JP3074596B2 - 電子放出素子、電子源及び画像形成装置の製造方法 - Google Patents

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
素子を複数用いた電子源及びこの電子源を用いた表示装
置や露光装置等の画像形成装置の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】電極間に、電子放出部を含む導電性膜を
有する電子放出素子、中でもとりわけ、前記導電性膜
に、膜面に平行に電流を流すことにより電子放出が生ず
る現象を利用する表面伝導型電子放出素子が知られてい
る。

【０００３】表面伝導型電子放出素子の典型的な構成例
としては、絶縁性の基板上に設けた一対の素子電極間を
連絡する金属酸化物等の導電性膜に、予めフォーミング
と称される通電処理により電子放出部を形成したものが
挙げられる。フォーミングは、導電性膜の両端に電圧を
印加通電することで通常行われ、導電性膜を局所的に破
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を形成する処理である。電子
放出は、上記電子放出部が形成された導電性膜に電圧を
印加して電流を流すことにより、電子放出部に発生した
亀裂付近から行われる。

【０００４】上記電子放出素子は、構造が単純で製造も
容易であることから、大面積に亙って多数配列形成でき
る利点がある。そこで、この特徴を活かすための種々の
応用が研究されている。例えば表示装置等の画像形成装
置への利用が挙げられる。

【０００５】従来、多数の電子放出素子を配列形成した
例としては、並列に該電子放出素子を配列し、個々の電
子放出素子の両端（両素子電極）を配線（共通配線とも
呼ぶ）にて夫々結線した行を多数行配列（梯型配置とも
呼ぶ）した電子源が挙げられる（特開平１−３１３３２
号公報、同１−２８３７４９号公報、同２−２５７５５
２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、電子放出素子を多数配置した電子源と、この電子
源からの電子線の照射により可視光を発光する蛍光体と
を組み合わせた表示装置が提案されている（アメリカ特
許第５０６６８８３号明細書）。

【０００６】上記電子放出素子を利用した表示装置にお
いて、高品位、高精細な画像を大画面で得るためには、
電子放出素子の行・列の数が夫々数百〜数千となり、非
常に多くの電子放出素子を配列する必要がある。従っ
て、各電子放出素子の電気特性が均一で制御しやすいこ
とが望まれる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記電
子放出素子においては、真空中での作動時に、放出電流
の時間的変動即ちノイズ、放出電流の減少（劣化）、放
出電流値の大きさ等の問題があった。本発明は、このよ
うな問題を解決し、動作駆動時に、安定で、十分な電子
放出量のある高性能の電子放出素子の製造方法、該素子
を用いた電子源の製造方法、及び該電子源を用いた明る
く安定な画像形成装置、例えばフラットテレビの製造方
法を提供することを目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の第１は、絶縁性
基板上に設けた一対の電極間を連絡する導電性膜に通電
処理により電子放出部を設けた電子放出素子の製造方法
において、 導電性膜上に炭素、Ｓｉ及びそれらの化合物
のいずれかからなる微結晶微粒子を形成する工程と、上
記導電性膜に通電して電子放出部を形成する工程と、有
機物質のガスを含有する雰囲気下で上記導電性膜にパル
ス電圧を印加する活性化工程とを有することを特徴とす
る電子放出素子の製造方法を提供するものである。

【０００９】本発明の第２は、上記本発明の第１に係る
製造方法で同一基板上に複数の電子放出素子を形成する
ことを特徴とする電子源の製造方法を提供するものであ
る。

【００１０】本発明の第３は、上記電子源の製造方法で
得られた電子源を、該電子源から放出される電子線を制
御する制御電極と、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、並びに、上記電子源の
製造方法で得られた電子源を、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を提供するも
のである。

【００１１】

【発明の実施の形態】電子放出素子には平面型と垂直型
があり、まず、平面型電子放出素子の基本的な構成につ
いて説明する。

【００１２】図１（ａ）、（ｂ）は、平面型表面伝導型
電子放出素子の基本的な構成を示す図である。

【００１３】図１において１は基板、２は電子放出部、
３は導電性膜、４と５は素子電極である。

【００１４】基板１としては、例えば石英ガラス、Ｎａ
等の不純物含有量を減少させたガラス、青板ガラス、青
板ガラスにスパッタ法等によりＳｉＯ₂ を積層した積層
体、アルミナ等のセラミックス等が挙げられる。

【００１５】対向する素子電極４，５の材料としては、
一般的導体材料が用いられ、例えばＮｉ、Ｃｒ、Ａｕ、
Ｍｏ、Ｗ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｐｄ等の金属ある
いは合金及び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、Ｉｎ₂ Ｏ₃ −ＳｎＯ₂ 等の透明導電体及びポ
リシリコン等の半導体導体材料等から適宜選択される。

【００１６】素子電極間隔Ｌ、素子電極長さＷ、導電性
膜３の形状等は、応用される形態等によって設計され
る。

【００１７】素子電極間隔Ｌは、数百Å〜数百μｍであ
ることが好ましく、より好ましくは、素子電極４，５間
に印加する電圧等により、数μｍ〜数十μｍである。

【００１８】素子電極長さＷは、電極の抵抗値や電子放
出特性を考慮すると、好ましくは数μｍ〜数百μｍであ
り、また素子電極厚ｄは、数百Å〜数μｍである。

【００１９】尚、図１に示される電子放出素子は、基板
１上に、素子電極４，５、導電性膜３の順に積層された
ものとなっているが、基板１上に、導電性膜３、素子電
極４，５の順に積層したものとしてもよい。

【００２０】本発明において、導電性膜３は良好な電子
放出特性を得るためには、微粒子で構成された微粒子膜
が特に好ましく、その膜厚は、素子電極４，５へのステ
ップカバレージ、素子電極４，５間の抵抗値及び後述す
るフォーミング条件等によって適宜選択され、好ましく
は数Å〜数千Åで、特に好ましくは１０Å〜５００Åで
あり、その抵抗値は、１０³ 〜１０⁷ Ω／□のシート抵
抗値である。

【００２１】本発明においては、更に導電性膜３上、或
いは、導電性膜３を構成する微粒子間に、炭素、Ｓｉ及
びこれらの化合物のいずれかからなる微結晶の微粒子を
有する。この微結晶微粒子からなる膜の膜厚は、２００
Å以下、好ましくは１００Å以下であり、導電性を有す
る。

【００２２】導電性膜３を構成する材料としては、例え
ばＰｄ、Ｐｔ、Ｒｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｔｉ、Ｉｎ、Ｃｕ、
Ｃｒ、Ｆｅ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｗ、Ｐｂ等の金属、Ｐ
ｄＯ、ＳｎＯ₂ 、Ｉｎ₂ Ｏ₃ 、ＰｂＯ、Ｓｂ₂ Ｏ₃ 等の
酸化物、ＨｆＢ₂ 、ＺｒＢ₂、ＬａＢ₆ 、ＣｅＢ₆ 、Ｙ
Ｂ₄ 、ＧｄＢ₄ 等の硼化物、ＴｉＣ、ＺｒＣ、ＨｆＣ、
ＴａＣ、ＳｉＣ、ＷＣ等の炭化物、ＴｉＮ、ＺｒＮ、Ｈ
ｆＮ等の窒化物、Ｓｉ、Ｇｅ等の半導体、カーボン等が
挙げられる。

【００２３】尚、本発明において微粒子膜とは、複数の
微粒子が集合した膜であり、その微細構造として、微粒
子が個々に分散配置した状態のみならず、微粒子が互い
に隣接、あるいは重なり合った状態（島状も含む）の膜
をさす。微粒子膜である場合、微粒子の粒径は、数Å〜
数千Åであることが好ましく、特に好ましくは１０Å〜
２００Åである。

【００２４】電子放出部２は、導電性膜３の一部に形成
された高抵抗の亀裂であり、導電性膜３の膜厚、膜質、
材料及び後述する通電フォーミング等の製法に依存して
形成される。また、数Åより数百Åの粒径の導電性微粒
子を有することもある。この導電性微粒子は、導電性膜
３を構成する材料の元素の一部、あるいは全てと同様の
ものである。また、電子放出部２及びその近傍の導電性
膜３には、導電性膜３の材料からなる微粒子、炭素、Ｓ
ｉ及びそれらの化合物のいずれかからなる微結晶微粒子
を有する。

【００２５】

【００２６】次に、垂直型表面伝導型電子放出素子の基
本的な構成について説明する。

【００２７】図２は、垂直型電子放出素子の基本的な構
成を示す図で、図中２１は段差形成部材で、その他図１
と同じ符号は同じ部材を示すものである。

【００２８】基板１、電子放出部２、導電性膜３及び素
子電極４，５は、前述した平面型電子放出素子と同様の
材料で構成されたものである。

【００２９】段差形成部材２１は、例えば真空蒸着法、
印刷法、スパッタ法等で付設されたＳｉＯ₂ 等の絶縁性
材料で構成されたものである。この段差形成部材２１の
膜厚は、先に述べた平面型電子放出素子の素子電極間隔
Ｌ（図１参照）に対応するもので、段差形成部材２１の
作成法や素子電極４，５間に印加する電圧等により設定
されるが、好ましくは数百Å〜数十μｍであり、特に好
ましくは数百Å〜数μｍである。

【００３０】導電性膜３は、通常、素子電極４，５の作
成後に形成されるので、素子電極４，５の上に積層され
るが、導電性膜３の形成後に素子電極４，５を作成し、
導電性膜３の上に素子電極４，５が積層されるようにす
ることも可能である。また、平面型電子放出素子の説明
においても述べたように、電子放出部２の形成は、導電
性膜３の膜厚、膜質、材料及び後述するフォーミング条
件等の製法に依存するので、その位置及び形状は図２に
示されるような位置及び形状に特定されるものではな
い。

【００３１】尚、以下の説明は、上述の平面型電子放出
素子と垂直型電子放出素子の内、平面型を例にして説明
するが、平面型電子放出素子に代えて垂直型電子放出素
子としてもよい。

【００３２】電子放出素子の製法としては様々な方法が
考えられるが、その一例を図３に基づいて説明する。
尚、図３において図１と同じ符号は同じ部材を示すもの
である。

【００３３】１）基板１を洗剤、純水及び有機溶剤によ
り十分に洗浄した後、真空蒸着法、スパッタ法等により
素子電極材料を堆積させた後、フォトリソグラフィー技
術により基板１の面上に素子電極４，５を形成する（図
３（ａ））。

【００３４】２）素子電極４，５を設けた基板１上に有
機金属溶液を塗布して放置することにより、素子電極４
と素子電極５間を連絡して有機金属薄膜を形成する。
尚、有機金属溶液とは、前述の導電性膜３の構成材料の
金属を主元素とする有機化合物の溶液である。この後、
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された導電性膜３を形成する
（図３（ｂ））。尚、ここでは、有機金属溶液の塗布法
により説明したが、これに限ることなく、例えば真空蒸
着法、スパッタ法、化学的気相堆積法（ＣＶＤ法）、分
散塗布法、ディッピング法、スピンナー法等によって有
機金属膜を形成することもできる。

【００３５】次に、炭素、Ｓｉ及びそれらの化合物のい
ずれかからなる微結晶微粒子をプラズマＣＶＤ法、熱Ｃ
ＶＤ法等により、微結晶形成条件下で形成する。プラズ
マＣＶＤ法では、原料ガスを基板を設置した基板加熱源
を持つ真空チャンバーに流し、Ｒｆ（１３．５６ＭＨ
ｚ），μＷ等の高周波電源によって、発生したプラズマ
により分解し、微結晶微粒子を堆積させる。原料ガスに
は、ＳｉＨ₄ ，Ｓｉ₂ Ｈ₈ ，ＣＨ₄ ，Ｃ₂ Ｈ₆ 等が好適
に用いられ、更に、微結晶微粒子が堆積し易いように、
水素ガスを適宜混合する。

【００３６】熱ＣＶＤ法では、Ｗ等のフィラメントを原
料ガスの熱分解温度に設定し、分解堆積したり、原料ガ
スの熱分解温度に設定できる真空加熱炉に基板を設置
し、微結晶微粒子が堆積し易いように、水素ガスを適宜
混合した原料ガスを流し、分解し、微結晶微粒子を堆積
させる。

【００３７】３）続いて、フォーミングと呼ばれる通電
処理を施す。素子電極４，５間に、不図示の電源より通
電すると、導電性膜３の部位に構造の変化した電子放出
部２が形成される（図３（ｃ））。この通電処理により
導電性膜３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２である。

【００３８】フォーミングの電圧波形の例を図４に示
す。

【００３９】電圧波形は、特にパルス波形が好ましく、
パルス波高値を定電圧とした電圧パルスを連続的に印加
する場合（図４（ａ））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場合（図４（ｂ））とがあ
る。

【００４０】まず、パルス波高値を定電圧とした場合に
ついて図４（ａ）で説明する。

【００４１】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り、例えば、Ｔ₁ を１μ
ｓｅｃ〜１０ｍｓｅｃ、Ｔ₂ を１０μｓｅｃ〜１００ｍ
ｓｅｃとし、波高値（フォーミング時のピーク電圧）を
前述した電子放出素子の形態に応じて適宜選択して、適
当な真空度の真空雰囲気下で、数秒から数十分印加す
る。尚、印加する電圧波形は、図示される三角波に限定
されるものではなく、矩形波等の所望の波形を用いるこ
とができる。

【００４２】次に、パルス波高値を増加させながら電圧
パルスを印加する場合について図４（ｂ）で説明する。

【００４３】図４（ｂ）におけるＴ₁ 及びＴ₂ は図４
（ａ）と同様であり、波高値（フォーミング時のピーク
電圧）を、例えば０．１Ｖステップ程度ずつ増加させ、
図４（ａ）の説明と同様の適当な真空雰囲気下で印加す
る。

【００４４】尚、パルス間隔Ｔ₂ 中に、導電性膜３（図
１及び図２参照）を局所的に破壊、変形もしくは変質さ
せない程度の電圧、例えば０．１Ｖ程度の電圧で素子電
流を測定して抵抗値を求め、例えば１ＭΩ以上の抵抗を
示した時にフォーミングを終了する。

【００４５】４）次に、通電フォーミングが終了した素
子に活性化工程と呼ぶ処理を施す。活性化工程とは、該
工程により素子電流Ｉ_f 、放出電流Ｉ_e が著しく変化す
る工程である。

【００４６】活性化工程は、例えば、有機物質のガスを
含有する雰囲気下で、通電フォーミングと同様に、パル
スの印加を繰り返すことで行なうことができる。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
の時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、場合に応じて適宜設定される。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、アルデヒド、
ケトン、アミン、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_n Ｈ_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_n Ｈ_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
酸等が使用できる。更に、ＳｉＨ₄ 、Ｓｉ₂ Ｈ₈ 、ＣＨ
₄ 、Ｃ₂ Ｈ₆ 等の原料ガスを供給し、更に好ましくは、
微結晶微粒子が堆積し易いように、水素ガスが適宜混合
された状態で、パルス電圧の印加を繰り返す。本工程に
より、真空中に存在する有機物質、或いは原料ガスか
ら、既に形成された微結晶微粒子を核として、炭素、Ｓ
ｉ及びこれらの化合物を堆積することで、結晶性の高い
膜が形成され、Ｉ_f 、Ｉ_e が著しく変化する。

【００４７】本工程は、Ｉ_f とＩ_e を測定しながら、例
えば、Ｉ_e が飽和した時点で終了とする。尚、印加する
電圧のパルス幅、パルス間隔、パルス波高値は適宜設定
されるが、パルス波高値は、好ましくは動作駆動電圧で
ある。

【００４８】ここで、炭素、Ｓｉ及びこれらの化合物と
は、グラファイト、非晶質カーボン、微結晶ＳｉＣ、非
晶質ＳｉＣであり、結晶性が高いとは、グラファイト、
微結晶ＳｉＣの占める割合の高いことを指し、ＴＥＭ、
ラマン等でその結晶性の度合いが測定される。

【００４９】５）更に好ましくは、こうして作製した電
子放出素子を、上記活性化工程での真空度より高い真空
度の真空雰囲気にして動作駆動する。また、より好まし
くは、このより高い真空度の真空雰囲気下で８０℃〜１
５０℃の加熱後、動作駆動する。

【００５０】尚、活性化工程の真空度より高い真空度の
真空雰囲気とは、例えば約１０^-6ｔｏｒｒ以上の真空度
を有する真空度であり、より好ましくは、超高真空系で
あり、炭素及び炭素化合物が新たに堆積しない真空度で
ある。

【００５１】上記５）の工程により活性化工程によって
新たに堆積された炭素、Ｓｉ及びこれらの化合物の安定
化を促すことができる。

【００５２】このようにして得られる電子放出素子の基
本特性を以下に説明する。

【００５３】図５は、電子放出素子の電子放出特性を測
定するための測定評価系の一例を示す概略構成図で、ま
ずこの測定評価系を説明する。

【００５４】図５において、図１と同じ符号は同じ部材
を示す。また、５１は素子に素子電圧Ｖ_f を印加するた
めの電源、５０は素子電極４，５間の導電性膜３を流れ
る素子電流Ｉ_f を測定するための電流計、５４は電子放
出部より放出される放出電流Ｉ_e を捕捉するためのアノ
ード電極、５３はアノード電極５４に電圧を印加するた
めの高圧電源、５２は放出電流Ｉ_e を測定するための電
流計、５５は真空装置、５６は排気ポンプである。

【００５５】電子放出素子及びアノード電極５４等は真
空装置５５内に設置され、この真空装置５５には不図示
の真空系等の必要な機器が具備されていて、所望の真空
下で電子放出素子の測定評価ができるようになってい
る。

【００５６】排気ポンプ５６は、ターボポンプ、ロータ
リーポンプ等からなる通常の高真空装置系と、イオンポ
ンプ等からなる超高真空装置系とから構成されている。
また、真空装置５５全体及び電子放出素子の基板１は、
ヒーターにより２００℃程度まで加熱できるようになっ
ている。尚、この測定評価系は、後述するような表示パ
ネル（図８における２０１参照）の組み立て段階におい
て、表示パネル及びその内部を真空装置５５及びその内
部として構成することで、前述のフォーミング工程、活
性化工程及び後述するそれ以後の工程における測定評価
及び処理に応用することができるものである。

【００５７】以下に述べる電子放出素子の基本特性は、
上記測定評価系のアノード電極５４の電圧を１ｋＶ〜１
０ｋＶとし、アノード電極５４と電子放出素子の距離Ｈ
を２〜８ｍｍとして行った測定に基づくものである。

【００５８】まず、放出電流Ｉ_e 及び素子電流Ｉ_f と、
素子電圧Ｖ_f との関係の典型的な例を図６に示す。尚、
図６において、放出電流Ｉ_e は素子電流Ｉ_f に比べて著
しく小さいので、任意単位で示されている。また、縦
軸、横軸共リニアスケールである。

【００５９】図６から明らかなように、電子放出素子
は、放出電流Ｉ_e に対する次の３つの特徴的特性を有す
る。

【００６０】まず第１に、電子放出素子はある電圧（し
きい値電圧と呼ぶ：図６中のＶ_th）以上の素子電圧Ｖ_f
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 が殆ど検出されない。
即ち、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。

【００６１】第２に、放出電流Ｉ_e が素子電圧Ｖ_f に対
して単調増加する特性（ＭＩ特性と呼ぶ）を有するた
め、放出電流Ｉ_e は素子電圧Ｖ_f で制御できる。

【００６２】第３に、アノード電極５４（図５参照）に
捕捉される放出電荷は、素子電圧Ｖ_f を印加する時間に
依存する。即ち、アノード電極５４に捕捉される電荷量
は、素子電圧Ｖ_f を印加する時間により制御できる。

【００６３】放出電流Ｉ_e が素子電圧Ｖ_f に対してＭＩ
特性を有すると同時に、素子電流Ｉ_f も素子電圧Ｖ_f に
対してＭＩ特性を有する場合もある。このような電子放
出素子の特性の例が図６（ａ）に示す特性である。一
方、図６（ｂ）に示すように、素子電流Ｉ_f は素子電圧
Ｖ_f に対して電圧制御型負性抵抗特性（ＶＣＮＲ特性と
呼ぶ）を示す場合もある。いずれの特性を示すかは、電
子放出素子の製法及び測定時の測定条件等に依存する。
但し、素子電流Ｉ_f が素子電圧Ｖ_f に対してＶＣＮＲ特
性を有する電子放出素子でも、放出電流Ｉ_e は素子電圧
Ｖ_f に対してＭＩ特性を有する。

【００６４】次に、本発明の電子源における電子放出素
子の配列について説明する。

【００６５】本発明の電子源における電子放出素子の配
列方式としては、従来の技術の項で述べたような梯型配
置の他、ｍ本のＸ方向配線の上にｎ本のＹ方向配線を層
間絶縁層を介して設置し、電子放出素子の一対の素子電
極に夫々Ｘ方向配線、Ｙ方向配線を接続した配置方式が
挙げられる。これを以後単純マトリクス配置と呼ぶ。ま
ず、この単純マトリクス配置について詳述する。

【００６６】前述した電子放出素子の基本的特性によれ
ば、単純マトリクス配置された電子放出素子における放
出電子は、しきい値電圧を超える電圧では、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パルス幅で
制御できる。一方、しきい値電圧以下では殆ど電子は放
出されない。従って、多数の電子放出素子を配置した場
合においても、個々の素子に上記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選択し、そ
の電子放出量が制御でき、単純なマトリクス配線だけで
個別の電子放出素子を選択して独立に駆動可能となる。

【００６７】単純マトリクス配置はこのような原理に基
づくもので、本発明の電子源の一例である、この単純マ
トリクス配置の電子源の構成について図７に基づいて更
に説明する。

【００６８】図７において基板１は既に説明したような
ガラス板等であり、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
るものである。

【００６９】ｍ本のＸ方向配線１０２は、夫々外部端子
Ｄ_x1，Ｄ_x2，……，Ｄ_xmを有するもので、基板１上に、
真空蒸着法、印刷法、スパッタ法等で形成した導電性金
属等である。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に、材料、膜厚、配線幅が設
定されている。

【００７０】ｎ本のＹ方向配線１０３は、夫々外部端子
Ｄ_y1，Ｄ_y2，……，Ｄ_ynを有するもので、Ｘ方向配線１
０２と同様に作成される。

【００７１】これらｍ本のＸ方向配線１０２とｎ本のＹ
方向配線１０３間には、不図示の層間絶縁層が設置さ
れ、電気的に分離されて、マトリクス配線を構成してい
る。尚、このｍ，ｎは共に正の整数である。

【００７２】不図示の層間絶縁層は、真空蒸着法、印刷
法、スパッタ法等で形成されたＳｉＯ₂ 等であり、Ｘ方
向配線１０２を形成した基板１の全面或は一部に所望の
形状で形成され、特に、Ｘ方向配線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。

【００７３】更に、電子放出素子１０４の対向する素子
電極（不図示）が、ｍ本のＸ方向配線１０２と、ｎ本の
Ｙ方向配線１０３と、真空蒸着法、印刷法、スパッタ法
等で形成された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ものである。

【００７４】ここで、ｍ本のＸ方向配線１０２と、ｎ本
のＹ方向配線１０３と、結線１０５と、対向する素子電
極とは、その構成元素の一部あるいは全部が同一であっ
ても、また夫々異なっていてもよく、前述の素子電極の
材料等より適宜選択される。これら素子電極への配線
は、素子電極と材料が同一である場合は素子電極と総称
する場合もある。また、電子放出素子１０４は、基板１
あるいは不図示の層間絶縁層上どちらに形成してもよ
い。

【００７５】また、詳しくは後述するが、前記Ｘ方向配
線１０２には、Ｘ方向に配列された電子放出素子１０４
の行を入力信号に応じて走査するために、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て
いる。

【００７６】一方、Ｙ方向配線１０３には、Ｙ方向に配
列された電子放出素子１０４の列の各列を入力信号に応
じて変調するために、変調信号を印加する不図示の変調
信号発生手段が電気的に接続されている。更に、各電子
放出素子１０４に印加される駆動電圧は、当該電子放出
素子１０４に印加される走査信号と変調信号の差電圧と
して供給されるものである。

【００７７】次に、以上のような単純マトリクス配置の
本発明の電子源を用いた本発明の画像形成装置の一例
を、図８〜図１０を用いて説明する。尚、図８は表示パ
ネル２０１の基本構成図であり、図９は蛍光膜１１４を
示す図であり、図１０は図８の表示パネル２０１で、Ｎ
ＴＳＣ方式のテレビ信号に応じてテレビジョン表示を行
うための駆動回路の一例を示すブロック図である。

【００７８】図８において、１は上述のようにして電子
放出素子を配置した電子源の基板、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、１１２は支持枠であり、リアプレート
１１１、支持枠１１２及びフェースプレート１１６にフ
リットガラス等を塗布し、大気中あるいは窒素中で、４
００〜５００℃で１０分以上焼成することで封着して外
囲器１１８を構成している。

【００７９】図８において、２は図１における電子放出
部に相当する。１０２、１０３は、電子放出素子１０４
の一対の素子電極４，５と接続されたＸ方向配線及びＹ
方向配線で、夫々外部端子Ｄ_x1〜Ｄ_xm，Ｄ_y1〜Ｄ_ynを有
している。

【００８０】外囲器１１８は、上述の如く、フェースー
プレート１１６、支持枠１１２、リアプレート１１１で
構成されている。しかし、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ものであり、基
板１自体で十分な強度を持つ場合は別体のリアプレート
１１１は不要で、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、基板１にて外
囲器１１８を構成してもよい。また、フェースプレート
１１６、リアプレート１１１の間にスぺーサーと呼ばれ
る不図示の支持体を更に設置することで、大気圧に対し
て十分な強度を有する外囲器１１８とすることもでき
る。

【００８１】蛍光膜１１４は、モノクロームの場合は蛍
光体１２２のみからなるが、カラーの蛍光膜１１４の場
合は、蛍光体１２２の配列により、ブラックストライプ
（図９（ａ））あるいはブラックマトリクス（図９
（ｂ））等と呼ばれる黒色導伝材１２１と蛍光体１２２
とで構成される。ブラックストライプ、ブラックマトリ
クスが設けられる目的は、カラー表示の場合必要となる
三原色の各蛍光体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１１４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で
ある。黒色導伝材１２１の材料としては、通常良く用い
られている黒鉛を主成分とする材料だけでなく、導電性
があり、光の透過及び反射が少ない材料であれば他の材
料を用いることもできる。

【００８２】ガラス基板１１３に蛍光体１２２を塗布す
る方法としては、モノクローム、カラーによらず、沈澱
法や印刷法が用いられる。

【００８３】また、図８に示されるように、蛍光膜１１
４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１１５の目的は、蛍光体１２２（図９参
照）の発光のうち内面側への光をガラス基板１１３側へ
鏡面反射することにより輝度を向上すること、電子ビー
ム加速電圧を印加するための電極として作用すること、
外囲器１１８内で発生した負イオンの衝突によるダメー
ジからの蛍光体１２２の保護等である。メタルバック１
１５は、蛍光膜１１４の作製後、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を真空蒸着等で堆積することで作製でき
る。

【００８４】フェースプレート１１６には、更に蛍光膜
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。

【００８５】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なう必要があ
る。

【００８６】外囲器１１８内は、不図示の排気管を通
じ、１×１０^-7ｔｏｒｒ程度の真空度にされ、封止され
る。また、外囲器１１８の封止を行う直前あるいは封止
後に、ゲッター処理を行うこともある。これは、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る。ゲッターは通常
Ｂａ等が主成分であり、該蒸着膜の吸着作用により、例
えば１×１０^-5〜１×１０^-7ｔｏｒｒの真空度を維持す
るためのものである。

【００８７】尚、前述したフォーミング及びこれ以降の
電子放出素子の各製造工程は、通常、外囲器１１８の封
止直前又は封止後に行われるもので、その内容は前述の
通りである。

【００８８】上述の表示パネル２０１は、例えば図１０
に示されるような駆動回路で駆動することができる。
尚、図１０において、２０１は表示パネル、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、２
０７は変調信号発生器、Ｖ_x 及びＶ_a は直流電圧源であ
る。

【００８９】図１０に示されるように、表示パネル２０
１は、外部端子Ｄ_x1〜Ｄ_xm、外部端子Ｄ_y1〜Ｄ_yn及び高
圧端子Ｈｖを介して外部の電気回路と接続されている。
この内、外部端子Ｄ_x1〜Ｄ_xmには前記表示パネル２０１
内に設けられている電子放出素子、即ちｍ行ｎ列の行列
状にマトリクス配置された電子放出素子群を１行（ｎ素
子）ずつ順次駆動して行くための走査信号が印加され
る。

【００９０】一方、外部端子Ｄ_y1〜Ｄ_ynには、前記走査
信号により選択された１行の各電子放出素子の出力電子
ビームを制御するための変調信号が印加される。また、
高圧端子Ｈｖには、直流電圧源Ｖ_a より、例えば１０ｋ
Ｖの直流電圧が供給される。これは電子放出素子より出
力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】走査回路２０２は、内部にｍ個のスイッチ
ング素子（図１０中Ｓ₁ 〜Ｓ_m で模式的に示す）を備え
るもので、各スイッチング素子Ｓ₁ 〜Ｓ_m は、直流電圧
電源Ｖ_x 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て、表示パネル２０１の外部端子
Ｄ_x1〜Ｄ_xmと電気的に接続するものである。各スイッチ
ング素子Ｓ₁ 〜Ｓ_m は、制御回路２０３が出力する制御
信号Ｔ_scanに基づいて動作するもので、実際には、例え
ばＦＥＴのようなスイッチング機能を有する素子を組み
合わせることにより容易に構成することが可能である。

【００９２】本例における前記直流電圧源Ｖ_x は、前記
電子放出素子の特性（しきい値電圧）に基づき、走査さ
れていない電子放出素子に印加される駆動電圧がしきい
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２０３は、外部より入力される画
像信号に基づいて適切な表示が行われるように、各部の
動作を整合させる働きを持つものである。次に説明する
同期信号分離回路２０６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
輝度信号成分を分離するための回路で、よく知られてい
るように、周波数分離（フィルター）回路を用いれば、
容易に構成できるものである。同期信号分離回路２０６
により分離された同期信号は、これもよく知られるよう
に、垂直同期信号と水平同期信号よりなる。ここでは、
説明の便宜上Ｔ_syncとして図示する。一方、前記テレビ
信号から分離された画像の輝度信号成分を便宜上ＤＡＴ
Ａ信号と図示する。このＤＡＴＡ信号はシフトレジスタ
２０４に入力される。

【００９５】シフトレジスタ２０４は、時系列的にシリ
アル入力される前記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Ｔ_sft に基づいて作動
する。この制御信号Ｔ_sft は、シフトレジスタ２０４の
シフトクロックであると言い換えてもよい。また、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
子のｎ素子分の駆動データに相当する）のデータは、Ｉ
_d1〜Ｉ_dnのｎ個の並列信号として前記シフトレジスタ２
０４より出力される。

【００９６】ラインメモリ２０５は、画像１ライン分の
データを必要時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Ｔ_mry に従って適
宜Ｉ_d1〜Ｉ_dnの内容を記憶する。記憶された内容は、Ｉ
_d'1 〜Ｉ_d'n として出力され、変調信号発生器２０７に
入力される。

【００９７】変調信号発生器２０７は、前記画像データ
Ｉ_d'1 〜Ｉ_d'n の各々に応じて、電子放出素子の各々を
適切に駆動変調するための信号源で、その出力信号は、
端子Ｄ_y1〜Ｄ_ynを通じて表示パネル２０１内の電子放出
素子に印加される。

【００９８】前述したように、電子放出素子は電子放出
に明確なしきい値電圧を有しており、しきい値電圧を超
える電圧が印加された場合にのみ電子放出が生じる。ま
た、しきい値電圧を超える電圧に対しては電子放出素子
への印加電圧の変化に応じて放出電流も変化して行く。
電子放出素子の材料、構成、製造方法を変えることによ
り、しきい値電圧の値や印加電圧に対する放出電流の変
化度合いが変わる場合もあるが、いずれにしても以下の
ことがいえる。

【００９９】即ち、電子放出素子にパルス状の電圧を印
加する場合、例えばしきい値電圧以下の電圧を印加して
も電子放出は生じないが、しきい値電圧を超える電圧を
印加する場合には電子放出を生じる。その際、第１には
電圧パルスの波高値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。第２
には、電圧パルスの幅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。

【０１００】従って、入力信号に応じて電子放出素子を
変調する方式としては、電圧変調方式とパルス幅変調方
式とが挙げられる。電圧変調方式を行う場合、変調信号
発生器２０７としては、一定の長さの電圧パルスを発生
するが、入力されるデータに応じて適宜パルスの波高値
を変調できる電圧変調方式の回路を用いる。また、パル
ス幅変調方式を行う場合、変調信号発生器２０７として
は、一定の波高値の電圧パルスを発生するが、入力され
るデータに応じて適宜パルス幅を変調できるパルス幅変
調方式の回路を用いる。

【０１０１】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でもアナログ信号式のもの
でもよく、画像信号のシリアル／パラレル変換や記憶が
所定の速度で行えるものであればよい。

【０１０２】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。これは同期信号分離回路２０６の出力
部にＡ／Ｄ変換器を設けることで行える。

【０１０３】また、これと関連して、ラインメモリ２０
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２０７に設けられる回路が若干異なるも
のとなる。

【０１０４】即ち、デジタル信号で電圧変調方式の場
合、変調信号発生器２０７には、例えばよく知られてい
るＤ／Ａ変換回路を用い、必要に応じて増幅回路等を付
け加えればよい。また、デジタル信号でパルス幅変調方
式の場合、変調信号発生器２０７は、例えば高速の発振
器及び発振器の出力する波数を計数する計数器（カウン
タ）及び計数器の出力値と前記メモリの出力値を比較す
る比較器（コンパレータ）を組み合わせた回路を用いる
ことで容易に構成することができる。更に、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
を付け加えてもよい。

【０１０５】一方、アナログ信号で電圧変調方式の場
合、変調信号発生器２０７には、例えばよく知られてい
るオペアンプ等を用いた増幅回路を用いればよく、必要
に応じてレベルシフト回路等を付け加えてもよい。ま
た、アナログ信号でパルス幅変調方式の場合、例えばよ
く知られている電圧制御型発振回路（ＶＣＯ）を用いれ
ばよく、必要に応じて電子放出素子の駆動電圧にまで電
圧増幅するための増幅器を付け加えてもよい。

【０１０６】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、端子Ｄ_x1〜Ｄ_xm及
びＤ_y1〜Ｄ_ynから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を通じて、メタルバック１１５あるいは透明電極
（不図示）に高電圧を印加して電子ビームを加速し、加
速した電子ビームを蛍光膜１１４に衝突させることで生
じる励起・発光によって、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。

【０１０７】尚、以上説明した構成は、表示等に用いら
れる本発明の画像形成装置を得る上で必要な概略構成で
あり、例えば各部材の材料等、詳細な部分は上述の内容
に限られるものではなく、画像形成装置の用途に適する
よう、適宜選択されるものである。また、入力信号とし
てＮＴＳＣ方式を挙げたが、本発明に係る画像形成装置
はこれに限られるものではなく、ＰＡＬ、ＳＥＣＡＭ方
式等の他の方式でもよく、更にはこれらよりも多数の走
査線からなるＴＶ信号、例えばＭＵＳＥ方式を初めとす
る高品位ＴＶ方式でもよい。

【０１０８】次に、前述の梯型配置の電子源及びこれを
用いた本発明の画像形成装置の一例について図１１及び
図１２を用いて説明する。

【０１０９】図１１において、１は基板、１０４は電子
放出素子、３０４は電子放出素子１０４を接続する共通
配線で１０本設けられており、各々外部端子Ｄ₁ 〜Ｄ₁₀
を有している。

【０１１０】電子放出素子１０４は、基板１上に並列に
複数個配置されている。これを素子行と呼ぶ。そしてこ
の素子行が複数行配置されて電子源を構成している。

【０１１１】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）間に適宜の駆動電圧を
印加することで、各素子行を独立に駆動することが可能
である。即ち、電子ビームを放出させたい素子行にはし
きい値電圧を超える電圧を印加し、電子ビームを放出さ
せたくない素子行にはしきい値電圧以下の電圧を印加す
るようにすればよい。このような駆動電圧の印加は、各
素子行間に位置する共通配線Ｄ₂ 〜Ｄ₉ について、夫々
相隣接する共通配線３０４、即ち夫々相隣接する外部端
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しても行うことがで
きる。

【０１１２】図１２は、本発明の電子源の他の例であ
る、上記梯型配置の電子源を備えた表示パネル３０１の
構造を示す図である。

【０１１３】図１２中３０２はグリッド電極、３０３は
電子が通過するための開口、Ｄ₁ 〜Ｄ_m は各電子放出素
子に電圧を印加するための外部端子、Ｇ₁ 〜Ｇ_n はグリ
ッド電極３０２に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。

【０１１４】尚、図１２において図８と同じ符号は同じ
部材を示すものであり、図８に示される単純マトリクス
配置の電子源を用いた表示パネル２０１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。

【０１１５】基板１とフェースプレート１１６の間に
は、上記のようにグリッド電極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ことができるもの
で、梯型配置の素子行と直行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に、各電子放
出素子１０４に対応して１個ずつ円形の開口３０３を設
けたものとなっている。

【０１１６】グリッド電極３０２の形状や配置位置は、
必ずしも図１２に示すようなものでなければならないも
のではなく、開口３０３をメッシュ状に多数設けること
もあり、またグリッド電極３０２を、例えば電子放出素
子１０４の周囲や近傍に設けてもよい。

【０１１７】外部端子Ｄ₁ 〜Ｄ_m 及びＧ₁ 〜Ｇ_n は不図
示の駆動回路に接続されている。そして、素子行を１列
ずつ順次駆動（走査）して行くのと同期してグリッド電
極３０２の列に画像１ライン分の変調信号を印加するこ
とにより、各電子ビームの蛍光膜１１４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。

【０１１８】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梯型配置のいずれの本発明の電
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、コン
ピューター等の表示装置として好適な画像形成装置が得
られる。更には、感光ドラムとで構成した光プリンター
の露光装置としても用いることができるものである。

【０１１９】

【実施例】

［実施例１及び比較例］本発明第１の実施例として、図
１に示した平面型の表面伝導型電子放出素子を図３の工
程に沿って形成した。 工程−ａ 清浄化した青板ガラス上に厚さ５０００Åのシリコン酸
化膜をスパッタ法で形成した基板１上に、素子電極間ギ
ャップＬとなるべきパターンをフォトレジスト（ＲＤ−
２０００Ｎ−４１，日立化成社製）形成し、真空蒸着法
により厚さ５０ÅのＴｉ、厚さ１０００Å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、素子電極間隔Ｌ
が３μｍ、電極長Ｗが３００μｍの素子電極４，５を形
成した（図３（ａ））。

【０１２０】工程−ｂ 素子電極間ギャップＬ及びこの近傍に開口を有するマス
クを用いて、膜厚１０００ÅのＣｒ膜を真空蒸着により
堆積、パターニングし、その上に有機Ｐｄ（ｃｃｐ４２
３０，奥野製薬（株）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行ない、酸化
Ｐｄ（ＰｄＯ）微粒子（微粒子径１０〜１５０Å）を主
体とする微粒子膜を形成した。

【０１２１】次にプラズマＣＶＤ法で以下の条件でＳｉ
微結晶微粒子膜を形成した。原料ガスとして、ＳｉＨ
₄ 、Ｈ₂ をそれぞれ１ｓｃｃｍ、１００ｓｃｃｍ、圧力
を０．１ｔｏｒｒ、基板温度Ｔ_s を２５０℃として、高
周波電源のパワーＰ_w ＝０．５Ｗ／ｃｍ² 、周波数１
３．５６ＭＨｚで、５０Å堆積した。

【０１２２】Ｃｒ膜及び焼成後の薄膜を酸エッチャント
によりエッチングして所望のパターンを形成し、導電性
膜３を得た。

【０１２３】工程−ｃ 次に、図５の測定評価系に上記基板を設置し、真空ポン
プにて排気し、２×１０^-5ｔｏｒｒの真空度に達した
後、電源５１より素子電極４，５間に電圧を印加し、フ
ォーミング処理を施した。フォーミング処理の電圧波形
は矩形波を用い、パルス幅Ｔ₁ を１ｍｓｅｃ、パルス間
隔Ｔ₂ を１０ｍｓｅｃとし、電圧パルスの波高値は０．
１Ｖステップで昇圧した。また、通電フォーミング処理
中は、同時に、０．１Ｖステップの電圧で、Ｔ₂ 間に抵
抗測定パルスを挿入し、抵抗を測定し、該測定値が約１
ＭΩ以上になった時に通電を終了した。素子のフォーミ
ング電圧Ｖ_f は５．２Ｖであった。

【０１２４】工程−ｄ 続いて、通電フォーミング処理を施した素子に、波高値
が１４Ｖの矩形波の電圧を印加して活性化処理を行なっ
た。尚、測定評価装置内の真空度は１．５×１０^-5ｔｏ
ｒｒで、約３０分間通電した。

【０１２５】以上のようにして得られた素子の特性を、
図５の測定評価系で、真空度１×１０^-6ｔｏｒｒ、アノ
ード電極５４の電圧が１ｋＶ、アノード電極５４と電子
放出素子との距離Ｈを４ｍｍで測定した。

【０１２６】本実施例の電子放出素子は、測定初期より
安定した素子電流Ｉ_f 、放出電流Ｉ_e が観察され、素子
電圧が１４Ｖで、Ｉ_f が２．０ｍＡ、Ｉ_e が２．０μＡ
となり、電子放出効率η＝Ｉ_e ／Ｉ_f （％）は０．１％
であった。

【０１２７】また、同時に比較例として、上記工程−ｂ
のプラズマＣＶＤ法によるＳｉの堆積を除いて同様の工
程を通した比較用の素子を作製し、同様に測定したとこ
ろ、Ｉ_e が１．０μＡ、Ｉ_f が２．０ｍＡで、ηは０．
０５％であった。

【０１２８】本実施例及び比較例の素子を電子顕微鏡で
観察したところ、活性化による被膜が、素子の電子放出
部近傍に形成されていた。また、ラマンで観察すると、
明らかに、両者には差異が有り、特に、本実施例の素子
はその半値幅が著しく狭く、結晶性が高いことがわかっ
た。これは実施例の素子では、予めＳｉ微結晶微粒子を
形成したため、それを核として、結晶性の高いカーボ
ン、即ちグラファイトが形成されたものと考えられる。
一方、フォーミング後に直接活性化を行なった比較例の
素子では、ラマンの半値幅が広く、グラファイトに非晶
質のカーボンが相当量含まれているものと見られる。

【０１２９】更に、これらの素子を１０^-7ｔｏｒｒの真
空中で駆動し、Ｉ_f 、Ｉ_e の時間変化を測定したとこ
ろ、約１００時間後のＩ_f 、Ｉ_e は比較例で６０％減、
実施例で４５％減で、実施例の素子では安定性が改善さ
れていることがわかった。

【０１３０】更に、プラズマＣＶＤ法のかわりに、タン
グステンワイアーを用いた熱ＣＶＤ法によりＳｉ微結晶
微粒子の堆積を行ない、素子を作製し、評価した。堆積
条件としては、タングステンワイアーに通電し、１２０
０℃に調整しながら、原料ガスとしてＳｉＨ₄ 、Ｈ₂ を
それぞれ１ｓｃｃｍ、１００ｓｃｃｍ、圧力を１ｔｏｒ
ｒとした。その結果、上記実施例の素子と同様の良好な
結果が得られた。

【０１３１】［実施例２］実施例１の工程−ｂを以下の
工程に変える以外は実施例１と同様にして、電子放出素
子を作製した。

【０１３２】工程−ｂ 導電性膜３のマスク蒸着を行なうために、所望のマスク
を用いて、膜厚１０００ÅのＣｒ膜を真空蒸着により堆
積した後、その上に、Ｐｔ金属をスパッタ法で堆積し
た。こうして形成されたＰｔ微粒子からなる導電性膜の
膜厚は１００Å、シート抵抗値は２×１０⁴ Ω／□であ
った。続いて、プラズマＣＶＤ法により、ＳｉＣ膜を１
００Å成膜した。成膜条件は、ＳｉＨ₄ ／ＣＨ₄ ／Ｈ₂
ガス流量比＝１ｓｃｃｍ／２０ｓｃｃｍ／１００ｓｃｃ
ｍ、圧力０．０５ｔｏｒｒ、基板温度２００℃、プラズ
マのパワーを０．３Ｗ／ｃｍ² とした。尚、電源にはマ
イクロ波（周波数２．４５ＧＨｚ）を用いた。また、こ
うして作製したＳｉＣ膜の評価のため、石英基板上及び
Ｓｉ基板上にＳｉＣ膜を６０００Åずつ成膜した。

【０１３３】上述の工程で作製した電子放出素子の特性
及び形態を把握するために、実施例１と同様に、素子の
特性を測定し、電子顕微鏡により観察した。尚、素子の
特性測定時の真空装置内の真空度は１×１０^-7ｔｏｒ
ｒ、アノード電極と電子放出素子間の距離は４ｍｍ、ア
ノード電極の電位は１ｋＶとし、素子電圧１５Ｖを印加
し、Ｉ_f 、Ｉ_e を測定した。その結果、１ｍＡ程度のＩ
_f が流れ、Ｉ_e は１．２μＡが観察された。

【０１３４】また、電子顕微鏡による観察では、素子の
電子放出部の亀裂近傍の導電性膜に堆積物が観察され
た。

【０１３５】次に、上記石英基板に成膜したＳｉＣ膜の
光学バンドギャップを、分光計を用いて測定したとこ
ろ、２．４０ｅＶであった。また、Ｓｉ基板上に形成し
たＳｉＣ膜をフーリエ変換型赤外分光器を用いて評価し
たところ、水素をわずかに含有していた。また、導電率
が高く、微結晶ＳｉＣであると推定された。

【０１３６】更に、本実施例の素子をラマン分光法で測
定したところ、結晶性の高いグラファイト膜が形成され
ていることがわかった。本素子を実施例１と同様に駆動
し、Ｉ_f 、Ｉ_e を観察したところ、１００時間後の減少
率は２５％で、実施例１の素子よりも更に安定性が良い
ことがわかった。

【０１３７】［実施例３］ 実施例１の工程−ｂを実施例２の工程−ｂに変え、更
に、工程−ｄを下記の工程−ｄに変えて素子を作製し
た。

【０１３８】工程−ｄ 通電フォーミングを行った素子に、矩形波のパルス電圧
１６Ｖを印加し、活性化工程を行った。本工程ではＳｉ
Ｈ₄ ／ＣＨ₄ ／Ｈ₂ のガス流量比を１ｓｃｃｍ／２８ｓ
ｃｃｍ／３００ｓｃｃｍ、圧力１ｍｔｏｒｒで１分間通
電した。

【０１３９】上述の工程で作製した電子放出素子の特性
及び形態を、実施例１と同様にして評価した。

【０１４０】実施例２と同様にして１５Ｖの素子電圧を
印加してＩ_f 、Ｉ_e を測定しところ、Ｉ_f は０．９ｍ
Ａ、Ｉ_e は１．１μＡが観察された。この時、Ｉ_f 、Ｉ
_e とも測定初期より時間的変動、即ちノイズが少なく、
安定していた。

【０１４１】また、本実施例の素子にも、実施例１、２
の素子同様、電子放出部の亀裂近傍の導電性膜上に堆積
物が観察され、ラマン分光法による測定の結果、結晶性
の高いＳｉＣ膜が形成されていることがわかった。

【０１４２】［実施例４］本発明第４の実施例として、
図２に示す垂直型の表面伝導型電子放出素子を作製し
た。

【０１４３】工程−ａ 絶縁性基板１として石英基板を用い、これを有機溶剤に
より十分に洗浄した後、真空蒸着法によりＮｉを１００
０Å積層し、フォトリソグラフィ及びエッチングプロセ
スによってパターニングし、Ｎｉからなる下部素子電極
５を形成した。その上に、最終的に段差形成部２１とな
るＳｉＯ₂ をＣＶＤ法により５０００Å積層した。更に
その上にリフトオフ法で厚さ１０００ÅのＮｉからなる
上部素子電極４（真空蒸着法により堆積）を形成した。
その後、上部素子電極４をマスクとしてドライエッチン
グ法によりＳｉＯ₂ を部分的に除去し、ＳｉＯ₂ 絶縁層
端面を形成し、段差形成部２１とした。尚、素子電極
４，５の長さＷは５００μｍとした。

【０１４４】工程−ｂ 次に、有機Ｐｄ（奥野製薬（株）製，ｃｃｐ−４２３
０）をスピンコータを用いて塗布した後、３００℃で１
０分間の加熱処理を施し、プラズマＣＶＤ法でＳｉＣ膜
を形成し、酸化Ｐｄ（ＰｄＯ）微粒子とＳｉＣ膜からな
る膜を素子電極４，５間に位置する段差形成部２１の端
面に被覆するように形成し、導電性膜３とした。該導電
性膜３の幅は３００μｍとした。

【０１４５】工程−ｃ 素子電極間に電圧を印加し、導電性膜３に通電フォーミ
ング処理を施すことにより、電子放出部２を作製した。
通電フォーミングには図４（ａ）の波形の電圧を用い、
Ｔ₁ を１ｍｓｅｃ、Ｔ₂ を１０ｍｓｅｃとした。また、
フォーミング電圧は５Ｖで、約１×１０^-6ｔｏｒｒの真
空雰囲気下で６０秒間行なった。このようにして作製さ
れた電子放出部２は、Ｐｄ元素を主成分とする微粒子膜
状にＳｉＣ膜が配置された状態であった。

【０１４６】工程−ｄ 次に、上述の素子に、アセトン１０^-4ｔｏｒｒの雰囲気
中で波高値１６Ｖの矩形波の電圧を印加して、活性化処
理を行った。

【０１４７】以上のようにして作製された垂直型の電子
放出素子について、実施例１と同様にして電子放出特性
を評価した。その結果、図６（ａ）で示した電流−電圧
特性が得られ、素子電圧１６ＶではＩ_f が２．２ｍＡ、
Ｉ_e が２．３μｍＡとなり、ηは０．１％であった。

【０１４８】［実施例５］本実施例では、図１の表面伝
導型電子放出素子を多数単純マトリクス配置した図７に
示したような電子源を用いて、画像形成装置を構成し
た。

【０１４９】複数の導電性膜がマトリクス配線された基
板１の一部の平面図を図１３に示す。また、図中のＡ−
Ａ’断面図を図１４に示す。また、製造工程図を図１５
及び図１６に示す。但し、図１３〜１６中で同じ符号を
付したものは同じものを示す。ここで、１４１は層間絶
縁層、１４２はコンタクトホールである。

【０１５０】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、真空蒸着によ
り厚さ５０ÅのＣｒ、厚さ６０００Å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、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（図１
５（ａ））。

【０１５１】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１４１をＲＦスパッタ法により堆積した（図１５
（ｂ））。

【０１５２】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
１４２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１４１をエッチング
してコンタクトホール１４２を形成した。エッチングは
ＣＦ₄ とＨ₂ ガスを用いたＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ
Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）法によった（図１５
（ｃ））。

【０１５３】工程−ｄ その後、素子電極間ギャップＬとなるべきパターンをフ
ォトレジスト（ＲＤ−２０００Ｎ−４１，日立化成社
製）形成し、真空蒸着法により厚さ５０ÅのＴｉ、１０
００Å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、間隔Ｌが３μｍ、長さ３００μｍの素子電極４，５
を形成した（図１５（ｄ））。

【０１５４】工程−ｅ 素子電極４，５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５０ÅのＴｉ、５０００Å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１０３を形成
した（図１６（ｅ））。

【０１５５】工程−ｆ 素子電極間ギャップ及びこの近傍に開口を有するマスク
を用いて、膜厚１０００ÅのＣｒ膜１６１を真空蒸着に
より堆積、パターニングし、その上に有機Ｐｄ溶液（ｃ
ｃｐ４２３０，奥野製薬（株）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行なっ
た後、プラズマＣＶＤ法でＣ微結晶微粒子を堆積した
（図１６（ｆ））。こうして形成された導電性膜３は、
主元素としてＰｄの微粒子とＣの微結晶微粒子からな
り、シート抵抗値は２×１０⁴ Ω／□であった。

【０１５６】工程−ｇ Ｃｒ膜１６１及び導電性膜３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１６
（ｇ））。

【０１５７】工程−ｈ コンタクトホール１４２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５０Åの
Ｔｉ、５０００Å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
１４２を埋め込んだ（図１６（ｈ））。

【０１５８】以上の工程により絶縁性基板１上に下配線
１０２、層間絶縁層１４１、上配線１０３、素子電極
４，５、電子放出部形成用の導電性膜３を形成した。

【０１５９】以上のようにして作製した複数の導電性膜
３がマトリクス配線された基板１（図１３）を用いて図
８に示す表示パネルを構成し、本発明の画像表示装置を
形成した。

【０１６０】上記工程で作製した複数の導電性膜３がマ
トリクス配線された電子源基板１（図１３）をリアプレ
ート１１１に固定した後、電子源基板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が形成されてい
る）を支持枠１１２を介して十分に位置合わせをして配
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４００℃〜５００℃で１０分以上焼成することで封
着した。またリアプレート１１１への電子源基板１の固
定もフリットガラスで行なった。

【０１６１】本実施例では蛍光体はストライプ形状（図
９（ａ）参照）を採用し、先にブラックストライプを形
成し、その間隙部に各色蛍光体を塗布し、蛍光膜１１４
を作製した。ブラックストライプの材料としては黒鉛を
主成分とする材料を用い、ガラス基板１１３に蛍光体を
塗布する方法としてはスラリー法を用いた。

【０１６２】また、蛍光膜１１４の内面側に設けられる
メタルバック１１５は、蛍光膜作製後、蛍光膜の内面側
表面の平滑化処理（フィルミング）を行ない、その後Ａ
ｌを真空蒸着することで作製した。また、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
ため、フェースプレート１１６の外面側に設ける透明電
極は省略した。

【０１６３】以上のようにして完成したガラス容器内の
雰囲気を排気管（不図示）を通じ真空ポンプにて約１×
１０^-5ｔｏｒｒまで排気し、容器外端子Ｄ_x1〜Ｄ_xmない
しＤ_y1〜Ｄ_ynを通じて素子電極間に実施例１と同じ波形
の電圧を印加し、電子放出部を形成した。

【０１６４】このようにして形成された電子放出部２
は、Ｐｄ、炭素元素を主成分とする微粒子が分散配置さ
れた状態となり、その微粒子の平均粒径は３０Åであっ
た。

【０１６５】次に、フォーミングと同一の矩形波で、波
高値が１４Ｖの電圧を２×１０^-5ｔｏｒｒの真空度でＩ
_f 、Ｉ_e を測定しながら印加し、活性化処理を施した。

【０１６６】外囲器１１８内を１×１０^-6.5ｔｏｒｒ程
度の真空度まで、排気し、不図示の排気管をガスバーナ
ーで熱することで融着し、外囲器１１８の封止を行なっ
た。

【０１６７】最後に、封止後の真空度を維持するため
に、高周波加熱法でゲッター処理を行なった。

【０１６８】以上のようにして作製した表示パネルの容
器外端子Ｄ_x1〜Ｄ_xmないしＤ_y1〜Ｄ_yn、及び高圧端子Ｈ
ｖをそれぞれ必要な駆動系に接続し、画像形成装置を完
成した。各素子に容器外端子Ｄ_x1〜Ｄ_xmないしＤ_y1〜Ｄ
_ynを通じ、走査信号及び変調信号を不図示の信号発生手
段によりそれぞれ印加することにより、電子放出を行な
い、高圧端子Ｈｖを通じ、メタルバック１１５に数ｋＶ
以上の高圧を印加し、電子ビームを加速し、蛍光膜１１
４に衝突させ、励起・発光させることで画像を表示し
た。本実施例の画像形成装置においては、表示安定性が
高く、画像品位の良い表示画像が得られた。

【０１６９】［実施例６］図１７は実施例５の画像形成
装置を、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
構成した表示装置の一例を示すための図である。図中２
８０はディスプレイパネル、２６１はディスプレイパネ
ルの駆動回路、２６２はディスプレイコントローラ、２
６３はマルチプレクサ、２６４はデコーダ、２６５は入
出力インターフェース回路、２６６はＣＰＵ、２６７は
画像生成回路、２６８、２６９及び２７０は画像メモリ
インターフェース回路、２７１は画像入力インターフェ
ース回路、２７２及び２７３はＴＶ信号受信回路、２７
４は入力部である。尚、本表示装置は、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、記憶などに関する回
路やスピーカーなどについては説明を省略する。

【０１７０】以下、画像信号の流れに沿って各部を説明
してゆく。

【０１７１】先ず、ＴＶ信号受信回路２７３は、例えば
電波や空間光通信などのような無線伝送系を用いて伝送
されるＴＶ画像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、ＮＴＳＣ方式、ＰＡＬ方式、ＳＥＣＡＭ方式などの
諸方式でも良い。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）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。ＴＶ信号受信回路２７３で受信されたＴＶ
信号は、デコーダ２６４に出力される。

【０１７２】また、画像ＴＶ信号受信回路２７２は、例
えば同軸ケーブルや光ファイバーなどのような有線伝送
系を用いて伝送されるＴＶ画像信号を受信するための回
路である。前記ＴＶ信号受信回路２７３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２６４に出力さ
れる。

【０１７３】また、画像入力インターフェース回路２７
１は、例えばＴＶカメラや画像読取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２６４に出力さ
れる。

【０１７４】また、画像メモリインターフェース回路２
７０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２６４に出力される。

【０１７５】また、画像メモリインターフェース回路２
６９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
２６４に出力される。

【０１７６】また、画像メモリ−インターフェース回路
２６８は、いわゆる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２６
４に出力される。

【０１７７】また、入出力インターフェース回路２６５
は、本表示装置と、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
入出力を行なうのはもちろんのこと、場合によっては本
表示装置の備えるＣＰＵ２６６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。

【０１７８】また、画像生成回路２６７は、前記入出力
インターフェース回路２６５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ＣＰＵ２６６
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などをはじめとして
画像の生成に必要な回路が組み込まれている。

【０１７９】本回路により生成された表示用画像データ
は、デコーダ２６４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２６５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。

【０１８０】また、ＣＰＵ２６６は、主として本表示装
置の動作制御や、表示画像の生成、選択、編集に関わる
作業を行なう。

【０１８１】例えば、マルチプレクサ２６３に制御信号
を出力し、ディスプレイパネル２８０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。また、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２６２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。

【０１８２】また、前記画像生成回路２６７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２６５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。

【０１８３】尚、ＣＰＵ２６６は、むろんこれ以外の目
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などのように、
情報を生成したり処理する機能に直接関わっても良い。

【０１８４】或いは、前述したように入出力インターフ
ェース回路２６５を介して外部のコンピュータネットワ
ークと接続し、例えば数値計算などの作業を外部機器と
協同して行なっても良い。

【０１８５】また、入力部２７４は、前記ＣＰＵ２６６
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
装置など多様な入力機器を用いることが可能である。

【０１８６】また、デコーダ２６４は、前記２６７ない
し２７３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、同図中に点線で示すように、デコーダ２
６４は内部に画像メモリを備えるのが望ましい。これ
は、例えばＭＵＳＥ方式をはじめとして、逆変換するに
際して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
止画の表示が容易になる、或いは前記画像生成回路２６
７及びＣＰＵ２６６と協同して画像の間引き、補間、拡
大、縮小、合成をはじめとする画像処理や編集が容易に
行なえるようになるという利点が生まれるからである。

【０１８７】また、マルチプレクサ２６３は前記ＣＰＵ
２６６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２６３はデ
コーダ２６４から入力される逆変換された画像信号のう
ちから所望の画像信号を選択して駆動回路２６１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。

【０１８８】また、ディスプレイパネルコントローラ２
６２は、前記ＣＰＵ２６６より入力される制御信号に基
づき駆動回路２６１の動作を制御するための回路であ
る。

【０１８９】先ず、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２６１に対して出力する。

【０１９０】また、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２６１に対して出力する。

【０１９１】また、場合によっては表示画像の輝度、コ
ントラスト、色調、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２６１に対して出力する場合
もある。

【０１９２】また、駆動回路２６１は、ディスプレイパ
ネル２８０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２６３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２６２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。

【０１９３】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、本表示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２
７０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２６４に
おいて逆変換された後、マルチプレクサ２６３において
適宜選択され、駆動回路２６１に入力される。一方、デ
ィスプレイコントローラ２６２は、表示する画像信号に
応じて駆動回路２６１の動作を制御するための制御信号
を発生する。駆動回路２６１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２８０に駆動信号を印
加する。これにより、ディスプレイパネル２８０におい
て画像が表示される。これらの一連の動作は、ＣＰＵ２
６６により統括的に制御される。

【０１９４】また、本表示装置においては、前記デコー
ダ２６４に内蔵する画像メモリや、画像生成回路２６７
及びＣＰＵ２６６が関与することにより、単に複数の画
像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
変換などをはじめとする画像処理や、合成、消去、接
続、入れ替え、はめ込みなど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、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
回路を設けても良い。

【０１９５】従って、本表示装置は、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、コンピューターの端末機器、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
機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。

【０１９６】尚、上記図１７は、本発明の画像形成装置
の一例を示したに過ぎず、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。例えば図１７の構成要素の
うち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
さらに構成要素を追加しても良い。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など
を構成要素に追加するのが好適である。

【０１９７】本表示装置においては、とりわけ電子放出
素子を電子源とするディスプレイパネルの薄型化が容易
なため、表示装置の奥行きを小さくすることができる。
それに加えて、電子放出素子を電子源とするディスプレ
イ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、本表示装置は臨場感あふれ迫力に富んだ画
像を視認性良く表示することが可能である。また安定で
高効率な電子放出特性が実現された電子源を用いること
により、長寿命で明るい高品位なカラーフラットテレビ
が実現された。

【０１９８】

【発明の効果】本発明の電子放出素子は、電子放出部が
高融点で熱的に安定であり、化学的にも安定性が高い、
Ｓｉ、炭素及びその化合物の高結晶性の被膜で被覆され
ているため、大きな放出電流、動作駆動時の放出電流の
ノイズ、及び放出電流の減少を少なくすることができ、
電子放出特性を制御して、明るく、安定なフラットカラ
ーテレビ等、画像形成装置の提供が可能となった。

【０１９９】また、本発明の素子の製造方法によれば、
核となる微結晶を予め形成した後にＳｉ、炭素及びそれ
らの化合物を堆積させるため、堆積物の結晶性が高く、
安定な素子を作製することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電子放出素子の一実施態様を示す断面
図である。

【図２】本発明の電子放出素子の他の実施態様を示す断
面図である。

【図３】本発明の電子放出素子の製造工程例を示す図で
ある。

【図４】本発明の電子放出素子の製造に係る通電処理の
電圧波形を示す図である。

【図５】本発明の電子放出素子の電子放出特性を評価す
るための測定評価系を示す図である。

【図６】本発明の電子放出素子の電子放出特性を示す図
である。

【図７】本発明の単純マトリクス電子源の模式図であ
る。

【図８】本発明の画像形成装置の表示パネルの一実施態
様を示す図である。

【図９】本発明の画像形成装置に用いる蛍光膜を示す図
である。

【図１０】本発明の画像形成装置の一実施態様のブロッ
ク図である。

【図１１】本発明の梯子型電子源の模式図である。

【図１２】梯子型電子源を用いた本発明の画像形成装置
の表示パネルを示す図である。

【図１３】本発明の実施例５の表示装置に用いた電子源
を示す図である。

【図１４】本発明の実施例５に係る電子源の部分断面図
である。

【図１５】実施例５に係る電子源の製造工程図である。

【図１６】実施例５に係る電子源の製造工程図である。

【図１７】本発明の実施例６の画像形成装置のブロック
図である。

【符号の説明】

１ 絶縁性基板 ２ 電子放出部 ３ 導電性膜 ４，５ 素子電極 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 １０２ Ｘ方向配線 １０３ Ｙ方向配線 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 黒色導伝材 １２２ 蛍光体 １４１ 層間絶縁層 １４２ コンタクトホール １６１ Ｃｒ膜 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 ２６１ 駆動回路 ２６２ ディスプレイパネルコントローラ ２６３ マルチプレクサ ２６４ デコーダ ２６５ 入出力インターフェース ２６６ ＣＰＵ ２６７ 画像生成回路 ２６８ 画像メモリーインターフェース ２６９ 画像メモリーインターフェース ２７０ 画像メモリーインターフェース ２７１ 画像入力メモリーインターフェース ２７２ ＴＶ信号受信回路 ２７３ ＴＶ信号受信回路 ２７４ 入力部 ２８０ ディスプレイパネル ３０１ 表示パネル ３０２ グリッド電極 ３０３ 開口 ３０４ 共通配線 ４０１ 表示パネル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01J 9/02

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 絶縁性基板上に設けた一対の電極間を連
   絡する導電性膜に通電処理により電子放出部を設けた電
   子放出素子の製造方法において、 導電性膜上に炭素、Ｓｉ及びそれらの化合物のいずれか
   からなる微結晶微粒子を形成する工程と、上記導電性膜
   に通電して電子放出部を形成する工程と、有機物質のガ
   スを含有する雰囲気下で上記導電性膜にパルス電圧を印
   加する活性化工程とを有することを特徴とする電子放出
   素子の製造方法。
2. 【請求項２】 前記微結晶微粒子を形成する工程を、プ
   ラズマＣＶＤ法を用いて行う請求項１の電子放出素子の
   製造方法。
3. 【請求項３】 前記微結晶微粒子を形成する工程を、熱
   ＣＶＤ法を用いて行う請求項１の電子放出素子の製造方
   法。
4. 【請求項４】 前記微結晶微粒子を形成する工程におい
   て、原料ガスとしてＳｉＨ ₄ 、Ｓｉ ₂ Ｈ ₈ 、ＣＨ ₄ 、Ｃ ₂ Ｈ ₆
   のいずれかを用いる請求項２又は３の電子放出素子の製
   造方法。
5. 【請求項５】 前記原料ガスとして、水素ガスを混合し
   たガスを用いる請求項４の電子放出素子の製造方法。
6. 【請求項６】 請求項１〜５いずれかの製造方法で同一
   基板上に複数の電子放出素子を形成することを特徴とす
   る電子源の製造方法。
7. 【請求項７】 請求項６の製造方法で得られた電子源
   を、該電子源から放出される電子線を制御する制御電極
   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。
8. 【請求項８】 請求項６の製造方法で得られた電子源
   を、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。