JP2001338572A

JP2001338572A - 電子放出素子、電子源、それを用いた画像形成装置の製造方法

Info

Publication number: JP2001338572A
Application number: JP2000157677A
Authority: JP
Inventors: Kazuya Miyazaki; 和也宮崎
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2000-05-29
Filing date: 2000-05-29
Publication date: 2001-12-07

Abstract

(57)【要約】【課題】良好な電子放出特性を長時間にわたり保持す
ることができる電子放出素子の製造方法を提供する。【解決手段】基体１上に形成された一対の電極２，３
間に金属あるいは金属酸化物あるいは炭素を主成分とす
る微粒子分散膜４を配置した後、電極２，３を跨いで電
子ビーム照射を行い、微粒子分散膜４上に炭素膜６を形
成する工程を含むこと特徴とする。

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配置してなる電子源、および該電子
源を用いて構成した表示装置や露光装置などの画像形成
装置の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、電子放出素子としては大別し
て熱電子放出素子と冷陰極電子放出素子を用いた２種類
のものが知られている。冷陰極電子放出素子には電界放
出型（以下、「ＦＥ型」という）、金属／絶縁層／金属
型（以下「ＭＩＭ型」という）や表面伝導型電子放出素
子等がある。

【０００３】ＦＥ型の例としてＷ．Ｐ．Ｄｙｋｅ＆Ｗ．
Ｗ．Ｄｏｌａｎ，”Ｆｉｅｌｄｅｍｉｓｓｉｏｎ”，
ＡｄｖａｎｃｅｉｎＥｌｅｃｔｒｏｎＰｈｙｓｉ
ｃｓ，８，８９（１９５６）或いはＣ．Ａ．Ｓｐｉｎｄ
ｔ，”ＰＨＹＳＩＣＡＬＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆ
ｔｈｉｎ−ｆｉｌｍｆｉｅｌｄｅｍｉｓｓｉｏｎ
ｃａｔｈｏｄｅｓｗｉｔｈｍｏｌｙｂｄｅｎｉｕ
ｍｃｏｎｅｓ”，Ｊ．Ａｐｐｌ．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．Ａｐｐｌｙ．Ｐ
ｈｙｓ．，３２，６４６（１９６１）等に開示されたも
のがある。

【０００５】表面伝導型電子放出素子の例としては、
Ｍ．Ｉ．Ｅｌｉｎｓｏｎ，ＲｅｃｉｏＥｎｇ．Ｅｌｅｃ
ｔｒｏｎＰｈｙｓ．，１０，１２９０，（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、基体上に形成
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．”ＴｈｉｎＳｏｌｉｄＦｉ
ｌｍｓ”，９，３１７（１９７２）］，Ｉｎ₂Ｏ₃／Ｓｎ
Ｏ₂薄膜によるもの［Ｍ．Ｈａｒｔｗｅｌｌａｎｄ
Ｃ．Ｇ．Ｆｏｎｓｔａｄ：”ＩＥＥＥＴｒａｎｓ．Ｅ
ｄＣｏｎｆ．”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、２
２頁（１９８３）］等が報告されている。

【０００７】表面伝導型電子放出素子の典型的な構成の
例としては、基体上に設けられた一対の素子電極間を連
絡する金属、窒化物などにより構成された導電性膜に、
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
放出部を形成したものが挙げられる。即ち、通電フォー
ミングとは、前記導電性膜の両側に直流電圧或いは非常
にゆっくりとした昇電圧例えば１Ｖ／分程度を印加通電
し、導電性膜を局所的に破壊、変形もしくは変質せし
め、電気的に高抵抗な状態にした電子放出部を形成する
処理である。尚、電子放出部は導電性膜の一部に亀裂が
発生しその亀裂付近から電子放出が行なわれるものであ
る。

【０００８】上記表面伝導型電子放出素子は、構造が簡
単で製造も容易であることから、大面積にわたって多数
配列して形成できる利点がある。そこで、この特徴を生
かすための種々の応用が研究されている。例えば表示装
置などの画像形成装置への応用が挙げられる。

【０００９】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、この表面伝導型電子放出素子の両端（両方の
素子電極）を配線（共通配線とも呼ぶ）によりそれぞれ
結線した行を多数配列（はしご型配置とも呼ぶ）した電
子源が挙げられる（特開平１−３１３３２号公報、同２
−２１３７４９号公報、同２−２５７５５２号公報）。
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
組合せた表示装置が提案されている（米国特許第５０６
６８８３号明細書）。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】前記電子源及び画像形
成装置に適用される電子放出素子については、明るい表
示画像を安定して提供するために、一層安定な電子放出
特性及び電子放出の効率向上が要望されている。ここで
の効率は、表面伝導型電子放出素子の一対の素子電極に
電圧を印加した際に、両電極間に流れる電流（以下、
「素子電流Ｉｆ」という）と真空中に放出される電流
（以下、「放出電流Ｉｅ」という）との比で評価される
ものであり、素子電流Ｉｆが小さく、放出電流Ｉｅが大
きいことが望ましい。安定的に制御し得る電子放出特性
と効率の向上がなされれば、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、低電流で明るい高品
位な画像形成装置、例えばフラットテレビが実現でき
る。また、低電流化に伴い、画像形成装置を構成する駆
動回路等のローコスト化も図ることができる。

【００１１】しかしながら、前記従来の電子放出素子に
あっては、電子放出特性の安定性及び電子放出効率につ
いては、必ずしも満足なものが得られておらず、これを
用いた画像形成装置の動作安定性なども同様に必ずしも
満足なものとは言い難いのが実状である。

【００１２】したがって、良好な電子放出特性を有し、
これを長時間にわたって保持し得る電子放出素子を実現
することが求められていた。

【００１３】さらに、前記電子源及び画像形成装置に適
用される電子放出素子の製法においては、プロセス簡易
化等によるローコスト化の実現も要請されている。

【００１４】本発明は上記問題点に鑑みてなされたもの
で、良好な電子放出特性を長期にわたり維持する電子放
出素子、それを用いた電子源及び画像形成装置の製造方
法を提供することを目的とする。

【００１５】

【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。

【００１６】即ち本発明の電子放出素子の製造方法は、
基体上に形成された対向する一対の電極と、該電極間の
基体上に配された炭素膜とを有する電子放出素子の製造
方法であって、前記一対の電極間の基体上に、炭素膜の
生成に対する触媒作用を有する金属あるいは金属酸化物
あるいは炭素を主成分とする第１の膜を配置する第１の
工程と、炭素化合物雰囲気中で、前記電極間の基体上に
電子ビーム照射を行い、炭素膜を前記第１の膜上に形成
する第２の工程とを含むこと特徴としているものであ
る。

【００１７】上記本発明の電子放出素子の製造方法は、
更なる特徴として、「前記第２の工程は、前記一対の電
極間に電圧を印加すると同時に前記電子ビーム照射を行
う工程であること」、「前記第１の工程において、前記
第１の膜が配置された前記一対の電極間の抵抗が、１Ｍ
Ω以上であること」、「前記第１の工程において配置さ
れる前記第１の膜のシート抵抗が、１０ＭΩ／□以上で
あること」、「前記第１の膜は、Ｃ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ｆ
ｅ，Ｎｉ，Ｓｎ，ＺｎＯ，Ｖ₂Ｏ₅の中から選ばれた材料
を主成分とするものであること」、を含む。

【００１８】また、本発明の電子放出素子の製造方法
は、基体上に形成された対向する一対の電極と、該電極
間の基体上に配された炭素膜とを有する電子放出素子の
製造方法であって、基体上に一対の電極を配置する第１
の工程と、前記一対の電極が配置された領域間に、金属
あるいは金属酸化物あるいは炭素を主成分とする複数の
微粒子からなる第１の膜を配置する第２の工程と、炭素
化合物が存在する雰囲気中で、前記第１の膜が配置され
た前記一対の電極間に電子ビームを照射する第３の工程
を有すること特徴としているものである。

【００１９】上記本発明の電子放出素子の製造方法は、
更なる特徴として、「前記第３の工程は、前記一対の電
極間に電圧を印加すると同時に前記電子ビーム照射を行
う工程であること」、「前記第２の工程において、前記
第１の膜が配置された前記一対の電極間の抵抗が、１Ｍ
Ω以上であること」、「前記第２の工程において配置さ
れる前記第１の膜のシート抵抗が、１０ＭΩ／□以上で
あること」、「前記第１の膜は、Ｃ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ｆ
ｅ，Ｎｉ，Ｓｎ，ＺｎＯ，Ｖ₂Ｏ₅の中から選ばれた材料
を主成分とするものであること」、を含む。

【００２０】また、本発明の電子源の製造方法は、基体
上に複数の電子放出素子を配列形成した電子源の製造方
法であって、前記電子放出素子を上記本発明の電子放出
素子の製造方法で製造することを特徴としているもので
ある。

【００２１】また、本発明の画像形成装置の製造方法
は、基体上に複数の電子放出素子を配列形成した電子源
と画像形成部材とを有する画像形成装置の製造方法であ
って、前記電子源を上記本発明の電子源の製造方法で製
造することを特徴としているものである。

【００２２】

【発明の実施の形態】上述のように、本発明は電子放出
素子、この電子放出素子を複数備えた電子源、これを用
いた画像形成装置の製造方法に関わるもので、各発明の
構成及び作用を以下に説明する。

【００２３】本発明を適用し得る電子放出素子の基本的
構成には大別して、平面型及び垂直型の２つがある。

【００２４】先ず、平面型の電子放出素子について説明
する。

【００２５】図１は、本発明を適用可能な平面型の電子
放出素子の構成を示す模式図であり、図１（ａ）は平面
図、図１（ｂ）は断面図である。

【００２６】図１において、１は基板、２と３は電極
（「素子電極」とも呼ぶ）、４は第１の膜を構成する微
粒子（この微粒子が集まってできた膜を「微粒子分散
膜」または単に「第１の膜」と呼ぶ）、５は間隙、６は
カーボン膜である。尚、カーボン膜６形成前の微粒子分
散膜（第１の膜）４は、素子電極（２，３）間の抵抗が
少なくとも１ＭΩ以上になるように形成する。

【００２７】基板１としては、石英ガラス、Ｎａ等の不
純物含有量を減少したガラス、青板ガラス、青板ガラス
にスパッタ法等により形成したＳｉＯ₂を積層したガラ
ス基板及び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。

【００２８】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る。これは例えば
Ｎｉ，Ｃｒ，Ａｕ，Ｍｏ，Ｗ，Ｐｔ，Ｔｉ，Ａｌ，Ｃ
ｕ，Ｐｄ等の金属或いは合金及びＰｄ，Ａｇ，Ａｕ，Ｒ
ｕＯ₂，Ｐｄ−Ａｇ等の金属或いは窒化物とガラス等か
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。

【００２９】素子電極間隔Ｌ、素子電極長さＷ等は、応
用される形態等を考慮して設計される。

【００３０】素子電極間隔Ｌは、好ましくは数百ｎｍ〜
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〜数μｍの範囲とすることができ
る。

【００３１】微粒子分散膜（第１の膜）４を形成する目
的は、炭素膜の生成に対する触媒反応を利用し、後述す
るカーボン膜６の形成工程において結晶性の高いカーボ
ンを収率よく堆積させることと、また素子電極間隔Ｌが
数十μｍ以上の場合には比較的高抵抗のカーボン膜６の
寄生抵抗を低下させ、擬似的に素子電極間隔を小さくす
ることにある。

【００３２】したがって第１の膜４を構成する材料とし
ては、導電性を有し、かつグラファイトあるいはダイモ
ンド構造を有するカーボンを収率よく生成させる触媒金
属、たとえばＰｄ，Ｐｔ，Ｆｅ，Ｎｉ，Ｓｎ，ＺｎＯ，
Ｖ₂Ｏ₅の中から選択される。

【００３３】ここで述べる微粒子分散膜とは、その微細
構造は、微粒子が個々に分散配置した状態あるいは微粒
子が互いに隣接、或いは重なり合った状態（いくつかの
微粒子が集合し、全体として島状構造を形成している場
合も含む）をとっている。微粒子の粒径は、好ましくは
１ｎｍ〜１００ｎｍの範囲である。

【００３４】微粒子分散膜（第１の膜）４を形成する方
法としては、スパッタ法、反応性スパッタ法、ＣＶＤ
法、電子ビーム蒸着法、スプレーコート法、スピンコー
ト法、ディッピング法等の形成手段により、少なくとも
一対の素子電極間上に形成することができる。

【００３５】例えば、Ｐｄ微粒子をスパッタ法で成膜す
る場合は、金属ＰｄターゲットをＡｒを含むガス中でス
パッタリングすることにより、Ｐｄ微粒子膜が得られ
る。

【００３６】微粒子分散膜（第１の膜）４のシート抵抗
Ｒｓは、後述するマトリクス駆動を行うために、１０Ｍ
Ω／□以上であることが必要である。しかしながら、初
期の金属微粒子膜が連続膜的であるために低抵抗であっ
ても、酸化／還元を繰り返すことにより上記所望の抵抗
の範囲に抑え込むことが可能である。但し、この場合膜
厚を少なくとも５ｎｍ以下にする必要がある。

【００３７】微粒子分散膜（第１の膜）４の好適な膜厚
は、上記抵抗値を満足する範囲内で変化し得るので、上
記条件は必ずしも絶対的なものではない。

【００３８】間隙５の形成は、カーボン膜６の形成と同
時に行われる。カーボン膜６は、有機物質（炭素化合
物）のガス雰囲気中において、一対の素子電極を跨いで
電子ビーム照射を行い、分散配置された微粒子を核にし
て成長する。電子ビームは加速電圧Ｖａｃ＝０．５〜１
０ｋＶの範囲で好ましく適用され、このときに電子放出
素子に適したカーボンが収率よく堆積する。

【００３９】以上の手法によって準静的に間隙を形成す
る場合、放出電流の量を大きくするためには、同一電圧
で間隙部に高電界が形成されるように間隙幅をできるだ
け小さくすることが望ましい。間隙幅を小さく形成する
ことは、素子に対して負担の少ない低電圧印加によっ
て、同一電界を形成できることにもつながる。

【００４０】カーボン膜６の好適な膜厚および電子放出
部近傍の形態は、高効率かつ長寿命を実現する範囲内に
おいて決められ、したがって電子ビームの照射時間、加
速電圧等は、通電中に適宜変化させることが望ましい。

【００４１】次に、垂直型の電子放出素子について説明
する。

【００４２】図２は、本発明を適用可能な垂直型電子放
出素子の一例を示す模式図である。

【００４３】図２においては、図１に示した部位と同じ
部位には図１に付した符号と同一の符号を付している。
２１は段差形成部である。

【００４４】基板１、素子電極２及び３、微粒子分散膜
４、間隙５、カーボン膜６は、前述した平面型の電子放
出素子の場合と同様の材料で構成することができる。段
差形成部２１は、真空蒸着法、印刷法、スパッタ法等で
形成されたＳｉＯ₂等の絶縁性材料で構成することがで
きる。

【００４５】段差形成部２１の膜厚は、先に述べた平面
型の電子放出素子の素子電極間隔Ｌに対応し、数百ｎｍ
〜数十μｍの範囲とすることができる。この膜厚は、段
差形成部２１の製法、及び、素子電極間に印加する電圧
を考慮して設定されるが、数十ｎｍ〜数μｍの範囲が好
ましい。

【００４６】微粒子分散膜４は、素子電極２及び３と段
差形成部２１作製後に、該素子電極２、３の上に積層さ
れる。

【００４７】間隙５は、図２においては、段差形成部２
１の側端面に形成されているが、作製条件等に依存し、
形状、位置ともこれに限られるものではない。

【００４８】上述の電子放出素子の製造方法としては様
々な方法が考えられるが、図１に示した構成の電子放出
素子の場合を例に、図３に基づいてその一例を説明す
る。尚、図３において図１と同じ符号は同じ部材を指す
ものである。

【００４９】（素子電極の形成）基板１を洗剤、純水及
び有機溶剤等を用いて充分に洗浄し、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１上に素子電極２、３を
形成する。（図３（ａ））

【００５０】（微粒子分散膜の形成）素子電極２、３を
設けた基板１に、０．１ｗｔ％グラファイト微粒子分散
溶液をスプレー塗布し、２００℃１０分乾燥、引き続き
４００℃２０分焼成を行い、微粒子分散膜４を形成す
る。グラファイト微粒子の粒径は、およそ５ｎｍから５
０ｎｍの範囲である。（図３（ｂ））

【００５１】（カーボン膜および間隙の形成）続いて、
カーボン膜６および間隙５の形成を同時に行う（図３
（ｃ））。

【００５２】これは、炭素化合物（有機物質）のガスを
含有する雰囲気下で、素子電極２、３を跨いで電子ビー
ムの照射を行いながら電圧パルスの印加を繰り返すこと
によって行うことができる。

【００５３】この雰囲気は、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炭素化合物（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
充分に排気した真空中に適当な炭素化合物（有機物質）
のガスを導入することによっても得られる。この時の好
ましい炭素化合物のガス圧は、前述の応用の形態、真空
容器の形状や、炭素化合物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、カルボン酸、スルホン酸等
の有機酸類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で表わされる飽和炭化
水素、エチレン、プロピレンなどＣ_nＨ_2n等の組成式で
表わ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
等或いはこれらの混合物が使用できる。

【００５４】この処理により、素子電極２、３間に分散
配置されたグラファイト微粒子を核にして、基体表面に
吸着した炭素化合物（有機物質）が電子ビームの照射領
域に表面拡散し、そこで電子照射を受けて分解／結合の
協奏反応を行い、炭素ないし炭素化合物ないし両者の混
合物からなるカーボン膜が形成される。ここで述べたカ
ーボン膜とは、例えばグラファイト（いわゆるＨＯＰ
Ｇ、ＰＧ、ＧＣを包含する。ＨＯＰＧはほぼ完全なグラ
ファイトの結晶構造、ＰＧ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。

【００５５】電子ビーム照射と同時に、素子に電圧印加
が行われることによって、間隙を有するカーボン膜が形
成され、この間隙近傍が電子放出部となる。

【００５６】素子に印加する電圧波形の例を図４に示
す。電圧波形は、パルス波形が好ましい。これにはパル
ス波高値を定電圧としたパルスを連続的に印加する図４
（ａ）に示した手法とパルス波高値を増加させながら、
電圧パルスを印加する図４（ｂ）に示した手法がある。

【００５７】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１μｓｅ
ｃ〜１０ｍｓｅｃ、Ｔ２は１０μｓｅｃ〜１００ｍｓｅ
ｃ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、電子放出素子の形態などに応
じて適宜選択される。

【００５８】このような条件のもと、例えば１．３×１
０^-3Ｐａ程度ないしそれ以下の適当な圧力の真空雰囲気
中で数秒〜数十分間電圧を印加する。パルス波形は三角
波に限定されるものではなく、矩形波など所望の波形を
採用することができる。また、パルス波高値やパルス
幅、パルス間隔などについても上述の値に限るものでは
なく、電子放出部が良好に形成されるように、適当な値
を選択することができる。

【００５９】図４（ｂ）におけるＴ１及びＴ２は、図４
（ａ）に示したものと同様とすることができる。三角波
の波高値（通電フォーミング時のピーク電圧）は、例え
ば０．１Ｖ程度ずつ増加させることができる。

【００６０】また、電子ビームは、加速電圧Ｖａｃ＝
０．５〜１０ｋＶの範囲で適宜選択でき、このときに電
子放出素子に適したカーボンが収率よく堆積する。

【００６１】電子ビーム照射の条件は、例えば上記の通
電パルスに同期させたパルス照射等、素子が高効率かつ
長寿命を実現する範囲内において、照射時間、加速電圧
等は、通電中に適宜変化させることができる。

【００６２】本工程の終了判定は、素子電流Ｉｆを測定
しながら適宜行う。

【００６３】（安定化工程）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、電子放出素子が配置された真空容器内
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できる。
前記カーボン膜および電子放出部の形成工程で、排気装
置として油拡散ポンプやロ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、上記の炭素ないし炭素化
合物ないし両者の混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
気する時には、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易く
するのが好ましい。この時の加熱条件は、８０〜３００
℃、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、１×１０^-5Ｐａ
以下が好ましく、さらに１．３×１０^-6Ｐａ以下が特に
好ましい。

【００６４】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、有機物質が充分除去
されていれば、真空度自体は多少低下しても充分安定な
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、新たな炭素ないし炭素化合物ない
し両者の混合物の堆積を抑制でき、また真空容器や基板
などに吸着したＨ₂Ｏ、Ｏ₂なども除去でき、結果として
素子電流Ｉｆ、放出電流Ｉｅが安定する。

【００６５】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、図６を参照しながら
説明する。

【００６６】図５は、真空処理装置の一例を示す模式図
であり、この真空処理装置は特性評価装置としての機能
をも兼ね備えている。図５においても、図１に示した部
位と同じ部位には図１に付した符号と同一の符号を付し
ている。

【００６７】図５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。即ち、１は電子放出素子を構成する
基体であり、２及び３は素子電極、４は微粒子分散膜
（第１の膜）、５は間隙、６はカーボン膜である。５１
は、電子放出素子に素子電圧Ｖｆを印加するための電
源、５０は素子電極２，３間に流れる素子電流Ｉｆを測
定するための電流計、５４は素子の電子放出部より放出
される放出電流Ｉｅを捕捉するためのアノード電極であ
る。５３はアノード電極５４に電圧を印加するための高
圧電源、５２は素子の電子放出部より放出される放出電
流Ｉｅを測定するための電流計である。一例として、ア
ノード電極５４の電圧を１ｋＶ〜１０ｋＶの範囲とし、
アノード電極と電子放出素子との距離Ｈを２ｍｍ〜８ｍ
ｍの範囲として測定を行うことができる。

【００６８】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。排気ポンプ５６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さらに、イオンポン
プ等からなる超高真空装置系とにより構成されている。
ここに示した電子源基板を配した真空処理装置の全体
は、不図示のヒーターにより加熱できる。また、真空容
器５５の上部には電子銃が設けられている。したがっ
て、この真空処理装置を用いると、前述の微粒子分散膜
の形成工程以降の工程も行うことができる。

【００６９】図６は、図５に示した真空処理装置を用い
て測定された放出電流Ｉｅ、素子電流Ｉｆと素子電圧Ｖ
ｆの関係を模式的に示した図である。図６においては、
放出電流Ｉｅが素子電流Ｉｆに比べて著しく小さいの
で、任意単位で示している。尚、縦・横軸ともリニアス
ケールである。

【００７０】図６から明らかなように、本発明の電子放
出素子は、放出電流Ｉｅに関して３つの特徴的性質を有
する。

【００７１】即ち、（ｉ）本発明の電子放出素子はある電圧（しきい値電圧
と呼ぶ、図６中のＶｔｈ）以上の素子電圧を印加すると
急激に放出電流Ｉｅが増加し、一方しきい値電圧Ｖｔｈ
以下では放出電流Ｉｅがほとんど検出されない。つま
り、放出電流Ｉｅに対する明確なしきい値電圧Ｖｔｈを
持った非線形素子である。（ｉｉ）放出電流Ｉｅが素子電圧Ｖｆに単調増加依存す
るため、放出電流Ｉｅは素子電圧Ｖｆで制御できる。（ｉｉｉ）アノード電極５４に捕捉される放出電荷は、
素子電圧Ｖｆを印加する時間に依存する。つまり、アノ
ード電極５４に捕捉される電荷量は、素子電圧Ｖｆを印
加する時間により制御できる。

【００７２】以上の説明に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。

【００７３】図６（ａ）には、素子電流Ｉｆが素子電圧
Ｖｆに対して単調増加する（以下、「ＭＩ特性」とい
う）例を実線に示した。図６（ｂ）には、素子電流Ｉｆ
が素子電圧Ｖｆに対して電圧制御型負性抵抗特性（以下
「ＶＣＮＲ特性」という）を示す場合を示した。いずれ
の特性を示すかは、電子放出素子の製法及び測定装置の
測定条件などに依存する。但し、素子電流Ｉｆが素子電
圧Ｖｆに対してＶＣＮＲ特性を示す場合でも、放出電流
Ｉｅは素子電圧Ｖｆに対してＭＩ特性を示す。

【００７４】図７は、一定の素子に一定のパルス電圧を
印加しながら、長時間駆動した時の放出電流Ｉｅの時間
変化を模式的に示したものである。図中実線で示したの
は本発明の素子、破線で示したのは従来の製造方法によ
り作製した比較用の素子の特性を示すものである。この
様に本発明の素子では電子放出特性が長時間にわたり安
定に保持される。

【００７５】以上のように本発明の電子放出素子の特徴
のため、基板上に複数の素子を配置した電子源や、これ
を利用した画像形成装置においても、入力信号に応じ
て、容易に放出電子量を制御することができるととも
に、長時間にわたり安定に電子を放出でき良好な画像形
成が可能となり、多方面への応用が期待される。

【００７６】次に、本発明を適用可能な電子源の一例と
して前述の電子放出素子を複数配置した電子源について
述べる。先ず、電子放出素子の配列方式について説明す
る。

【００７７】電子放出素子の配列については、種々のも
のが採用できる。

【００７８】一例として、並列に配置した多数の電子放
出素子の個々の両端で接続し、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
子を制御駆動するはしご状配置のものがある。

【００７９】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。このようなものはいわゆる単純マトリクス配置であ
る。先ず単純マトリクス配置について以下に詳述する。

【００８０】本発明の電子放出素子については、前述し
た通り（ｉ）ないし（ｉｉｉ）の特性がある。即ち、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
で制御できる。一方、しきい値電圧以下では、ほとんど
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、電子放出素子
を適宜選択して電子放出量を独立に制御できる。

【００８１】以下この原理に基づき、本発明を適用可能
な電子放出素子を複数配して得られる電子源基板につい
て、図８を用いて説明する。図８において、基板１は既
に説明したようなガラス基板であり、この基板１上に配
列された電子放出素子１０４の個数及び形状は、用途に
応じて適宜設定される。

【００８２】ｍ本のＸ方向配線１０２は、Ｄｘ１、Ｄｘ
２……Ｄｘｍからなり、基板１上に真空蒸着法、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。また、多数の電子放出素子１０４
にほぼ均等に電圧が供給されるよう、配線の材料、膜
厚、幅は適宜設計される。Ｙ方向配線１０３は、Ｄｙ
１、Ｄｙ２……Ｄｙｎのｎ本の配線よりなり、Ｘ方向配
線１０２と同様に形成される。これらｍ本のＸ方向配線
１０２とｎ本のＹ方向配線１０３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。尚、ｍ、ｎは、共に正の整数である。

【００８３】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１０２を形成した基板１の
全面或いは一部に所望の形状で形成され、特に、Ｘ方向
配線１０２とＹ方向配線１０３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１０２とＹ方向配線１０３は、それぞれ外部端子
として引き出されている。

【００８４】電子放出素子１０４を構成する一対の対向
する電極（不図示）はそれぞれ、ｍ本のＸ方向配線１０
２とｎ本のＹ方向配線１０３とに導電性金属等からなる
結線１０５によって電気的に接続されている。

【００８５】ここでｍ本のＸ方向配線１０２とｎ本のＹ
方向配線１０３を構成する材料、結線１０５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
素の一部或いは全部が同一であっても、またそれぞれ異
なっていてもよい。これら材料は、例えば前述の素子電
極の材料より適宜選択される。素子電極を構成する材料
と配線材料が同一である場合には、素子電極に接続した
配線は素子電極と総称する場合もある。また、電子放出
素子１０４は、基板１上或いは不図示の層間絶縁層上の
いずれに形成しても良い。

【００８６】また、詳しくは後述するが、前記Ｘ方向配
線１０２には、Ｘ方向に配列した電子放出素子１０４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
号印加手段が電気的に接続される。一方、Ｙ方向配線１
０３には、Ｙ方向に配列した電子放出素子１０４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
生手段が電気的に接続される。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。

【００８７】次に、以上のような単純マトリクス配置の
電子源を用いて構成した画像形成装置について、図９〜
図１１を用いて説明する。図９は、画像形成装置の表示
パネルの一例を示す模式図であり、図１０は、図９の画
像形成装置に使用される蛍光膜の模式図である。図１１
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。

【００８８】図９において、１は上述のように電子放出
素子を複数配した電子源の基板、１１１は基板１を固定
したリアプレート、１１６はガラス基板１１３の内面に
蛍光膜１１４とメタルバック１１５等が形成されたフェ
ースプレートである。１１２は支持枠であり、該支持枠
１１２には、リアプレート１１１、フェースプレート１
１６が低融点のフリットガラスなどを塗布し４００〜５
００℃で１０分間以上焼成することにより封着して外囲
器１１８を構成している。１０２、１０３は電子放出素
子１０４の一対の素子電極２，３と接続されたＸ方向配
線及びＹ方向配線で、それぞれ外部端子Ｄｘ１乃至Ｄｘ
ｍ、Ｄｙ１乃至Ｄｙｎを有している。

【００８９】外囲器１１８は、上述の如く、フェースプ
レート１１６、支持枠１１２、リアプレート１１１で構
成される。

【００９０】リアプレート１１１は主に基板１の強度を
補強する目的で設けられるため、基板１自体で充分な強
度を持つ場合は別体のリアプレート１１１は不要とする
ことができる。即ち、基板１に直接支持枠１１２を封着
し、フェースプレート１１６、支持枠１１２及び基板１
で外囲器１１８を構成しても良い。

【００９１】一方、フェースプレート１１６、リアプレ
ート１１１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、大気圧に対して充分な強度を持
つ外囲器１１８を構成することもできる。

【００９２】蛍光膜１１４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１
０（ａ））或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１２１と蛍光体１２２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１２２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１
１４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
性を有し、光の透過及び反射が少ない材料を用いること
ができる。

【００９３】ガラス基板１１３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、沈殿法、印刷法等
が採用できる。蛍光膜１１４の内面側には、通常メタル
バック１１５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１１６側へ鏡面反射させることにより輝度を向上させ
ること、電子ビーム加速電圧を印加するための電極とし
て作用させること、外囲器内で発生した負イオンの衝突
によるダメージから蛍光体を保護すること等である。メ
タルバックは、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。

【００９４】フェースプレート１１６には、さらに蛍光
膜１１４の導電性を高めるため、蛍光膜１１４の外面側
に透明電極（不図示）を設けてもよい。

【００９５】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なくてはいけな
いため、十分な位置合わせを行う必要がある。

【００９６】外囲器１１８内は、前述の個別の電子放出
素子に対する安定化工程と同様に、適宜加熱しながら、
イオンポンプとソープションポンプなどからなるオイル
フリーの排気装置により不図示の排気管を通じて排気
し、１０^-5Ｐａ程度の圧力の、有機物質の少ない雰囲気
にした後、封止される。

【００９７】また、外囲器１１８を封止した後の圧力を
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１１８の封止を行う直前或いは封止後に抵抗
加熱、高周波加熱などにより、外囲器１１８内の所定の
位置に配置したゲッター（不図示）を加熱し、蒸着膜を
形成する処理であり。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１０^-3〜１０
^-5Ｐａの圧力を維持するためのものである。

【００９８】尚、前述したカーボン膜および間隙の形成
工程以降の電子放出素子の各製造工程は、真空処理装置
内で行うことも、外囲器を封止した後行うことも可能で
あり、目的に応じて、適当な工程が選択される。その内
容は個別の電子放出素子の製造方法に関して前述した手
順に準ずるものである。

【００９９】単純マトリクス配置の電子源を用いて構成
した表示パネルに、ＮＴＳＣ方式のテレビ信号に基づい
たテレビジョン表示を行うための駆動回路の構成例につ
いて、図１１を用いて説明する。

【０１００】図１１において、２０１は画像表示パネ
ル、２０２は走査回路、２０３は制御回路、２０４はシ
フトレジスタ、２０５はラインメモリ、２０６は同期信
号分離回路、２０７は変調信号発生器、Ｖｘ及びＶａは
直流電圧源である。

【０１０１】表示パネル２０１は、端子Ｄｘ１乃至Ｄｘ
ｍ、端子Ｄｙ１乃至Ｄｙｎ、及び高圧端子Ｈｖを介して
外部の電気回路と接続している。

【０１０２】端子Ｄｘ１乃至Ｄｘｍには、表示パネル内
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）ずつ
順次駆動するための走査信号が印加される。

【０１０３】端子Ｄｙ１乃至Ｄｙｎ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ための変調信号が印加される。

【０１０４】高圧端子Ｈｖ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ための加速電圧であ
る。

【０１０５】走査回路２０２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（図
中、Ｓ１乃至Ｓｍで模式的に示している）ある。各スイ
ッチング素子は、直流電圧源Ｖｘの出力電圧もしくは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２０１の端子Ｄｘ１乃至Ｄｘｍと電気的に接続され
る。Ｓ１乃至Ｓｍの各スイッチング素子は、制御回路２
０３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
組合せることにより構成することができる。

【０１０６】制御回路２０３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２０３は、同期信
号分離回路２０６より送られる同期信号Ｔｓｙｎｃに基
づいて、各部に対してＴｓｃａｎ及びＴｓｆｔ及びＴｍ
ｒｙの各制御信号を発生する。

【０１０７】同期信号分離回路２０６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２０６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
して表わした。該ＤＡＴＡ信号はシフトレジスタ２０４
に入力される。

【０１０８】シフトレジスタ２０４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２０３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
２０４のシフトクロックであるということもできる）。
シリアル／パラレル変換された画像１ライン分（電子放
出素子ｎ素子分の駆動データに相当）のデータは、Ｉｄ
１乃至Ｉｄｎのｎ個の並列信号として前記シフトレジス
タ２０４より出力される。

【０１０９】ラインメモリ２０５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２０３より送られる制御信号Ｔｍｒｙにし
たがって適宜Ｉｄ１乃至Ｉｄｎの内容を記憶する。記憶
された内容はＩ’ｄ１乃至Ｉ’ｄｎとして出力され、変
調信号発生器２０７に入力される。

【０１１０】変調信号発生器２０７は、画像データＩ’
ｄ１乃至Ｉ’ｄｎ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ための信号源であり、その出力信号
は、端子Ｄｙ１乃至Ｄｙｎを通じて表示パネル２０１内
の電子放出素子に印加される。

【０１１１】前述したように、本発明を適用可能な電子
放出素子は放出電流Ｉｅに対して以下の基本特性を有し
ている。即ち、電子放出には明確なしきい値電圧Ｖｔｈ
があり、Ｖｔｈ以上の電圧を印加された時のみ電子放出
が生じる。電子放出しきい値以上の電圧に対しては、素
子への印加電圧の変化に応じて放出電流も変化する。こ
のことから、本素子にパルス状の電圧を印加する場合、
例えば電子放出しきい値以下の電圧を印加しても電子放
出は生じないが、電子放出しきい値以上の電圧を印加す
る場合には電子ビームが出力される。その際、パルスの
波高値Ｖｍを変化させることにより出力電子ビームの強
度を制御することが可能である。また、パルスの幅Ｐｗ
を変化させることにより出力される電子ビームの電荷の
総量を制御することが可能である。

【０１１２】したがって、入力信号に応じて、電子放出
素子を変調する方式としては、電圧変調方式、パルス幅
変調方式等が採用できる。電圧変調方式を実施するに際
しては、変調信号発生器２０７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。

【０１１３】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２０７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。

【０１１４】シフトレジスタ２０４やラインメモリ２０
５は、デジタル信号式のものもアナログ信号式のものも
採用できる。画像信号のシリアル／パラレル変換や記憶
が所定の速度で行われれば良いからである。

【０１１５】即ち、デジタル信号式を用いる場合には、
同期信号分離回路２０６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２０６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２０５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２０７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２０７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２０７に
は、例えば高速の発振器及び発振器を出力する波数を計
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。

【０１１６】一方、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２０７には、例えばオペアンプ
などを用いた増幅回路を採用でき、必要に応じてレベル
シフト回路などを付加することもできる。パルス幅変調
方式の場合には、例えば電圧制御型発振回路（ＶＯＣ）
を採用でき、必要に応じて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。

【０１１７】以上のような表示パネル２０１及び駆動回
路を有する本発明の画像形成装置は、外部端子Ｄｘ１乃
至Ｄｘｍ、Ｄｙ１乃至Ｄｙｎを介して電圧を印加するこ
とにより、必要な電子放出素子から電子を放出させるこ
とができ、高圧端子Ｈｖを介してメタルバック１１５、
或いは透明電極（不図示）に高電圧を印加し、電子ビー
ムを加速し、加速された電子は、蛍光膜１１４に衝突
し、発光が生じて、ＮＴＳＣ方式のテレビ信号に応じて
テレビジョン表示を行うことができるものである。

【０１１８】尚、以上で説明した構成は、本発明の画像
形成装置を得る上で必要な概略的構成であり、例えば本
発明の技術思想に基づいて種々の変形が可能である。入
力信号については、ＮＴＳＣ方式を例に挙げたが、入力
信号はこれらに限られるものではなく、ＰＡＬ、ＳＥＣ
ＡＭ方式などの他、これよりも多数の走査線からなるＴ
Ｖ信号（例えば、ＭＵＳＥ方式をはじめとする高品位Ｔ
Ｖ）方式をも採用できる。

【０１１９】次に、はしご型配置の電子源及び画像形成
装置について図１２及び図１３を用いて説明する。

【０１２０】図１２は、はしご型配置の電子源の一例を
示す模式図である。図１２において、１は基板、１０４
は電子放出素子である。３０４は電子放出素子１０４を
接続するための共通配線で、各々外部端子Ｄ１〜Ｄ１０
を有している。電子放出素子１０４は、基板１上に、並
列に複数個配されており、これを素子行と呼ぶ。この素
子行が複数個配されて電子源を構成している。

【０１２１】各素子行の共通配線３０４（例えば外部端
子Ｄ１とＤ２の共通配線３０４）間に適当な駆動電圧を
印加することで、各素子行を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
しきい値以上の電圧を、電子ビームを放出しない素子行
には、電子放出しきい値以下の電圧を印加する。各素子
行間の共通配線、即ち相隣接する外部端子Ｄ２とＤ３、
Ｄ４とＤ５、Ｄ６とＤ７、Ｄ８とＤ９の共通配線３０４
を一体の同一配線とすることもできる。

【０１２２】図１３は、上記はしご型配置の電子源を備
えた表示パネルの構造を示す模式図である。３０２はグ
リッド電極、３０３は電子が通過するための開口、Ｄ１
乃至Ｄｍは各電子放出素子に電圧を印加するための外部
端子である。Ｇ１、Ｇ２……Ｇｎは、グリッド電極３０
２と接続された外部端子である。また、各素子行間の共
通配線３０４は一体の同一配線として基板１上に形成さ
れている。

【０１２３】尚、図１３においては、図９、図１２に示
した部位と同じ部位には、これらの図に付したの同一の
符号を付している。ここに示した表示パネルと、図９に
示した単純マトリクス配置の電子源を用いた表示パネル
との大きな違いは、基板１とフェースプレート１１６の
間にグリッド電極３０２を備えている点である。

【０１２４】基板１とフェースプレート１１６の間に
は、グリッド電極３０２が設けられている。このグリッ
ド電極３０２は、電子放出素子１０４から放出された電
子ビームを変調するためのものであり、はしご型配置の
素子行と直交して設けられたストライプ状の電極に電子
ビ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３０３が設けられている。グリッド電極３０２
の形状や設置位置は図１３に示したものに限定されるも
のではない。例えば、開口３０３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３０２を
電子放出素子１０４の周囲や近傍に設けても良い。

【０１２５】外部端子Ｄ１乃至Ｄｍ及び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。そし
て、素子行を１行ずつ順次駆動（走査）していくのと同
期してグリッド電極３０２の列に画像１ライン分の変調
信号を同時に印加することにより、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。

【０１２６】以上のように、本発明の画像形成装置は、
単純マトリクス配置及びはしご型配置のいずれの電子源
を用いても得ることができ、上述したテレビジョン放送
の表示装置のみならず、テレビ会議システムやコンピュ
ータ等の表示装置として好適な画像形成装置が得られ
る。さらには、感光性ドラム等と組合せて、光プリンタ
の露光装置としても用いることができる。

【０１２７】

【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、各要素の置
き換えや設計変更がなされたものを包含するものであ
る。

【０１２８】［実施例１］本実施例は、図１（ａ）、
（ｂ）に模式的に示したものと同様の構成を有する電子
放出素子を製造した例である。図３に基づき本実施例の
電子放出素子の製造方法を説明する。

【０１２９】工程−ａ清浄化した青板ガラス上に、厚さ０．５μｍのシリコン
酸化膜をスパッタ法により形成して基板１とする。この
上にフォトレジスト（ＲＤ−２０００Ｎ−４１：日立化
成社製）を塗布し、通常のフォトリソグラフィーの手法
により素子電極２，３の形状に対応する開口を有するレ
ジストパターンを形成する。この上に真空蒸着法により
厚さ５ｎｍのＴｉ、厚さ１００ｎｍのＮｉを順次堆積し
た後、レジストパターンを有機溶剤で溶解し、リフトオ
フにより素子電極２，３を形成する。素子電極間隔Ｌを
３μｍ、素子電極の長さＷを３００μｍとした。

【０１３０】工程−ｂ素子電極２，３を設けた基板に、０．１ｗｔ％グラファ
イト微粒子分散溶液をスプレー塗布し、２００℃１０分
間乾燥後、引き続き４００℃２０分間焼成を施し、微粒
子分散膜４を形成する。このとき、グラファイト微粒子
の平均粒径は、およそ１０ｎｍであった。

【０１３１】工程−ｃ微粒子分散膜形成後の基板１を図５に示したような真空
装置の真空容器５５内に設置した。そして、不図示の導
入パスを介して、真空容器５５内にｎ−ヘキサンを導入
し、圧力を１．３×１０^-3Ｐａとした。続いて素子電極
間に波高値１４Ｖ、パルス幅Ｔ１＝１ｍｓｅｃ、パルス
間隔Ｔ２＝１０ｍｓｅｃの矩形波パルスを印加するとと
もに、これに同期した加速電圧Ｖａｃ＝２ｋＶとした電
子ビームを素子電極２，３を跨いで照射し、カーボン膜
６および間隙５を形成した。

【０１３２】この時、素子電流Ｉｆと放出電流Ｉｅを測
定し、電子放出効率η（＝Ｉｅ／Ｉｆ）がピークを示し
た時点で、パルス電圧の印加および電子ビーム照射およ
びｎ−ヘキサンの導入をやめ、処理を終了した。

【０１３３】以上のようにして作製した電子放出素子の
電子放出特性の測定を、引き続き上記真空装置により行
った。アノード電極５４と電子放出素子の間隔は５ｍ
ｍ、電位差を１ｋＶ、真空容器５５内の圧力を１．３×
１０^-4Ｐａとし、波高値１４Ｖのパルス電圧を印加して
測定を行った。

【０１３４】本実施例の素子と、従来の素子電極間に導
電性薄膜を形成した後フォーミングおよび活性化処理を
施して作製した比較用の素子について、放出電流Ｉｅの
経時変化を比較したところ、図７に模式的に示すよう
に、本実施例の素子における放出電流Ｉｅの低下は比較
用素子に比べて小さなものであった。尚、図７の放出電
流Ｉｅの値は、測定開始時におけるそれぞれの素子の放
出電流Ｉｅに対する比で示したもので、両方の素子の放
出電流Ｉｅが初めに同じ値を持っているのではない。さ
らに素子電流Ｉｆに対する放出電流Ｉｅの比、すなわち
効率ηについて見ると、本実施例の素子は従来の素子と
比較して凡そ１．５倍で、しかも経時変化は少なく安定
していた。

【０１３５】［実施例２］本実施例では、実施例１の工
程−ａを行った後、工程−ｂ，−ｃで微粒子分散膜材
料、有機ガス材料、カーボン膜形成方法を以下のように
変更して実施した。

【０１３６】工程−ｂ素子電極２，３を設けた基板を真空成膜装置内に設置
し、金属ＰｄターゲットをＡｒを含むガス中でスパッタ
リングすることにより、基板上にＰｄ薄膜を膜厚５ｎｍ
で成膜した。成膜直後Ｐｄ薄膜のシート抵抗は１００ｋ
Ω／□であったが、大気中の４００℃の熱酸化および真
空中２００℃の還元を施すことによってＰｄ薄膜は凝集
させて、シート抵抗を１５ＭΩ／□とした。

【０１３７】工程−ｃ不図示の導入パスを介して、真空容器５５内にアセトン
を導入し、圧力を１．３×１０^- ²Ｐａとした。続いて素
子電極間に波高値１４Ｖ、パルス幅Ｔ１＝１ｍｓｅｃ、
パルス間隔Ｔ２＝１０ｍｓｅｃの矩形波パルスを印加す
るとともに、これに同期した加速電圧Ｖａｃ＝２ｋＶと
した電子ビームを素子電極２，３を跨いで照射し、カー
ボン膜６および間隙５を形成した。

【０１３８】この時、素子電流Ｉｆと放出電流Ｉｅを測
定し、電子放出効率η（＝Ｉｅ／Ｉｆ）がピークを示し
た時点で、パルス電圧の印加および電子ビーム照射およ
びアセトンの導入をやめ、処理を終了した。

【０１３９】評価結果は実施例１とほぼ同様のものであ
った。

【０１４０】さらに、微粒子分散膜４の材料としてＰ
ｔ，Ｆｅ，Ｎｉ，Ｓｎ，ＺｎＯ，Ｖ₂Ｏ₅を本実施例の製
造方法に適用して検討したところ、同様の結果が得られ
た。

【０１４１】［実施例３］本実施例は、本発明の電子放
出素子を多数、マトリクス配置した図８に示した構成を
有する電子源を用い、図９に示した構成を有する画像形
成装置を作製したものである。

【０１４２】電子源の一部分の平面図を図１４に示す。
また、図中のＡ−Ａ’に沿った断面図を図１５に示す。

【０１４３】ここで、１は基板、１０２はＸ方向配線
（下配線とも呼ぶ）、１０３はＹ方向配線（上配線とも
呼ぶ）、２，３は素子電極、４は微粒子分散膜、６はカ
ーボン膜、４０１は層間絶縁層、４０２は素子電極３と
した配線１０２との電気的接続のためのコンタクトホー
ルである。

【０１４４】先ず、本実施例の電子源の製造方法を、図
１６及び図１７にしたがって説明する。尚、以下の工程
−ａ〜ｈは図１６の（ａ）〜（ｅ）及び図１７の（ｆ）
〜（ｈ）に対応する。

【０１４５】工程−ａ清浄化した青板ガラス上に厚さ０．５μｍのシリコン酸
化膜をスパッタ法で形成した基板１上に、真空蒸着法に
より、厚さ５ｎｍのＣｒ、厚さ６００ｎｍのＡｕを順次
積層した後、フォトレジスト（ＡＺ１３７０：ヘキスト
社製）をスピンナーにより回転塗布し、ベークした後、
フォトマスク像を露光、現像して下配線１０２のレジス
トパターンを形成し、Ａｕ／Ｃｒ堆積膜をウエットエッ
チングして所望の形状の下配線１０２を形成した。

【０１４６】工程−ｂ次に厚さ１．０μｍのシリコン酸化膜からなる、層間絶
縁層４０１をＲＦスパッタ法により堆積した。

【０１４７】工程−ｃ工程−ｂで堆積したシリコン酸化膜にコンタクトホール
４０２を形成するためのフォトレジストパターンを作
り、これをマスクとして層間絶縁層４０１をエッチング
し、コンタクトホール４０２を形成した。エッチングは
ＣＦ₄とＨ₂ガスを用いたＲＩＥ（ＲｅａｃｔｉｖｅＩ
ｏｎＥｔｃｈｉｎｇ）法によった。

【０１４８】工程−ｄその後、素子電極２，３の形状に対応する開口を有する
パターンをフォトレジスト（ＲＤ−２０００Ｎ−４１：
日立化成社製）で形成し、真空蒸着法により、厚さ５ｎ
ｍのＴｉ、厚さ１００ｎｍのＮｉを順次堆積した。フォ
トレジストパターンを有機溶剤で溶解し、Ｎｉ／Ｔｉ堆
積膜をリフトオフし、素子電極２，３を形成した。

【０１４９】工程−ｅ素子電極２，３の上に上配線１０３のフォトレジストパ
ターンを形成した後、厚さ５ｎｍのＴｉ、厚さ５００ｎ
ｍのＡｕを順次真空蒸着により堆積し、リフトオフによ
り不要な部分を除去して、所望の形状の上配線１０３を
形成した。

【０１５０】工程−ｆコンタクトホール４０２部分以外にレジストパターンを
形成し、真空蒸着により厚さ５ｎｍのＴｉ、厚さ５００
ｎｍのＡｕを順次堆積した。リフトオフにより不要な部
分を除去することにより、コンタクトホールを埋め込ん
だ。

【０１５１】工程−ｇ次に０．１ｗｔ％グラファイト微粒子分散溶液をスプレ
ー塗布し、２００℃、１０分間乾燥、引き続き４００
℃、２０分間焼成を施し、微粒子分散膜４を形成した。
このとき、グラファイト微粒子の平均粒径は、およそ１
０ｎｍであった。

【０１５２】工程−ｈ次に不図示の真空装置に移動した後、ｎ−ヘキサンを導
入し、圧力を１．３×１０^-3Ｐａとした。続いて外部端
子Ｄｘ１乃至Ｄｘｍ及びＤｙ１乃至Ｄｙｎを通じ、電子
放出素子１０４の素子電極２，３間にパルス電圧を印加
するとともに、これに同期した加速電圧Ｖａｃ＝２ｋＶ
とした電子ビームを各素子に対して照射し、カーボン膜
６および間隙５を形成した。ここで用いた通電パルスの
パルス幅は１ｍｓｅｃ、パルス間隔は１０ｍｓｅｃとし
た。このとき、素子電流Ｉｆと放出電流Ｉｅを測定し、
電子放出効率η（＝Ｉｅ／Ｉｆ）が、ピークを示した時
点で、パルス電圧の印加および電子ビーム照射およびｎ
−ヘキサンの導入をやめ処理を終了した。

【０１５３】以上の工程により、基板１上に下配線１０
２、層間絶縁層４０１、上配線１０３、素子電極２，
３、微粒子分散膜４、間隙５、カーボン膜６などを形成
した電子源を得た。

【０１５４】次に、以上のようにして作製した電子源を
用いて画像形成装置を作製した。作製手順を図９と図１
０を用いて説明する。

【０１５５】基板１をリアプレート１１１上に固定した
後、基板１の５ｍｍ上方に、フェースプレート１１６
（ガラス基板１１３の内面に蛍光膜１１４とメタルバッ
ク１１５が形成されて構成される）を支持枠１１２を介
し配置し、フェースプレート１１６、支持枠１１２、リ
アプレート１１１の接合部にフリットガラスを塗布し、
大気中で４３０℃で１０分焼成することで封着した。ま
たリアプレート１１１への基板１の固定もフリットガラ
スで行った。

【０１５６】画像形成部材であるところの蛍光膜１１４
は、モノクロームの場合は蛍光体のみからなるが、本実
施例では蛍光体はストライプ形状（図１０（ａ））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１２２を塗布し、蛍光膜１１４を作製した。
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１１３
に蛍光体を塗布する方法はスラリー法を用いた。

【０１５７】また、蛍光膜１１４の内面側にメタルバッ
ク１１５を設けた。メタルバックは、蛍光膜１１４作製
後、蛍光膜１１４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。

【０１５８】フェースプレート１１６には、さらに蛍光
膜１１４の導電性を高めるため、蛍光膜１１４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１１５のみで十分な導電性が得られたので
省略した。

【０１５９】前述の封着を行う際、カラーの場合は各色
蛍光体１２２と電子放出素子１０４とを対応させなくて
はいけないため、十分な位置合わせを行った。

【０１６０】以上のようにして完成した外囲器１１８内
を排気管（不図示）を通じて排気装置により排気し、さ
らに外囲器１１８全体を１９０℃に加熱しながら２時間
排気を続けた。圧力が１．３×１０^-6Ｐａまで低下した
ところで、上記排気管をガスバーナーで熱することで溶
着し、外囲器１１８を封止した。この後、外囲器１１８
内の圧力を維持するため、予め外囲器内部に設置したゲ
ッター（不図示）を高周波加熱することでゲッター処理
を行った。

【０１６１】以上のように完成した表示パネル２０１
（図９参照）において、外部端子Ｄｘ１乃至Ｄｘｍ、Ｄ
ｙ１乃至Ｄｙｎを通じ、走査信号及び変調信号を不図示
の信号発生手段より電子放出素子１０４に印加すること
により、電子放出させ、高圧端子Ｈｖを通じ、メタルバ
ック１１４に数ｋＶ以上の高圧を印加し、電子ビームを
加速し、蛍光膜１１４に衝突させ、励起・発光させるこ
とで画像を表示した。

【０１６２】本実施例における画像表示装置は、良好な
画像を長時間にわたって安定に表示することができた。

【０１６３】［実施例４］図１８は、前述の電子放出素
子を電子源として用いたディスプレイパネル２０１（図
９参照）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。

【０１６４】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。

【０１６５】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。

【０１６６】以下、画像信号の流れに沿って各部の機能
を説明する。

【０１６７】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。

【０１６８】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。

【０１６９】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。

【０１７０】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。

【０１７１】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。

【０１７２】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。

【０１７３】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。

【０１７４】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。

【０１７５】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。

【０１７６】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。

【０１７７】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。

【０１７８】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。

【０１７９】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。

【０１８０】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。

【０１８１】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。

【０１８２】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。

【０１８３】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。

【０１８４】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。

【０１８５】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。

【０１８６】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。

【０１８７】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。

【０１８８】以上、各部の機能を説明したが、図１８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、ディ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。

【０１８９】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。

【０１９０】したがって、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。

【０１９１】尚、図１８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。

【０１９２】例えば図１８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。

【０１９３】本画像形成装置においては、とりわけ電子
放出素子を電子源としているので、ディスプレイパネル
の薄形化が容易であり、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。

【０１９４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の製造方法
により作製された電子放出素子は、良好な電子放出特性
を長時間にわたり保持することができる。

【０１９５】また、多数の電子放出素子を配列形成した
大面積電子源においては、各電子放出素子の電子放出効
率の向上が実現され、上記電子源を用いた画像形成装置
においては、高輝度化と高コントラスト化が成され、画
像品位が大幅に向上すると共に、長期にわたり安定した
画像が得られる。

【０１９６】以上のように、本発明によれば、カラー画
像に対応可能で、高輝度且つ高コントラストで表示品位
の高い大面積フラットディスプレーが実現される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の製造方法により作製した平面型の電子
放出素子の構成を模式的に示した平面図及び断面図であ
る。

【図２】本発明の製造方法により作製した垂直型の電子
放出素子の構成を模式的に示した断面図である。

【図３】図１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４】通電処理に用いる電圧波形の例を示す図であ
る。

【図５】電子放出素子の特性評価装置の概略の構成を示
す模式図である。

【図６】本発明の電子放出素子の、放出電流Ｉｅ及び素
子電流Ｉｆと、素子電圧Ｖｆの関係を説明するための図
である。

【図７】本発明の電子放出素子、及び比較用電子放出素
子の放出電流Ｉｅの経時変化を示す模式図である。

【図８】マトリクス配線を有する本発明の電子源の概略
的構成を示す模式図である。

【図９】マトリクス配線の電子源を用いた本発明の画像
形成装置に用いる表示パネルの概略的構成を示す模式図
である。

【図１０】本発明の表示パネルにおける蛍光膜の形状を
説明するための模式図である。

【図１１】図１０の表示パネルを駆動する駆動回路の一
例を示す図である。

【図１２】はしご型配線を有する本発明の電子源の概略
的構成を示す平面図である。

【図１３】はしご型配線を有する電子源を用いた本発明
の画像形成装置に用いる表示パネルの概略的構成を示す
模式図である。

【図１４】マトリクス配線の電子源の構成を模式的に示
す部分平面図である。

【図１５】図１４のＡ−Ａ’に沿った断面を示す模式図
である。

【図１６】図１４の電子源の製造工程を説明するための
模式図である。

【図１７】図１４の電子源の製造工程を説明するための
模式図である。

【図１８】画像形成装置の構成の一例を示すブロック図
である。

【符号の説明】

１基板２，３素子電極４微粒子分散膜５電子放出部６カーボン膜（炭素膜）２１段差形成部材５０電流計５１電源５２電流計５３高圧電源５４アノード電極５５真空装置５６排気ポンプ１０２Ｘ方向配線（下配線）１０３Ｙ方向配線（上配線）１０４電子放出素子１０５結線１１１リアプレート１１２支持枠１１３ガラス基板１１４蛍光膜１１５メタルバック１１６フェースプレート１１８外囲器１２１黒色導電材１２２蛍光体２０１表示パネル２０２走査回路２０３制御回路２０４シフトレジスタ２０５ラインメモリ２０６同期信号分離回路２０７変調信号発生器３０１表示パネル３０２グリッド電極３０３開口３０４共通配線４０１層間絶縁層４０２コンタクトホール１００１駆動回路１００２ディスプレイパネルコントローラ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画像メモリインターフェース回路１００９画像メモリインターフェース回路１０１０画像メモリ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１０１２ＴＶ信号受信回路１０１３ＴＶ信号受信回路１０１４入力部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基体上に形成された対向する一対の電極
と、該電極間の基体上に配された炭素膜とを有する電子
放出素子の製造方法であって、前記一対の電極間の基体上に、炭素膜の生成に対する触
媒作用を有する金属あるいは金属酸化物あるいは炭素を
主成分とする第１の膜を配置する第１の工程と、炭素化合物雰囲気中で、前記電極間の基体上に電子ビー
ム照射を行い、炭素膜を前記第１の膜上に形成する第２
の工程とを含むこと特徴とする電子放出素子の製造方
法。
【請求項２】前記第２の工程は、前記一対の電極間に
電圧を印加すると同時に前記電子ビーム照射を行う工程
であることを特徴とする請求項１に記載の電子放出素子
の製造方法。
【請求項３】前記第１の工程において、前記第１の膜
が配置された前記一対の電極間の抵抗が、１ＭΩ以上で
あることを特徴とする請求項１または２に記載の電子放
出素子の製造方法。
【請求項４】前記第１の工程において配置される前記
第１の膜のシート抵抗が、１０ＭΩ／□以上であること
を特徴とする請求項１乃至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】基体上に形成された対向する一対の電極
と、該電極間の基体上に配された炭素膜とを有する電子
放出素子の製造方法であって、基体上に一対の電極を配置する第１の工程と、前記一対の電極が配置された領域間に、金属あるいは金
属酸化物あるいは炭素を主成分とする複数の微粒子から
なる第１の膜を配置する第２の工程と、炭素化合物が存在する雰囲気中で、前記第１の膜が配置
された前記一対の電極間に電子ビームを照射する第３の
工程を有すること特徴とする電子放出素子の製造方法。
【請求項６】前記第３の工程は、前記一対の電極間に
電圧を印加すると同時に前記電子ビーム照射を行う工程
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７】前記第２の工程において、前記第１の膜
が配置された前記一対の電極間の抵抗が、１ＭΩ以上で
あることを特徴とする請求項５または６に記載の電子放
出素子の製造方法。
【請求項８】前記第２の工程において配置される前記
第１の膜のシート抵抗が、１０ＭΩ／□以上であること
を特徴とする請求項５乃至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】前記第１の膜は、Ｃ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ｆ
ｅ，Ｎｉ，Ｓｎ，ＺｎＯ，Ｖ₂Ｏ₅の中から選ばれた材料
を主成分とするものであることを特徴とする請求項１乃
至８のいずれかに記載の電子放出素子の製造方法。
【請求項１０】基体上に複数の電子放出素子を配列形
成した電子源の製造方法であって、前記電子放出素子を
請求項１乃至９のいずれかに記載の方法で製造すること
を特徴とする電子源の製造方法。
【請求項１１】基体上に複数の電子放出素子を配列形
成した電子源と画像形成部材とを有する画像形成装置の
製造方法であって、前記電子源を請求項１０に記載の方
法で製造することを特徴とする画像形成装置の製造方
法。