JP2002367508A - 電子放出素子、電子源および画像形成装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 より短い時間での活性化工程で結晶性の良い
炭素あるいは炭素化合物の膜を形成できる電子放出素
子、電子源の製造方法を提供すること。 【解決手段】 基板１上に、互いに間隔をおいて配置さ
れた一対の導電体４を形成する工程と、炭素化合物ガス
の雰囲気中にて、前記一対の導電体の少なくとも一方に
炭素あるいは炭素化合物４ａを堆積させる活性化工程と
を有し、前記活性化工程は、第１工程及び第２工程を含
む２段階以上の複数の工程を有し、前記第１工程は、最
終の活性化工程である前記第２工程よりも前記炭素化合
物ガスの分圧が大きい雰囲気中にてなされることを特徴
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、電子放出素子の製
造方法、電子源の製造方法及び該電子源を用いた画像形
成装置の製造方法の技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子放出素子の中で、表面伝導型電子放
出素子は、基板上に形成された小面積の薄膜に、膜面に
平行に電流を流すことにより、電子放出が生ずる現象を
利用するものである。特開平７−２３５２５５号公報に
は、Ｐｄ等の金属薄膜を用いた表面伝導型電子放出素子
が開示され、その素子構成を図1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、Ｐｄ等の金
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、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間隔
５を形成する。

【０００３】さらに、電子放出特性を改善するため、後
述するように「活性化」と称する処理を行い、上記電子
放出部とその近傍に、炭素・炭素化合物からなる膜（カ
ーボン膜）を形成する場合がある。この工程は、有機物
質を含む雰囲気中で、素子にパルス電圧を印加し、炭素
・炭素化合物を電子放出部周辺に堆積させる方法によ
り、行うことができる（EP-A-660357、特開平07-192614
号、特開平07-235255号、特開平08-007749号）。

【０００４】上述の表面伝導型電子放出素子は、構造が
単純で製造も容易であることから、大面積にわたり多数
の素子を配列形成できる利点があり、荷電ビーム源、表
示装置等への応用が研究されている。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、個々の素子の両端を配線
（共通配線とも呼ぶ）で、それぞれ結線した行を多数行
配列した電子源があげられる（例えば、特開昭６４−０
３１３３２、特開平１−２８３７４９、特開平２−２５
７５５２等）。

【０００５】表面伝導型電子放出素子を多数配置した電
子源と電子源より放出された電子によって、可視光を発
光せしめる蛍光体とを組み合わせた表示装置である画像
形成装置があげられる。（例えば、ＵＳＰ５０６６８８
３）これらの画像形成装置では、表示画像の均一性を確
保するために、フォーミング及び活性化工程での工夫が
行われており、活性化工程での電気特性に基づいて活性
化工程の終了の判定を行う等の手法も行われている（例
えば、特開平９−６３９９号公報）。また、以上述べた
表面伝導型電子放出素子以外の電子放出素子として、電
界放出型電子放出素子（ＦＥ：Field Emitter）があ
る。このＦＥの一例として,Ｓｐｉｎｄｔ型のＦＥがあ
るが、これは、微小な円錐状のエミッタと、エミッタの
すぐ近くに形成され、エミッタからの電流を引き出す機
能ならびに電流制御機能を持つ制御電極（ゲート電極）
で構成された微小冷陰極である。このＳｐｉｎｄｔ型の
ＦＥをアレイ状に並べた冷陰極がＣ．Ａ．Ｓｐｉｎｄｔ
等によって提案されている（Ｃ．Ａ．Ｓｐｉｎｄｔ，Ａ
Ｔｈｉｎ−Ｆｉｌｍ Ｆｉｅｌｄ−Ｅｍｉｓｓｉｏｎ
Ｃａｔｈｏｄｅ，Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉ
ｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ，Ｖｏｌ．３９，Ｎｏ．７，ｐ
ｐ．３５０４，１９６８）。このような、ＦＥにおいて
も近年、有機物質を含む雰囲気中で、ゲート電極とエミ
ッタに接続されたカソード電極間に電圧を印加すること
によりエミッタ表面に炭素化合物を堆積させ、電子放出
効率を向上させる技術が開示されている（特開平１０−
５０２０６号公報）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】多数の電子放出素子が
形成された電子源基板には、例えば、Ｎ行Ｍ列にわたり
マトリクス状に電子放出素子を配置した単純マトリクス
構成の電子源基板等が挙げられる。このような基板に対
して、上述のような炭素あるいは炭素化合物を堆積させ
る活性化工程を行う際には、素子電極と接続されたＮ行
Ｍ列の共通の配線に電圧を印加して行われる。

【０００７】活性化工程を行う場合、例えば以下の手法
が行われている。 （１） １からＮ行まで１ラインずつ順番に電圧を印
加。 （２） Ｎ行を数ブロックに分割して、各ブロックで位
相をずらしたパルスを順次印加するスクロール活性化。 しかし、（１）、（２）いずれの場合でも、素子数が多
くなると、活性化工程に必要な時間が長くなるという問
題があった。また、（２）のようにＮ行を分割するブロ
ック数を少なくすると、１行に印加する電圧のＤｕｔｙ
（デューティー）が小さくなり、活性化速度が遅くなっ
たり、電子放出量や電子放出効率の低下等が生じ、良好
な電子放出素子が得られなくなる。

【０００８】そこで、同時に電圧を印加するラインの本
数を多くすることによって活性化時間の短縮を行うこと
が試みられている。しかしながら、電子放出部とその近
傍に炭素及び炭素化合物を堆積させる活性化工程は、雰
囲気中から素子基板上に吸着した有機物質を分解するこ
とによって行われるので、同時に活性化工程を行う素子
数が多くなると、単位時間当たりに電子源基板上で分
解、消費される有機物質の量も多くなるので、雰囲気中
の有機物質の濃度が変動したり、カーボン膜の形成速度
が遅くなったり、電子源基板の面内の場所により差が生
じたりするため、得られた電子源の均一性が悪くなると
いう問題があった。

【０００９】よって、本発明の目的は、より短い時間で
活性化工程を行なうことのできる電子放出素子、電子源
の製造方法を提供することにある。また、本発明の目的
は、より短い時間での活性化工程で結晶性の良い炭素あ
るいは炭素化合物の膜を形成できる電子放出素子、電子
源の製造方法を提供することにある。また、本発明の目
的は、複数の電子放出素子を備える電子源の製造方法に
おいても、より短い時間で活性化工程を行なうことので
きる電子源の製造方法を提供することにある。また、本
発明の目的は、複数の電子放出素子を備える電子源の製
造方法においても、より短い時間での活性化工程で均一
性の良い電子放出素子を備える電子源を作成し得る電子
源の製造方法を提供することにある。また、本発明の目
的は、均一な輝度特性が得られる画像形成装置を得るこ
とのできる画像形成装置の製造方法を提供することにあ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、基板上に、互
いに間隔をおいて配置された一対の導電体を形成する工
程と、炭素化合物ガスの雰囲気中にて、前記一対の導電
体の少なくとも一方に炭素あるいは炭素化合物を堆積さ
せる活性化工程とを有し、前記活性化工程は、第１工程
及び第２工程を含む２段階以上の複数の工程を有し、前
記第１工程は、最終の活性化工程である前記第２工程よ
りも前記炭素化合物ガスの分圧が大きい雰囲気中にてな
されることを特徴とする電子放出素子の製造方法であ
る。

【００１１】また、本発明は、電極間に配置された電子
放出部を含む導電性膜を形成する工程と、炭素化合物ガ
スの雰囲気中にて、前記導電性膜に炭素あるいは炭素化
合物を堆積させる活性化工程とを有し、前記活性化工程
は、第１工程及び第２工程を含む２段階以上の複数の工
程を有し、前記第１工程は、最終の活性化工程である前
記第２工程よりも前記炭素化合物ガスの分圧が大きい雰
囲気中にてなされることを特徴とする電子放出素子の製
造方法である。

【００１２】また、本発明は、基板上に、互いに間隔を
おいて配置された一対の導電体を複数対形成する工程
と、炭素化合物ガスの雰囲気中にて、前記一対の導電体
の少なくとも一方に炭素あるいは炭素化合物を堆積させ
る活性化工程とを有し、前記活性化工程は、第１工程及
び第２工程を含む２段階以上の複数の工程を有し、前記
第１工程は、最終の活性化工程である前記第２工程より
も前記炭素化合物ガスの分圧が大きい雰囲気中にてなさ
れることを特徴とする電子源の製造方法である。

【００１３】また、本発明は、電極間に配置された電子
放出部を含む導電性膜を複数形成する工程と、炭素化合
物ガスの雰囲気中にて、前記導電性膜に炭素あるいは炭
素化合物を堆積させる活性化工程とを有し、前記活性化
工程は、第１工程及び第２工程を含む２段階以上の複数
の工程を有し、前記第１工程は、最終の活性化工程であ
る前記第２工程よりも前記炭素化合物ガスの分圧が大き
い雰囲気中にてなされることを特徴とする電子源の製造
方法である。

【００１４】また、以上の電子源の製造方法は、前記第
１工程における炭素化合物ガスの分圧は、５×１０-4Ｐ
ａ以上であること、あるいは、前記第２工程における炭
素化合物ガスの分圧は、５×１０-3Ｐａ以下であるこ
と、あるいは、前記第１工程における炭素あるいは炭素
化合物の堆積量は、前記第２工程における炭素あるいは
炭素化合物の堆積量よりも大きいこと、あるいは、前記
第１工程における炭素あるいは炭素化合物の堆積量は、
前記第２工程後の炭素あるいは炭素化合物の堆積量の７
０％以上であること、あるいは、前記第１工程は、前記
導電体または前記導電性膜の電気的特性の評価結果に基
づいて終了されること、あるいは、前記電気的特性は、
前記一対の導電体間または前記電極間に流れる素子電流
であること、あるいは、前記素子電流が、ある基準値を
超えた時点で前記第１工程を終了し、前記基準値が、前
記第２工程終了時に得られる素子電流値以上の値である
こと、あるいは、前記素子電流が、ある基準値を超えた
時点から一定時間後に前記第１工程を終了し、前記基準
値が、前記第２工程終了時に得られる素子電流値以上の
値であること、あるいは、前記電気的特性が、前記活性
化工程で印加される電圧（Ｖｆ）より低い電圧（Ｖ
ｆ’）における素子電流であること、あるいは、前記Ｖ
ｆ’＝Ｖｆ／２であること、あるいは、前記電気的特性
が、前記一対の導電体間または前記電極間を流れる素子
電流と前記導電体または前記導電性膜から放出される放
出電流であること、あるいは、前記電気的特性は、前記
放出電流と前記素子電流の比であること、あるいは、基
板上の全ての前記一対の導電体または前記導電性膜に対
して前記第１工程を終了した後、炭素化合物の分圧を減
少させる際に前記一対の導電体間または前記電極間に電
圧を印加しないこと、あるいは、前記炭素化合物の分圧
の減少は、炭素化合物の供給源から雰囲気中に導入する
炭素化合物の流量を減少させることにより行うこと、あ
るいは、前記炭素あるいは炭素化合物を堆積させる活性
化工程は、前記炭素化合物ガスの雰囲気中にて、前記一
対の導電体間または前記電極間に電圧を印加する工程を
有すること、あるいは、前記一対の導電体を複数対形成
する工程または前記電子放出部を含む導電性膜の複数を
形成する工程は、基板上に形成された複数の導電体また
は複数の導電性膜に電圧を印加する工程を有すること、
あるいは、前記一対の導電体は、間隔をおいて配置され
た一対の導電性膜と、前記一対の導電性膜の各々に接続
された一対の電極とを有すること、をも含むものであ
る。

【００１５】また、本発明は、上記の何れかに記載の電
子源の製造方法によって製造された電子源に対し、該電
子源から放出される電子線により画像を形成する画像形
成部材を有する基体を対向して配置する工程を有するこ
とを特徴とする画像形成装置の製造方法である。

【００１６】このような電子放出素子の製造方法によれ
ば、より短い時間で結晶性の良い炭素あるいは炭素化合
物の膜が形成でき、特性の安定化が図れる。このような
電子源の製造方法によれば、複数の素子に対して同時に
活性化工程を施した場合でも、炭素化合物ガスの供給量
が不足することはなくなり、該炭素化合物ガスの供給量
不足による電子放出特性の均一性低下を抑制することが
できる。さらに、該炭素化合物ガスの分圧を低くした該
炭素あるいは炭素化合物を堆積させる最終的な工程を行
うことによって、電子放出特性が最適化されるため、均
一性が向上する。

【００１７】このような本発明の複数の電子放出素子を
配置した電子源の製造方法によれば、複数の素子に対し
て同時に活性化工程を施し、さらに均一な電子放出特性
を有する電子源が製造できることから、製造工程のタク
トタイムが短くなることによる生産コストの低下によっ
て、安価で均一性の高い電子源および安価で高品位の画
像形成装置を提供することができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明に係る電子放出素子は、基
板上に、互いに間隔をおいて配置された一対の導電体を
有し、該一対の導電体間に電圧を印加することにより電
子を放出する電子放出素子であり、例えば、先述した表
面伝導型電子放出素子、ＦＥと称される電界放出型電子
放出素子を包含するものである。ここで、ＦＥの場合、
上記一対の導電体は先述したエミッタとゲート電極に相
当し、炭素あるいは炭素化合物はエミッタに堆積され
る。また、表面伝導型電子放出素子の場合、上記一対の
導電体は、以下で詳述される一対の導電性膜に相当し、
炭素あるいは炭素化合物は、該一対の導電性膜の一方あ
るいは両方に堆積される。以下、電子放出素子として、
表面伝導型電子放出素子を例に挙げ本発明の好ましい実
施形態について説明する。

【００１９】図１は、表面伝導型電子放出素子の構成を
示す図であり、図１（ａ）および図１（ｂ）はそれぞれ
平面図と断面図である。図１において１は基板、２と３
は素子電極、４は、第１の間隔５を隔て、素子電極２，
３の各々に接続されている一対の導電性膜、４ａは、導
電性膜４上及び第１の間隔内に配置され、第１の間隔５
よりも狭い第２の間隔５ａを形成している、炭素あるい
は炭素化合物を主成分とするカーボン膜である。上記表
面伝導型電子放出素子は、素子電極２，３間に電圧が印
加されることによって、該導電性膜より電子を放出す
る。

【００２０】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。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。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。尚、図１に
示した構成だけでなく、基板１上に、導電性膜４、対向
する素子電極２，３の順に積層した構成とすることもで
きる。

【００２１】導電性膜４には、良好な電子放出特性を得
るために、微粒子で構成された微粒子膜を用いるのが好
ましい。その膜厚は，素子電極２，３へのステップカバ
レージ、素子電極２，３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、
０．１ｎｍの数倍から数百ｎｍの範囲とするのが好まし
く、より好ましくは１ｎｍより５０ｎｍの範囲とするの
が良い。その抵抗値は、Ｒｓが１０2から１０7Ω／□の
値である。なおＲｓは、厚さがｔ、幅がｗで長さがｌの
薄膜の抵抗Ｒを、Ｒ＝Ｒｓ（ｌ／ｗ）とおいたときに現
れる量である。

【００２２】フォーミング処理について、ここでは通電
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、膜に亀裂等の間隔を生じさせ
て高抵抗状態を形成する処理を包含するものである。

【００２３】導電性膜４を構成する材料は、Ｐｄ，Ｐ
ｔ，Ｒｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｔｉ，Ｉｎ，Ｃｕ，Ｃｒ，Ｆ
ｅ，Ｚｎ，Ｓｎ，Ｔａ，Ｗ，Ｐｄ等の金属、ＰｄＯ，Ｓ
ｎＯ2，Ｉｎ2Ｏ3，ＰｂＯ，Ｓｂ2Ｏ3 等の酸化物の中か
ら適宜選択される。ここで述べる微粒子膜とは、複数の
微粒子が集合した膜であり、その微細構造は、微粒子が
個々に分散配置した状態あるいは微粒子が互いに隣接、
ある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、０．１ｎｍの数倍から数
百ｎｍの範囲、好ましくは、１ｎｍから２０ｎｍの範囲
である。

【００２４】第１の間隔５は、導電性膜４の一部に形成
された亀裂などにより構成され、導電性膜４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。第１の間隔５内及びその近傍の導電
性膜４上には、炭素あるいは炭素化合物のカーボン膜４
ａを有する。

【００２５】以下、図２〜図６を参照しながら電子放出
素子の製造方法の一例について説明する。図２〜図５に
おいて、図１に示した部位と同じ部位には同一の符号を
付している。

【００２６】１）基板１を洗剤、純水および有機溶剤等
を用いて十分に洗浄し，真空蒸着法、スパッタ法等によ
り、素子電極材料を堆積後，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２（ａ））。

【００２７】２）素子電極２、３を設けた基板１に、有
機金属溶液を塗布して、有機金属薄膜を形成する。有機
金属溶液には、前述の導電性膜４の材料の金属を主元素
とする有機金属化合物の溶液を用いることができる。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４を形成する（図２
（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４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。

【００２８】３）つづいて、フォーミング工程を施す。
このフォーミング工程の方法の一例として通電処理によ
る方法を説明する。素子電極２、３間に、不図示の電源
を用いて、通電を行うと、導電性膜４の部位に、構造の
変化した電子放出部５が形成される（図２（ｃ））。通
電フォーミングによれば導電性膜４に亀裂が形成され第
１の間隔５が形成される。尚該第１の間隔５が形成され
ることにより導電性膜４に電子放出部が形成され、素子
電極２，３間に電圧を印加するとかかる第１の間隔５の
近傍から電子が放出される。通電フォーミングの電圧波
形の例を図３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３（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３（ｂ）に
示した手法がある。

【００２９】４）フォーミングを終えた素子には活性化
工程と呼ばれる処理を施す。活性化工程とは、この工程
により、素子電流Ｉｆ、放出電流Ｉｅが、著しく変化す
る工程である。活性化工程は、例えば、有機物質ガスな
どの炭素化合物ガスを含有する雰囲気下で、通電フォー
ミングと同様に、パルスの印加を繰り返すことで行うこ
とができる。このときの好ましい有機物質のガス圧は、
前述の応用の形態、真空容器の形状や、有機物質の種類
などにより異なるため、場合に応じ適宜設定される。

【００３０】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のカーボン膜４ａ
が、導電性膜４上及び第１の間隔５内に堆積し、第１の
間隔５よりも狭い第２の間隔５ａを第１の間隔５内に、
かかる第１の間隔５に沿って形成する（図２（ｄ））こ
とにより、素子電流Ｉｆ、放出電流Ｉｅが著しく変化す
るようになる。

【００３１】ここで、炭素及び炭素化合物とは、例えば
グラファイト（いわいるＨＯＰＧ’，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。

【００３２】本発明で用いることができる、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ＣｎＨ2ｎ+2で表
される飽和炭化水素、エチレン、プロピレン、アセチレ
ンなどＣｎＨ2ｎ、ＣｎＨ2ｎやＣｎＨ2ｎ-2等の組成式
で表される不飽和炭化水素、ベンゼン、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。

【００３３】本発明では、これらの有機物質を単独で用
いても良いし、必要に応じては、混合して用いても良
い。また、これらの有機物質を有機物質でない他のガス
と希釈して用いても良い。希釈ガスとして用いることが
できるガスの種類としては、例えば、窒素、アルゴン、
キセノンといった不活性ガスが挙げられる。

【００３４】本発明は、活性化工程を少なくとも２段階
以上の複数の工程からなることを特徴とする。特に、第
１段目の活性化工程での雰囲気中に含まれる有機物質の
分圧を、第２段目の活性化工程でのそれよりも大きくす
ることに特徴がある。

【００３５】第１段目の活性化工程は、フォーミング工
程で形成された電子放出部にカーボン膜を堆積する工程
であるため、有機物質の消費量が多いと考えられる。従
って、消費されても活性化雰囲気中の有機物質の分圧の
変動が少なくなるように、分圧を大きくすることが好ま
しい。この作用は、後述する電子放出素子を多数有する
電子源を活性化する場合、その特性の均一性を保つため
に有効である。

【００３６】一方、第２段目の活性化工程は、第１段目
で堆積されたカーボン膜を強固にする工程であると考え
られている。第１段目で活性化された素子は、カーボン
膜の堆積によって素子電流が流れる状態になっており、
また、電子放出も行われている。第２段目の活性化工程
では、第１段目の活性化工程に比べ、有機物質の分圧が
少ない雰囲気中での工程であるので、亀裂近傍へのカー
ボンの堆積速度は遅くなるので、素子電流に伴う局所的
な加熱と、放出電子の照射によって亀裂近傍で生じてい
るエネルギーの大部分は、堆積したカーボン膜の結晶性
の向上に利用されているものと推測される。

【００３７】本発明では、活性化工程における電圧印加
の手法は、電圧値の時間変化、電圧印加の方向、波形等
の条件が考えられる。電圧値の時間変化は、電圧値を時
間とともに上昇させていく手法や、固定電圧で行う手法
で行うことができる。

【００３８】また、図４で示すように、電圧印加の方向
は、駆動と同様の方向（順方向）のみ（図４（ａ））に
印加しても良いし、順方向、逆方向を交互に変化させて
印加（図４（ｂ））しても良い。交互に電圧を印加する
場合、亀裂に対して、対称にカーボン膜が形成されるも
のと思われるので、好ましい。また、波形については、
図４では、矩形波の例を用いたが、正弦波、三角波、鋸
波、等任意の波形を用いることができる。

【００３９】５）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。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１．３×１０-8
Ｐａ以下が特に好ましい。

【００４０】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、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。

【００４１】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、圧力自体が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、また真空容器や基板などに吸着したＨ2
Ｏ、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。

【００４２】本発明の製造方法はまた、このようにして
得られる電子放出素子が複数個、基板上に配列した電子
源の製造方法でもある。

【００４３】電子放出素子の配列については、電子放出
素子を行方向及び列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、行方向
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、列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。

【００４４】まず単純マトリクス配置について以下に詳
述する。図５において、７１は電子源基板、７２は列方
向配線、７３は行方向配線である。７４は電子放出素子
である。

【００４５】これらは、真空蒸着法，印刷法，スパッタ
法等を用いて形成された導電性金属等で構成することが
できる。配線の材料、膜厚、巾は、適宜設計される。ま
た、ｍ本の行方向配線７３とｎ本の列方向配線７２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）。

【００４６】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、列方向配線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，列方向配
線７２と行方向配線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。列方向配
線７２と行方向配線７３は，それぞれ外部端子として引
き出されている。電子放出素子７４を構成する一対の電
極（不図示）はそれぞれ、ｍ本の行方向配線７３、およ
びｎ本の列方向配線７２と電気的に接続されている。

【００４７】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６と図７及び
図８を用いて説明する。図６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７は、図６の画像形
成装置に使用される蛍光膜の模式図である。図８は、Ｎ
ＴＳＣ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。

【００４８】図６において、７１は電子放出素子７４を
複数配した電子源基板、８６はガラス基板８３の内面に
蛍光膜９３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、電子源基板（リアプレート）７１、フェースプレー
ト８６が低融点のフリットガラスなどを用いて接合され
外囲器１６４が形成される。７２，７３は、電子放出素
子の一対の素子電極と接続された列方向配線及び行方向
配線である。

【００４９】また、フェースープレート８６、リアプレ
ート（電子源基板）７１間に、スペーサ１６９が配置さ
れており大気圧に対して十分な強度をもつ外囲器１６４
が構成されている。

【００５０】図７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から構成す
ることができる。カラーの蛍光膜の場合は、蛍光体の配
列によりブラックストライプあるいはブラックマトリク
スなどと呼ばれる黒色導電材９１と蛍光体９２とから構
成することができる。ブラックストライプ、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。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。

【００５１】ガラス基板８３に蛍光体を塗布する方法
は、モノクローム、カラーによらず、沈澱法、印刷法等
が採用できる。蛍光膜８４の内面側には、通常メタルバ
ック８５が設けられる。メタルバックを設ける目的は、
蛍光体の発光のうち内面側への光をフェースプレート８
６側へ鏡面反射させることにより輝度を向上させるこ
と、電子ビーム加速電圧を印加するための電極として作
用させること、外囲器内で発生した負イオンの衝突によ
るダメージから蛍光体を保護すること等である。メタル
バックは、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。

【００５２】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。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。

【００５３】図６に示した画像形成装置の製造方法の一
例を以下に説明する。得られた外囲器１６４には、排気
管１３２が設けられ、図９に示した構成の真空排気装置
によってフォーミング工程以下の工程を行う事が出来
る。図９で、外囲器１６４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。

【００５４】外囲器１６４内部の圧力などを直接測定す
ることは困難であるため、該真空チャンバー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。該ガス導入ライン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。

【００５５】ガス導入ラインの途中には、導入物質を導
入するレートを制御するための導入制御手段１３９が設
けられている。該導入量制御手段としては具体的には、
スローリークバルブなど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、それぞれ使用が可能である。図１３の装置に
より外囲器１６４の内部を排気した後、有機物質がガス
導入ライン１３８から導入される。電子源基板上の行方
向配線と列方向配線の端部と電源（不図示）をケーブル
（不図示）で接続され、電源から電子源基板７１上の配
線に電圧を印加する事が出来る。

【００５６】また、図１０で示すように、列方向配線７
２のみを共通にし、行方向配線７３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、電子
源基板内の全導電性膜４に電圧を印加する事が出来る。
図中１４３は電流測定用抵抗を、１４４は、電流測定用
のオシロスコープを示す。フォーミング工程は、個別素
子で既述した手法と同様な方法を用いることができる。

【００５７】本発明の製造方法は、活性化工程を少なく
とも２段階以上の工程に分けて行うことを特徴としてい
る。導電性膜の第１の間隔内とその近傍に炭素及び炭素
化合物を堆積させる活性化工程は、雰囲気中から素子基
板上に吸着した有機物質を分解することによって行われ
る。多数の電子放出素子が形成された電子源基板に対し
て活性化工程を行う場合，特に、活性化工程の時間を短
縮するために、同時に電圧を印加する素子数を増やす場
合は、電子源基板上で分解、消費される有機物質の量が
非常に多くなる。

【００５８】一般に、活性化工程の場合、雰囲気中の有
機物質の分圧を小さくして活性化工程を行うことが行わ
れている。このようにして得られた電子放出素子の特性
は、駆動時の経時変化が小さく、電子放出効率も比較的
大きいことが知られている。一方、雰囲気中の有機物質
の分圧を大きくすると、基板上に供給される有機物質の
量が増加するので、このような影響が軽減されるが、カ
ーボン膜の過剰堆積に起因する電子放出効率の低下が生
じる。

【００５９】従って、雰囲気中の有機物質の分圧が小さ
い場合や、外囲器のようなガスのコンダクタンスが小さ
い場合、基板上に供給される有機物質の量に対して、活
性化工程で消費される量が多くなり、雰囲気中の有機物
質の濃度が変動したり、カーボン膜の形成速度が遅くな
る。

【００６０】そこで、本発明者らは、活性化工程を２段
階に分け、第１段の工程では、有機物質の分圧が高い雰
囲気下で活性化を行い、その後、有機物質の分圧が低い
雰囲気下で活性化を行う、２段階活性化の手法を採用し
ている。これにより、雰囲気中の有機物質の分圧が小さ
い場合や、外囲器のようなガスのコンダクタンスが小さ
い場合でも、多数の素子の活性化を短時間で行うことが
可能になった。

【００６１】第１段の工程によって堆積する該炭素ある
いは炭素化合物の堆積量は、最終的な該炭素あるいは炭
素化合物の堆積量の70%以上であることが好ましい。そ
れは、本発明者らが鋭意検討した結果、電子放出特性の
均一性を高めるためには、該工程の後の該有機物質の分
圧を低くした雰囲気で行う最終的な工程における該炭素
あるいは炭素化合物の堆積量をできる限り少なくする必
要があるためである。このときの該炭素あるいは炭素化
合物の堆積量の割合は、ラマン分光分析による定量やAF
M，STMなどによる体積定量などによって求めることがで
きる。

【００６２】第１段の工程での該有機物質の分圧として
は、安定な電子放出特性を有するために必要な1素子当
りの炭素あるいは炭素化合物の堆積量と、同時に活性化
する素子数、さらに活性化時間と、有機物質が堆積する
炭素あるいは炭素化合物に変換（反応）される変換効率
（反応効率）によって、最低限必要な分圧を求めること
ができるが、５×10-4Pa以上の雰囲気が好ましい。ま
た、第２段の工程での有機物質の分圧としては、本発明
者らが鋭意検討した結果、５×10-3Pa以下の雰囲気が好
ましいことがわかった。

【００６３】本発明では、この２段階の活性化工程の
内、１段目の活性化工程で素子電流や放出電流等の電気
的特性を検出し、この評価結果に基づいて第１段目の活
性化を終了することを特徴とする製造方法である。

【００６４】第１段目の活性化は、有機物質の分圧が大
きい雰囲気下の活性化であるため、カーボン膜堆積量が
大きく、素子電流もほぼ最終的な値に近い電流値に引き
上げられる。第２段目の活性化は、素子電流によるジュ
ール熱と放出電子の照射によって、第１段目の活性化で
堆積されたカーボン膜の結晶性を向上させているものと
推測され、これにより、電子放出素子の駆動経時安定性
が向上していると考えられている。

【００６５】第１の活性化工程でのカーボン膜の堆積速
度は、フォーミング工程で形成された第１の間隔の形状
や、基板の温度分布、局所的な有機物質の分圧によって
異なる。基板上に多数の電子放出素子を有する電子源基
板を活性化する場合、基板面内の位置によって、この堆
積速度が異なるので、第１の活性化工程で、カーボン膜
の堆積量をそろえることによって、得られる電子源の均
一性が向上することが判明した。

【００６６】第１の活性化工程で検出される導電性膜の
電気的特性は、電子放出素子の電極間を流れる素子電
流、導電性膜から放出される放出電流、電子放出効率
（＝放出電流／素子電流）が挙げられる。第１の活性化
工程の終了時点を基準となる素子電流値によって行う場
合、その基準電流値は、第２の活性化工程の終了時に得
られる素子電流以上の電流値とした方が好ましい。ま
た、場合によっては、第１の活性化工程の終了は、電気
的特性に基づいて判断された時点から、予め決められた
一定時間後に行っても良い。素子電流は、電子放出部近
傍に堆積しているカーボン膜の増大とともに、吸着して
いる有機物質の量が多い場合も素子電流は大きくなるこ
とが知られている。この吸着による電流は、雰囲気中の
有機物質の分圧によって変動する。

【００６７】第１の活性化工程は、第２の活性化工程よ
り雰囲気中の有機物質の分圧が大きいため、このような
有機物質の吸着やイオン化による素子電流への寄与分が
多くなる。本発明では、少なくとも第２の活性化工程で
得られる電流値以上の基準値を用いて第１の活性化工程
を行うことで、第２の活性化工程で大量の有機物質が消
費されることがなくなり、短時間の活性化工程と、電子
源の特性の均一性を確保することができた。

【００６８】これらの電流値を測定する際の電圧値は、
活性化工程で印加される電圧値と等しい値であっても良
いし、これより低い電圧値での電流値等であっても良
い。特に、第１の活性化工程では、有機物質の分圧が大
きいので、カーボン膜の堆積が過剰になると、オーミッ
クな電流が増大し、素子電流の非線形性が得られなくな
る。そこで、しきい値電圧での素子電流値を検出して、
第１の活性化工程の終点を決める場合もある。

【００６９】活性化電圧より小さい電圧での電流の計測
は、活性化に用いられる電圧波形を階段状にしたり、一
定の時間毎に特性評価用の電圧パルスを印加する等の手
法が挙げられる。また、これらの物性値は、電子源基板
上の個々の素子の電気的特性であっても良いし、配線を
介して検出された多数の素子の電気的特性の合計値又は
平均値であっても良い。

【００７０】本発明では、電子源上のすべての素子に対
して、第１の活性化工程を終了させた時から第２の活性
化工程開始時までに、その雰囲気中に含まれる有機物質
の分圧を減少させることが必要となる。一般に、有機物
質の分圧減少は、有機物質の供給源から真空チャンバー
内に導入される有機物質の供給量を減少させることによ
り行われる。本発明では、雰囲気中の有機物質の分圧を
減少させる際には、電子源上のすべての素子に対して電
圧を印加しないことを特徴とする。

【００７１】第１の活性化工程終了後、有機物質の分圧
を減少させる際に電子源上の素子に電圧を印加すると、
電圧印加時の有機物質分圧が大きいので、第１の活性化
工程で形成されたカーボン膜上に新たにカーボン膜が堆
積してしまう。過剰なカーボン膜の堆積は、電子放出素
子の特性に悪影響を（特に電子放出効率の低下）を及ぼ
し、また、第１の活性化工程で形成された素子の均一性
が失われる可能性がある。

【００７２】活性化工程終了後は、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１６４
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オイルを使用しない排
気装置１３５によりの排気管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。

【００７３】外囲器１６４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１６４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１
６４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、該蒸着膜の吸着作用により、
外囲器１６４内の雰囲気を維持するものである。

【００７４】本発明では、上述した外囲器を形成した後
に、フォーミング工程、活性化工程を行うほかに、これ
らの工程を行った電子源基板を用いて外囲器を作成する
ことも可能である。電子源基板に対して、フォーミング
工程と活性化工程を行う例としては、真空チャンバー内
部に電子源基板を投入して行う手法以外に、図１１に示
したような基板ステージと真空容器からなる装置によっ
ても行うことも可能である。基板ステージ２１５上の電
子源基板２１０は、その周辺部を除く領域を真空容器２
１２で覆われている。真空容器２１２は、内部空間を有
するフード形状であり、Oリング２１３によって電子源
基板の周辺部以外は外界からシールされている。

【００７５】真空容器内部を排気する際は、電子源基板
の表裏の圧力差による基板の変形や破損を防ぐために、
基板ステージ２１５に静電チャック２１６を具備するも
のである。静電チャック２１６による基板の固定は、該
静電チャックの中に置かれた電極（不図示）と電子源基
板２１０との間に電圧を印加して静電力により電子源基
板２１０を基板ステージ２１５に吸引するものである。
電子源基板２１０に所定の電位を所定の値に保持するた
め、基板の裏面にはＩＴ０膜などの導電性膜を形成す
る。なお、静電チャック方式による基板の吸着のために
は、静電チャックの中に置かれた電極（不図示）と基板
の距離が短くなっている必要があり、いったん別の方法
で電子源基板２１０を静電チャック２１６に押し付ける
ことが望ましい。

【００７６】図１１に示す装置では、静電チャック２１
６の表面に形成された溝２２１の内部を排気して電子源
基板２１０を大気圧により静電チヤックに押し付け、高
圧電源（不図示）により静電チャックの中に置かれた電
極（不図示）に高電圧を印加することにより、基板を十
分に吸着する。この後真空チャンバー２１２の内部を排
気しても基板にかかる圧力差は静電チャックによる静電
力によりキャンセルされて、基板が変形したり、破損す
ることが防止できる。更に、該静電チャック２１６と電
子源基板２１０の間の熱伝導を大きくするために、上述
の様にいったん排気した溝２２１内に熱交換のための気
体を導入することが望ましい。気体としては、Ｈｅが好
ましいが、他の気体でも効果がある。

【００７７】熱交換用の気体を導入することで、溝２２
１のある部分での電子源基板２１０と静電チャック２１
６の間の熱伝導が可能となるのみならず、溝２２１のな
い部分でも単に機械的接触により電子源基板２１０と静
電チャック２１６が熱的に接触している場合に比べ、熱
伝導が大きくなるため、全体としての熱伝導は大きく改
善される。これにより、フォーミングや活性化などの処
理の際、電子源基板２１０で発生した熱が容易に静電チ
ャック２１６を介して基板ステージ２１５に移動して、
電子源基板２１０の温度上昇や局所的な熱の発生による
温度分布の発生が抑えられるほか、基板ステージ２１５
にヒーターや冷却ユニットなどの温度制御手段を設ける
ことにより、基板の温度をより精度良く制御できる。

【００７８】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８を用いて説明する。図８において、１０
１は画像表示表示パネル、１０２は走査回路、１０３は
制御回路、１０４はシフトレジスタである。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およびＶａは直流電圧源である。表示
パネル１０１は、端子Ｄｏｘ１乃至Ｄｏｘｍ、端子Ｄｏ
ｙ１乃至Ｄｏｙｎ、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。端子Ｄｏｘ１乃至Ｄｏｘｍ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
一行（ｎ素子）ずつ順次駆動する為の走査信号が印加さ
れる。

【００７９】端子Ｄｏｙ１乃至Ｄｏｙｎには、前記走査
信号により選択された一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
ルギーを付与する為の加速電圧である。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
グ素子を備えたもので（図中，Ｓ１ないし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０Ｖ（グランドレベル）のい
ずれか一方を選択し、表示パネル１０１の端子Ｄｏｘ１
ないしＤｏｘｍと電気的に接続される。

【００８０】Ｓ１乃至Ｓｍの各スイッチング素子は、制
御回路１０３が出力する制御信号Ｔｓｃａｎに基づいて
動作するものであり、例えばＦＥＴのようなスイッチン
グ素子を組み合わせることにより構成することができ
る。直流電圧源Ｖｘは、本例の場合には電子放出素子の
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。

【００８１】制御回路１０３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およびＴｓｆｔおよ
びＴｍｒｙの各制御信号を発生する。

【００８２】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為の回路で、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。該ＤＡＴＡ信号はシフトレジスタ１０４に入力さ
れる。

【００８３】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Ｍ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１０４より出力される。

【００８４】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、Ｉ’ｄ１乃至Ｉ’ｄｎとして出力され、変調
信号発生器１０７に入力される。

【００８５】変調信号発生器１０７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１０
１内の電子放出素子に印加される。

【００８６】入力信号に応じて、電子放出素子を変調す
る方式としては、電圧変調方式、パルス幅変調方式等が
採用できる。電圧変調方式を実施するに際しては、変調
信号発生器１０７として、一定長さの電圧パルスを発生
し、入力されるデータに応じて適宜パルスの波高値を変
調するような電圧変調方式の回路を用いることができ
る。

【００８７】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。シフトレジスタ１０４やラインメモリ１
０５は、デジタル信号式のものをもアナログ信号式のも
のをも採用できる。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。

【００８８】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１０
５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。

【００８９】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などを付加する。パ
ルス幅変調方式の場合、変調信号発生器１０７には、例
えば高速の発振器およ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。

【００９０】アナログ信号を用いた電圧変調方式の場
合、変調信号発生器１０７には、例えばオペアンプなど
を用いた増幅回路を採用でき、必要に応じてレベルシフ
ト回路などを付加することもできる。パルス幅変調方式
の場合には、例えば、電圧制御型発振回路（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。

【００９１】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、電子放出が生ずる。高圧端子Ｈ
ｖ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。

【００９２】ここで述べた画像形成装置の構成は、本発
明を適用可能な画像形成装置の一例であり、本発明の技
術思想に基づいて種々の変形が可能である。入力信号に
ついては、ＮＴＳＣ方式を挙げたが入力信号はこれに限
られるものではなく、ＰＡＬ，ＳＥＣＡＭ方式など他、
これよりも、多数の走査線からなるＴＶ信号（例えば、
ＭＵＳＥ方式をはじめとする高品位ＴＶ）方式をも採用
できる。

【００９３】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、１１０は電子源基
板、１１１は電子放出素子である。１１２のＤｘ１〜Ｄ
ｘ１０は、電子放出素子１１１を接続するための共通配
線である。電子放出素子１１１は、基板１１０上に、Ｘ
方向に並列に複数個配されている（これを素子行と呼
ぶ）。この素子行が複数個配されて、電子源を構成して
いる。各素子行の共通配線間に駆動電圧を印加すること
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Ｄｘ２〜Ｄｘ９は、例えばＤｘ２、Ｄｘ３を同
一配線とすることもできる。

【００９４】図１３は、はしご型配置の電子源を備えた
画像形成装置におけるパネル構造の一例を示す模式図で
ある。１２０はグリッド電極１２１は電子が通過するた
め空孔、１２２はＤｏｘ１，Ｄｏｘ２，．．．Ｄｏｘｍ
よりなる容器外端子である。１２３は、グリッド電極１
２０と接続されたＧ１，Ｇ２，．．Ｇｎからなる容器外
端子、１２４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。

【００９５】図１３に示した画像形成装置と、図６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。

【００９６】図１１３においては、基板１１０とフェ−
スプレ−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、電子放出素子から放
出された電子ビ−ムを変調するためのものであり、はし
ご型配置の素子行と直交して設けられたストライプ状の
電極に電子ビ−ムを通過させるため、各素子に対応して
１個ずつ円形の開口１２１が設けられている。グリッド
の形状や設置位置は図１２に示したものに限定されるも
のではない。例えば、開口としてメッシュ状に多数の通
過口を設けることもできるし、グリッドを放出素子の周
囲や近傍に設けることもできる。

【００９７】容器外端子１２２およびグリッド容器外端
子１２３は、不図示の制御回路と電気的に接続されてい
る。本例の画像形成装置では、素子行を１列ずつ順次駆
動（走査）していくの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−ムの蛍光体への照射を制御し、画像を１ライ
ンずつ表示すことができる。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。

【００９８】

【実施例】以下、本発明の電子源、及び画像形成装置の
製造方法の実施例を、図面を用いて詳細に説明する。

【００９９】（実施例１）本実施例の電子源の一部の平
面図を図１４（ａ）に示す。また、一部の素子の断面図
を図１４（ｂ）に示す。図において、９１は基体、９８
は行方向配線（２００行）、９９は列方向配線（６００
列）、４は導電性膜、５は導電性薄膜４の間隙２，３は
素子電極、９７は層間絶縁層である。

【０１００】次に、製造方法を工程順に従って具体的に
説明する。 工程−１ 清浄化した青板ガラス基体９１上に素子電極２，３を複
数対、オフセット印刷法によって作成した。素子電極間
隔Ｌは２０μｍ、素子電極の幅Ｗを１２５μｍとした。

【０１０１】工程−２ 列方向配線９９をスクリーン印刷法で作成した。次に、
厚さ１．０μｍの層間絶縁層９７をスクリーン印刷法に
より作成した。さらに、行方向配線９８を印刷した。

【０１０２】工程−３ ポリビニルアルコールを重量濃度０．０５％、２−プロ
パノールを重量濃度１５％、エチレングリコールを重量
濃度１％を溶解した水溶液に、テトラモノエタノールア
ミン−パラジウム酢酸（Ｐｄ（ＮＨ2ＣＨ2ＣＨ2ＯＨ）
４（ＣＨ3ＣＯＯ）２）をパラジウム重量濃度が約０．
１５％となるように溶解して黄色の溶液を得た。

【０１０３】上記の水溶液の液滴をバブルジェット（登
録商標）方式のインクジェット装置（キヤノン（株）製
バブルジェットプリンタヘッドＢＣ−０１を使用）によ
って、各素子電極及び素子電極間に４回同箇所に付与し
た。

【０１０４】工程−４ 工程−３で作成した試料を、３５０℃で大気中焼成し
た。こうして形成されたＰｄＯからなる微粒子構造の導
電性膜を、上記複数対の素子電極２，３間の夫々に形成
した。以上の工程により基体９１上に、図１５に示すよ
うな、複数の行方向配線９８及び複数の列方向配線９９
によってマトリクス配線された複数の導電性膜４を形成
した。

【０１０５】次に、工程−４を終えた、図１５の基体９
１を図１６の真空処理装置に設置した。真空ポンプにて
１０-5Ｐａの真空度まで排気した。図１６の真空処理装
置について説明する。図１６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フォーミング工
程，活性化工程，安定化工程を行えるだけではなく、測
定評価装置としての機能をも兼ね備えている。尚、図１
６においては、図示の便宜上、行方向配線９８、列方向
配線９９、層間絶縁層９７、素子電極２，３、導電性膜
４は省略している。

【０１０６】図１６において、７５は真空容器であり、
７６は排気ポンプである。７１は、上記各導電性膜４に
電圧Ｖｆを印加するための電源、７０は素子電極２，３
間の導電性膜４を流れる素子電流Ｉｆを測定するための
電流計、７４は、各導電性膜４に形成された電子放出部
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。７３はアノード電極７４に電圧を印加する
ための高圧電源、７２は、各導電性膜４に形成された電
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、アノード電極の電圧を１ｋ
Ｖ〜１０ｋＶの範囲とし、アノード電極７４と基体９１
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。また、７７は活性化工程を行う際に使用す
る有機ガス発生源である。

【０１０７】真空容器７５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７６は、ターボポンプ、ドライポン
プ、イオンポンプ等からなる超高真空装置系により構成
した。ここに示した電子源基体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３５０℃まで加熱でき
る。

【０１０８】工程−５ 続いて、図１６の真空処理装置内でフォーミング工程を
施した。真空容器７５内を１０-5Ｐａまで排気後、基体
９１上の行方向配線９８及び列方向配線９９を介して複
数の導電性膜４の各々に電圧を印加してフォーミングを
行なった。尚、上記電圧の印加は、各ライン（行方向配
線）毎に行った。上記電圧の印加により、各導電性膜４
の部位に亀裂が形成された。ここで、通電フォーミング
の電圧波形はパルス波形で、パルス波高値を０Ｖから
０．１Ｖステップで増加させる電圧パルスを印加した。
電圧波形のパルス幅とパルス間隔はそれぞれ１ｍｓｅ
ｃ，１０ｍｓｅｃとした矩形波とした。通電フォーミン
グ処理の終了は、導電性膜の抵抗値が１ＭΩ以上とし
た。

【０１０９】図１７に本実施例で用いたフォーミング波
形を示す。なお、素子電極２，３において、一方の電極
を低電位として他方を高電位側として電圧は印加され
る。 工程−６ １０-5Ｐａまで排気後、１段階目の活性化工程として、
トルニトリルを分圧にして１×１０-2Ｐａまで導入し、
基体９１上の行方向配線９８及び列方向配線９９を介し
て上記複数の導電性膜４の各々に電圧を印加した。この
電圧印加は、各ライン（行方向配線）毎に線順次走査で
行われ、パルス波高値を１５Ｖで固定，パルス幅を１ｍ
ｓｅｃ，パルス間隔を１０ｍｓｅｃとした矩形波のパル
スの印加が行われた。尚、各ライン（行方向配線）に対
して１分間の電圧印加を行った。以上により１段階目の
活性化工程を終了した。

【０１１０】次に２段階目の活性化工程として、トルニ
トリルを分圧にして１×１０-4Ｐａまで排気装置によっ
て低下させ、１段階目の活性化工程と同様に各ライン
（行方向配線）に対して１０分間程度の電圧印加を行
い、各ラインとも素子電流が平均で１５ｍＡになったと
き、２段階目の活性化工程を終了した。

【０１１１】図１８に、以上の１段階目及び２段階目の
活性化工程で用いたパルス波形を示す。本実施例では、
素子電極２，３に対して交互に低，高電位がパルス間隔
毎に入れ替わるように印加した。ここで、図１９に、本
実施例の活性化工程における素子電流の経時変化を示し
た。１段階目の活性化工程では著しい素子電流の増加が
見られるものの、２段階目の活性化工程では素子電流の
増加が少ないことがわかる。

【０１１２】１段目の活性化工程終了時と２段階目の活
性化工程終了時に、各導電性膜４上に堆積した炭素ある
いは炭素化合物をラマン分光分析（レーザー波長：５１
４．５ｎｍ、スポット径：約１μｍ）により解析した結
果、計測された１５８０ｃｍ-1付近と１３３５ｃｍ-1付
近のピークの積分強度の変化から、１段階目の活性化工
程で堆積した炭素あるいは炭素化合物の堆積量は、２段
階目の活性化工程終了時の最終的な炭素あるいは炭素化
合物の堆積量の８５％であった。以上の工程により、各
導電性膜４には図１（ａ）、（ｂ）で示したように、炭
素膜４ａが形成された。

【０１１３】工程−７ つづいて安定化工程を行った。安定化工程は、真空容器
内の雰囲気などに存在する有機ガスを排気し、各導電性
膜４上への更なる、炭素あるいは炭素化合物の堆積を抑
制し、素子電流Ｉｆ，放出電流Ｉｅを安定させる工程で
ある。真空容器全体を２５０℃に加熱して、真空容器内
壁や基体９１上に吸着した有機物質分子を排気した。こ
のとき、真空度は１×１０-6Ｐａであった。以上の工程
により、図 １４で示した、本実施例の電子源を作成し
た。

【０１１４】その後、この真空度で各電子放出素子の特
性を測定した結果、平均値で素子電流Ｉｆ＝１．５ｍ
Ａ，放出電流Ｉｅ＝２μＡであった。特性の均一性を評
価するため、各電子放出素子の特性の平均値で分散値を
割った値を算出した結果、素子電流Ｉｆ値が１５％，放
出電流Ｉｅ値が２０％であった。

【０１１５】（比較例）実施例１の工程―５までを終え
た基体９１に対して、実施例１の工程―６における活性
化工程を、トルニトリルの分圧を１×１０-4Ｐａとし
て、基体９１上の行方向配線９８及び列方向配線９９を
介して複数の導電性膜４の各々に電圧を印加することで
行なった。この電圧印加は、各ライン（行方向配線）毎
に線順次走査で行われ、パルス波高値を１５Ｖで固定、
パルス幅を１ｍｓｅｃ，パルス間隔を１０ｍｓｅｃとし
た矩形波のパルスを印加することで行われ、各ライン
（行方向配線）に６０分間印加された。以降、２段階目
の活性化工程を行わなかった以外は、実施例１と同様に
電子源を作成した。特性の均一性評価のため、実施例１
と同様に、各電子放出素子の特性の平均値で分散値を割
った値を算出した結果、素子電流Ｉｆ値が２５％，放出
電流Ｉｅ値が３０％であった。

【０１１６】（実施例２）本実施例では、表示等に用い
る画像形成装置を説明する。図６は、本実施例における
画像形成装置の基本構成図であり、図７（ａ）は、蛍光
膜である。電子源の一部の平面図を図２０に示す。ま
た、図２０中のＡ−Ａ’断面図を図２１に示す。但し、
図２０、図２１で、同じ記号を示したものは、同じもの
を示す。ここで７１は基板、７２は図６のＤｏｙｎ端子
に接続された列方向配線（下配線とも呼ぶ）、７３は図
６のＤｏｘｍ端子に接続された行方向配線（上配線とも
呼ぶ）、４は電子放出部を含む薄膜、２、３は素子電
極、１５１は層間絶縁層、１５２は素子電極２と下配線
７２と電気的接続のためのコンタクトホールである。

【０１１７】本実施例の電子源には、行方向配線上に６
００個、列方向配線上に２００個の電子放出素子が形成
されている。次に製造方法を図２２、２３により工程順
に従って具体的に説明する。

【０１１８】工程−ａ 青板ガラス（厚さ２．８ｍｍ）上に厚さ０．５ｍｍのシ
リコン酸化膜をスパッタ法で形成した基体７１上に、真
空蒸着により厚さ５ｎｍのＣｒ、厚さ６００ｎｍのＡｕ
を順次積層した後、ホトレジスト（ＡＺ１３７０ヘキス
ト社製）をスピンナーにより回転塗布、ベークした後、
ホトマスク像を露光、現像して、下配線７２のレジスト
パターンを形成し、Ａｕ／Ｃｒ堆積膜をウヱットエッチ
ングして、所望の形状の下配線７２を形成する（図２２
（Ａ））。

【０１１９】工程−ｂ 次に厚さ１．０ｍｍのシリコン酸化膜からなる層間絶縁
層１５１をＲＦスパッタ法により堆積する（図２２
（Ｂ））。

【０１２０】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
１５２を形成するためのホ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１５１をエッチングして
コンタクトホール１５２を形成する（図２２（Ｃ））。
エッチングはＣＦ４とＨ２ガスを用いたＲＩＥ（Ｒｅａ
ｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）法によった。

【０１２１】工程−ｄ その後、素子電極２と素子電極３間ギャップＧとなるべ
きパターンをホトレジスト（ＲＤ−２０００Ｎ−４１日
立化成社製）形成し、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。ホトレジ
ストパターンを有機溶剤で溶解し、Ｎｉ／Ｔｉ堆積膜を
リフトオフした。素子電極間隔Ｌ１については５ｍｍと
し、素子電極の幅Ｗ１を３００ｍｍ、を有する素子電極
２、３を形成した（図２２（Ｄ））。

【０１２２】工程−ｅ 素子電極３の上に上配線７３のホトレジストパターンを
形成した後、厚さ５ｎｍのＴｉ、厚さ５００ｎｍ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の
部分を除去して、所望の形状の上配線７３を形成した
（図２３（Ｅ））。

【０１２３】工程−ｆ 膜厚１００ｎｍのＣｒ膜を真空蒸着により堆積・パター
ニングし、そのうえに有機Ｐｄ（ｃｃｐ４２３０奥野製
薬（株）社製）をスピンナーにより回転塗布、３００℃
で１０分間の加熱焼成処理をした。また、こうして形成
されたＰｄＯ微粒子からなる導電性膜４の膜厚は１０ｎ
ｍ、シート抵抗値は５×１０4Ω／□であった。その
後、Ｃｒ膜１５３および焼成後の導電性膜４を酸エッチ
ャントによりエッチングして所望のパターンを形成した
（図２３（Ｆ））。

【０１２４】工程−ｇ コンタクトホール１５２部分以外にレジストを塗布する
ようなパターンを形成し、真空蒸着により厚さ５ｎｍの
Ｔｉ、厚さ５００ｎｍのＡｕを順次堆積した。リフトオ
フにより不要の部分を除去することにより、コンタクト
ホール１５２を埋め込んだ（図２３（Ｇ））。

【０１２５】以上の工程により絶縁性の基体７１上に、
複数の列方向配線（下配線）７２、複数の行方向配線
（上配線）７３、両配線間を絶縁する層間絶縁層１５
１、両配線によって、素子電極２、３を介してマトリク
ス配線された複数の導電性膜４を形成した。つぎに、以
上のようにして作成された電子源基板を用いて表示装置
を構成した例を、図６、図２４を用いて説明する。

【０１２６】電子源基板７１上の上配線７３上に、導電
性フリットペーストをディスペンサで塗布し、スペーサ
１６０の一方の端部をこの上に配置した状態で焼成を行
い、電子源基板上にスペーサを立てた。次に、スペーサ
１６０の別の端部にディスペンサを用いて塗布した後、
フェースプレート８５側では黒色導電材（ブラックスト
ライプ）に合わせて配置し、フリットガラスが塗布され
たと支持枠と共に、４２０℃で１０分以上焼成すること
で図に示した外囲器１６４を作成した。図６において、
７４は以降の工程にて作成される電子放出素子、７２、
７３はそれぞれ列方向及び行方向の配線である。図２４
は、列配線方向での外囲器の断面の概略図である。

【０１２７】スペーサ１６０と上配線及びフェースプレ
ート８６との固定には、表面にＡｕメッキを行ったソー
ダライムガラス球をフィラーを含有した導電性フリット
ペーストを用いた。このとき、ソーダライム球の平均粒
径は約８μｍとした。また、フィラー表面の導電層形成
は、無電解メッキ法を用い、下地に約０．１μｍのＮｉ
膜、その上にＡｕ膜を約０．０４μｍ形成して作製し
た。この導電性フィラーをフリットガラス粉末に対して
３０重量％混合し、さらにバインダーを加えて導電性フ
リットペーストを調整した。

【０１２８】また、スペーサ１６０は、エッチング法で
幅０．６ｍｍ、長さ７５ｍｍ、高さ４ｍｍに加工したソ
ーダライムガラスを用い、スペーサ１６０上に酸化ニッ
ケル膜からなる半導電性膜１６１を設けた。酸化ニッケ
ル膜は、スパッタリング装置を用いて酸化ニッケルをタ
ーゲットにし、アルゴン／酸素混合雰囲気中でスパッタ
リングを行うことにより作製した。なお、スパッタリン
グ時の基板温度は２５０℃で行った。

【０１２９】また、スペーサの配置は、１本の上配線上
に、２枚のスペーサを並べて配置し、さらに、１０ライ
ン毎にスペーサを配置して、画素領域がスペーサ１６０
によって上配線方向で１０分割されているように配置し
た。

【０１３０】フェースプレート上の蛍光膜９３は、黒色
導電材９１と蛍光体９２とで構成された、ブラックスト
ライプ配列のカラーの蛍光体９５、９６、９７を用い
た。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９３を作製した。ガラス基板
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９３の内面側にはメタルバック８５を設けた。メ
タルバック８５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を真空蒸着することで作製した。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、十分な位置合わせを
行った。また、電子源基板上の上配線の両端部と下配線
の端部では、フラットケーブルによって外部に設置され
た電源（不図示）に電気的接続を行った。

【０１３１】以上のようにして完成した外囲器１６４を
排気管を介し、磁気浮上型ターボモレキュラーポンプで
排気された前述された図９に示される真空装置と接続
し、フォーミング工程以降の工程を以下のように行っ
た。

【０１３２】外囲器内部を１０-2Ｐａまで排気した後、
外部に設置された、電源から、パルス幅１ｍｓの矩形波
をスクロール周波数４．２Ｈｚで順次、上配線に印加し
た。電圧値は、１２Ｖとした。また、下配線は、グラン
ドに接地した。図９に示された真空装置のチャンバー１
３３内部に水素と窒素の混合ガス（２％水素、９８％窒
素）を導入し、圧力は１０００Ｐａに保った。ガス導入
は、マスフローコントローラ１３９によって制御し、一
方、チャンバー１３３からの排気流量は、排気装置１３
５と流量制御用のコンダクタンスバルブによって制御し
た。

【０１３３】１０分間通電処理を行ったところ、導電性
膜を流れる電流値がほぼ０になり、電圧印加を中止し、
チャンバー１３３内部の水素と窒素の混合ガスを排気し
てフォーミングを完了させ、基体７１上の複数の導電性
膜に亀裂を形成することで電子放出部を作成した。

【０１３４】次に、活性化工程を以下の第１と第２の２
段階の工程で行った。 ＜第１の活性化工程＞上記真空装置の真空チャンバー１
３３を経由して、外囲器１６４内にベンゾニトリルを
６．６×１０-2Ｐａで導入した。図２５は、外囲器の容
器外端子と活性化工程で電圧印加するための電源との接
続を示した図である。容器外端子Ｄｏｙ１〜Ｄｏｙｎ
（ｎ＝６００）を共通にして接地した。

【０１３５】一方、容器外端子Ｄｏｘ１〜Ｄｏｘ５０、
容器外端子Ｄｏｘ５１〜Ｄｏｘ１００、容器外端子Ｄｏ
ｘ１０１〜Ｄｏｘ１５０、容器外端子Ｄｏｘ１５１〜Ｄ
ｏｘ２００をそれぞれスイッチングボックスＡ、Ｂ、
Ｃ、Ｄを介して、電源Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄに接続した。な
お、それぞれのスイッチングボックスと容器外端子の間
には、配線を流れる電流を測定するための電流計から構
成される電流評価系Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを接続した。

【０１３６】電源Ａ〜Ｄは、制御装置からの同期信号に
よって制御され、活性化波形の位相をそろえ、また、そ
れぞれのスイッチングボックスと電源を同期させること
によって、Ｄｏｘ１〜Ｄｏｘ５０とＤｏｘ５１〜Ｄｏｘ
１００、Ｄｏｘ１０１〜Ｄｏｘ１５０とＤｏｘ１５１〜
Ｄｏｘ２００の５０ラインのラインブロックの中で、そ
れぞれ１０ラインを選択し、この１０ラインに時分割
（スクロール）で電圧を印加した。

【０１３７】これによって、外囲器中の電子源基板の４
本の上配線に同時に電圧が印加され、それぞれの上配線
に接続された導電性膜４に対して、第１の活性化工程を
行った。活性化工程での電圧印加条件は、波高値は±１
４Ｖ、パルス幅１ｍｓｅｃ、パルス間隔１０ｍｓｅｃの
両極の矩形波（図４（ｂ））を用いた。

【０１３８】１０ラインのスクロール中に各上配線に流
れる電流値を電流評価系で測定し、この電流値が１Ａを
超えたところで、スイッチングボックスを制御して対応
する上配線への電圧印加を中断した。この工程を、５回
繰り返し、すべての導電性膜４を活性化した。

【０１３９】＜第２の活性化工程 ＞その後、外囲器１
６４内のベンゾニトリルの圧力を６．６×１０-4Ｐａま
で下げた。第１の活性化工程と同様に、１０ラインに時
分割で電圧を印加し、対応する導電性膜４に接続された
の電極２、３間に電圧を印加し、第２の活性化工程を行
った。活性化工程での印加電圧波形は、第１の活性化工
程と同様に行い、活性化時間を一律３０分間行った。終
了時の上配線に流れる素子電流は、８００ｍＡから１Ａ
の範囲であった。尚、各導電性膜４上には図１（ａ）、
（ｂ）に示したように炭素膜４ａが形成されていた。

【０１４０】最後に安定化工程として、約１．３３×１
０-4Ｐａの圧力で、１５０℃１０時間のベーキングを行
った後、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１６４の封止を行った。

【０１４１】以上のように完成した本実施例の画像形成
装置において、各電子放出素子には、容器外端子Ｄｏｘ
１ないしＤｏｘｍ（ｍ＝２００）とＤｏｙ１ないしＤｏ
ｙｎ（ｎ＝６００）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それぞれ、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
８５に６ｋＶ以上の高圧を印加し、電子ビームを加速
し、蛍光膜９３に衝突させ、励起・発光させることで画
像を表示した。

【０１４２】また、行方向配線と列方向配線のそれぞれ
からパルス電圧を印加し、画像形成装置内の各電子放出
素子の電子放出特性（素子電流Ｉｆ、放出電流Ｉｅ）の
ばらつきを測定したところ、Ｉｆで１１％、Ｉｅで１５
％であった。ここで、ばらつきは、各素子のＩｆ、Ｉｅ
値の平均値でその分散値を割った値とした。

【０１４３】（実施例３）実施例２の第１の活性化工程
で、素子電流の評価を行わず、全ライン活性化時間を１
分として行った以外は同様に行った。得られた画像形成
装置における各電子放出素子の電子放出特性（Ｉｆ、Ｉ
ｅ）のばらつきを測定したところ、Ｉｆで１５％、Ｉｅ
で２０％であった。

【０１４４】（実施例４）第１の活性化工程での電圧波
形を図２６に示した波形で行い、活性化電圧の半分の電
圧（Ｖｆ１／２）での素子電流（Ｉｆ１／２）を測定し
ながら活性化を行った以外は実施例２と同様に行った。
図２６で、Ｔ１は１０ｍｓ、Ｔ２は０．９ｍｓ、Ｔ３は
０．１ｍｓとした。各ラインでのＩｆ１／２が０．６ｍ
Ａを超えた時点で、各ラインへの電圧の印加を中止し
た。得られた画像形成装置における各電子放出素子の電
子放出特性（Ｉｆ、Ｉｅ）のばらつきを測定したとこ
ろ、Ｉｆで９％、Ｉｅで１１％であった。

【０１４５】（実施例５）実施例２の活性化工程で上配
線に流れる電流値が６００ｍＡを越えたところで第１の
活性化工程を終了した。第２の活性化工程以降は実施例
１と同様に行った。第２の活性化工程終了時の上配線に
流れる素子電流は、３５０ｍＡから５００ｍＡの範囲で
あった。また、得られた画像形成装置における各電子放
出特性（Ｉｆ、Ｉｅ）のバラツキを測定したところ、Ｉ
ｆで２５％、Ｉｅで３０％であった。また、第２の活性
化工程の時間を延長して行ったところ、素子電流が約６
００ｍＡになるために、約２．５時間要した。

【０１４６】（実施例６）実施例６は、個々の導電性膜
に流れるの素子電流を評価することによって、第１の活
性化工程を行った例であり、フォーミング工程までは、
実施例２と同様に行った。

【０１４７】＜第１の活性化工程＞図２７は、本実施例
で用いた外囲器の容器外端子と活性化工程で電圧を印加
するための電源との接続を示した図である。下配線を流
れる電流を測定するために、容器外端子Ｄｏｙ１〜Ｄｏ
ｙｎ（ｎ＝６００）を電流計から構成される電流測定系
を介して、共通にして接地した。一方、容器外端子Ｄｏ
ｘ１〜Ｄｏｘ５０、容器外端子Ｄｏｘ５１〜Ｄｏｘ１０
０、容器外端子Ｄｏｘ１０１〜Ｄｏｘ１５０、容器外端
子Ｄｏｘ１５１〜Ｄｏｘ２００をそれぞれ、スイッチン
グボックスＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄを介して、電源Ａ、Ｂ、Ｃ、
Ｄに接続した。尚、それぞれのスイッチングボックスと
容器外端子の間には、配線を流れる電流を測定するため
の電流計から構成される電流評価系Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを接
続した。

【０１４８】電源Ａ〜Ｄは、制御装置からの同期信号に
よって制御され、活性化波形の位相をそろえ、また、そ
れぞれのスイッチングボックスと電源を同期させること
によって、Ｄｘｏ１〜Ｄｘｏ５０とＤｘｏ５１〜Ｄｘｏ
１００、Ｄｘｏ１０１〜Ｄｘｏ１５０とＤｘｏ１５１〜
Ｄｏｘ２００の５０ラインのラインブロックの中で、そ
れぞれ１０ラインを選択し、この１０ラインに時分割
（スクロール）で電圧を印加した。これによって、外囲
器中の電子源基板の４本の上配線に同時に電圧が印加さ
れ、それぞれの上配線に接続された導電性膜４に対し
て、第１の活性化工程を行った。

【０１４９】活性化工程での電圧印加条件は、波高値は
±１４Ｖ、パルス幅１ｍｓｅｃ、パルス間隔１０ｍｓｅ
ｃの両極の矩形波（図４（ｂ））を用いた。ただし、１
０秒毎（１０００スクロール毎）に、制御装置によって
電源Ａ〜Ｄの内、順次１つの電源のみを出力させ（他の
３つの電源の出力電圧をゼロにして）、Ｄｘｏ１〜Ｄｘ
ｏ５０とＤｘｏ５１〜Ｄｘｏ１００、Ｄｘｏ１０１〜Ｄ
ｘｏ１５０とＤｘｏ１５１〜Ｄｏｘ２００の５０ライン
のラインブロックの中で、それぞれ１０ラインを選択
し、この１０ラインに時分割（スクロール）で３０ｍｓ
間、電圧を印加した。

【０１５０】この時の下配線に流れる電流を測定し、活
性化中の上配線に接続された個々の導電性膜に流れる素
子電流を測定した。活性化中での６００個の導電性膜の
素子電流の平均値が２ｍＡを超えたところで、スイッチ
ングボックスを制御して対応する上配線への電圧印加を
中断した。この工程を、５回繰り返し、すべての導電性
膜４を活性化した。第２の活性化工程以降は実施例２と
同様に行った。得られた画像形成装置における各電子放
出素子の電子放出特性（Ｉｆ、Ｉｅ）のばらつきを測定
したところ、Ｉｆで１０％、Ｉｅで１４％であった。

【０１５１】（実施例７）実施例７は、素子電流と電子
放出素子から放出される電流値を測定し、電子放出効率
ηを評価することによって第１の活性化工程の終点を制
御した。フォーミング工程までは、実施例２と同様に行
った．。

【０１５２】＜第１の活性化工程＞また、外囲器の容器
外端子と活性化工程で電圧印加するための電源との接続
は、図２５の接続を用いた。また、活性化電圧は、実施
例６と同様に１０ライン単位のスクロールで行い、１０
秒毎（１０００スクロール毎）に、制御装置によって電
源Ａ〜Ｄの内、順次１つの電源のみを出力させ（他の３
つの電源の出力電圧をゼロにして）、Ｄｘｏ１〜Ｄｘｏ
５０とＤｘｏ５１〜Ｄｘｏ１００、Ｄｘｏ１０１〜Ｄｘ
ｏ１５０とＤｘｏ１５１〜Ｄｏｘ２００の５０ラインの
ラインブロックの中で、それぞれ１０ラインを選択し、
この１０ラインに時分割（スクロール）で３０ｍｓ間、
電圧を印加した。

【０１５３】１０秒毎の上配線のスクロールの際に、上
配線に接続された６００個の導電性膜４に流れる素子電
流Ｉｆと放出電流Ｉｅの合計値を測定した。なお、放出
電流の測定には、高圧電源（不図示）により、フェース
プレート上の蛍光膜に１００Ｖの電圧を印加して行っ
た。

【０１５４】各上配線単位での電子放出効率η（＝放出
電流Ｉｅ／素子電流Ｉｆ）を計算し、その値が０．０５
％を下回った時点で、その配線への電圧印加を中止し
た。この工程を、５回繰り返し、すべての導電性膜を活
性化した。第２の活性化工程以降は実施例２と同様に行
った。得られた画像形成装置における各電子放出素子の
電子放出特性（Ｉｆ、Ｉｅ、η）のばらつきを測定した
ところ、Ｉｆで１１％、Ｉｅで１３％、ηで１３％であ
った。

【０１５５】（実施例８）実施例２の第１の活性化工程
で、上配線の電流値が1Ａを超えた時点から、５分後に
上配線への電圧印加を中断した。上記以外は、実施例２
同様に行った。得られた画像形成装置における各電子放
出素子の電子放出特性（If、Ie）のばらつきを測定した
ところ、Ifで10%、Ieで12%であった。

【０１５６】（実施例９）図２８に示した構成の電子源
基板を以下のように作成した。まず、ＳｉＯ2層を形成
したガラス基板（サイズ350×300mm、厚さ2.8mm）上に
フセット印刷法によりＰｔペーストを印刷し、加熱焼成
して、厚み５０ｎｍの素子電極２０２、２０３を形成し
た。

【０１５７】次に、スクリーン印刷法によりＡｇペース
トを印刷し、加熱焼成する事により、列方向配線（下配
線）２０７（７２０本）及び行方向配線（上配線）２０
８（２４０本）を形成し、列方向配線２０７と行方向配
線２０８交差部にはスクリーン印刷法により絶縁性ペー
ストを印刷し、加熱焼成して絶縁層２０９を形成した。
また、列方向配線２０７と行方向配線２０８と外部の電
源と電気的な接続を行うために、電子源基板２１０の端
部に配線の取り出しパターン２１１をスクリーン印刷法
で形成した。また、後述する静電チャックによる基板保
持のために、ガラス基板の裏面にＩＴＯ膜２１８（１０
０ｎｍ厚）をスパッタ法で成膜した。

【０１５８】次に、素子電極２０２、２０３間にバブル
ジェット方式の噴射装置を用い、パラジウム錯体溶液を
滴下し、３５０度で３０分間加熱して酸化パラジウムの
微粒子からなる導電性膜２０４を形成した。導電性膜２
０４の膜厚は２０ｎｍであった。以上のようにして、複
数の導電性膜２０４が、複数の行方向配線２０８及び複
数の列方向配線２０７によってマトリクス配線された電
子源基板２１０を作成した。

【０１５９】以上のように作成した電子源基板２１０に
対し、図１１に示すような真空排気装置を用いて、以下
のフォーミング工程と活性化工程とを行った。図１１に
示すように、ステージ２１５上に設置された電子源基板
２１０を、電子源基板上２１０に設けられた取り出しパ
ターン２１１（図２９参照）を除く領域を覆う真空容器
２１２によって覆った。電子源基板２１０と真空容器２
１２間は、電子源基板上に作成された素子部領域を囲む
ようにＯリング２１３を配置し、素子部領域は、外界に
対してシールされている。ステージには、電子源基板２
１０をステージ上に固定するための静電チャック２１６
を有していて、電子源基板２１０の裏面に形成されたＩ
ＴＯ膜２１４と静電チャック内部の電極間に１ｋＶを印
加して、電子源基板２１０をチャックした。

【０１６０】次に、真空容器内部を磁気浮上型ターボモ
レキュラーポンプ２１７で排気し、フォーミング工程以
降の工程を以下のように行った。真空容器内部を10-4Pa
まで排気した。また、上配線、下配線への電圧印加は、
真空容器外部に出ている、各配線の取り出しパターン２
１１にコンタクトピンを接触させた。ここで、上配線２
０８の取り出しパターン２１１にはコンタクトピンＣox
1〜Ｃoxm（ｍ＝240） を、一方、下配線２０７の取り出
しパターン２１１にはＣoy1〜Ｃoyn（n=720）（不図
示）をされぞれ接触させた。

【０１６１】これを介して、外部に設置された、電源２
１８から、パルス幅１ｍｓの矩形波をスクロール周波数
4.2Hzで順次、上配線に印加した。電圧値は、12Vとし
た。また、下配線は、グランドに接地した。真空容器内
部に水素と窒素の混合ガス（２％水素、９８％窒素）を
導入し、圧力は1000Ｐａに保った。ガス導入は、マスフ
ローコントローラ２２０によって制御し、一方、真空容
器からの排気流量は、排気装置と流量制御用のコンダク
タンスバルブ２１９によって制御した。１０分間通電処
理を行ったところ、導電性膜を流れる電流値がほぼ０に
なり、電圧印加を中止し、真空容器内部の水素と窒素の
混合ガスを排気して、フォーミングを完了させ、電子源
基板上のすべての導電性膜に亀裂を形成することで電子
放出部を作成した。

【０１６２】次に、活性化工程を以下の第１と第２の２
段階の工程で行った。 ＜第１の活性化工程＞真空容器内にp-トルニトリルを1.
3×10-3Paを導入した。図３０は、本実施例で用いた外
囲器の容器外端子と活性化工程で電圧印加するための電
源との接続を示した図である。まず、下配線２０７に接
触しているコンタクトピンＣoy1〜Ｃoyn（n＝720）を共
通にして接地した。一方、上配線２０８に接触している
コンタクトピンＣox1〜Ｃox240を、３０ピン単位で８分
割し、それぞれをスイッチングボックスA〜Ｈを介し
て、電源Ａ〜Ｈに接続した。なお、それぞれのスイッチ
ングボックスとコンタクトピンの間には、配線を流れる
電流を測定するための電流計から構成される電流評価系
A〜Ｈを接続した。

【０１６３】電源A〜Ｈは、制御装置からの同期信号に
よって制御され、活性化波形の位相をそろえ、また、そ
れぞれのスイッチングボックスと電源を同期させること
によって、Ｄox１〜Ｄox240を３０ライン単位で分割し
たラインブロックの中で、それぞれ10ラインを選択し、
この10ラインに時分割（スクロール）で電圧を印加し
た。これによって、電子源基板の８本の上配線に同時に
電圧が印加され、それぞれの上配線に接続された導電性
膜に対して、第1の活性化工程を行った。尚、活性化工
程での電圧印加条件は、波高値は±14V、パルス幅1mse
c、パルス間隔10msecの両極の矩形波（図4（ｂ））を用
いた。10ラインのスクロール中に各上配線に流れる電流
値を電流評価系で測定し、この電流値が1.3Aを超えたと
ころで、スイッチングボックスを制御して対応する上配
線への電圧印加を中断した。この工程を、３回繰り返
し、すべての素子を活性化した。

【０１６４】＜第2の活性化工程 ＞その後、真空容器
内のp-トルニトリルの圧力を1.3x10-4Paまで下げた。第
1の活性化工程と同様に、10ラインに時分割で電圧を印
加し、対応する導電性膜２０４の電極２、３間に電圧を
印加し、第2の活性化工程を行った。活性化工程での印
加電圧波形は、第1の活性化工程と同様に行い、活性化
時間を一律30分間行った。終了時の上配線に流れる素子
電流は、1.0Aから1.2Aの範囲であった。以上の工程を終
了した電子源基板２１０は、ガラス枠及び蛍光体を配置
したフェースプレートと位置合わせを行い、低融点ガラ
スを用いて封着し、真空外囲器を作製した。更に、実施
例２と同様に、前記外囲器内を真空排気した状態で、ベ
ーキング、封止工程等の工程を施し、図６に示す画像形
成装置を作製した。得られた画像形成装置における各電
子放出素子の電子放出特性（If、Ie）のばらつきを測定
したところ、Ifで9%、Ieで10%であった。

【０１６５】（実施例１０）以下に述べる本実施例は、
電子源として、spindt型の電子放出素子を用いた例であ
る。図３１には、電子放出素子の作成方法を、図３２に
は、この電子放出素子ＭＴＸを配置した電子源の構成図
を示す。まず、ガラス基板上に、ＳｉＯ2の絶縁層３０
２を介して、ストライプパターンでアルミニウム電極を
マトリクス配置で成膜、パターンニングし、カソード電
極３０１、ゲート電極３０３を作成した。ゲート電極３
０３及び絶縁膜３０２に円形の小穴３０４を通常のフォ
トリソプロセスによって形成する。アルミナ等よりなる
犠牲層３０５を導電性基板３０１に対して浅い角度で蒸
着した。この工程によりゲート口径は縮小すると共にゲ
ート３０３は犠牲層３０５に覆われる。エミッタ電極と
なるモリブデン３０６を導電性基板３０１に対して垂直
方向から蒸着した。このようにすると、ゲート口は蒸着
の進展に伴って小さくなるので、小穴３０４の内部に円
錐形状の陰極３０７が形成された。犠牲層３０５をウェ
ットエッチングによりリフトオフして不要のモリブデン
３０６を除去する。得られた電界放射型電子源を実施例
２と同様に、外囲器を作成した。実施例２と同様に、外
囲器内部を真空排気装置によって排気後、ベンゾニトリ
ルを用いて活性化工程を行った。

【０１６６】＜第１の活性化工程＞外囲器内部に、ベン
ゾニトリルを1x10-2Pa導入した後に、上方に配置された
アノード電極に５ｋＶの電圧を印加した状態で、カソー
ド電極３０１とゲート電極３０３間に１００Vのパルス
状の電圧の印加を２分間行なった。このときのアノード
電流を測定すると、ベンゾニトリルを導入していない真
空雰囲気でのアノード電流の１０倍に上昇した。

【０１６７】＜第２の活性化工程＞次に、外囲器内部の
ベンゾニトリルを1x10-4Paに減少させた後に、アノード
電極に５ｋV電圧を印加した状態で、カソード電極３０
１とゲート電極３０３間に１００Vのパルス状の電圧を
印加を２０分間行なった。この２０分間に、アノード電
流は２倍に上昇した。活性化終了後、実施例２と同様に
安定化工程として、約１.33×１０-4Paの圧力で、150℃
10時間のベーキングを行った後、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。
得られた画像形成装置における各電子放出素子の電子放
出特性14%であった。

【０１６８】以上説明した実施例の通り、複数の電子放
出素子を同時に処理する活性化工程において、原料とな
る有機物質ガスが不足することなく、電子放出部及びそ
の近傍に、炭素を含む堆積物を堆積させることが可能と
なり、有機物質ガスの供給不足による電子放出特性の均
一性低下を防ぐことができる。さらに複数の活性化工程
を設け、最終的な活性化工程では、該最終的な活性化工
程の前段階の活性化工程よりも有機物質ガスの分圧を低
くすることによって、電子放出特性の最適化が進行し、
ロット内及びロット間での各素子の電子放出特性を均一
で安定性の高いものとすることができる。

【０１６９】従って、これらにより、輝度ムラの少ない
高品位で安定性の高い画像形成装置を再現性良く提供で
きる。さらに、活性化工程においては、電子放出特性の
均一性を低下させることなく、複数の電子放出素子を同
時に製造することが可能となるため、工程のタクトタイ
ムを短くすることによる生産コストの低下を期待するこ
とができる。

【０１７０】

【発明の効果】以上のように本発明は、より短い時間で
活性化工程を行なうことのできる電子放出素子、電子源
の製造方法を提供することができる。また、本発明は、
より短い時間での活性化工程で結晶性の良い炭素あるい
は炭素化合物の膜を形成できる電子放出素子、電子源の
製造方法を提供することができる。また、本発明は、複
数の電子放出素子を備える電子源の製造方法において
も、より短い時間で活性化工程を行なうことのできる電
子源の製造方法を提供することができる。また、本発明
は、複数の電子放出素子を備える電子源の製造方法にお
いても、より短い時間での活性化工程で均一性の良い電
子放出素子を備える電子源を作成し得る電子源の製造方
法を提供することができる。また、本発明は、均一な輝
度特性が得られる画像形成装置を得ることのできる画像
形成装置の製造方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の製造方法にて製造される電子放出素子
の一例を示す模式図である。

【図２】本発明の電子放出素子の製造方法を説明するた
めの図である。

【図３】フォーミング電圧の例を示す図である。

【図４】活性化電圧の例を示す図である。

【図５】複数の電子放出素子のマトリクス配置を示す模
式図である。

【図６】本発明の製造方法にて作成される画像形成装置
の一例を示す図である。

【図７】蛍光膜の例を示す図である。

【図８】画像形成装置の表示を行なうための駆動回路の
一例を示す図である。

【図９】本発明に係わる活性化工程を行なうための真空
装置の一例を示す模式図である。

【図１０】本発明に係わるフォーミング工程、活性化工
程のための結線方法を示す模式図である。

【図１１】本発明に係わる活性化工程を行なうための真
空装置の別の例を示す模式図である。

【図１２】複数の電子放出素子の別の配線方法を示す模
式図である。

【図１３】本発明の製造方法にて作成される画像形成装
置の別の例を示す図である。

【図１４】本発明の実施例に係る電子源の一部を示す図
である。

【図１５】本発明の実施例に係るフォーミング前の電子
源基板の一部を示す図である。

【図１６】実施例１で用いられた真空装置の模式図であ
る。

【図１７】実施例１で用いられたフォーミング電圧の波
形図である。

【図１８】実施例１で用いられた活性化電圧の波形図で
ある。

【図１９】実施例１の活性化工程での素子電流の増加特
性図である。

【図２０】実施例２に係る電子源の一部を示す図であ
る。

【図２１】図２０の電子源の部分断面図である。

【図２２】実施例２の電子源の製造工程を説明する図で
ある。

【図２３】実施例２の電子源の製造工程を説明する図で
ある。

【図２４】実施例２の画像形成装置の一部断面図であ
る。

【図２５】実施例２の活性化工程のための結線方法を示
す模式図である。

【図２６】実施例４で用いられた活性化電圧の波形を示
す図である。

【図２７】実施例６の活性化工程のための結線方法を示
す模式図である。

【図２８】実施例９に係る電子源の一部を示す図であ
る。

【図２９】電子源基板の配線の取り出しパターンを示す
模式図である。

【図３０】実施例９の活性化工程のための結線方法を示
す模式図である。

【図３１】ｓｐｉｎｄｔ型電子放出素子の作成工程を説
明するための図である。

【図３２】ｓｐｉｎｄｔ型電子放出素子を用いた電子源
の一例を示す図である。

【符号の説明】

１ 基板 ２，３ 素子電極 ４ 導電性膜 ４ａ カーボン膜 ５ 第１の間隔（電子放出部） ５ａ 第２の間隔 ７１ 電子源基板 ７２ 列方向配線 ７３ 行方向配線 ７４ 電子放出素子 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 １６４ 外囲器 Ｉｆ 素子電流 Ｉｅ 放出電流

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5C127 AA01 CC11 CC12 DD06 DD07 DD15 DD19 DD42 DD43 DD57 DD83 DD84 DD94 EE04

Claims (28)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板上に、互いに間隔をおいて配置され
   た一対の導電体を形成する工程と、炭素化合物ガスの雰
   囲気中にて、前記一対の導電体の少なくとも一方に炭素
   あるいは炭素化合物を堆積させる活性化工程とを有し、
   前記活性化工程は、第１工程及び第２工程を含む２段階
   以上の複数の工程を有し、前記第１工程は、最終の活性
   化工程である前記第２工程よりも前記炭素化合物ガスの
   分圧が大きい雰囲気中にてなされることを特徴とする電
   子放出素子の製造方法。
2. 【請求項２】 基板上に、互いに間隔をおいて配置され
   た一対の導電体を複数対形成する工程と、炭素化合物ガ
   スの雰囲気中にて、前記一対の導電体の少なくとも一方
   に炭素あるいは炭素化合物を堆積させる活性化工程とを
   有し、前記活性化工程は、第１工程及び第２工程を含む
   ２段階以上の複数の工程を有し、前記第１工程は、最終
   の活性化工程である前記第２工程よりも前記炭素化合物
   ガスの分圧が大きい雰囲気中にてなされることを特徴と
   する電子源の製造方法。
3. 【請求項３】 前記第１工程における炭素化合物ガスの
   分圧は、５×１０-4Ｐａ以上であることを特徴とする請
   求項２に記載の電子源の製造方法。
4. 【請求項４】 前記第２工程における炭素化合物ガスの
   分圧は、５×１０-3Ｐａ以下であることを特徴とする請
   求項２に記載の電子源の製造方法。
5. 【請求項５】 前記第１工程における炭素あるいは炭素
   化合物の堆積量は、前記第２工程における炭素あるいは
   炭素化合物の堆積量よりも大きいことを特徴とする請求
   項２に記載の電子源の製造方法。
6. 【請求項６】 前記第１工程における炭素あるいは炭素
   化合物の堆積量は、前記第２工程後の炭素あるいは炭素
   化合物の堆積量の７０％以上であることを特徴とする請
   求項２に記載の電子源の製造方法。
7. 【請求項７】 前記第１工程は、前記導電体の電気的特
   性の評価結果に基づいて終了されることを特徴とする請
   求項２に記載の電子源の製造方法。
8. 【請求項８】 前記電気的特性は、前記一対の導電体間
   に流れる素子電流であることを特徴とする請求項７に記
   載の電子源の製造方法。
9. 【請求項９】 前記素子電流が、ある基準値を超えた時
   点で前記第１工程を終了し、前記基準値が、前記第２工
   程終了時に得られる素子電流値以上の値であることを特
   徴とする請求項８に記載の電子源の製造方法。
10. 【請求項１０】 前記素子電流が、ある基準値を超えた
    時点から一定時間後に前記第１工程を終了し、前記基準
    値が、前記第２工程終了時に得られる素子電流値以上の
    値であることを特徴とする請求項８に記載の電子源の製
    造方法。
11. 【請求項１１】 前記電気的特性が、前記活性化工程で
    印加される電圧（Ｖｆ）より低い電圧（Ｖｆ’）におけ
    る素子電流であることを特徴とする請求項７記載の電子
    源の製造方法。
12. 【請求項１２】 Ｖｆ’＝Ｖｆ／２であることを特徴と
    する請求項１１記載の電子源の製造方法。
13. 【請求項１３】 前記電気的特性が、前記一対の導電体
    間を流れる素子電流と前記導電体から放出される放出電
    流であることを特徴とする請求項７記載の電子源の製造
    方法。
14. 【請求項１４】 前記電気的特性は、前記放出電流と前
    記素子電流の比であることを特徴とする請求項１３記載
    の電子源の製造方法。
15. 【請求項１５】 電極間に配置された電子放出部を含む
    導電性膜を形成する工程と、炭素化合物ガスの雰囲気中
    にて、前記導電性膜に炭素あるいは炭素化合物を堆積さ
    せる活性化工程とを有し、前記活性化工程は、第１工程
    及び第２工程を含む２段階以上の複数の工程を有し、前
    記第１工程は、最終の活性化工程である前記第２工程よ
    りも前記炭素化合物ガスの分圧が大きい雰囲気中にてな
    されることを特徴とする電子放出素子の製造方法。
16. 【請求項１６】 電極間に配置された電子放出部を含む
    導電性膜を複数形成する工程と、炭素化合物ガスの雰囲
    気中にて、前記導電性膜に炭素あるいは炭素化合物を堆
    積させる活性化工程とを有し、前記活性化工程は、第１
    工程及び第２工程を含む２段階以上の複数の工程を有
    し、前記第１工程は、最終の活性化工程である前記第２
    工程よりも前記炭素化合物ガスの分圧が大きい雰囲気中
    にてなされることを特徴とする電子源の製造方法。
17. 【請求項１７】 前記第１工程における炭素化合物ガス
    の分圧は、５×１０-4Ｐａ以上であることを特徴とする
    請求項１６に記載の電子源の製造方法。
18. 【請求項１８】 前記第２工程における炭素化合物ガス
    の分圧は、５×１０-3Ｐａ以下であることを特徴とする
    請求項１６に記載の電子源の製造方法。
19. 【請求項１９】 前記第１工程における炭素あるいは炭
    素化合物の堆積量は、前記第２工程における炭素あるい
    は炭素化合物の堆積量よりも大きいことを特徴とする請
    求項１６に記載の電子源の製造方法。
20. 【請求項２０】 前記第１工程における炭素あるいは炭
    素化合物の堆積量は、前記第２工程後の炭素あるいは炭
    素化合物の堆積量の７０％以上であることを特徴とする
    請求項１６に記載の電子源の製造方法。
21. 【請求項２１】 前記第１工程は、前記導電性膜の電気
    的特性の評価結果に基づいて終了されることを特徴とす
    る請求項１６に記載の電子源の製造方法。
22. 【請求項２２】 前記電気的特性は、前記電極間に流れ
    る素子電流であることを特徴とする請求項２１に記載の
    電子源の製造方法。
23. 【請求項２３】 前記素子電流が、ある基準値を超えた
    時点で前記第１工程を終了し、前記基準値が、前記第２
    工程終了時に得られる素子電流値以上の値であることを
    特徴とする請求項２２に記載の電子源の製造方法。
24. 【請求項２４】 前記素子電流が、ある基準値を超えた
    時点から一定時間後に前記第１工程を終了し、前記基準
    値が、前記第２工程終了時に得られる素子電流値以上の
    値であることを特徴とする請求項２２に記載の電子源の
    製造方法。
25. 【請求項２５】 前記電気的特性が、前記活性化工程で
    印加される電圧（Ｖｆ）より低い電圧（Ｖｆ’）におけ
    る素子電流であることを特徴とする請求項２１記載の電
    子源の製造方法。
26. 【請求項２６】 Ｖｆ’＝Ｖｆ／２であることを特徴と
    する請求項２５記載の電子源の製造方法。
27. 【請求項２７】 前記電気的特性が、前記電極間を流れ
    る素子電流と前記導電性膜から放出される放出電流であ
    ることを特徴とする請求項２１記載の電子源の製造方
    法。
28. 【請求項２８】 前記電気的特性は、前記放出電流と前
    記素子電流の比であることを特徴とする請求項２７記載
    の電子源の製造方法。