ｎｍより５
０ｎｍの範囲とするのが良い。その抵抗値は、Ｒｓが１
×１０²〜１×１０⁷Ω／□の値である。

【００３２】なお、本願明細書において、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。

【００３３】導電性膜２０４を構成する材料は、Ｐｄ、
Ｐｔ、Ｒｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｔｉ、Ｉｎ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｆ
ｅ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｗ、Ｐｄ等の金属、ＰｄＯ、Ｓ
ｎＯ ₂、Ｉｎ₂Ｏ₃、ＰｂＯ、Ｓｂ₂Ｏ₃等の酸化物、Ｈｆ
Ｂ₂、ＺｒＢ₂、ＬａＢ₆、ＣｅＢ₆、ＹＢ₄、ＧｄＢ₄等の
硼化物、ＴｉＣ、ＺｒＣ、ＨｆＣ、Ｔａ、Ｃ、ＳｉＣ、
ＷＣ等の炭化物、ＴｉＮ、ＺｒＮ、ＨｆＮ等の窒化物、
Ｓｉ、Ｇｅ等の半導体、カーボン等の中から適宜選択さ
れる。

【００３４】電子放出部２０５は、導電性膜２０４の一
部に形成された高抵抗の亀裂により構成され、導電性膜
２０４の膜厚、膜質、材料及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２０５
の内部には、０．１ｎｍの数倍から数十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２０４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
２０５及びその近傍の導電性膜２０４には、堆積物、好
ましくは少なくとも炭素を含む堆積物を有する。

【００３５】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。

【００３６】以下、図２及び図３を参照しながら、表面
伝導型電子放出素子の製造方法の一例について説明す
る。ここで、図３において図２と同様の部位に関して
は、同一の符号を付している。

【００３７】基板２０１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技術
を用いて基板２０１上に素子電極２０２、２０３を形成
する（図３（ａ））。

【００３８】素子電極２０２、２０３を設けた基板２０
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２０４の材料の
金属を主要成分とする有機金属化合物の溶液を用いるこ
とができる。さらに、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
性膜２０４を形成する（図３（ｂ））。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２０４
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、スピンナー法等を用いることもできる。

【００３９】つづいて、フォーミング工程を行う。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。上記素子電極２０２、２０３間に、不
図示の電源より通電すると、導電性膜２０４に構造の変
化した電子放出部２０５が形成される（図３（ｃ））。
通電フォーミングにより、導電性膜２０４を局所的に破
壊、変形もしくは変質せしめ、構造の変化した部位が電
子放出部２０５である。

【００４０】通電フォーミングの電圧波形の例を図４に
示す。

【００４１】通電フォーミングの電圧波形は、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４（ａ）に示した方法
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）に示した方法がある。

【００４２】図４（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。通常、Ｔ₁は、１μｓ
ｅｃ〜１０ｍｓｅｃ、Ｔ₂は、１０μｓｅｃ〜１０ｍｓ
ｅｃ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、
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、矩形波など所望
の波形を採用することができる。

【００４３】図４（ｂ）におけるＴ₁及びＴ₂は、図４
（ａ）に示したものと同様である。また、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ステップ程度ずつ増加させる。

【００４４】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２０４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する。ここで、本発明に
おいては、本発明が要件とする製造工程を終了する前の
状態をプレ素子と称する。本発明が要件とする堆積工程
を施す前のプレ素子は、例えば表面伝導型電子放出素子
の場合、通電フォーミングを施しており、電子放出素子
となる構造を備えていることが望ましい。

【００４５】その後、通電フォーミングを終えたプレ素
子に所定のガス雰囲気中で、電圧を印加することによ
り、堆積工程を施し、電子放出素子とする。ここで、上
記ガス雰囲気としては、好ましくは有機物質を含有する
ガス雰囲気であり、例えば、油拡散ポンプやロータリー
ポンプなどを用いて真空容器内を排気した場合に、雰囲
気内に残留する有機ガスを利用して形成することができ
る他、イオンポンプなどにより一旦十分に排気した真空
中に、適当な有機物質のガスを導入することによっても
得られる。このときの好ましいガス圧は、前述の応用の
形態、真空容器の形状や、有機物質の種類などにより異
なるため、場合に応じ適宜設定される。

【００４６】適当な有機物質としては、アルカン、アル
ケン、アルキンの脂肪族炭化水素類、芳香族炭化水素
類、アルコール類、アルデヒド類、ケトン類、アミン
類、フェノール、カルボン酸、スルホン酸等の有機酸類
等を挙げることができ、具体的には、メタン、エタン、
プロパンなどＣ_nＨ_2n+2の組成式で表される飽和炭化水
素、エチレン、プロピレンなど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
あるいはこれらの混合物を使用することができる。

【００４７】この処理により、雰囲気中に存在する物質
から堆積物がプレ素子の間隙（導電性膜２０４の亀裂部
分）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。堆積工程の終了判定は、素子電流Ｉ_f
と放出電流Ｉ_eを測定しながら、適宜行う。なお、パル
ス幅、パルス間隔、パルス波高値などは、適宜設定され
る。

【００４８】上記堆積物は、有機物質を含有するガスを
用いた場合には、炭素及び炭素化合物であり、具体的に
は、例えばグラファイト（いわゆるＨＯＰＧ、ＰＧ、Ｇ
Ｃを包含するもので、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）、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以下が好ましく、３０ｎ
ｍ以下がより好ましい。

【００４９】このような工程を経て得られた電子放出素
子には、安定化工程を施すことが好ましい。この工程
は、真空容器内の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
ができる。

【００５０】前記堆積工程で排気装置として油拡散ポン
プや口ータリーポンプを用い、これから発生するオイル
成分に由来する有機ガスを用いた場合には、この成分の
分圧を極力低く抑える必要がある。真空容器内の有機成
分の分圧は、上記の炭素及び炭素化合物がほぼ新たに堆
積しない分圧で１．３×１０^-6Ｐａ以下が好ましく、さ
らには１．３×１０^-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好ましいが、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、１×１０^-5Ｐａ以下が好ましく、さらに１．３
×１０^-8Ｐａ以下が特に好ましい。

【００５１】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、堆積工程における雰
囲気中の物質が十分除去されていれば、真空度自体は多
少低下しても十分安定な特性を維持することができる。
このような真空雰囲気を採用することにより、新たな堆
積物の堆積を抑制することができ、また真空容器や基板
などに吸着したＨ₂Ｏ、Ｏ₂なども除去することができ、
結果として素子電流Ｉ_f、放出電流Ｉ_eが安定する。

【００５２】上述した工程を経て得られる、本発明の電
子源を構成する電子放出素子の基本特性について、図
６、図７を参照しながら説明する。

【００５３】図６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６においても、図２に示した部
位と同じ部位には、図２に付した符号と同一の符号を付
している。

【００５４】図６において、６０５は真空容器であり、
６０６は排気ポンプである。真空容器６０５内には、電
子放出素子が配されている。すなわち、２０１は電子放
出素子を構成する基板であり、２０２及び２０３は素子
電極、２０４は導電性膜、２０５は電子放出部である。
また、６０１は、電子放出素子に素子電圧Ｖ_fを印加す
るための電源、６００は素子電極２０２、２０３間の導
電性膜２０４を流れる素子電流Ｉ_fを測定するための電
流計、６０４は素子の電子放出部２０５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である。ま
た、６０３はアノード電極６０４に電圧を印加するため
の高圧電源、６０２は素子の電子放出部２０５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６０４の電圧を１ｋＶ〜１０ｋ
Ｖの範囲とし、アノード電極６０４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。

【００５５】真空容器６０５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。

【００５６】排気ポンプ６０６は、ターボポンプ、ロー
タリーポンプ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することがで
きる。従って、この真空処理装置を用いると、前述の通
電フォーミング以降の工程も行うことができる。

【００５７】図７は、図６に示した真空処理装置を用い
て測定された放出電流Ｉ_e及び素子電流Ｉ_fと、素子電圧
Ｖ_fの関係を模式的に示した図である。図７において
は、放出電流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。なお、縦・横軸ともリニア
スケールである。

【００５８】図７からも明らかなように、本発明に用い
られる表面伝導型電子放出素子は、放出電流Ｉ_eに関し
て、次の３つの特徴的性質を有する。

【００５９】第１に、本素子はある電圧（しきい値電圧
と称する；図７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、一方しきい値電圧Ｖ_th以
下では放出電流Ｉ_eがほとんど検出されない。つまり、
放出電流Ｉ_eに対する明確なしきい値電圧Ｖ_thを持った
非線形素子である。

【００６０】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で制御す
ることができる。

【００６１】第３に、アノード電極６０４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６０４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することができ
る。

【００６２】以上の説明より理解されるように、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。

【００６３】図７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（以下、「ＭＩ特性」と称す
る）例を示した。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（以下、「ＶＣＮＲ特性」と称す
る）を示す場合もある（不図示）。これら特性は、前述
の工程を制御することで制御することができる。

【００６４】本発明の電子源は上記した表面伝導型電子
放出素子を含む、間隙を備えた電子放出素子を複数個、
基板上に配列し構成することができる。

【００６５】上記表面伝導型電子放出素子については、
前述したとおり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
値と幅で制御することができる。一方、しきい値電圧以
下では、殆ど電子は放出されない。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
御することができる。

【００６６】以下この原理に基づき、本発明の電子源に
ついて、上記表面伝導型電子放出素子を用いて構成した
例を挙げて、図５を用いて説明する。図５は本発明の電
子源の一実施形態の模式図であり、図５において、５０
１は電子源基板、５０２はＸ方向配線、５０３はＹ方向
配線である。また、５０４は表面伝導型電子放出素子、
５０５は結線である。

【００６７】ｍ本のＸ方向配線５０２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５０３は、Ｄ_y1、Ｄ_y2、・・・、Ｄ_ynのｎ本の配
線よりなり、Ｘ方向配線５０２と同様に形成される。こ
れらｍ本のＸ方向配線５０２とｎ本のＹ方向配線５０３
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）。

【００６８】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５０２を形成した基板５０
１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５０２とＹ方向配線５０３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５０２とＹ方向配線５０３は、それぞれ
外部端子として引き出されている。

【００６９】表面伝導型放出素子５０４を構成する一対
の電極（不図示）は、ｍ本のＸ方向配線５０２とｎ本の
Ｙ方向配線５０３に、導電性金属等からなる結線５０５
によって電気的に接続されている。

【００７０】Ｘ方向配線５０２とＹ方向配線５０３を構
成する材料、結線５０５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、またそれぞれ異なっていても良
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
極であると言うこともできる。

【００７１】Ｘ方向配線５０２には、Ｘ方向に配列した
表面伝導型放出素子５０４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５０３には、Ｙ方向に配列した表面伝
導型放出素子５０４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。

【００７２】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。

【００７３】次いで、本発明の画像形成装置について、
図９、図１０、及び図１１を用いて説明する。図９は、
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
であり、図１０は、図９の表示パネルに使用される蛍光
膜の模式図である。図１１は、ＮＴＳＣ方式のテレビ信
号に応じて表示を行なうための駆動回路の一例を示すブ
ロック図である。

【００７４】図９において、８０１は電子放出素子を複
数配した電子源基板、９０１は電子源基板８０１を固定
したリアプレート、９０６はガラス基板９０３の内面に
蛍光膜９０４とメタルバック９０５等が形成されたフェ
ースプレートである。また、９０２は支持枠であり、こ
の支持枠９０２には、リアプレート９０１、フェースプ
レート９０６が低融点のフリットガラスなどを用いて接
合されている。

【００７５】８０４は、図２に示した電子放出素子の堆
積工程前の状態であるプレ素子に相当する。また、８０
２、８０３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。尚、
導電性膜については便宜上省略する。

【００７６】外囲器９０７は、上述の如く、フェースプ
レート９０６、支持枠９０２、リアプレート９０１で構
成される。リアプレート９０１は、主に基板８０１の強
度を補強する目的で設けられているため、基板８０１自
体で十分な強度を持つ場合には別体のリアプレート９０
１は不要である。すなわち、基板８０１に直接支持枠９
０２を封着し、フェースプレート９０６、支持枠９０２
及び基板８０１で外囲器９０７を構成しても良い。一
方、フェースプレート９０６、リアプレート９０１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９０
７を構成することもできる。

【００７７】図１０は、蛍光膜を示す模式図である。蛍
光膜９０４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（図１０（ａ））、あ
るいはブラックマトリクス（図１０（ｂ））などと呼ば
れる黒色導電材１００１と蛍光体１００２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１００２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９０４
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、光の透過及び反射が少ない材料を用いることがで
きる。

【００７８】ガラス基板９０３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
を採用することができる。蛍光膜９０４の内面側には、
通常メタルバック９０５が設けられる。メタルバック９
０５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９０６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９０７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９０５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」と称される）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することができる。

【００７９】フェースプレート９０６には、さらに蛍光
膜９０４の導電性を高めるため、蛍光膜９０４の外面側
に透明電極（不図示）を設けてもよい。

【００８０】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、
十分な位置合わせが不可欠となる。

【００８１】図９に示した画像形成装置の表示パネルの
製造方法の一例を以下に説明する。図１３は、この工程
に用いる装置の概要を示す模式図である。

【００８２】表示パネル１３１は、排気管１３２を介し
て真空チャンバー１３３に連結され、さらにゲートバル
ブ１３４を介して排気装置１３５に接続されている。真
空チャンバー１３３には、内部の圧力及び雰囲気中の各
成分の分圧を測定するために、圧力計１３６、四重極質
量分析器１３７等が取り付けられている。

【００８３】表示パネル１３１の外囲器９０７内部の圧
力などを直接測定することは困難であるため、真空チャ
ンバー１３３内の圧力などを測定し、処理条件を制御す
る。真空チャンバー１３３には、さらに必要なガスを真
空チャンバー１３３内に導入して雰囲気を制御するた
め、ガス導入ライン１３８が接続されている。このガス
導入ライン１３８の他端には、導入物質源１４０が接続
されており、導入物質がアンプルやボンベなどに入れて
貯蔵されている。ガス導入ライン１３８の途中には、導
入物質を導入するレートを制御するためのガス導入制御
手段１３９が設けられている。このガス導入制御手段１
３９としては、具体的には、スローリークバルブのよう
に逃す流量を制御可能なバルブや、マスフローコントロ
ーラーなどが、導入物質の種類に応じて、それぞれ使用
される。

【００８４】図１３に示す装置により、外囲器９０７の
内部を排気し、フォーミングを行う。この際、例えば図
１２に示すように、Ｙ方向配線８０３を共通電極１２０
１に接続し、Ｘ方向配線８０２の一つに接続された素子
電極に電源１２０２を用いて、同時に電圧パルスを印加
して、フォーミングを行う。パルスの形状や、処理の終
了の判定などの条件は、個別素子のフォーミングについ
ての既述の方法に準じて選択すれば良い。また、複数の
Ｘ方向配線８０２に、位相をずらせたパルスを順次印加
（スクロール）することにより、複数のＸ方向配線８０
２に接続された素子電極に電圧を印加してまとめてフォ
ーミングする事も可能である。なお、図中、１２０３は
電流測定用抵抗、１２０４は電流測定用のオシロスコー
プを示す。

【００８５】フォーミング終了後、堆積工程を行う。堆
積工程については、電圧印加法について後に詳述するこ
ととし、ここでは、ガス雰囲気について説明する。

【００８６】外囲器９０７内には、外囲器９０７内を十
分に排気した後、所定のガスがガス導入ライン１３８か
ら導入される。あるいは、個別素子の堆積工程として記
述したように、まず油拡散ポンプやロータリーポンプで
排気し、これによって真空雰囲気中に残留する有機物質
を用いても良い。この様にして形成したガス雰囲気中
で、各プレ素子に電圧を印加することにより、堆積物、
好ましくは炭素あるいは炭素化合物、ないし両者の混合
物がプレ素子に堆積し、電子放出量がドラスティックに
上昇するのは、個別素子の場合と同様である。

【００８７】堆積工程終了後は、個別素子の場合と同様
に、安定化工程を行うことが好ましい。外囲器９０７を
加熱して、８０〜２５０℃に保持しながら、イオンポン
プ、ソープションポンプなどのようにオイルを使用しな
い排気装置１３５により、排気管１３２を通じて排気
し、有機物質の十分少ない雰囲気にした後、排気管をバ
ーナーで熱して溶解させて封じきる。外囲器９０７の封
止後の圧力を維持するために、ゲッター処理を行なうこ
ともできる。これは、外囲器９０７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９０７内の所定の位置（不図示）
に配置されたゲッターを加熱し、蒸着膜を形成する処理
である。ゲッターは、通常はＢａ等が主成分であり、蒸
着膜の吸着作用により、外囲器９０７内の雰囲気を維持
するものである。

【００８８】次に、本発明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
１１を用いて説明する。図１１において、１１０１は表
示パネル、１１０２は走査回路、１１０３は制御回路、
１１０４はシフトレジスタ、１１０５はラインメモリ、
１１０６は同期信号分離回路、１１０７は変調信号発生
器、Ｖ_x及びＶ_aは直流電圧源である。

【００８９】表示パネル１１０１は、端子Ｄ_x1〜Ｄ_xm、
端子Ｄ_y1〜Ｄ_yn及び高圧端子９０８を介して、外部の電
気回路と接続している。端子Ｄ_x1〜Ｄ_xmには、表示パネ
ル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１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。

【００９０】端子Ｄ_y1〜Ｄ_ynには、前記走査信号により
選択された１行の表面伝導型電子放出素子の各素子の出
力電子ビームを制御するための変調信号が印加される。
高圧端子９０８には、直流電圧源Ｖ_aより、例えば１０
ｋＶ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。

【００９１】次に、走査回路１１０２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を備えた
ものである（図１１中、Ｓ₁〜Ｓ_mで模式的に示す）。各
スイッチング素子は、直流電圧源Ｖ_x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１１０１の端子Ｄ_x1〜Ｄ_xmと電気的に接
続される。各スイッチング素子Ｓ₁〜Ｓ_mは、制御回路１
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。

【００９２】直流電圧源Ｖ_x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設定され
ている。

【００９３】制御回路１１０３は、外部より入力する画
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１１０３
は、同期信号分離回路１１０６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。

【００９４】同期信号分離回路１１０６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）回路等を用いて構成することがで
きる。同期信号分離回路１１０６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なるが、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Ｄ
ＡＴＡ信号と表した。このＤＡＴＡ信号は、シフトレジ
スタ１１０４に入力される。

【００９５】シフトレジスタ１１０４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１１０３より送られる制御信号Ｔ_sftに基づい
て動作する（すなわち、制御信号Ｔ_sftは、シフトレジ
スタ１１０４のシフトクロックであると言い換えても良
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、Ｉ_d1〜Ｉ_dnのｎ個の並列信号として前記シフトレジ
スタ１１０４より出力される。

【００９６】ラインメモリ１１０５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１１０３より送られる制御信号Ｔ_mryに
したがって適宜Ｉ_d1〜Ｉ_dnの内容を記憶する。記憶され
た内容は、Ｉ_d _’ _l〜Ｉ_d _’ _nとして出力され、変調信号発
生器１１０７に入力される。

【００９７】変調信号発生器１１０７は、画像データＩ
_d _’ _l〜Ｉ_d _’ _nの各々に応じて、表面伝導型電子放出素子
の各々を適切に駆動変調するための信号源であり、その
出力信号は、端子Ｄ_y1〜Ｄ_ynを通じて表示パネル１１０
１内の表面伝導型電子放出素子に印加される。

【００９８】前述したように、本発明の適用される電子
放出素子は、放出電流Ｉ_e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、Ｖ_th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Ｖ_mを変化させることにより、出力される電
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Ｐ_w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。

【００９９】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、電圧変調方式とパルス幅変
調方式等を採用することができる。電圧変調方式を実施
するに際しては、変調信号発生器１１０７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。

【０１００】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１１０７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。

【０１０１】シフトレジスタ１１０４やラインメモリ１
１０５は、デジタル信号式のものでもアナログ信号式の
ものでも採用することができる。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。

【０１０２】デジタル信号式を用いる場合には、同期信
号分離回路１１０６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１１０６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１１０５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１１０７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１１０７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１１０７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。

【０１０３】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１１０７には、例えばオペアンプな
どを用いた増幅回路を採用することができ、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
（ＶＯＣ）を採用することができ、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。

【０１０４】このような構成をとり得る本発明の画像表
示装置においては、各電子放出素子に、容器外端子Ｄ_x1
〜Ｄ_xm、Ｄ_y1〜Ｄ_ynを介して電圧を印加することによ
り、電子放出が生ずる。同時に高圧端子９０８を介して
メタルバック９０５、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９０４に衝突し、発光が生じて画像が形成さ
れる。

【０１０５】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方式など他、これより
も、多数の走査線からなるテレビジョン信号（例えば、
ＭＵＳＥ方式をはじめとする高品位ＴＶ）方式も採用す
ることができる。

【０１０６】図１７は、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本発明の画像形成装置の一例を
示す図である。

【０１０７】図中、１７００はディスプレイパネル、１
７０１はディスプレイパネルの駆動回路、１７０２はデ
ィスプレイコントローラ、１７０３はマルチプレクサ、
１７０４はデコーダ、１７０５は入出力インタフェース
回路、１７０６はＣＰＵ、１７０７は画像生成回路、１
７０８〜１７１０は画像メモリインタフェース回路、１
７１１は画像入力インターフェース回路、１７１２及び
１７１３はＴＶ信号受信回路、１７１４は入力部であ
る。

【０１０８】尚、本画像形成装置は、例えばテレビジョ
ン信号のように、映像情報と音声情報の両方を含む信号
を受信する場合には当然映像の表示と同時に音声を再生
するものであるが、本発明の特徴と直接関係しない音声
情報の受信、分離、再生、処理、記憶等に関する回路や
スピーカー等については説明を省略する。

【０１０９】以下、画像信号の流れに沿って各部の機能
を説明する。

【０１１０】先ず、ＴＶ信号受信回路１７１３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
ＴＶ信号の方式は特に限られるものではなく、例えばＮ
ＴＳＣ方式、ＰＡＬ方式、ＳＥＣＡＭ方式等、いずれの
方式でも良い。また、これらよりさらに多数の走査線よ
りなるＴＶ信号、例えばＭＵＳＥ方式をはじめとするい
わゆる高品位ＴＶ信号は、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。

【０１１１】上記ＴＶ信号受信回路１７１３で受信され
たＴＶ信号は、デコーダ１７０４に出力される。

【０１１２】また、ＴＶ信号受信回路１７１２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。
前記ＴＶ信号受信回路１７１３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１７０４に出力される。

【０１１３】画像入力インターフェース回路１７１１
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１７０４に出
力される。

【０１１４】画像メモリインターフェース回路１７１０
は、ビデオテープレコーダ（以下「ＶＴＲ」と称する）
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１７０４に出力される。

【０１１５】画像メモリインターフェース回路１７０９
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１７
０４に出力される。

【０１１６】画像メモリインターフェース回路１７０８
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１７０４に入力され
る。

【０１１７】入出力インターフェース回路１７０５は、
本画像表示装置と、外部のコンピュータ、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
入出力や、場合によっては本画像形成装置の備えるＣＰ
Ｕ１７０６と外部との間で制御信号や数値データの入出
力などを行なうことも可能である。

【０１１８】画像生成回路１７０７は、前記入出力イン
ターフェース回路１７０５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、或いはＣＰＵ１７０６
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、画像処理を行なうためのプロセッサ等をはじめとし
て、画像の生成に必要な回路が組み込まれている。

【０１１９】本回路により生成された表示用画像データ
は、デコーダ１７０４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１７０５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。

【０１２０】ＣＰＵ１７０６は、主として本画像表示装
置の動作制御や、表示画像の生成や選択、編集に関わる
作業を行なう。

【０１２１】例えば、マルチプレクサ１７０３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
７０２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１７０７に対して画像
データや文字・図形情報を直接出力したり、或いは前記
入出力インターフェース回路１７０５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。

【０１２２】尚、ＣＰＵ１７０６は、これ以外の目的の
作業にも関わるものであっても良い。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良い。或いは
前述したように、入出力インターフェース回路１７０５
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して共同して行なっ
ても良い。

【０１２３】入力部１７１４は、前記ＣＰＵ１７０６に
使用者が命令やプログラム、或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。

【０１２４】デコーダ１７０４は、前記１７０７〜１７
１３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。尚、図中に点線で示すように、デコーダ１７０４
は内部に画像メモリを備えていることが望ましい。これ
は、例えばＭＵＳＥ方式をはじめとして、逆変換するの
際に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。また、画像メモリを備えることにより、静止
画像の表示が容易になる。或いは前記画像生成回路１７
０７及びＣＰＵ１７０６と共同して、画像の間引き、補
完、拡大、縮小、合成をはじ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。

【０１２５】マルチプレクサ１７０３は、前記ＣＰＵ１
７０６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１７０３
はデコーダ１７０４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１７０１
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、いわゆる多画面テ
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。

【０１２６】ディスプレイパネルコントローラ１７０２
は、前記ＣＰＵ１７０６より入力される制御信号に基づ
き、駆動回路１７０１の動作を制御するための回路であ
る。

【０１２７】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
（不図示）の動作シーケンスを制御するための信号を駆
動回路１７０１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１７０１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１７０１に対して出力する
場合もある。

【０１２８】駆動回路１７０１は、ディスプレイパネル
１７００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１７０３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１７０２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。

【０１２９】以上、各部の機能を説明したが、図１７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１７００に表示することが可能である。即ち、テレ
ビジョン放送をはじめとする各種の画像信号は、デコー
ダ１７０４において逆変換された後、マルチプレクサ１
７０３において適宜選択され、駆動回路１７０１に入力
される。一方、ディスプレイコントローラ１７０２は、
表示する画像信号に応じて駆動回路１７０１の動作を制
御するための制御信号を発生する。駆動回路１７０１
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１７００に駆動信号を印加する。これにより、ディ
スプレイパネル１７００において画像が表示される。こ
れらの一連の動作は、ＣＰＵ１７０６により統括的に制
御される。

【０１３０】本画像形成装置においては、前記デコーダ
１７０４に内蔵する画像メモリや、画像生成回路１７０
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、補完、色変換、画像の
縦横比変換等をはじめとする画像処理や、合成、消去、
接続、入れ替え、嵌め込み等をはじめとする画像編集を
行なうことも可能である。また、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良い。

【０１３１】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はじめとする事務用端末機器、ゲー
ム器などの機能を一台で兼ね備えることが可能で、産業
用或いは民生用として極めて応用範囲が広い。

【０１３２】尚、図１７は、電子放出素子を電子ビーム
源とする表示パネルを用いた画像形成装置とする場合の
構成の一例を示したに過ぎず、本発明の画像形成装置が
これのみに限定されるものでないことは言うまでもな
い。

【０１３３】例えば、図１７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さしつかえな
い。また、これとは逆に、使用目的によってはさらに構
成要素を追加しても良い。例えば、本画像表示装置をテ
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、照明器、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。

【０１３４】本画像形成装置においては、電子放出素子
を電子源としているので、ディスプレイパネルの薄型化
が容易なため、画像形成装置の奥行きを小さくすること
ができる。それに加えて、電子放出素子を電子ビーム源
とする表示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、画像形成装置は、臨場感にあふ
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。

【０１３５】次に、本発明による電子源に対する好適な
堆積工程について説明する。

【０１３６】従来の電子源の製造方法の堆積工程では、
例えば、ｍ行×ｎ列の配置においてｍ＝１０００、ｎ＝
２０００とした場合、連続する１００行単位でグループ
分けして、１０個のグループを順次電圧印加しようとす
る場合、１グループに必要な電流は、１プレ素子に関し
て２ｍＡと仮定すると４００Ａとなり、発熱による素子
特性の変化や基板の材質、形状によっては破壊が発生す
る場合があった。

【０１３７】さらに、連続する１０行単位でグループ分
けして、１００個のグループを順次電圧印加しようとす
る場合、１グループに必要な電流は４０Ａとなる。この
際、プレ素子に印加される電圧は、例えば１ｍｓｅｃの
パルス幅とした場合、９９ｍｓｅｃの休止時間が発生し
てしまい（Ｄｕｔｙ＝１／１００）、Ｄｕｔｙが制約さ
れ、素子特性を悪化させる場合がある。また、隣接する
行を同時あるいは順次電圧印加すると、発熱、堆積物を
堆積させるための雰囲気ガス中の物質の消費による該物
質の分圧変動、阻害ガスの発生により素子特性が変化し
てしまう場合がある。

【０１３８】本発明は、例えば行方向配線単位で電圧を
印加して同時電圧印加及び順次電圧印加を複数回行って
堆積処理を施す場合に、同時電圧印加配線を所望の間隔
で離し、かつ順次電圧印加する配線を所望の間隔で離し
て、当該処理による発熱、阻害ガスの発生、消費による
上記物質の分圧低下の影響を抑制するものである。以
下、実施形態を挙げて説明する。

【０１３９】図５は、ｍ行×ｎ列の単純マトリクス配線
された堆積工程前の電子源基板の模式図である。また、
図８は、各行に印加される電圧のタイミングチャートで
ある。

【０１４０】複数のプレ素子は、行方向配線５０２と列
方向配線５０３により結線されており、行方向配線５０
２と列方向配線５０３とに所望の電圧を印加することに
より、各プレ素子に所望の電圧が印加される。ｍ行の配
線は、同時に電圧が印加される行方向配線の本数であり
グループの数であるａと、グループ内で順次電圧が印加
される行方向配線の本数であり各サブグループに含まれ
る行方向配線数であるｃと、堆積処理を行う回数であり
サブグループ数を示すｂにより、ｍ＝ａ×ｂ×ｃで表す
ことができる。つまり、各グループ、サブグループは行
方向配線単位で分割されていて、ｍ本の行方向配線はｂ
×ｃ本の配線を有するａ個のグループに分割され、かつ
各グループはｃ本の行方向配線からなるｂ個のサブグル
ープに分割される。そして、各グループのサブグループ
内で、各行方向配線に順次電圧印加される。さらに、電
圧を印加するサブグループのグループ間の配置の関係
は、同時に電圧印加あるいは順次電圧印加されるサブグ
ループの選択において、できるだけ離すように組み合わ
せを行う。

【０１４１】図８において、Ｓ₁〜Ｓ_cによって示される
ｃ個の信号を順次スクロールする。

【０１４２】図１、図１４、図１５に、それぞれのＳ₁
〜Ｓ_cに属する配線番号及び電子源基板の行方向配線の
グループ、サブグループ分割形態の例を模式的に示す。
ここで、Ｄ_yqはｑ番目の行方向配線を示しており、例え
ばＤ_y(a-1)bc+b+dは（ａ−１）×ｂｘｃ＋ｂ＋ｄ番目の
行方向配線を示している。また、図中のＧ_pは、ｐ番目
のグループを意味し、ＳＧ_rは各グループ内におけるｒ
番目のサブグループを意味する。さらに、ｓライン目と
は、各サブグループ内におけるｓ番目の行方向配線を示
す。

【０１４３】図１は、同時に電圧印加する配線を極力離
し、次に順次電圧印加する配線を離す場合であり、各グ
ループが連続した領域を有して順次配置されている。図
１の構成において、ｍ本の行方向配線は、Ｄ_y1〜
Ｄ_ybc、Ｄ_ybc+1〜Ｄ_y2bc、…、Ｄ_y( _a-1)bc+1〜Ｄ_yabcの
ａ個のグループに分割されている。さらに、Ｄ_y1〜Ｄ
_ybcのグループは、ｂ本間隔で配置されたｃ本からなる
サブグループに分割され、これにより、各グループ内で
ｂ本間隔のｃ本が順次電圧印加され、ｂ×ｃ本間隔でａ
本が同時に電圧が印加されることになる。そして、各グ
ループ内の１つのサブグループの堆積処理が行われた後
に、次のサブグループの堆積処理が行われる。電圧を印
加するサブグループのグループ間の配置の関係は、図１
に示すようになっており、ｂ×ｃ本間隔における同時電
圧印加及び順次電圧印加する配線間隔はｂとなってい
る。

【０１４４】即ち、最初に図中斜線で示した各グループ
のＳＧ₁の１ライン目の配線に電圧を印加する。次い
で、同じサブグループの２ライン目以降に順次電圧を印
加し、各グループのＳＧ₁の堆積処理を行う。この堆積
処理をサブグループ毎に、ＳＧ₂以降繰り返し、全体で
ｂ回行うことにより、全サブグループの堆積処理を行
う。

【０１４５】次に、図１４に、順次電圧を印加する配線
を極力離し、次にできるだけ同時に電圧印加配線を離す
場合について説明する。図１４の場合、各グループの各
サブグループのｘ番目の単位配線を全サブグループにつ
いてグループ毎に連続して配置している。まず、図１と
同様に、ｍ本の行方向配線をｃ本の行方向配線を有する
ｂ個のサブグループを含むａ個のグループに分割する。
次に、グループ毎に、各サブグループの同じラインのみ
が連続するように、配置させる。つまり、図１４に示し
たように、Ｇ₁のＳＧ₁の１ライン目、ＳＧ₂の１ライン
目、…ＳＧ_bの１ライン目、とＧ₁内の各サブグループの
１ライン目のみを連続配置させ、同様に、Ｇ₂以降のグ
ループについて、各サブグループの１ライン目のみをサ
ブグループ順に配置させる。次いで、この配置を２ライ
ン目以降について行う。各グループは、それぞれ（ａ−
１）×ｂ間隔で配置され、さらに各サブグループはａ×
ｂ本間隔で配置される。

【０１４６】堆積処理は、最初に図１４の斜線で示し
た、各グループのＳＧ₁の１ライン目に同時に電圧を印
加し、順次同じサブグループの２ライン目に印加する。
この工程をサブグループ毎にｂ回行って、全素子の堆積
処理を終了する。従って、ｂ本間隔で同時に電圧が印加
され、順次電圧印加する配線間隔はｂ本〜ａ×ｂ本離れ
ることとなる。

【０１４７】また、図１５に第３の例として、行方向配
線単位で連続したｅ個のエリアに分割し、ａ×ｂ×ｃ本
からなる各エリアに対して、上記図１４と同じ堆積処理
を行う場合について説明する。図中Ｅ_tは、ｔ番目のエ
リア（ｔ＝１〜ｅ）を意味する。この場合、基本的に
は、図１４の構成がｅ個存在することになり、従って、
堆積工程は、各サブグループの堆積処理を１工程とし
て、ｂ×ｅ回繰り返される。

【０１４８】以上、本発明に係る堆積処理方法の例をい
くつか説明したが、本発明は上記例に限定されるもので
はない。本発明においては、特定の堆積工程を行うこと
により、Ｄｕｔｙの制約が少なくなり、当該処理による
発熱、阻害ガスの発生、堆積物のために消費される雰囲
気ガス中の物質の分圧低下の影響を抑制し、基板の破
損、素子特性のばらつきを抑制した上で、短時間で堆積
工程を実施することができる。その結果、本発明の電子
源においては、輝度分布の低減が可能となり、高品位な
画像形成装置を構成することができる。

【０１４９】尚、以上の実施形態では、本発明の堆積工
程を適用する対象は、表面伝導型電子放出素子とし、堆
積物は電子放出部となる導電性膜の間隙に堆積するもの
としたが、本発明の適用対象はこれに限定されるもので
はない。例えば、スピント型の電子放出素子の製造に本
発明を適用することができる。即ち、スピント型電子放
出素子のエミッタコーン電極、もしくはゲート電極、或
いはエミッタコーン電極とゲート電極の両方に本発明の
適用により堆積物を堆積されたものであってもよい。

【０１５０】

【実施例】以下、本発明の具体的な実施例を挙げる。以
下の例において、Ｇ_pはｐ番目のグループ、ＳＧ_rはｒ番
目のサブグループをそれぞれ示す。

【０１５１】［比較例］本例では、図５の構成で、１２
０行×３６０列のプレ素子を備えた基板に堆積処理を行
った。具体的には、この基板に対して、フォーミング処
理までの工程を施した後に、１×１０^-4Ｐａのベンゾニ
トリル雰囲気中に配置した。その後、３６０本の列方向
配線を共通にしてＧＮＤに接続した。そして、行方向配
線の１番目〜１０番目までに、電圧値が１５Ｖ、パルス
幅１ｍｓｅｃ、周波数１００Ｈｚのパルスを３０分間、
順次電圧印加した。次に、１１番目〜２０番目までに、
同一の処理を施し、同様にして２１番目〜３０番目とい
うように行方向配線の連続した１０本単位で堆積処理を
施した。

【０１５２】この結果、堆積処理に要した時間は６時間
であり、配線単位の堆積処理最終の素子電流Ｉ_fは、２
５０ｍＡ〜３５０ｍＡで、平均２８６ｍＡ、標準偏差４
９ｍＡ、標準偏差／平均＝１７％であった。さらに、安
定化処理を行い、素子電流Ｉ _fは、２２０ｍＡ〜３１０
ｍＡで平均２６８ｍＡ、標準偏差４５ｍＡ、標準偏差／
平均＝１６％で、かつ放出電流Ｉ_eは、１８０μＡ〜３
５０μＡで平均２６０μＡ、標準偏差５８μＡ、標準偏
差／平均＝２２％であった。ここで、測定条件として
は、電圧値１４．５Ｖ、パルス幅１ｍｓｅｃ、周波数１
０Ｈｚで、アノード間距離３ｍｍ、アノード電圧１ｋＶ
にて測定を行った。

【０１５３】［実施例１］本例では、上述の比較例と同
様の１２０行×３６０列のプレ素子の堆積処理を行っ
た。比較例と同様に、フォーミング処理までの工程を施
した後に、１×１０ ^-4Ｐａのベンゾニトリル雰囲気中に
配置した。その後、３６０本の列方向配線を共通にして
ＧＮＤに接続した。そして、行方向配線単位で、１番目
〜３０番目までをＧ₁、３１番目〜６０番目までをＧ₂、
６１番目〜９０番目までをＧ₃、９１番目〜１２０番目
をＧ₄とした。そして、各グループＧ₁〜Ｇ₄をそれぞれ
行方向配線単位の１０本の行方向配線からなる３個のサ
ブグループに分割した。さらに、各グループ内で、順
次、電圧値１５Ｖ、パルス幅１ｍｓｅｃのパルス電圧を
印加するとともに、グループ間で同時に電圧を印加し
た。

【０１５４】これにより、単純マトリクス基板の行方向
配線の４本が同時に電圧を印加され、かつ各グループに
おいて１０本が順次電圧印加され、合計４０本の堆積処
理が行われた。ここで、各行方向配線には、パルス幅１
ｍｓｅｃ、１００Ｈｚのパルスを３０分間印加して、堆
積処理１を４０本の行方向配線に施した。

【０１５５】その後、残りの行方向配線に関して、同様
に堆積処理２、堆積処理３を施し、１２０行全ての堆積
処理を終了した。ここで、各堆積処理で同時に電圧を印
加する行番号、順次電圧を印加する行番号を表１に示し
た。

【０１５６】

【表１】

【０１５７】堆積処理に要した時間は、１．５時間であ
り、比較例の１／４の時間で堆積処理を終了することが
できた。さらに、配線単位での堆積処理最終の素子電流
Ｉ_fは、２９０ｍＡ〜３４０ｍＡで平均３１８ｍＡ、標
準偏差３２ｍＡ、標準偏差／平均＝１０％であった。さ
らに、安定化処理を行い、素子電流Ｉ_fは、２８０ｍＡ
〜３１０ｍＡで平均２９７ｍＡ、標準偏差２７ｍＡ、標
準偏差／平均＝９％で、かつ放出電流Ｉ_eは、２９０μ
Ａ〜３５０μＡで平均３２５μＡ、標準偏差３４μＡ、
標準偏差／平均＝１０％であった。

【０１５８】ここで、測定条件としては、１４．５Ｖ、
パルス幅１ｍｓｅｃ、周期１０Ｈｚでアノード間距離３
ｍｍ、アノード電圧１ｋＶにて測定を行った。

【０１５９】以上のように、実施例１では、比較例に比
べて行方向配線単位でのばらつきが低減され、かつ放出
電流Ｉ_eの平均値も大きくなった。

【０１６０】［実施例２］本例では、上述の比較例と同
様の１２０行×３６０列の電子源を用いた。この基板に
対して、比較例と同様に、フォーミング処理までの工程
を施した後に、１×１０^-4Ｐａのベンゾニトリル雰囲気
中に配置した。その後、３６０本の列方向配線を共通に
してＧＮＤに接続した。そして、行方向配線単位で、表
２に示すように３本連続し、かつ３本連続した行方向配
線が９本間隔で配置された４つのグループＧ₁〜Ｇ₄に分
割した。そして、各グループを、それぞれ行方向配線単
位の１０本の行方向配線からなる３個のサブグループＳ
Ｇ₁〜ＳＧ₃に分割した。さらに、各グループ内で、順
次、電圧値１５Ｖ、パルス幅１ｍｓｅｃのパルス電圧を
印加するとともに、グループ間で同時に電圧を印加し
た。

【０１６１】これにより、単純マトリクス基板の行方向
配線の４本が同時に電圧を印加され、かつ各グループに
おいて１０本が順次電圧印加され、合計４０本の堆積処
理が行われた。ここで、各行方向配線には、パルス幅１
ｍｓｅｃ、１００Ｈｚのパルスを３０分間印加して、堆
積処理１を４０本の行方向配線に施した。その後、残り
の行方向配線に関して、同様に堆積処理２、堆積処理３
を施し、１２０行全ての堆積処理を終了した。ここで、
各堆積処理で同時に電圧を印加する行番号、順次電圧を
印加する行番号を表３に示した。

【０１６２】

【表２】

【０１６３】

【表３】

【０１６４】堆積処理に要した時間は１．５時間であ
り、比較例の１／４の時間で堆積処理を終了した。さら
に、配線単位での堆積処理最終の素子電流Ｉ_fは、２７
０ｍＡ〜３４０ｍＡで平均３１０ｍＡ、標準偏差３３ｍ
Ａ、標準偏差／平均＝１１％であった。さらに、安定化
処理を行い、素子電流Ｉ_fは、２６０ｍＡ〜３１０ｍＡ
で平均２８３ｍＡ、標準偏差３１ｍＡ、標準偏差／平均
＝１１％で、かつ放出電流Ｉ_eは、２６０μＡ〜３５０
μＡで平均３１５μＡ、標準偏差３６μＡ、標準偏差／
平均＝１１％であった。

【０１６５】ここで、測定条件としては、電圧値１４．
５Ｖ、パルス幅１ｍｓｅｃ、周期１０Ｈｚでアノード間
距離３ｍｍ、アノード電圧１ｋＶにて測定を行った。以
上のように、実施例２では、比較例に比べ行方向配線単
位でのばらつきが低減され、かつ放出電流Ｉ_eの平均値
も大きくなった。

【０１６６】［実施例３］本例では、上述の比較例と同
様の１２０行×３６０列のプレ素子を備えた単純マトリ
クス基板を用いた。この基板に対して、比較例と同様
に、フォーミング処理までの工程を施した後に、１×１
０^-4Ｐａのベンゾニトリル雰囲気中に配置した。その
後、３６０本の列方向配線を共通にしてＧＮＤに接続し
た。そして、行方向配線単位で、表４に示すように２本
連続し、かつ２本連続した行方向配線が５本間隔で配置
された３つのグループＧ₁〜Ｇ₃に分割した。そして、各
グループをそれぞれ行方向配線単位の４０本の行方向配
線からなる４個のサブグループＳＧ₁〜ＳＧ₄に分割し
た。さらに、各グループ内で、順次、電圧値１５Ｖ、パ
ルス幅１ｍｓｅｃのパルス電圧を印加するとともに、グ
ループ間で同時に電圧を印加した。

【０１６７】これにより、単純マトリクス基板の行方向
配線の３本が同時に電圧を印加され、かつ各グループ１
０本が順次電圧印加され、合計３０本の堆積処理が行わ
れた。ここで、各行方向配線には、パルス幅１ｍｓｅ
ｃ、１００Ｈｚのパルスを３０分間印加して堆積処理１
を３０本の行方向配線に施した。その後、残りの行方向
配線に関して、同様に堆積処理２、堆積処理３、堆積処
理４を施し、１２０行すべての堆積処理を終了した。こ
こで、各堆積処理で同時に電圧を印加する行番号、順次
電圧を印加する行番号を表５に示した。

【０１６８】

【表４】

【０１６９】

【表５】

【０１７０】堆積処理に要した時間は２時間であり、比
較例の１／３の時間で堆積処理を終了した。さらに、配
線単位での堆積処理最終の素子電流Ｉ_fは、２６０ｍＡ
〜３１０ｍＡで平均２８０ｍＡ、標準偏差２６ｍＡ、標
準偏差／平均＝９％であった。さらに、安定化処理を行
い、素子電流Ｉ_fは、２５０ｍＡ〜３１０ｍＡで平均２
７３ｍＡ、標準偏差２６ｍＡ、標準偏差／平均＝１０％
で、かつ放出電流Ｉ_eは、２７０μＡ〜３３０μＡで平
均３０２μＡ、標準偏差３６μＡ、標準偏差／平均＝１
２％であった。

【０１７１】ここで、測定条件としては、１４．５Ｖ、
パルス幅１ｍｓｅｃ、周期１０Ｈｚでアノード間距離３
ｍｍ、アノード電圧１ｋＶにて測定を行った。

【０１７２】以上のように、実施例３では、比較例に比
べ行方向配線単位でのばらつきが低減され、かつ放出電
流Ｉ_eの平均値も大きくなった。

【０１７３】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、良
好な電子源、画像形成装置を効率よく提供することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電子源の製造方法の一実施形態におけ
るグループ、サブグループの分割形態を示す模式図であ
る。

【図２】本発明の電子源に適用される表面伝導型電子放
出素子の構成を示す模式図である。

【図３】図２の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４】電子放出部形成時の通電フォーミングの電圧波
形の例を示す説明図である。

【図５】本発明の電子源の配線構成を模式的に示す模式
図である。

【図６】本発明の電子源の電子放出特性を評価するため
の真空処理装置の一例を示す模式図である。

【図７】本発明の電子源を構成する電子放出素子の放出
電流Ｉ_e、素子電流Ｉ_fと素子電圧Ｖ_fの関係を示した説
明図である。

【図８】本発明の電子源の製造方法の堆積工程における
電圧印加のタイミングチャートである。

【図９】本発明の画像形成装置の表示パネルの一例を示
す模式図である。

【図１０】図９の表示パネルを構成する蛍光膜の模式図
である。

【図１１】図９の表示パネルを用いて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
す模式図である。

【図１２】本発明の電子源の製造方法におけるフォーミ
ング、堆積工程のための結線方法を示す模式図である。

【図１３】本発明の電子源の製造方法におけるフォーミ
ング、堆積工程を行うための真空排気装置の模式図であ
る。

【図１４】本発明の電子源の製造方法の他の実施形態に
おけるグループ、サブグループの分割形態を示す模式図
である。

【図１５】本発明の電子源の製造方法の一実施形態にお
けるグループ、サブグループの分割形態を示す模式図で
ある。

【図１６】従来の表面伝導型電子放出素子の模式図であ
る。

【図１７】本発明の画像形成装置の一例を示すブロック
図である。

【符号の説明】

１３１表示パネル１３２排気管１３３真空チャンバー１３４ゲートバルブ１３５排気装置１３６圧力計１３７四重極質量分析器ｌ３８ガス導入ライン１３９ガス導入量制御手段１４０導入物質源２０１基板２０２、２０３素子電極２０４導電性膜２０５電子放出部５０１基板５０２Ｘ方向配線５０３Ｙ方向配線５０４表面伝導型電子放出素子５０５結線６００電流計６０１電源６０２電流計６０３高圧電源６０４アノード電極６０５真空容器６０６排気ポンプ８０１電子源基板８０２Ｘ方向配線８０３Ｙ方向配線８０４プレ素子９０１リアプレート９０２支持枠９０３ガラス基板９０４蛍光膜９０５メタルバック９０６フェースプレート９０７外囲器９０８高圧端子１００１黒色導電材１００２蛍光体１１０１表示パネル１１０２走査回路１１０３制御回路１１０４シフトレジスタ１１０５ラインメモリ１１０６同期信号分離回路１１０７変調信号発生器１２０１共通電極１２０２電源１２０３電流測定用抵抗１２０４オシロスコープ１７００ディスプレイパネル１７０１駆動回路１７０２ディスプレイコントローラ１７０３マルチプレクサ１７０４デコーダ１７０５入出力インターフェース回路１７０６ＣＰＵ１７０７画像生成回路１７０８〜１７１０画像メモリインターフェース回路１７１１画像入力インターフェース回路１７１２、１７１３ＴＶ信号受信回路１７１４入力部１９０１基板１９０４導電性膜１９０５電子放出部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定の間隙を備えた電子放出素子を複数
個、複数の行方向配線と複数の列方向配線とによりマト
リクス状に結線してなる電子源の製造方法であって、電
子放出素子となるべき構造を備えたプレ素子を形成した
後、複数のプレ素子を複数のグループに分け、各グルー
プをさらに複数のサブグループに分割し、各サブグルー
プ内において１個以上のプレ素子を単位として、全グル
ープ同時に、１サブグループ内のプレ素子について上記
単位毎に順次電圧を印加する工程を、所定のガス雰囲気
においてサブグループ毎に順次施すことにより、各プレ
素子の間隙に堆積物を堆積させる堆積工程を有すること
を特徴とする電子源の製造方法。
【請求項２】上記堆積工程における雰囲気ガスが有機
物質を含有し、堆積物が少なくとも炭素を含有する請求
項１の電子源の製造方法。
【請求項３】上記同じサブグループ内において同時に
電圧を印加する単位が、同じ行方向配線或いは列方向配
線に接続されたプレ素子である請求項１または２に記載
の電子源の製造方法。
【請求項４】同時に電圧を印加される互いに異なるグ
ループに含まれる単位配線が、所定の間隔をおいて分散
配置されている請求項３記載の電子源の製造方法。
【請求項５】上記各グループが連続した領域を有して
順次配置されている請求項４記載の電子源の製造方法。
【請求項６】上記各グループにおいて、各サブグルー
プの単位配線が、サブグループに含まれる単位配線本数
間隔で配置されている請求項５記載の電子源の製造方
法。
【請求項７】上記各グループの各サブグループのｘ番
目の単位配線が全サブグループについてグループ毎に連
続して配置されている請求項５記載の電子源の製造方
法。
【請求項８】複数のプレ素子が複数のエリアに分割さ
れ、各エリアについて、上記各グループに分割されてい
る請求項１〜７のいずれかに記載の電子源の製造方法。
【請求項９】所定の間隙を備えた電子放出素子を複数
個、複数の行方向配線と複数の列方向配線とによりマト
リクス状に結線してなり、上記間隙に堆積物を有し、請
求項１〜８のいずれかに記載の電子源の製造方法によっ
て製造されたことを特徴とする電子源。
【請求項１０】上記電子放出素子が、一対の素子電極
と該素子電極のそれぞれに電気的に接続された導電性膜
と該導電性膜の一部に形成された電子放出部とを有する
請求項９記載の電子源。
【請求項１１】上記電子放出素子が、表面伝導型電子
放出素子である請求項１０記載の電子源。
【請求項１２】請求項９〜１１のいずれかに記載の電
子源と、該電子源からの電子線の照射により画像を形成
する画像形成部材とを備えたことを特徴とする画像形成
装置。
【請求項１３】請求項１〜８のいずれかに記載の電子
源の製造方法により電子源を製造し、該電子源からの電
子線の照射により画像を形成する画像形成部を組み合わ
せることを特徴とする画像形成装置の製造方法。