JP3102787B1 - 電子放出素子、電子源、及び画像形成装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【要約】 【課題】 製造工程が簡便で、良好な電子放出特性の電
子放出素子、電子源、画像形成装置の製造方法を提供す
る。 【解決手段】 電子放出素子の製造方法において、高分
子または該高分子の前駆体と、導電性材料の微粒子また
は有機金属化合物と、溶剤と、を有する混合液を、基体
上に付与する工程と、前記基体上に付与した混合液を加
熱することで、前記溶剤を除去し、前記高分子と前記導
電性材料とを有する導電性有機膜を形成する工程と、前
記導電性有機膜に電流を流すことで、前記導電性有機膜
の一部に間隙を形成する工程と、を有することを特徴と
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、電子線発生装置、及びフラットパネル
ディスプレイなどの画像形成装置の製造方法に関するも
のである。

【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（thermionic cathode）と冷陰極電子
放出素子（cold cathode）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「Ｍ
ＩＭ型」という）や表面伝導型電子放出素子等がある。

【０００３】表面伝導型電子放出素子の例としては、特
開平８−５５５６３号公報、特開平７−５２５５号公
報、特開平８−００７７４９号公報、特開平８−３２１
２５４号公報、特許第２８３６０１５号、特開平９−２
３７５７１号公報、特開平７−６５７０４号公報、特開
平１０−４０８０７号公報、特開平８−１７１８５０号
公報、特開平９−０６９３３４号公報などに開示されて
いる。

【０００４】上記特開平８−３２１２５４号公報に開示
される表面伝導型電子放出素子の構成の一例を図２４に
模式的に示す。同図において、１は基板であり、２，３
は電極であり、４は導電性膜であり、５は電子放出部で
あり、１０はカーボン膜である。また、電子放出部５の
近傍は、導電性膜の間隔を規定する第一の間隙６、カー
ボン膜１０の間隔を規定する第二の間隙７で形成されて
いる。図中の間隔Ｌは、数十μｍ〜数百μｍ、幅Ｗは、
数μｍ〜数百μｍ、厚みｄは、数十μｍ〜数μｍに設定
されている。

【０００５】また、前述の特開平８−３２１２５４号公
報などに記載してある、従来の表面伝導型電子放出素子
の製造方法一例を図２５に示す。

【０００６】先ず、基板１上に電極２，３を配置する
（図２５（ａ））。そして、電極２，３をつなぐ導電性
膜４を配置する（図２５（ｂ））。次に、導電性膜４に
電流を流すことにより、導電性膜の一部に、第一の間隙
６を形成する（図２５（ｃ））。この導電性膜に第一の
間隙６を形成する工程を「フォーミング」または「通電
フォーミング」と呼ぶ。次に、例えば、真空中に有機物
ガスを導入し、その雰囲気中で電極２，３間に電圧を印
加することで、カーボン膜１０を形成する（図２５
（ｄ））。尚、このカーボン膜１０の形成と同時に、第
二の間隙７が形成される。上記、カーボン膜１０、およ
び第二の間隙７を形成する工程を活性化工程と呼ぶ。こ
の活性化工程により形成された、第二の間隙７の近傍
を、電子放出部５と呼ぶ。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記、従来の活性化工
程においては、次のような問題点があった。

【０００８】第一に、有機物質のガスから前記カーボン
膜を形成する場合には、以下のような問題があった。前
記活性化工程に伴う有機物質のガスの導入において、最
適なガスの圧力で導入する必要がある。そして、特に、
導入する有機物質ガスの種類によっては、その最適な圧
力が低圧である場合には、圧力の制御性に問題があっ
た。また、真空雰囲気に残存する水や酸素等によって活
性化工程に要する時間が変動したり、形成されるカーボ
ン膜の性状が異なる場合があった。このことは、電子放
出素子を複数配列した電子源、あるいは画像形成装置に
おいて、その特性のばらつきの原因にもなった。

【０００９】第二に、前記電子放出素子を画像形成装置
や電子源に用いる場合には、以下のような問題があっ
た。即ち、前記活性化工程を行った後、電子源の基板、
あるいは画像形成装置を構成する部材、例えば、蛍光体
を有するフェースプレートには、活性化工程で用いたガ
ス及び水、酸素等が吸着されている。そのため、電子放
出特性を安定化する目的、及び、残存するガスによる放
電等を防ぐ目的で、上記吸着されたガス等を除去する必
要がある。そこで、従来は、高温で長時間素子が配置さ
れた基板や、素子を内包する気密容器をベーキングす
る、「安定化」と呼ばれる工程が必要であった。また、
この安定化における、温度はできるだけ高いことが望ま
しく、また、時間はできるだけ長いことが望ましい。し
かしながら、実際には、安定化工程は、電子放出素子、
電子源、画像形成装置に用いられる各部材の耐熱性によ
って、加熱温度の制限を受けるため、必ずしも十分に行
うことができなかった。

【００１０】第三に、画像形成装置を作成する場合の、
封着工程に関し、以下に示す問題があった。即ち、画像
形成装置を作成する場合、従来、各素子を駆動するため
の配線等を形成した電子源基板と、蛍光体等が形成され
たフェースプレートとを高温で張り合わせ、外囲器を形
成していた（封着工程と呼ぶ）。そして封着工程後に、
該配線より電圧を印加し、前述したフォーミング、活性
化等の工程を行った後、電子放出特性、画像特性を検査
し真空外囲器を封止していた。このように、前述のフォ
ーミング工程、活性化工程が、画像形成装置（真空外囲
器）を組立てた後に行われる為に、何らかの原因で電子
源基板において不良が発生した場合、画像形成装置その
ものが不良品となってしまう。このため、フォーミン
グ、活性化工程等を行い、検査した後に、良品であると
判断した電子源基板と、前記フェースプレートとを組立
て画像形成装置を製造することが望まれていた。

【００１１】第四に、前記特開平９−２３７５７１号公
報には、上記問題点を解決する、とされる製造方法が開
示されているが、さらに低コスト化を実現する手法が望
まれていた。

【００１２】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明は、以下
の製造方法により、上述した目的を達成した。すなわ
ち、本発明は、電子放出素子の製造方法であって、 Ａ） 基体上に、高分子と導電性材料との混合膜で且つ
導電性を有する導電性有機膜を形成する工程、 Ｂ） 前記導電性有機膜に、電流を流すことで、前記導
電性有機膜の一部に間隙と炭化領域とを形成する工程、を有することを特徴とする導電性有機膜の一部に間隙を
有する電子放出素子の製造方法である。

【００１３】また、本発明は、前記混合膜は前記高分子
または該高分子の前駆体と、前記導電性材料の微粒子ま
たは有機金属化合物と、溶剤とを有する混合液を前記基
体上に付与する工程を有し、前記混合液を前記基体上に
付与する工程が、インクジェット法により行われること
を特徴とする。

【００１４】また、本発明は、前記インクジェット法
が、発熱により前記混合液を沸騰させることで泡を発生
させ、該泡の圧力により前記混合液の液滴を吐出させる
方式であることを特徴とする。

【００１５】また、本発明は、前記インクジェット法
が、ピエゾ素子に電気信号を加えて変形させ、前記混合
液の液滴を飛ばす方式であることを特徴とする。

【００１６】また、本発明は、前記高分子が、全芳香族
系高分子またはポリアクリロニトリルの中から選ばれた
少なくとも１つであることを特徴とする。

【００１７】また、本発明は、前記全芳香族系高分子
が、ポリイミド、ポリベンゾイミダゾール、ポリアミド
イミドの中から選ばれた少なくとも１つであることを特
徴とする。

【００１８】また、本発明は、前記導電性材料が、Ｐ
ｄ、Ｒｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｔｂ、Ｃｄ、Ｆｅ、Ｐｂ、Ｚ
ｎ、ＰｄＯ、ＳｎＯ₂、Ｉｎ₂Ｏ₃、ＰｂＯ、Ｓｂ₂Ｏ₃、
ＨｆＢ₂、ＺｒＢ₂、ＬａＢ₆、ＣｅＢ₆、ＹＢ₄、Ｇｄ
Ｂ₄、ＴｉＣ、ＺｒＣ、ＨｆＣ、ＴａＣ、ＳｉＣ、Ｗ
Ｃ、ＴｉＮ、ＺｒＮ、ＨｆＮ、ポリアセチレン、ポリ−
ｐ−フェニレン、ポリフェニレンスルフィド、ポリピロ
ール、Ｓｉ、Ｇｅ、カーボン、グラファイトの中から選
ばれた少なくとも１つであることを特徴とする。

【００１９】また、本発明は、前記導電性材料が、金
属、酸化物、硼化物、炭化物、窒化物、導電性高分子、
半導体の中から選ばれた少なくとも１つであることを特
徴とする。

【００２０】また、本発明の別の態様は、さらに、電子
放出素子の製造方法であって、 A） 全芳香族系高分子または、ポリアクリロニトリル
の中から選ばれた少なくとも１つの有機材料と、導電性
材料とが混合した導電性有機膜を、基体上に、形成する
ステップと、 B） 前記導電性有機膜に、電流を流すことで、前記導
電性有機膜の一部に間隙を形成するステップとを有する
ことをも特徴とする。 また、本発明の別の態様は、電子放出素子の製造方法で
あって、 A） 全芳香族系高分子または、ポリアクリロニトリル
の中から選ばれた少なくとも１つの有機材料と、導電性
材料とを有する導電性有機膜を、基体上に、形成するス
テップと、 B） 前記導電性有機膜に、電流を流すことで、前記導
電性有機膜の一部に間隙を形成するステップとを有する
ことをも特徴とする。

【００２１】また、本発明は、前記全芳香族系高分子
が、ポリイミド、ポリベンゾイミダゾール、ポリアミド
イミドの中から選ばれた少なくとも１つの有機材料であ
ることを特徴とする。

【００２２】また、本発明は、電子放出素子を複数配列
形成した電子源の製造方法において、該電子放出素子
が、前述のいずれかの電子放出素子の製造方法を用いる
ことにより形成されることを特徴とする。

【００２３】また、上記電子源の製造方法において、 A） オフセット印刷法を用いて、一対の電極を複数組
み、基体上に配列形成するステップと、 B） スクリーン印刷法を用いて、上記一対の電極の一
方と共通に接続するX方向配線を複数、基体上に形成す
るステップと、 C） スクリーン印刷法を用いて、上記一対の電極の他
方と共通に接続するＹ方向配線を複数、基体上に形成す
るステップと、 D） インクジェット法を用いて、上記一対の電極間の
各々を接続するように、前記導電性有機膜を配置するス
テップと、 E） 上記Ｘ方向配線およびＹ方向配線を介して、前記
導電性有機膜に電流を流すことで、前記各導電性有機膜
に間隙を形成するステップとを有することを特徴とす
る。

【００２４】尚、上記Ｙ方向配線は、上記Ｘ方向配線上
に、スクリーン印刷法を用いて形成された絶縁層により
電気的に絶縁され、そして、上記Ｙ方向とＸ方向は、略
垂直方向である。

【００２５】また、本発明はさらに、電子放出素子を複
数配列形成した電子源と、該電子源に対向して配置され
た画像形成部材とを有する画像形成装置の製造方法にお
いて、該電子源が、前記した電子源の製造方法により形
成されることを特徴とする。

【００２６】上記本発明によれば、第１に、従来の有機
物質ガスの制御を必要とするタイプの電子放出素子の製
造方法に比べ、導入ガスの圧力制御が不要となり、真空
雰囲気に残存するガスの影響が緩和され、電子放出特性
を容易に制御することができる。

【００２７】また、第２に、本発明の電子放出素子の製
造工程は、通電処理による熱、あるいは電気的エネルギ
ーを用いて導電性膜に電子放出部を形成することができ
る。そのため、通電処理のエネルギー量や導電性膜の膜
厚によって、電子放出特性を容易に制御することができ
る。

【００２８】従って、電子放出素子を複数配列した電子
源、あるいは画像形成装置において、従来の有機物質ガ
スの制御を必要とするタイプの活性化工程に比べ、容易
に制御可能で、簡便な工程である。このため、電子放出
特性のばらつき等が抑制できる。

【００２９】また、第三に、良品検査を通った電子源
と、良品検査を通ったフェースプレートとで、組み立て
工程（封着工程）を行うことができるために、従来の有
機物質ガスの制御を必要とするタイプに比べ、画像形成
装置を組み立てた後での不良品の発生を抑制できる。そ
の結果、画像形成装置のコストを安価にすることができ
る。

【００３０】また、第四に、本発明の製造方法によれ
ば、従来の特開平９−２３７５７１号公報に開示され
る、導電性膜に有機膜を被覆するタイプの製造方法に比
べ、導電性膜と有機膜とのアラインメントの必要性がな
い。従って、カーボン膜の位置ずれに起因する、電子放
出素子の不良品の発生や、素子特性のばらつきなどを抑
制できる。そして電子放出効率の優れた電子放出素子が
得られる。さらには、本発明の導電性を有する有機膜を
インクジェット法を用いて形成すれば、素子のパターニ
ングプロセスを減らせるので、低コスト化につながる。
さらには、電子放出素子を構成する電極および、電子放
出素子を駆動するための配線を印刷法で形成すれば、電
子放出素子および電子源の構成部材のすべてを印刷プロ
セスで形成できるので、更なるコスト低減が実現でき
る。

【００３１】

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の電子
放出素子の基本的構成を詳細に説明する。図１は、本発
明の電子放出素子の構成を示す模式図であり、図１
（ａ）はその平面図、図１（ｂ）はその断面図である。

【００３２】図１において、１は基板、２と３は素子電
極、４は導電性を有する有機膜（あるいは単に導電性膜
という）、５は電子放出部、７は間隙、８は炭化領域で
ある。

【００３３】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。

【００３４】対向する電極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、Ｎ
ｉ、Ｃｒ、Ａｕ、Ｍｏ、Ｗ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｃｕ、
Ｐｄ等の金属或は合金、及びＰｄ、Ａｇ、Ａｕ、ＲｕＯ
₂ 、Ｐｄ−Ａｇ等の金属或は金属酸化物とガラス等から
構成される印刷導体、Ｉｎ₂Ｏ₃ −ＳｎＯ₂ 等の透明導
電体、及びポリシリコン等の半導電体材料等から適宜選
択することができる。

【００３５】電極２，３の間隔Ｌ、電極２，３の長さ
Ｗ、導電性を有する有機膜４の形状等は、応用される形
態等を考慮して、設計される。電極２，３の間隔Ｌは、
数十ｎｍから数百μｍの範囲とすることができ、電極
２，３の間に印加する電圧等を考慮して、好ましくは数
μｍから数十μｍの範囲とすることができる。

【００３６】また、炭化領域８は、通電フォーミング時
に導電性を有する有機膜４に通電することにより炭化さ
れ、形成される領域である。

【００３７】電極２，３の長さＷは、電極の抵抗値、電
子放出特性を考慮して、数μｍから数百μｍの範囲とす
ることができる。電極２，３の膜厚ｄは、数十ｎｍから
数μｍの範囲とすることができる。

【００３８】尚、図１（ｂ）に示すように基板１上に、
対向する電極２，３、導電性を有する有機膜４の順に積
層する場合ばかりでなく、基板１上に、導電性を有する
有機膜４、対向する電極２，３の順に積層した構成とす
ることもできる。

【００３９】導電性を有する有機膜（または、単に「導
電性膜」と呼ぶ）４は、導電性材料と、有機材料
と、を含む混合膜である。

【００４０】尚、上記導電性材料としては、導電性の
金属化合物も含む。また、上記導電性を有する有機膜
（導電性膜）４の抵抗値は、シート抵抗値で、１０³〜
１０⁷Ω／□が好ましい。この範囲よりも、小さいと、
後述する、フォーミング時に大電流が流れ、発熱し、基
板が割れる場合や、あるいは、所望の電子放出特性が得
られない場合がある。また、上記範囲よりも大きいと、
フォーミングできない場合や、あるいは、所望の電子放
出特性が得られない場合がある。さらには、上記導電性
を有する有機膜の膜厚は、数ｎｍ〜数百ｎｍが好まし
い。より好ましい膜厚としては、１ｎｍから１００ｎｍ
である。

【００４１】上記、導電性材料としては、Ｐｄ、Ｒ
ｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｔｂ、Ｃｄ、Ｆｅ、ＰｂまたはＺｎ等
の金属、ＰｄＯ、ＳｎＯ₂、Ｉｎ₂Ｏ₃、ＰｂＯ、Ｓｂ₂Ｏ
₃等の酸化物、ＨｆＢ₂、ＺｒＢ₂、ＬａＢ₆、ＣｅＢ₆、
ＹＢ₄、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、ポリアセチレン、ポリ−ｐ−フェニレ
ン、ポリフェニレンスルフィド、ポリピロール等の導電
性高分子、Ｓｉ、Ｇｅ等の半導体、カーボン、グラファ
イト等の中から適宜選択されるが、これら以外のもので
あっても良い。

【００４２】また、上記導電性の金属化合物としては、
Ｐｄ、Ｒｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｔｂ、Ｃｄ、Ｆｅ、Ｐｂまた
はＺｎ等の金属からなる金属化合物の中から適宜選択さ
れるが、これら以外の金属化合物であっても良い。

【００４３】一方、有機材料としては、加熱によりグ
ラファイトを形成し易い高分子材料が好ましい。具体的
には、全芳香族系の高分子材料、あるいはポリアクリロ
ニトリルが好ましい。

【００４４】また、成膜性の観点からは、それ自体ある
いはその前駆体が有機溶媒に可溶であることが好まし
く、さらには耐熱性高分子が望ましい。このため、それ
自体が可溶性の全芳香族系の高分子材料が特に好まし
い。

【００４５】本発明で好ましく用いられる前記全芳香族
系の高分子材料としては、ポリイミド、ポリベンゾイミ
ダゾール、ポリアミドイミド、ポリアクリロニトリル等
が挙げられる。また、前述した条件を満たすのであれ
ば、上記以外の材料であっても良い。

【００４６】グラファイトは、本発明の素子にとって、
寿命や放電などに対して効果があるため、好ましい。

【００４７】［電子放出素子の製造方法の説明］図１及
び図２を参照しながら、本発明の電子放出素子の製造方
法の一例について説明する。図２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。図１は、本発明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。

【００４８】つぎに、図２は、本発明の電子放出素子の
製造工程を示す図である。

【００４９】（１） まず、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上に電極２，３を形成する（図
２（ａ））。

【００５０】ここでは、フォトリソグラフィー技術を挙
げて説明したが、電極の形成法は、これに限られるもの
ではなく、インクジェット法、印刷法、あるいはそれ以
外の方法を用いることもできる。特に、オフセット印刷
法を用いた場合には、大面積に、精度良く形成できるの
で好ましい。

【００５１】（２） 次に、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトア
ミドからなる溶剤と、グラファイト微粒子と、ポリ（ピ
ロメリタミック酸ジメチルエステル）と、からなる混合
（分散）した混合液６をスピンナーにより電極２，３を
設けた基板１上に塗布する（図２（ｂ））。

【００５２】尚、ここでは、前述した、導電性材料と
して、グラファイト微粒子を用いた例を示した。しか
し、上記導電性のグラファイト微粒子に代えて、既に列
挙した導電性材料の中から選ばれた他の材料の微粒子
を用いることが出来る。

【００５３】本発明で用いることのできる導電性微粒子
の粒径としては、１０μｍ以下の範囲が好ましく、更に
は、１μｍ以下の範囲が好ましい。

【００５４】また、ここでは導電性の微粒子を用いた例
を示した。しかし、微粒子に代えて、次工程での加熱処
理により、前述した導電性材料を形成しうる材料も好
ましく用いることができる。例えば、前記した導電性材
料に挙げた金属の有機金属錯体などの有機金属化合物
を用いることが出来る。

【００５５】また、ここでは、ポリ（ピロメリタミック
酸ジメチルエステル）を用いた例を示した。この材料
は、次工程での加熱処理により、前述した有機材料の
一つであるポリイミドを形成する前駆体である。

【００５６】このように、加熱することで、ポリイミド
を形成することのできる材料（前駆体）としては、ほか
に、ビフェニルテトラカルボン酸二無水物とパラフェニ
レンジアミンとからなるポリアミック酸ジメチルエステ
ル、などの全芳香族ポリアミック酸ジエステルなどが好
ましく用いることができる。

【００５７】また、前述した有機材料として、ポリベ
ンゾイミダゾールを用いる場合には、全芳香族系ポリベ
ンゾイミダゾールを好ましく用いることができる。全芳
香族系ポリベンゾイミダゾールとしては、例えばポリ
２，２’−（ｍ−フェニレン）−５，５’−ビベンゾイ
ミダゾール等を用いることができる。

【００５８】また前述した有機材料として、ポリアミ
ドイミドを用いる場合には、全芳香族系ポリアミドイミ
ドを好ましく用いることが出来る。

【００５９】さらには、前述した有機材料として、ポ
リアクリロニトリルを用いる場合には、ポリアクリロニ
トリルを溶媒（溶剤）に溶かした溶液を好ましく用いる
ことが出来る。

【００６０】また、前述の溶剤（溶媒）としては、他
に、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチル−２−
ピロリドン、ジメチルスルホキシドなどを好ましく用い
ることが出来る。

【００６１】このように、本工程は、前述した導電性材
料あるいは次工程での加熱により導電性材料となる
導電性材料の前駆体（例えば有機金属化合物）と、前述
した有機材料あるいは次工程での加熱により前述した
有機材料となる有機材料の前駆体とを、溶剤中で混合
した液体（混合液）を塗付する工程である。尚、本工程
でインクジェット法を用いる場合は上記混合液がインク
となる。

【００６２】また、ここでは、前記混合液の塗付法とし
てスピンナー（回転塗付法）を用いた例を説明したが、
混合液の塗布法はこれに限られるものでなく、インクジ
ェット法、印刷法、分散塗布法、ディッピング法、ある
いはそれ以外の方法を用いることもできる。

【００６３】特に、インクジェット法によれば、導電性
を有する有機膜のパターニング工程を省略できるため、
非常に好ましい。インクジェット方式としては、ノズル
内に発熱抵抗素子を埋め込み、その発熱により液を沸騰
させその泡の圧力により液滴を吐出させる方式（バブル
ジェット（ＢＪ）方式）、または、ピエゾ素子に電気信
号を加えて変形させ、液室の体積変化を励起して液滴を
飛ばす方式（ピエゾジェット（ＰＪ）方式）などによ
り、上記混合液の液滴を吐出し、導電性の有機膜が形成
されるべき位置に付与する方法が好ましい。

【００６４】インクジェット法で使用されるインクジェ
ットのヘッド（吐出装置）の模式図を図１６に示す。図
１６（ａ）は吐出口（ノズル）２４が単一である、シン
グルノズルのヘッド２１である。図１６（ｂ）は複数の
液滴吐出口（ノズル）２４をもつマルチノズルのヘッド
２１である。特に、マルチノズルヘッドを用いれば、基
板上に複数の素子を形成する際には、上記混合液の付与
に要する時間を短くすることができるので好ましい。
尚、図１６中、２２はヒーターまたはピエゾ素子、２３
はインク（混合液）流路、２５はインク（混合液）供給
部、２６はインク（混合液）溜めである。ヘッド２１と
は離れてインク（混合液）のタンクがあり、上記タンク
とヘッド２１とは、チューブを介してインク供給部２５
で接続される。

【００６５】（３） 続いて、基板１上に塗付した前記
混合液６を、加熱焼成処理して、溶剤を蒸発させると共
に、ポリイミドとグラファイト微粒子とを含む導電性の
有機膜４を形成する（図２（ｃ））。尚、図２（ｂ）、
（Ｃ）はパターニングを終えた後の形態を示している。
パターニング方法は、従来公知の方法（例えばリフトオ
フ）が適用できる。また、前述した様にインクジェット
法を用いれば、図２（ｂ）の様に、基板上に混合液６を
付与と同時にパターニングを行うことができる。

【００６６】（４） 続いて、通電フォーミング工程を
施す。この通電フォーミング工程として通電処理による
方法を説明する。上記工程（１）〜（３）で作成した基
板を図４の真空処理装置内に設置し、例えば１０^-6Ｐａ
程度の真空中で、電極２，３間に電圧を印加する。

【００６７】上記通電を行うと、導電性有機膜４に電流
が流れ、導電性有機膜４の一部に、構造の変化した電子
放出部５が形成される（図２（ｄ））。この通電フォー
ミングによれば導電性有機膜４に局所的に破壊、変形も
しくは変質等の構造の変化した部位が形成される。該部
位が電子放出部５を構成する。より詳しく説明すれば、
このフォーミング工程により、導電性有機膜４の一部に
間隙７が形成される。

【００６８】さらに詳しく説明すると、前記導電性有機
膜４を構成する有機材料のうち、上記間隙７に面する
部分、および上記間隙７近傍の有機材料が炭化し、グ
ラファイトおよび、あるいはアモルファスカーボン８を
形成する。また、図１及び図２（ｄ）では、間隙７が同
じ幅で、かつ直線状に記されているが、これは、模式的
に示したものである。実際の間隙の形状は、蛇行してい
たり、間隙７の幅（間隔）が場所によって変化していた
りする場合がある。

【００６９】また、図１などで示した上記炭化領域８の
形状も間隙７の形状と同様に、蛇行していたりする場合
があるので、模式的に示した。

【００７０】また、図１では、間隙７が電極２，３の幅
（Ｗ）方向において、完全に、導電性の有機膜４を分離
している様に模式的に示した。しかし、フォーミング条
件などによっては、導電性有機膜４が完全に分離されて
おらず、一部でつながっている場合もある。しかしなが
ら、繋がった場合においても、実際には繋がっている領
域は少ないので、本明細書においては、上記のような一
部でつながっている場合も含めて、間隙７と呼ぶ。

【００７１】上記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、大きく別けると、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）、図３（ｃ）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）、図３（ｄ）に示した手法がある。そ
して、図３（ａ）、（ｂ）では同一の極性を持つパルス
の例を示したが、図３（ｃ）または図３（ｄ）のような
両極性のパルスを用いることが好ましい。両極性のパル
スを用いることで、間隙７に面する両脇の導電性有機膜
が同程度に炭化（グラファイト化および、またはアモル
ファスカーボン化）が進行する。その結果、図３（ａ）
または図３（ｂ）のような単極性のパルス電圧よりも、
電子放出特性のより安定な素子が得られる。

【００７２】図３（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１μ秒〜
１０ｍ秒、Ｔ２は、１０μ秒〜１００ｍ秒の範囲で設定
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、素子の形態に応じて適宜選択される。このよ
うな条件のもと、例えば、数秒から数十分間電圧を印加
する。パルス波形は三角波に限定されるものではなく、
矩形波など所望の波形を採用することができる。

【００７３】図３（ｂ）におけるＴ１及びＴ２は、図３
（ａ）に示したのと同様とすることができる。三角波の
波高値（通電フォーミング時のピーク電圧）は、例えば
０．１Ｖステップ程度づつ、増加させることができる。

【００７４】通電フォーミング処理の終了は、パルス間
隔Ｔ２中に、導電性有機膜４を局所的に破壊、変形しな
い程度の電圧を印加し、電流を測定して検知することが
できる。例えば０．１Ｖ程度の電圧印加により流れる素
子電流を測定し、抵抗値を求めて、１ＭΩ以上の抵抗を
示した時、通電フォーミングを終了させる。

【００７５】また、本発明の素子は、さらに、図１４
（ａ）（ｂ）に示すように、前記導電性有機膜４の上
に、有機膜８を有することが好ましい場合がある。な
お、図１４（ａ）は上面模式図であり、図１４（ｂ）は
図１４（ａ）の断面模式図である。この素子の作成方法
の一例を図１５に模式的に示した。図１５中（ａ）から
（ｃ）は、図２の（ａ）から（ｃ）と同一の工程である
ので、ここでは説明を省略する。作成方法としては、前
記工程（３）と（４）の間に、さらに、以下の（３'）
および（３”）工程を有する。

【００７６】（３'） 前記工程（３）で形成した導電
性有機膜４の上に、さらに、有機膜４を構成する高分子
を含む溶液９あるいは、有機膜４を構成する耐熱性高分
子の前駆体を含む溶液９を塗付する（図１５（ｄ））。
溶液９の塗付は、特にインクジェット法で行うことが好
ましい。そして、インクジェット法で塗付する場合に
は、特に、先に形成した導電性有機膜４と同一の直径に
なる様に塗付することが好ましい。さらに好ましくは、
先に形成した導電性有機膜４に対するアライメントの要
求精度を少なくするために、既に形成した導電性有機膜
４の直径よりも小さい直径の溶液９の膜が形成されるよ
うに塗付することが好ましい。この様に塗付した場合に
は、導電性有機膜４の吐出液６の直径よりも、溶液９の
直径が小さくなる。

【００７７】上記高分子は、既に列挙した有機材料あ
るいは次工程（３”）の加熱工程により有機材料とな
る前駆体と同一のものが好ましい。具体的には、導電性
有機膜４に含まれる有機材料、および有機膜８を構成す
る有機材料ともに全芳香族系ポリイミドであることが特
に望ましい。

【００７８】（３”） 前記工程（３'）で塗付した溶
液を加熱し、溶剤を蒸発させることで、導電性有機膜４
の上に有機膜（耐熱性高分子膜）８を形成する（図１５
（e））。

【００７９】そして、必要に応じて、上記耐熱性高分子
のパターニングを行う。前記工程（３'）での塗付を上
記したインクジェット法で行えば、上記パターニング工
程を省略できるので好ましい。また、工程（３'）で耐
熱性高分子の前駆体を含む溶液を用いた場合には、本工
程により、溶剤の蒸発と、前駆体から耐熱性高分子への
変化を伴う。

【００８０】この後の工程は、前記工程（４）と同じで
ある。工程（４）で導電性有機膜４に電流を流すことに
より、間隙７は、導電性有機膜４だけでなく、耐熱性高
分子膜８にも形成される（図１５（ｆ））。そして、間
隙７の形成と同時に、耐熱性高分子膜（有機膜）８の間
隙７に面する部分と、導電性有機膜４の間隙７に面する
部分とが炭素化（炭化）する。ここでいう炭素化とは、
グラファイト化および、またはアモルファスカーボン化
を指す。

【００８１】上記工程（２）および（３）で形成した導
電性有機膜４上に、工程（３'）、（３”）により、ポ
リイミドなどの耐熱性高分子を被覆することで、導電性
有機膜４の耐熱性を向上することができる。また、導電
性有機膜４は、フォーミング工程を行うため、前述した
導電性をもたなければならない。そのため、条件によっ
ては、良好な素子特性を得るための充分なグラファイト
化および、またはアモルファスカーボン化が、前記フォ
ーミング工程で得られない場合がある。そのような場合
には、図１４，１５に示した様な有機膜８の積層によっ
て、炭素化の度合いの制御を行うことが好ましい。

【００８２】［電子放出素子の特性］図４は、真空処理
装置を示す模式図であり、測定評価装置としての機能も
兼ね備えている。図４において、１は絶縁性基板、２及
び３は電極、４は導電性有機膜、５は電子放出部を模式
的に示している。また、４１は素子に電圧を印加するた
めの電源、４０は素子電流Ｉｆを測定するための電流
計、４４は素子より発生する放出電流Ｉｅを測定するた
めのアノード電極、４３はアノード電極４４に電圧を印
加するための高圧電源、４２は放出電流Ｉｅを測定する
ための電流計である。

【００８３】電子放出素子の上記素子電流Ｉｆ、放出電
流Ｉｅの測定にあたっては、素子電極２，３に電源４１
と電流計４０とを接続し、該電子放出素子の上方に電源
４３と電流計４２とを接続したアノード電極４４を配置
している。また、本電子放出素子及びアノード電極４４
は真空装置４５内に設置されており、排気ポンプ４６及
び不図示の真空計が具備されており、所望の真空下で本
素子の測定評価を行えるようになっている。なお本実施
例では、アノード電極と電子放出素子間の距離を４ｍ
ｍ、アノード電極の電位を１ｋＶ、電子放出特性測定時
の真空装置内の圧力を１．３×１０^-4Ｐａとした。

【００８４】本発明の電子放出素子は、図５に模式的に
示す様な電子放出特性を有する。電子放出特性として、
閾値電圧（Ｖｔｈ）以上では対向する電極２，３間に印
加するパルス状電圧の波高値と幅で制御できる。一方、
閾値電圧以下では電子が殆ど放出されない。この特性に
よれば、多数の電子放出素子を配置した場合において
も、個々の素子にパルス状電圧を適宜印加すれば、入力
信号に応じて、本発明の電子放出素子を選択し、電子放
出量を制御できる。

【００８５】電子放出素子の配列については、種々のも
のが採用できる。一例として、並列に配置した多数の電
子放出素子の個々を両端で接続し、電子放出素子の行を
多数個配し（行方向と呼ぶ）、この配線と直交する方向
（列方向と呼ぶ）で、該電子放出素子の上方に配した制
御電極（グリッドとも呼ぶ）により、電子放出素子から
の電子を制御駆動するはしご状配置のものがある。

【００８６】これとは別に、電子放出素子をＸ方向及び
Ｙ方向に行列状に複数個配し、同じ行に配された複数の
電子放出素子の電極の一方を、Ｘ方向の配線に共通に接
続し、同じ列に配された複数の電子放出素子の電極の他
方を、Ｙ方向の配線に共通に接続するものが挙げられ
る。このようなものは所謂単純マトリクス配置と呼ぶ。
まず単純マトリクス配置について以下に詳述する。

【００８７】［電子源基板］以下この電子放出特性に基
づき、本発明の電子放出素子を複数配して得られる電子
源基板について、図６を用いて説明する。図６におい
て、６１は電子源基板、６２はＸ方向配線、６３はＹ方
向配線である。６４は本発明の電子放出素子、６５はＹ
方向配線６３に接続する結線である。

【００８８】ｍ本のＸ方向配線６２は、ＤＸ１、ＤＸ２
…ＤＸｍからなり、真空蒸着法、印刷法、スパッタ法等
を用いて形成された導電性金属等で構成することができ
る。配線の材料、膜厚、巾は、適宜設計される。Ｙ方向
配線６３は、Ｄｙ１、Ｄｙ２…Ｄｙｎのｎ本の配線より
なり、Ｘ方向配線６２と同様に形成される。これらｍ本
のＸ方向配線６２とｎ本のＹ方向配線６３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）。

【００８９】上記Ｘ方向配線、Ｙ方向配線、層間絶縁層
は、印刷法で形成するのが好ましく、さらには、より大
面積に低コストで作成するのに適した、スクリーン印刷
法で形成するのがより好ましい。

【００９０】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６２を形成した基板６１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６２とＹ方向配線６３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６２とＹ方向配線６３は、それぞれ外部端子として引
き出されている。

【００９１】本発明の電子放出素子６４を構成する一対
の電極（不図示）は、ｍ本のＸ方向配線６２とｎ本のＹ
方向配線６３と、導電性金属等からなる結線６５によっ
て電気的に接続されている。

【００９２】Ｘ方向配線６２とＹ方向配線６３を構成す
る材料、結線６５を構成する材料及び一対の電極２，３
を構成する材料は、その構成元素の一部あるいは全部が
同一であっても、またそれぞれ異なってもよい。これら
材料は、例えば前述の電極２，３の材料より適宜選択さ
れる。電極を構成する材料と配線材料が同一である場合
には、電極に接続した配線は電極ということもできる。

【００９３】Ｘ方向配線６２には、Ｘ方向に配列した電
子放出素子６４の行を、選択するための走査信号を印加
する不図示の走査信号印加手段が接続される。一方、Ｙ
方向配線６３には、Ｙ方向に配列した電子放出素子６４
の各列を入力信号に応じて、変調するための不図示の変
調信号発生手段が接続される。各電子放出素子に印加さ
れる駆動電圧は、当該素子に印加される走査信号と変調
信号の差電圧として供給される。

【００９４】上記構成においては、単純なマトリクス配
線を用いて、個別の素子を選択し、独立に駆動可能とす
ることができる。

【００９５】［表示パネル］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７と図８及び図９を用いて説明する。図７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８は図
７の画像形成装置に使用される蛍光膜の模式図である。
図９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。

【００９６】図７において、６１は本発明の電子放出素
子を複数配した電子源基板、７１は電子源基板６１を固
定したリアプレート、７６はガラス基板７３の内面に蛍
光膜７４とメタルバック７５等が形成されたフェースプ
レートである。７２は、支持枠であり該支持枠７２に
は、リアプレート７１、フェースプレート７６が接着剤
のフリットガラス等を用いて接続されている。７８は外
囲器であり、例えば大気中あるいは、窒素中で、摂氏４
００〜５００度の温度範囲で１０分以上焼成すること
で、封着して構成される。また、フェースプレート７６
は、ガラス等のガラス基板７３下に蛍光膜７４とメタル
バック７５とから構成される。

【００９７】また、６４は本発明の電子放出素子に相当
する。６２，６３は、本発明の電子放出素子の一対の素
子電極と接続されたＸ方向配線及びＹ方向配線である。

【００９８】外囲器７８は、上述の如く、フェースプレ
ート７６、支持枠７２、リアプレート７１で構成され
る。リアプレート７１は主に基板６１の強度を補強する
目的で設けられるため、基板６１自体で十分な強度を持
つ場合は別体のリアプレート７１は不要とすることがで
きる。即ち、基板６１に直接支持枠７２を封着し、フェ
ースプレート７６、支持枠７２及び基板６１で外囲器７
８を構成しても良い。一方、フェースプレート７６、リ
アプレート７１間に、スペーサーとよばれる不図示の支
持体を設置することにより、大気圧に対して十分な強度
をもつ外囲器７８が構成される。

【００９９】図８は、蛍光膜７４を示す図である。蛍光
膜７４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、ブラックス
トライプあるいはブラックマトリクス等と呼ばれる黒色
部材８１と各色蛍光体８２から構成することができる。
ブラックストライプまたは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８２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７４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
クストライプあるいはブラックマトリクスの材料として
は、通常用いられている黒鉛を主成分とする材料の他、
光の透過及び反射が少ない材料を用いることができる。

【０１００】ガラス基板７３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７４の内面側には通常メタルバック７
５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７６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透明度を維持しつつ堆積さ
せることで作製できる。

【０１０１】フェースプレート７６には、更に蛍光膜７
４の導電性を高めるため、蛍光膜７４の外面側にＩＴＯ
等の透明電極（不図示）を設けてもよい。

【０１０２】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。

【０１０３】図７に示した画像形成装置は、例えば、以
下のようにして製造する。まず、前述したフォーミング
工程を終えた電子放出素子を多数配置した電子源基板６
１の各素子の特性チェックを行う。この時の特性チェッ
クは、上記フォーミング工程を行った雰囲気と同程度あ
るいはそれ以上の真空度で行う。また、具体的な特性チ
ェック方法としては、例えば、各素子に電圧を印加し、
電極２，３間に流れる素子電流Ifをチェックする、およ
びまたは、素子から放出される放出電流Ieをチェックす
るなどである。

【０１０４】また同時に、フェースプレートの画素抜け
などの欠陥がないかどうかのチェックを行う。そして、
前述したチェックで欠陥がないと判断された電子源基板
６１、フェースプレート７６と、支持枠７２とを組み合
わせ、前述のように、封着する。続いて、排気装置によ
り不図示の排気管を通じて、外囲器７８内部を排気し、
１．３×１０^-5Ｐａ程度の圧力にした後、排気管の封止
を行う。外囲器７８の封止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７８
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７８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Ｂａ等が主成
分であり、該蒸着膜の吸着作用により、圧力を維持する
ものである。

【０１０５】［表示パネルの駆動方法］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、Ｎ
ＴＳＣ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９を用いて説明
する。図９において、９１は画像表示パネル、９２は走
査回路、９３は制御回路、９４はシフトレジスタであ
る。９５はラインメモリ、９６は同期信号分離回路、９
７は変調信号発生器、Ｖｘ及びＶａは直流電圧源であ
る。

【０１０６】表示パネル９１は、端子Ｄｏｘ１〜Ｄｏｘ
ｍ、端子Ｄｏｙ１〜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〜Ｄｏ
ｘｍ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表面伝導
型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。

【０１０７】端子Ｄｏｙ１〜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１０Ｋ
［Ｖ］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。

【０１０８】走査回路９２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９１の端子Ｄｏｘ１〜Ｄｏｘｍと電気的に接続
される。Ｓ１〜Ｓｍの各スイッチング素子は、制御回路
９３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。

【０１０９】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。

【０１１０】制御回路９３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９３は、同期信号分
離回路９６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Ｔｍｒｙの各制御信号
を発生する。

【０１１１】同期信号分離回路９６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９６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Ｔｓ
ｙｎｃ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９４に入力され
る。

【０１１２】シフトレジスタ９４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／パラレル交換するためのもので、前記制御
回路９３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９４
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、Ｉｄ1〜Ｉ
ｄnのＮ個の並列信号として前記シフトレジスタ９４よ
り出力される。

【０１１３】ラインメモリ９５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９３より送られる制御信号Ｔｍｒｙに従って適
宜Ｉｄ1〜Ｉｄnの内容を記憶する。記憶された内容は、
Ｉ′ｄ1〜Ｉ′ｄnとして出力され、変調信号発生器９７
に入力される。

【０１１４】変調信号発生器９７は、画像データＩ′ｄ
1〜Ｉ′ｄnの各々に応じて表面伝導型電子放出素子の各
々を適切に駆動変調する為の信号源であり、その出力信
号は、端子Ｄｏｙ1〜Ｄｏｙnを通じて表示パネル９１内
の表面伝導型電子放出素子に印加される。

【０１１５】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。

【０１１６】このことから、本素子にパルス状の電圧を
印加する場合、例えば電子放出閾値（Ｖth）以下の電圧
を印加しても電子放出は生じないが、電子放出閾値以上
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を変化させる事により出力電
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事が可能である。

【０１１７】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、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９７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。

【０１１８】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９７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。

【０１１９】シフトレジスタ９４やラインメモリ９５
は、デジタル信号式のものを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
が所定の速度で行われれば良いからである。

【０１２０】デジタル信号式を用いる場合には、同期信
号分離回路９６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９６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９５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９７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９７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９７には、例えば高速の
発振器及び発振器の出力する波数を計数する計数器（カ
ウンタ）及び計数器の出力値と前記メモリの出力値を比
較する比較器（コンパレータ）を組み合わせた回路を用
いる。必要に応じて、比較器の出力するパルス幅変調さ
れた変調信号を表面伝導型電子放出素子の駆動電圧にま
で電圧増幅するための増幅器を付加することもできる。

【０１２１】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９７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（ＶＣＯ）を採
用でき、必要に応じて表面伝導型電子放出素子の駆動電
圧まで電圧増幅するための増幅器を付加することもでき
る。

【０１２２】このような構成をとり得る本発明を適用可
能な画像表示装置においては、各電子放出素子に、容器
外端子Ｄｏｘ1〜Ｄｏｘm、Ｄｏｙ1〜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
Ｈｖを介してメタルバック７５、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。

【０１２３】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、ＳＡＣＡＭ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。

【０１２４】［はしご型配置の電子源及び画像形成装
置］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１０及び図１１を用いて説明する。

【０１２５】図１０は、はしご型配置の電子源の一例を
示す模式図である。図１０において、１００は電子源基
板、１０１は電子放出素子である。符号１０２のＤｘ1
〜Ｄｘ10は、電子放出素子１０１を接続するための共通
配線である。電子放出素子１０１は、基板１００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。

【０１２６】図１１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。１１０はグリッド電極、１１１は電子が通過する
ための空孔、１１２はＤｏｘ1、Ｄｏｘ2…Ｄｏｘmより
なる容器外端子である。１１３は、グリッド１１０と接
続されたＧ1、Ｇ2…Ｇnからなる容器外端子である。図
１１においては、図７、図１０に示した部位と同じ部位
には、これらの図に付したのと同一の符号を付してい
る。ここに示した画像形成装置と、図７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１００とフェースプレート７６の間にグリッド電極
１１０を備えているか否かである。

【０１２７】図１１においては、基板１００とフェース
プレート７６の間には、グリッド電極１１０が設けられ
ている。グリッド電極１１０は、各電子放出素子から放
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、各電子放出素子に
対応して１個ずつ円形の開口１１１が設けられている。
グリッドの形状や設置位置は図１１に示したものに限定
されるものではない。例えば、開口としてメッシュ状に
多数の通過口を設けることもでき、グリッドを素子の周
囲や近傍に設けることもできる。

【０１２８】容器外端子１１２及びグリッド容器外端子
１１３は、不図示の制御回路と電気的に接続されてい
る。

【０１２９】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。

【０１３０】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。

【０１３１】

【実施例】以下、具体的な実施例を挙げて本発明を詳し
く説明するが、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の各要素
の置換や設計変更がなされたものをも包含する。

【０１３２】［実施例１］本実施例の電子放出素子とし
て、図１（ａ）、（ｂ）に示すタイプの電子放出素子を
製造した。図１（ａ）は本素子の平面図を模式的に示し
ている。また、図１（ｂ）は断面図を模式的に示してい
る。また、図１（ａ）、（ｂ）中の１は絶縁性基板、２
及び３は素子に電圧を印加するための電極、４は導電性
の有機膜、５は電子放出部、７は間隙を示す。なお、図
中のＬは電極２と電極３の間隔、Ｗは電極の幅を表して
いる。

【０１３３】図２を用いて、本実施例の電子放出素子の
製造方法を述べる。

【０１３４】（１）絶縁性基板１として石英基板を用
い、これを洗剤、純水及び有機溶剤等により充分に洗浄
後、該基板１面上に、白金からなる電極２，３を形成し
た（図２（ａ））。この時、電極２，３の間隔Ｌは１０
μｍとし、電極２，３の幅Ｗを５００μｍ、その厚さｄ
を１００ｎｍとした。

【０１３５】（２）次に、溶剤として、１０ｇのＮ，Ｎ
−ジメチルアセトアミドを用い、前述した導電性材料
として、０．３ｇのカーボン微粒子（東海カーボン製、
ＳＡＦ−ＨＳ）を用い、前述した有機材料の前駆体と
して、０．５ｇのポリ（ピロメリタミック酸ジメチルエ
ステル）を用いた。そしてこれらの混合液を作成した。
その混合液６をスピンナーにより電極２，３を設けた基
板１上に塗布した（図２（ｂ））。

【０１３６】（３）上記混合液６を塗付した基板１を、
オーブンで３５０℃、１５分間加熱処理して、溶剤を蒸
発させ、ポリイミド膜中にカーボンを含む導電性有機膜
４を形成した（図２（ｃ））。形成された導電性有機膜
４の抵抗値は、シート抵抗値で、１０⁴Ω／□であり、
またその膜厚は、１００ｎｍであった。

【０１３７】（４）続いて、通電フォーミング工程を施
す。基板を図４の真空処理装置内に設置し、電源５１を
用いて導電性有機膜４に電流を流した。その結果、導電
性有機膜４の一部に、間隙７が形成された（図２
（ｄ））。そして、この間隙７の近傍が電子放出部５を
構成する。

【０１３８】ラマン分光法を用いて電子放出部５近傍を
観察した結果、間隙７に面する部位及び間隙７近傍（図
１，２における領域８）にグラファイトが形成されてい
ることが判明した。このグラファイトは、前記導電性有
機膜を構成するポリイミドが、前記フォーミング工程に
より、グラファイト化（炭化）したと思われる。また、
上記測定結果からは、グラファイトばかりでなく、アモ
ルファスカーボンも存在することが分かった。なお、図
１（ａ）（ｂ）及び図２（ｄ）に示す炭化領域８の領域
と、導電性有機膜４の領域とは、図示しているように線
状に明確に区別される訳ではなく、炭化領域８と導電性
薄膜４の領域とが入り組んだ状態となっており、説明の
ために線状に図示して区別している。

【０１３９】本実施例で用いた、通電フォーミングの電
圧波形の例を図３（ａ）に示す。図３（ａ）中、Ｔ１及
びＴ２は電圧波形のパルス幅とパルス間隔であり、本実
施例ではＴ１を１ミリ秒、Ｔ２を１０ミリ秒とし、三角
波の波高値（フォーミング時のピーク電圧）は５Ｖと
し、フォーミング処理は真空装置内の圧力を１．３×１
０^-4Ｐａの下で６０秒間行った。

【０１４０】以上のようにして製造された素子につい
て、図４の測定評価装置で、その電子放出特性の測定を
行った。本電子放出素子の電極２及び３の間に素子電圧
を印加し、その時に流れる素子電流Ｉｆ及び放出電流Ｉ
ｅを測定したところ、図５に示したような電流−電圧特
性が得られた。

【０１４１】アノード電極４４の替わりに、前述した蛍
光膜７４とメタルバック７５を有するフェースプレート
７６を真空装置内に配置した。こうして電子源からの電
子放出を試みたところ蛍光膜の一部が発光し、素子電流
Ｉｅに応じて発光の強さが変化した。こうして本素子が
発光表示素子として機能することがわかった。

【０１４２】以上説明した実施例中では、電子放出部を
形成する際に、素子の電極間に三角波パルスを印加し
て、通電フォーミング処理を行った。しかし、素子の電
極２，３間に印加する波形は三角波に限定することはな
く、矩形波など所望の波形を用いても良い。また、その
波高値及びパルス幅・パルス間隔等についても上述の値
に限ることはない。従って、電子放出部が良好に形成さ
れれば所望の波高値及びパルス幅・パルス間隔等を選択
することが出来る。

【０１４３】［実施例２］本実施例は、実施例１で用い
た混合液６の材料を代えた以外は、実施例１と同様であ
る。

【０１４４】本実施例では、溶剤として１０ｇのＮ，Ｎ
−ジメチルアセトアミドを用い、前述した導電性材料
として０．４ｇの酸化インジウム（III)（キシダ化学
製）を用い、前述した有機材料として０．５ｇのポリ
（ピロメリタミック酸ジメチルエステル）を用いた。こ
れらの混合液６をスピンナーにより電極２，３を設けた
基板１上に塗布した。実施例１と同様のフォーミング工
程により電子放出素子を作製し、実施例１と同様な電子
放出特性が得られることを確認した。

【０１４５】また、ラマン分光法を用いて電子放出部５
を観察した結果、実施例１と同様に、導電性有機膜４の
間隙７に面する部位及び、間隙７近傍にグラファイトを
有する領域（炭化領域）８が形成されていることが判明
した。

【０１４６】本実施例で観測されたグラファイト８は、
通電フォーミング工程によって、ポリイミドが炭化した
ことに起因すると思われる。

【０１４７】［実施例３］本実施例は、実施例１で用い
た混合液６の材料を代えた以外は、実施例１と同様であ
る。

【０１４８】溶剤として１０ｇのＮ，Ｎ−ジメチルアセ
トアミドを用い、前述の導電性材料の前駆体として
１．６ｇの有機パラジウム錯体を用い、前述の有機材料
の前駆体として０．５ｇのポリ（ピロメリタミック酸
ジメチルエステル）を用いた。これらの混合液６を、ス
ピンナーにより電極２，３を設けた基板１上に塗布し、
実施例１と同様にしてフォーミングを行い、電子放出素
子を作製した。その結果、実施例１と同様な電子放出特
性が得られることを確認した。

【０１４９】また、ラマン分光法を用いて電子放出部５
を観察した結果、導電性有機膜４の、間隙７に面する部
位及び、間隙７近傍にグラファイトを有する領域（炭化
領域）８が形成されていることが判明した。

【０１５０】［実施例４］本実施例では、実施例１で用
いた混合液を代えた。また、混合液の塗付をインクジェ
ット法（バブルジェット法）で行った。

【０１５１】本実施例では、有機材料の前駆体である
１％ポリアミック酸ジメチルエステルと、導電性材料
の前駆体である１．６％酢酸パラジウムと、溶剤である
Ｎ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）との混合液を用いた。

【０１５２】この混合液を、図１６に示したキヤノン製
バブルジェットプリンタヘッドＢＣ―０１に充填し、所
定のヘッド内ヒーター２２に外部より電圧を印加して、
前記の石英基板上の電極２、３のギャップ部分にアミッ
ク酸メチルエステル、酢酸パラジウム混合液６を吐出し
た。ヘッドと基板の位置を保持したまま、３回吐出を繰
り返した。液滴はほぼ円形で、その直径は約９０μｍと
なった（図２（ｂ））。

【０１５３】続いて、大気雰囲気３５０℃のオーブンで
３０分（間）加熱して酸化パラジウムとポリイミドとを
有する導電性有機膜４を形成した（図２（ｃ））。 続
いて、導電性有機膜４を形成した基板を図４の真空処理
装置内に設置し、1.4×１０^{- 5}Pa以下の真空度で電極
２、３間に電源５１を用いて、電圧を印加した。このフ
ォーミング工程により、導電性有機膜４に電流が流れ、
間隙７（電子放出部５）が形成された（図２（ｄ））。
電子放出部５近傍をラマン分光法により観察したところ
カーボン化（アモルファスカーボンおよび、またはグラ
ファイト化）されていた。また、上記カーボン化した部
分は、上記間隙７を挟んでほぼ対称に形成されていた。
つまり、図２（ｄ）における、間隙７を境にして、右側
の導電性有機膜４の間隙７に面する部分と、左側の導電
性有機膜４の間隙７に面する部分とに、略対称にカーボ
ン化（アモルファスカーボンおよび、またはグラファイ
ト化）された領域が形成された。

【０１５４】通電フォーミングの電圧波形の例を図３
（ｄ）に示す。図３中、Ｔ１およびＴ２は電圧波形のパ
ルス幅とパルス間隔であり、本実施例では、Ｔ１を１ミ
リ秒、Ｔ２を１０ミリ秒とし、パルス電圧の波高値の絶
対値を０〜２５Ｖに徐々に上昇させた。

【０１５５】以上のようにして製造された素子につい
て、図４の測定評価装置で、１．３×１０^-6Ｐａ以下の
真空度まで排気したあと、その電子放出特性を測定し
た。

【０１５６】本電子放出素子の電極２及び３の間に素子
電圧を印加し、その時に流れる素子電流Ｉｆおよび放出
電流Ｉｅを測定したところ図５に示したような電流−電
圧特性が得られた。また、実施例１から３の素子より
も、長時間駆動しても、良好な電子放出特性が維持され
た。

【０１５７】［実施例５］本実施例では、実施例４の混
合液を代えた。また、インクジェット法としてピエゾ方
式のものを用いた。それ以外は、実施例４と同じであ
る。

【０１５８】本実施例で用いた混合液は、１％ポリアミ
ック酸ジメチルエステルのＮ−メチルピロリドン溶液１
０ｇに、カーボンブラック微粒子０．０６ｇを分散させ
た。尚、上記カーボンブラック粒子は、予め、フィルタ
ーにより粒子径を１μｍ以下に選別したものを用いた。

【０１５９】この混合液をピエゾジェットヘッドに充填
し、電圧を印加して、実施例４と同様に電極２，３間に
吐出した。ヘッドと基板の位置を保持したまま、３回吐
出を繰り返した。液滴はほぼ円形で、その直径は約８５
μｍとなった（図２（ｂ））。続いて、大気雰囲気３５
０℃のオーブンで３０分（間）加熱して、カーボンブラ
ック粒子とポリイミドとからなる導電性有機膜４を形成
した（図２（ｃ））。

【０１６０】続いて、基板を図４の真空処理装置内に設
置し、１．４×１０^-5Ｐａ以下の真空度で電極２、３間
に電源５１を用いて、電圧を印加して通電フォーミング
を行い、電子放出部を形成した（図２（ｄ））。電子放
出部５近傍をラマン分光法により観察したところ炭化
（アモルファスカーボンおよび、またはグラファイト
化）されていた。また、炭化（アモルファスカーボンお
よび、またはグラファイト化）された領域８は、実施例
４と同様に、間隙７を境に、略対称に形成されていた。

【０１６１】通電フォーミングの電圧波形の例を図３
（ｄ）に示す。図３中、Ｔ１およびＴ２は電圧波形のの
パルス幅とパルス間隔であり、本実施例では、Ｔ１を１
ミリ秒、Ｔ２を１０ミリ秒とし、パルス電圧の波高値の
絶対値を０〜２５Ｖに徐々に上昇させた。

【０１６２】以上のようにして製造された素子につい
て、図４の測定評価装置で、１．３×１０^-6Ｐａ以下の
真空度まで排気したあと、その電子放出特性を測定し
た。

【０１６３】本電子放出素子の電極２及び３の間に素子
電圧を印加し、その時に流れる素子電流Ｉｆおよび放出
電流Ｉｅを測定したところ図５に示したような電流−電
圧特性が得られた。また、長時間駆動しても、良好な電
子放出特性が維持された。

【０１６４】［実施例６］本実施例では、本発明の電子
放出素子を多数配列形成した電子源を作成した。本実施
例で作成した電子源を図１２、図１３を用いて説明す
る。

【０１６５】（１） 青板ガラス一方の面上に、スパッ
タ法にて、ＳｉＯ₂を１μｍ成膜した。

【０１６６】（２） 上記ＳｉＯ₂を成膜した面上に、
Ｐｔよりなる電極２，３をオフセット印刷を用いて、１
０００×５０００組形成した（図１２（ａ））。尚、図
１２、図１３では、説明を簡便にするために、３×３個
の素子の例で示す。

【０１６７】（３） 上記各電極２に共通に接続するＡ
ｇを主成分とする列方向配線６２をスクリーン印刷法を
用いて５０００本形成した。（図１２（ｂ））。

【０１６８】（４） 上記列方向配線６２と直交する方
向にＳｉＯ₂を主成分とする絶縁層６４をスクリーン印
刷法を用いて１０００本形成した。尚、絶縁層６４は、
電極３と、後述する行方向配線とが接続できるように、
開口部１００を有する。このため、絶縁層６４は櫛歯状
となる（図１２（ｃ））。

【０１６９】（５） 上記絶縁層６４上に、Ａｇを主成
分とする行方向配線６３をスクリーン印刷法を用いて１
０００本形成した。尚、行方向配線６３は、前述した絶
縁層６４の開口部で、電極３に接続している。また、列
方向配線の幅は、絶縁層６４の幅よりも狭く形成される
（図１３（ａ））。

【０１７０】（６） 次に、Ｐｄアミン錯体と、ポリ
（ピロメリタミック酸ジメチルエステル）とを、Ｎ，Ｎ
−ジメチルアセトアミドに混合した混合液を用意した。
ここで、有機Ｐｄアミン錯体は、前述した様に、次工程
の加熱工程で、Ｐｄ（導電性材料）を形成する前駆体
である。また、ポリ（ピロメリタミック酸ジメチルエス
テル）は、前述した様に、次工程の加熱工程で、ポリイ
ミド（有機材料）を形成する前駆体である。この混合
液６が、各電極２、３間を接続するように、インクジェ
ット法を用いて付与した（図１３（ｂ））。インクジェ
ット法としては、本実施例では、図１６（ｂ）で示した
バブルジェット方式の液滴吐出装置を用いた。

【０１７１】（７） 続いて、各電極２，３間に付与し
た混合液を、大気中で、加熱焼成した。この加熱によ
り、溶剤である、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミドを蒸発
させた。同時に、ポリ（ピロメリタミック酸ジメチルエ
ステル）をポリイミド化させた。また、Ｐｄアミン錯体
をＰｄＯ化させた。

【０１７２】この工程により、各電極２，３間に、シー
ト抵抗が、５×１０⁴Ω／□であり、その膜厚が、１０
０ｎｍの導電性有機膜４を形成した（図１３（ｃ））。

【０１７３】（８） 次に、前記導電性有機膜４が形成
された基板を真空中チャンバー中に配置した。そして、
各電極２，３間の導電性有機膜４に電流が流れるよう
に、所望の行方向配線６３および列方向配線６２に電圧
を印加した。この時に配線に印加される電圧の波形は、
図３（ｄ）に示す波形を用いた。この工程により、各導
電性有機膜４の一部に間隙７が形成された（図１３
（ｄ））。

【０１７４】間隙７に面した導電性有機膜４、および間
隙７近傍の導電性有機膜４をＴＥＭ（透過形電子顕微
鏡）やＵＶラマン分光法により観測したところ、カーボ
ン化（アモルファスカーボンおよび、またはグラファイ
ト化）された領域８が観測された。また、上記カーボン
化した部分（図１，２の領域８）は、上記間隙７を挟ん
でほぼ対称に形成されていた。つまり、図２（ｄ）にお
ける、間隙７を境にして、右側の導電性有機膜４の間隙
７に面する部分と、左側の導電性有機膜４の間隙７に面
する部分とに、略対称にカーボン化（アモルファスカー
ボンおよび、またはグラファイト化）された領域が形成
された。

【０１７５】以上の様に作成した電子源を１０^-7Ｐａの
真空雰囲気中に配置し、その上方にアノード電極を配置
した。そして各電子放出素子を駆動したところ、特性の
揃った良好な電子放出特性が得られた。

【０１７６】本実施例では、電子源基板の構成部材をす
べて、印刷法（オフセット印刷法、スクリーン印刷法、
インクジェット法）で形成できる。このため、真空プロ
セスを必要とせず、大掛かりな装置を減らせた。また、
各プロセスにおいて、基板上への成膜と同時にパターニ
ングが行われるため、プロセスを非常に簡略化できた。
また、従来は、図２４、図２５に示すように、間隙６の
形成と、間隙７の形成（カーボン膜１０の形成）と２段
階の工程が必要であったのに比べ、本発明では、導電性
有機膜４への間隙７の形成で素子が形成できるので、非
常にプロセスが簡略化される。

【０１７７】また、真空雰囲気中への、カーボン膜１０
の原料となる有機物のガスを導入、および排気の必要が
ないため、この導入／排気に必要な時間を縮小できる。

【０１７８】また、従来は、素子を駆動する前に、カー
ボン膜１０の原料となる余分な有機物ガスの除去のため
のベーキングを必要としていた。しかし、本発明の素子
の場合は、有機物ガスの導入に伴う、基板や素子に吸着
した余分な有機物の除去（ベーキング）工程を必要とし
ない。

【０１７９】[実施例７]本実施例では、実施例６で作成
した電子源を用いたフラットパネルディスプレイを作成
した例を示す。本実施例では。図７に模式的に示したデ
ィスプレイを作成した。但し、図７では、電子源基板６
１とリアプレート７１とが別部材となっているが、本実
施例では、電子源基板がリアプレートを兼ねている。

【０１８０】工程（１）−（８）は、実施例６と同様に
して作成した。本実施例では、電子放出素子を形成した
基板がリアプレートである。

【０１８１】（９） 前記（８）で間隙７を作成した雰
囲気のまま、続けて、電子源（リアプレート）の各素子
の特性を検査した。

【０１８２】（１０） 前記（９）で各素子に、電気特
性異常や欠陥がない（良品である）と判断された電子源
基板（リアプレート）６１と、予め作成し、良品検査を
通ったフェースプレート７６とを支持枠７２を介して対
向させ、位置合わせを行った。尚、支持枠７２のフェー
スプレート７６と接続する部分および、支持枠７２のリ
アプレート（電子源）６１と接続する部分には予め接合
部材が配置されている。本実施例ではフリットガラスを
用いた。

【０１８３】（１１） 上記接合部材を加熱すること
で、フェースプレート７６と支持枠７２とリアプレート
６１とを接続固定（封着）し、外囲器７８を形成した。

【０１８４】（１２） 続いて、該域７８内部を不図示
の排気管を介して、１０^-6Ｐａまで排気した後、排気管
を封止（チップオフ）した。

【０１８５】以上の様にして形成した外囲器に、前述し
た駆動回路（図９）を接続し、フラットパネルディスプ
レイを形成した。このディスプレイを駆動したところ、
均一性が高く、高輝度な画像が得られた。

【０１８６】［実施例８］本実施例は、基本的に、実施
例７と同様にして、画像形成装置を作成した。本実施例
では、実施例７で用いた混合液を、１％ポリアミック酸
ジメチルエステルのＮ−メチルピロリドン溶液１０ｇ
に、導電性材料としてグラファイト微粒子０．０６ｇを
分散させた混合液６に代えた。また、前記グラファイト
微粒子は、予めフィルターにより粒子径を１μｍ以下に
選別したものを用いた。

【０１８７】さらに、上記混合液６を電極２，３間に、
実施例５と同様にして、ピエゾジェットヘッドを用いて
形成した。形成された導電性有機膜４の形状は、実施例
５と同様であった。

【０１８８】本実施例で作成した画像形成装置において
も、高輝度で、均一性の優れた長寿命の画像形成装置が
得られた。

【０１８９】［実施例９］本実施例では、図６に模式的
に示した様に、電子放出素子をマトリクス状に配線した
電子源基板を形成した。各素子を構成する、電極（２，
３）に対してそれぞれ実施例１と同様に、溶剤である
Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミドと、導電性材料である
カーボン微粒子（東海カーボン製、ＳＡＦ−ＨＳ）と、
有機材料の前駆体であるポリ（ピロメリタミック酸ジ
メチルエステル）との混合液６を印刷法により基板上に
塗布した。その後、加熱処理して導電性有機膜４を形成
した。そして、実施例４と同様のハ゜ルス波形を用いて、導
電性有機膜をフォーミング処理して電子放出部５を形成
させ、電子源基板とした。

【０１９０】この電子源基板にリアプレート７１、支持
枠７２、フェースプレート７６を接続し真空封止して、
図７の概念図に従う画像形成装置を製造した。端子Ｄｘ
1ないしＤｘ16と、端子Ｄｙ1ないしＤｙ16を通じて各素
子に時分割で所定電圧を印加し、端子Ｈｖを通じてメタ
ルバックに高電圧を印加することによって、任意のマト
リクス画像パターンを表示することができ、均一性の高
い表示が得られる画像形成装置が形成できることを確認
した。

【０１９１】［実施例１０］本実施例では、実施例９と
同様にして、画像形成装置を形成した。実施例９と異な
るのは、導電性有機膜４を形成するための混合液６を実
施例２と同じものを用いた点だけである。

【０１９２】各電極（２，３）に対して、それぞれ実施
例２と同様に、溶剤であるＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミ
ドと、導電性材料である酸化インジウム（III）微粒
子（キシダ化学製）と、有機材料の前駆体であるポリ
（ピロメリタミック酸ジメチルエステル）との混合液６
を印刷法により基板上に塗布した。その後、加熱処理し
て導電性有機膜４を形成した。そして、実施例４と同様
のハ゜ルス波形を用いて、導電性有機膜４をフォーミング処
理して電子放出部５を形成させ、電子源基板とした。

【０１９３】実施例９と同様に、この電子源基板を用い
て画像形成装置を作製し、実施例９と同様、均一性の優
れた表示画像の得られる画像形成装置が形成できた。

【０１９４】［実施例１１］本実施例では、実施例９と
同様にして、画像形成装置を形成した。実施例９と異な
るのは、導電性有機膜４を形成するための混合液を実施
例３と同じものを用いた点だけである。各電極（２，
３）に対して、それぞれ実施例２と同様に、溶剤である
Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミドと、導電性材料の前駆
体であるパラジウム錯体と、有機材料の前駆体である
ポリ（ピロメリタミック酸ジメチルエステル）との混合
液６を印刷法により基板上に塗布した。その後、加熱処
理して導電性有機膜４を形成した。そして、実施例４と
同様のパルス波形を用いて、導電性有機膜４をフォーミ
ング処理して電子放出部５を形成させ、電子源基板とし
た。

【０１９５】実施例９と同様に、この電子源基板を用い
て画像形成装置を作製し、実施例９と同様、均一性の優
れた画像形成装置が得られることを確認した。

【０１９６】［実施例１２及び比較例１］本実施例に係
る電子放出素子の基本的な構成は図１４と同様であり、
図１４と図１５を用いて、本発明の電子放出素子の製造
方法を述べる。

【０１９７】尚、比較例としての電子放出素子も作製し
た。本発明の電子放出素子を形成する基板を基板Ａ、比
較例の電子放出素子を形成する基板を基板Ｂ（比較用基
板）と呼ぶ。また、基板上には同一形状の素子が６個形
成される。

【０１９８】まず、本発明の基板Ａの製造方法を説明す
る。

【０１９９】（工程−ａ）基板１として石英基板を用
い、これを洗剤、純水及び有機溶剤により十分に洗浄を
行った後、マスクを用いてスパッタ法により基板１上に
白金を堆積し、電極２，３を形成した（図１５
（ａ））。このとき、素子電極間隔Ｌは２μｍとし、電
極の幅Ｗは５００μｍ、その厚さは１００ｎｍとした
（図１５（ａ））。

【０２００】（工程−ｂ）次に、溶剤である３８ｇのＮ
−メチル−２−ピロリドンと、有機材料の前駆体であ
る２ｇのポリアミック酸と、導電性材料の前駆体であ
る０．９ｇのカーボンブラック（＃５５００、東海カー
ボン社製）とを均一に分散した混合液を作成した。この
とき、カーボンブラックの分散にはボールミル( ジルコ
ニア、φ０．３ｍｍ、陶研産業社製)を用いて均一に分
散した。この混合液を電極２，３を設けた基板上に１５
００ｒｐｍ、６０秒スピンナー塗布し混合液膜６を形成
した（図１５（ｂ））。尚、図１５（ｂ）は、理解を容
易にするため、混合液６がパターニングされた図面を示
している。

【０２０１】（工程−ｃ）更に、３５０℃で３０分間の
加熱焼成処理を施してカーボンブラックを含有するポリ
イミド膜（導電性有機膜）４を形成した（図１５
（ｃ））。

【０２０２】（工程−ｄ）その後、導電性有機膜４上
に、溶剤であるＮ−メチル−２−ピロリドンの中に、有
機材料の前駆体であるポリアミック酸を含む５％溶液
９を１５００ｒｐｍ、６０秒スピンナー塗布した（図１
５（ｄ））。尚、図１５（ｂ）から（ｄ）は、理解を容
易にするため、混合液６、導電性有機膜４、有機材料
の前駆体溶液９がパターニングされた図面を示した。

【０２０３】（工程−ｅ）その後、３５０℃で３０分間
の加熱焼成処理を施して被覆膜（有機膜）８を形成し
た。

【０２０４】次に、導電性有機膜４及び被覆膜（有機
膜）８のパターニングの目的でレジスト材（ＡＺ１５０
０、ヘキスト社製）を２０００ｒｐｍ、３０秒でスピン
ナー塗布して、９０℃で３０分間加熱した後、所定のパ
ターンを有するマスクを用いて露光し、現像液で現像し
て、１２０℃で３０分間加熱した。そして、酸素プラズ
マエッチングによりエッチングし、アセトン中で１０分
間超音波照射してレジストを剥離した（図１５
（ｄ））。

【０２０５】このようにしてパターニングされた導電性
有機膜４の膜厚およびシート抵抗値はそれぞれ、１８０
ｎｍ、２×１０⁵ Ω／□であった。一方、被覆膜（有機
膜）８の膜厚は、５０ｎｍであった。

【０２０６】（工程−ｆ）次に、フォーミング工程を施
す。基板Aを図１７の測定評価装置内に設置し、真空ポ
ンプ５６にて排気し、１×１０^-4Ｐａの圧力に達した
後、素子に素子電圧Vfを印加するための電源５１より、
電極２，３間にそれぞれ電圧を印加し、通電処理（フォ
ーミング処理）を行った。

【０２０７】フォーミング処理には図３（ｄ）に示した
矩形パルスを用いた。本実施例ではパルス幅Ｔ１を１ｍ
ｓｅｃ．、パルス間隔Ｔ２を１０ｍｓｅｃ．とし、矩形
波の波高値（フォーミング時のピーク電圧）は０．１Ｖ
ステップで昇圧し、フォーミング処理を行った。また、
フォーミング処理中は、同時に０．１Ｖの電圧でＴ２間
に抵抗測定パルスを挿入し、抵抗を測定した。

【０２０８】フォーミング処理の終了は、抵抗測定パル
スでの測定値が、約０．１ＭΩ以上になった時とし、同
時に素子への電圧の印加を終了した。本実施例におい
て、素子のフォーミング電圧Vfは１５Ｖであり、このよ
うにして、導電性有機膜４及び被覆膜（有機膜）８に間
隙７が形成された（図１５（ｆ））。

【０２０９】次に、［比較例］の基板Ｂの製造方法を説
明する。

【０２１０】（工程−ａ）基板Ａの工程−ａと同様に、
基板１として石英基板を用い、これを洗剤、純水及び有
機溶剤により十分に洗浄を行った後、マスクを用いてス
パッタ法により基板１上に白金を堆積し、電極２，３を
形成した。このとき、電極間隔Ｌは２μｍとし、素子電
極の幅Ｗは５００μｍ、その厚さは１００ｎｍとした
（図２５（ａ））。

【０２１１】（工程−ｂ）次に、導電性膜４のパターニ
ングの目的でクロムを基板全面に５０ｎｍの膜厚で真空
蒸着し、レジスト材を２５００ｒｐｍ、３０秒スピンナ
ー塗布して、９０℃で３０分間加熱した後、導電性膜４
を塗布するためのパターンを有するマスクを用いて露光
し、現像液で現像して、１２０℃で３０分間加熱した。

【０２１２】（工程−ｃ）その後、（ＮＨ₄）Ｃｅ（Ｎ
Ｏ₃ ）₆ ／ＨＣｌＯ₄ ／Ｈ₂Ｏ＝１７ｇ／５ｃｃ／１０
０ｃｃの組成の溶液に３０秒浸漬し、クロムをエッチン
グした後、アセトン中で１０分間超音波照射してレジス
トを剥離した。その後、有機パラジウム溶液を８００ｒ
ｐｍ、３０秒スピンナー塗布した後、３００℃で１０分
間加熱し、酸化パラジウムを有する導電性膜４を形成し
た。

【０２１３】（工程−ｄ）次に、クロムをリフトオフし
て、膜厚が１０ｎｍ、シート抵抗値が５×１０⁴Ω／□
のパラジウムを主元素とする導電性膜４を形成した（図
２５（ｂ）。

【０２１４】（工程−ｅ）基板Ｂを図１７の測定評価装
置内に設置し、真空ポンプ５６にて排気して、１×１０
^-4Ｐａの圧力に達した後、素子に素子電圧Ｖｆを印加す
るための電源５１より、電極２，３間にそれぞれ電圧を
印加し、通電処理（フォーミング処理）を行った。

【０２１５】フォーミング処理には図３（ｄ）に示した
矩形パルスを用いた。パルス幅Ｔ１を１ｍｓｅｃ．、パ
ルス間隔Ｔ２を１０ｍｓｅｃ．とし、矩形波の波高値
（フォーミング時のピーク電圧）は０．１Ｖステップで
昇圧し、フォーミング処理を行った。また、フォーミン
グ処理中は、同時に０．１Ｖの電圧でＴ２間に抵抗測定
パルスを挿入し、抵抗を測定した。

【０２１６】フォーミング処理の終了は、抵抗測定パル
スでの測定値が、約１ＭΩ以上になった時とし、同時に
素子への電圧の印加を終了した。本例において、素子の
フォーミング電圧Ｖfは１５Ｖであり、このようにし
て、導電性膜４に第一の間隙６が形成された（図２５
（ｃ））。

【０２１７】（工程−ｆ）続いて、測定評価装置内にア
セトンを１×１０^-2Ｐａ導入し、電極２，３間に２０分
間電圧を印加して活性化処理を行った。尚、活性化処理
の電圧波形は、パルス幅Ｔ1が１ｍｓｅｃ、パルス間隔
Ｔ2が１０ｍｓｅｃの矩形波で、矩形波の波高値は１５
Ｖであった（図３（ｃ））。その後、１×１０^-6Ｐａま
で排気を行った。

【０２１８】以上のようにして製造された素子につい
て、図４の測定評価装置でその電子放出特性の測定を行
った。基板Ａ、基板Ｂとも測定条件は同一で、アノード
電極５４の電圧を１ｋＶ、アノード電極と電子放出素子
との距離Ｈは４ｍｍ、測定電圧は１５Ｖで測定した。ま
た測定は、測定評価装置内の圧力を１×１０^-6Ｐａで行
った。

【０２１９】基板Ｂでは、素子電流Ｉｆは１．４ｍＡ±
１５％、放出電流Ｉｅは０．９５μＡ±１５％であっ
た。一方、基板Ａでは、素子電流Ｉｆは０．８ｍＡ±３
％、放出電流Ｉｅは１．１μＡ±４％であり、基板Ｂと
比較して放出電流Ｉｅが同等で、素子電流Ｉｆが減少
し、素子特性のばらつきも減少した。

【０２２０】続いて、上述の特性評価後、測定装置内で
上記測定条件下で、連続駆動を行ったところ、基板Ｂに
おいては一定時間駆動後に放出電流Ｉｅが上記測定値の
約５４％に減少したのに対し、基板Ａでは約５％の減少
であった。

【０２２１】次に、基板Ａと基板Ｂの電子放出部をラマ
ン分光法で観察した。ラマン分光法で電子放出部を観察
すると、基板Ｂでは電子放出部の亀裂付近にアモルファ
スカーボンが薄く堆積しているのに対し、基板Ａでは電
極間のポリイミド膜８および導電性有機膜４の一部がア
モルファスカーボンに変質しており、また基板Ｂで形成
されたアモルファスカーボンよりも結晶性が高い部分を
有することが判明した。

【０２２２】［実施例１３］本実施例は、多数の電子放
出素子を単純マトリクス配置した電子源を用いて、画像
形成装置を作製した例である。

【０２２３】複数の導電性膜がマトリクス配線された基
板の一部の平面図を図１８に示す。また、図中のＡ−Ａ
‘断面図を図１９に示す。但し、図１８、図１９で同じ
符号で示したものは、同じ部材を示す。ここで７１は基
板、２と３は電極、４は導電性有機膜、８は被覆膜（有
機膜）である。７２は図１８のＤxmに対応するＸ方向配
線（下配線とも呼ぶ）、７３は図１８のＤynに対応する
Ｙ方向配線（上配線とも呼ぶ）、１５１は層間絶縁層、
１５２は電極２と下配線７２との電気的接続のためのコ
ンタクトホールである。

【０２２４】先ず、本実施例の電子源基板の製造方法
を、図２０乃至図２２を用いて工程順に説明する。尚、
以下に説明する工程−ａ〜ｊは、それぞれ図２０の
（ａ）〜（ｄ）、図２１の（ｅ）〜（ｈ）及び図２２の
（ｉ）〜（ｊ）に対応する。

【０２２５】（工程−ａ）洗浄した青板ガラスの基板上
に真空蒸着法により厚さ５ｎｍのＣｒ、厚さ６０ｎｍの
Ａｕを順次積層した後、レジスト材をスピンナーにより
塗布、焼成後、フォトマスク像を露光、現像して下配線
のレジストパターンを形成し、Ａｕ／Ｃｒ積層膜をウェ
ットエッチングして下配線７２を形成した。

【０２２６】（工程−ｂ）次に、厚さ０．１μｍのシリ
コン酸化膜からなる層間絶縁層１５１を高周波スパッタ
法により堆積した。

【０２２７】（工程−ｃ）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を形成した。エ
ッチングはＣＦ4とＨ2ガスを用いたＲＩＥ（Reactive I
on Etching）法によった。

【０２２８】（工程−ｄ）その後、電極２，３と電極間
ギャップＬとなるべきパターンをレジスト材（ＲＤ−２
０００Ｎ−４１、日立化成社製）で形成し、真空蒸着法
により、厚さ５ｎｍのＴｉ、厚さ１００ｎｍのＮｉを順
次積層した。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、電極２，３間隔
Ｌが３μｍ、電極の幅Ｗが３００μｍの電極２，３を形
成した。

【０２２９】（工程−ｅ）電極２，３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Ｔ
ｉ、厚さ１００ｎｍのＡｕを順次真空蒸着法により堆積
した。リフトオフにより不要部分を除去して所望の形状
の上配線７３を形成した。

【０２３０】（工程−ｆ）溶剤である３８ｇのＮ−メチ
ル−２−ピロリドンと、有機材料の前駆体である２ｇ
のポリアミック酸と、導電性材料である０．９ｇのカ
ーボンブラック（＃５５００、東海カーボン社製）を均
一に分散した混合液６を作成した。

【０２３１】このとき、カーボンブラックの分散にはボ
ールミル( ジルコニア、φ０．３ｍｍ、陶研産業社製)
を用いて均一に分散した。この分散液（混合液６）を電
極２，３を設けた基板上に１５００ｒｐｍ、６０秒スピ
ンナー塗布して薄膜（混合液６）を形成した。

【０２３２】（工程−ｇ）更に、薄膜（混合液６）に３
５０℃で３０分間の加熱焼成処理を施して、カーボンブ
ラックとポリイミドとからなる導電性有機膜４を形成し
た。

【０２３３】（工程−ｈ）その後、導電性有機膜４上
に、溶剤であるＮ−メチル−２−ピロリドンに、有機材
料の前駆体であるポリアミック酸を含む５％溶液を１
５００ｒｐｍ、６０秒スピンナー塗布した後、３５０℃
で３０分間の加熱焼成処理を施して被覆膜８（有機膜
８）を形成した。

【０２３４】（工程−ｉ）次に、導電性有機膜４及び被
覆膜８（有機膜８）のパターニングの目的でレジスト材
を２０００ｒｐｍ、３０秒スピンナー塗布して、９０℃
で３０分間加熱した後、所定のパターンを有するマスク
を用いて露光し、現像液で現像して、１２０℃で３０分
間加熱した。そして、酸素プラズマエッチングによりエ
ッチングし、アセトン中で１０分間超音波照射してレジ
ストを剥離しパターニングをおこなった。このようにし
て作成した、導電性有機膜４の膜厚、およびシート抵抗
値が、それぞれ１８０ｎｍ、２×１０⁵Ω／□であっ
た。また、被覆膜８（有機膜８）の膜厚が５０ｎｍであ
った。

【０２３５】（工程−ｊ）コンタクトホール部分以外を
カバーするようにレジスト膜を形成し、真空蒸着法によ
り、厚さ５ｎｍのＴｉ、厚さ５００ｎｍのＡｕを順次積
層した。リフトオフにより不要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。

【０２３６】以上の工程により、絶縁性基板７１上に下
配線７２、層間絶縁層１５１、上配線７３、電極２，
３、導電性有機膜４及び被覆膜８（有機膜８）が形成さ
れた基板６１を得た。

【０２３７】次に、上記基板６１を真空チャンバー内に
移設し、チャンバー内部が十分な真空度に達した後、各
電子放出素子６４の電極２，３間にパルス電圧を印加
し、フォーミング処理を行った。本実施例では、約１．
３×１０^-3Ｐａの真空雰囲気下で実施例７と同様の矩形
パルスを印加して行った。

【０２３８】次に、以上のようにして作製し、良品検査
を通過した基板６１（図７）を用いて画像形成装置を作
製した。作製手順を図７と図８を用いて説明する。

【０２３９】先ず、上記基板６１をリアプレート７１上
に固定した後、基板６１の５ｍｍ上方に、フェースプレ
ート７６（ガラス基板７３の内面に蛍光膜７４とメタル
バック７５が形成されて構成される）を支持枠７２を介
して配置し、フェースプレート７６、支持枠７２、リア
プレート７１の接合部にフリットガラスを塗布し、大気
中あるいは窒素雰囲気中で４００℃ないし５００℃で１
０分以上焼成することで封着し、パネル（図７中の外囲
器７８）を構成した。なお、リアプレート７１への基板
６１の固定もフリットガラスで行った。

【０２４０】蛍光膜７４は、カラーを実現するために、
ストライプ形状（図８（ａ）参照）の蛍光体とし、先に
ブラックストライプを形成し、その間隙部にスラリー法
により各色蛍光体８２を塗布して蛍光膜７４を作製し
た。ブラックストライプの材料としては、通常よく用い
られている黒鉛を主成分とする材料を用いた。

【０２４１】また、蛍光膜７４の内面側にはメタルバッ
ク７５を設けた。メタルバック７５は、蛍光膜７４の作
製後、蛍光７８４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。

【０２４２】フェースプレート７６には、更に蛍光膜７
４の導電性を高めるため、蛍光膜７４の外面側に透明電
極を設ける場合もあるが、本実施例ではメタルバック７
５のみで十分な導電性が得られたので省略した。

【０２４３】前述の封着を行う際、カラーの場合は各色
蛍光体８２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。

【０２４４】以上のようにして完成したパネル（外囲器
７８）内の雰囲気を排気管（不図示）を通じて、真空ポ
ンプにて排気し、１．３×１０^-4Ｐａ程度の真空度まで
排気した後、排気管をガスバーナーで熱することで溶着
し外囲器７８の封止を行った。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っ
てパネルを完成させた。

【０２４５】次に、上記パネルの容器外端子Ｄｏｘ１乃
至Ｄｏｘｍと、Ｄｏｙ１乃至Ｄｏｙｎ、及び高圧端子７
７を夫々必要な駆動系に接続し、画像形成装置を完成し
た。各電子放出素子に、容器外端子Ｄｏｘ１乃至Ｄｏｘ
ｍと、Ｄｏｙ１乃至Ｄｏｙｎを通じて、走査信号及び変
調信号を不図示の信号発生手段より夫々印加することに
より電子放出させ、高圧端子７７を通じてメタルバック
７５に数ｋＶ以上の高圧を印加して、電子ビームを加速
し、蛍光膜７４に衝突させ、励起・発光させることで画
像を表示した。

【０２４６】その結果、本実施例の画像形成装置では、
各電子放出素子の特性のばらつきが小さいため、輝度の
ばらつきが小さい高品位な画像を表示することができ
た。

【０２４７】［実施例１４］本実施例は、多数の電子放
出素子を梯子状に配線した図１０に示したような電子源
を用いて、図１１に示したような画像形成装置を作製し
た例である。

【０２４８】本実施例の電子源基板１００は、実施例９
と同様にして形成した複数の電子放出素子に対して、図
１０、１１のように共通接続する配線を形成することで
作成することができるため、製造方法の詳細については
省略する。

【０２４９】画像形成装置の作製に当たっては、先ず、
間隙７が形成された複数の電子放出素子が梯子状に配線
された電子源基板１００をリアプレート７１上に固定し
た後、基板１００の上方に、電子通過孔１１１を有する
グリッド電極１１０を、上記ライン状の素子と直交する
方向に配置した。更に、電子源基板１００の５ｍｍ上方
に、フェースプレート７６（ガラス基板７３の内面に蛍
光膜７４とメタルバック７５が形成されて構成される）
を支持枠７２を介して配置し、フェースプレート７６、
支持枠７２、リアプレート７１の接合部にフリットガラ
スを塗布し、大気中あるいは窒素雰囲気中で４００℃な
いし５００℃で１０分以上焼成することで封着し、パネ
ル（図１１中の外囲器７８）を構成した。なお、リアプ
レート７１への基板１００の固定もフリットガラスで行
った。

【０２５０】蛍光膜７４は、カラーを実現するために、
ストライプ形状（図８（ａ）参照）の蛍光体とし、先に
ブラックストライプを形成し、その間隙部にスラリー法
により各色蛍光体８２を塗布して蛍光膜７４を作製し
た。ブラックストライプの材料としては、通常よく用い
られている黒鉛を主成分とする材料を用いた。

【０２５１】また、蛍光膜７４の内面側にはメタルバッ
ク８５を設けた。メタルバック７５は、蛍光膜７４の作
製後、蛍光膜７４の内面側の平滑化処理（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。

【０２５２】フェースプレート７６には、更に蛍光膜７
４の導電性を高めるため、蛍光膜７４の外面側に透明電
極を設ける場合もあるが、本実施例ではメタルバック７
５のみで十分な導電性が得られたので省略した。

【０２５３】前述の封着を行う際、カラーの場合は各色
蛍光体８２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。

【０２５４】以上のようにして完成したパネル（外囲器
７８）内の雰囲気を排気管（不図示）を通じて、真空ポ
ンプにて排気し、１．３×１０^-4Ｐａ程度の真空度まで
排気した後、排気管をガスバーナーで熱することで溶着
し外囲器７８の封止を行った。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っ
てパネルを完成させた。

【０２５５】次に、上記パネルの容器外端子Ｄox1乃至
ＤoxmとＧ1乃至Ｇn、及び高圧端子７７を夫々必要な駆
動系に接続し、画像形成装置を完成した。各電子放出素
子には、容器外端子Ｄox1乃至Ｄoxmを通じて電圧を印加
することにより電子放出させ、放出された電子はグリッ
ド電極１１０の電子通過孔１１１を通過した後、高圧端
子７７を通じ、メタルバック７５に印加された数ｋＶ以
上の高圧により加速され、蛍光膜７４に衝突し、励起、
発光させる。

【０２５６】その際、グリッド電極１１０に情報信号に
応じた電圧を容器外端子Ｇ1〜Ｇnを通じ印加することに
より、電子通過孔１１１を通過する電子ビームを制御し
画像表示することができるが、本実施例では、絶縁層で
あるＳｉＯ₂（不図示）を介し、電子源基板１００の１
０μｍ上方に５０μｍ径の電子通過孔１１１を有するグ
リッド電極１１０を配置することで、加速電圧として６
ｋＶ印加した時、電子ビームのオンとオフは５０Ｖ以内
のグリッド電圧で制御でき、画像表示することができ
た。また、素子間のばらつきが小さく、電子放出特性の
均一性が高いことが確認された。

【０２５７】［実施例１５］図２３は、実施例７により
形成したディスプレイパネル（図７）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。

【０２５８】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は入出カ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は画像入カ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。

【０２５９】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
スピーカ等については説明を省略する。

【０２６０】以下、画像信号の流れに沿って各部の機能
を説明する。

【０２６１】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。

【０２６２】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。

【０２６３】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。

【０２６４】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。

【０２６５】画像入カ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。

【０２６６】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。

【０２６７】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。

【０２６８】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。

【０２６９】入出カ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。

【０２７０】画像生成回路１００７は、前記入出カイン
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。

【０２７１】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
前記入出カ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。

【０２７２】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。

【０２７３】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
記入出カ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。

【０２７４】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、入出カ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。

【０２７５】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。

【０２７６】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。

【０２７７】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。

【０２７８】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。

【０２７９】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。

【０２８０】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。

【０２８１】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。

【０２８２】以上、各部の機能を説明したが、図２３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において逆変換された後、マルチプレクサ１００３
において適宜選択され、駆動回路１００１に入力され
る。一方、デイスプレイコントローラ１００２は、表示
する画像信号に応じて駆動回路１００１の動作を制御す
るための制御信号を発生する。駆動回路１００１は、上
記画像信号と制御信号に基づいてディスプレイパネル２
０１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。

【０２８３】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。

【０２８４】従って、本画像形成装置は、テレビジョン
放送の表示機器、テレビ会議の端末機器、静止画像及び
動画像を扱う画像編集機器、コンピュータの端末機器、
ワードプロセッサを初めとする事務用端末機器、ゲーム
機などの機能を一台で兼ね備えることが可能で、産業用
あるいは民生用として極めて応用範囲が広い。

【０２８５】図２３に示した表示装置は、本発明の技術
的思想に基づいて種々の変形が可能である。例えば図２
３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。

【０２８６】本表示装置においては、とりわけ電子放出
素子を電子ビーム源とするディスプレイパネルの薄型化
が容易であるため、表示装置の奥行きを小さくすること
ができる。それに加えて、大面積化が容易で輝度が高く
視野角特性にも優れるため、臨場感あふれ迫力に富んだ
画像を視認性良く表示することが可能である。

【０２８７】更に、本発明による電子源は、各電子放出
素子の電子放出特性が均一性に優れるため、形成される
画像の画質が高く、また高精細な画像の表示が可能であ
った。

【０２８８】

【発明の効果】以上、説明したように、本発明は、導電
性材料と有機材料との混合膜に、電流を流すことで、間
隙を形成すると同時に、間隙近傍の有機材料を炭化（グ
ラファイト化および／またはアモルファスカーボン化）
する。このため、従来の電子放出素子の活性化工程にお
いて必要であった、有機物ガスの導入圧力制御が不要と
なる。また、有機物ガスを導入しないので、真空雰囲気
に残存するガスの影響が緩和される。さらには、従来の
ような、有機材料を導電性膜上に塗付する工程がないの
で、有機材料と導電性材料の位置ずれや、パターニング
工程の煩雑さを減少できる。これらの結果、均一性の高
い電子放出特性を容易に得ることができる。また、電子
放出素子の製造工程を短縮できるので、コストを削減す
ることができる。

【０２８９】また、本発明の電子源の製造方法によれ
ば、一対の電極をオフセット印刷法で形成し、導電性有
機膜をインクジェット法で形成し、電子放出素子を駆動
するための配線をスクリーン印刷法で形成すすことがで
きる。そのため、電子源の構成部材を非真空で形成で
き、しかも、パターニング工程を別途必要としないの
で、低コスト化が図れる。

【０２９０】更に、本発明の画像形成装置の製造方法に
よれば、容器を組み立てる（封着）前に、電子源の良品
検査を行える。このため、検査を通過した電子源と、検
査を通過したフェースプレートとで容器の組み立てを行
うことができる。そのため、封着工程後の歩留まりが上
がるため、画像形成装置を安価に製造できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電子放出素子の構成を示す模式的平面
図（ａ）及び断面図（ｂ）である。

【図２】本発明の電子放出素子の製造工程の一例を示す
模式図である。

【図３】本発明の電子放出素子の製造に際して採用でき
る通電フォーミング処理における電圧波形の一例を示す
模式図である。

【図４】測定評価機能を備えた真空処理装置の一例を示
す模式図である。

【図５】本発明の電子放出素子の放出電流Ｉｅ、素子電
流Ｉｆと素子電圧Ｖｆの関係の一例を示すグラフであ
る。

【図６】本発明の適用可能な単純マトリクス配置の電子
源の一例を示す模式図である。

【図７】本発明の適用可能な単純マトリクス配置の画像
形成装置の表示パネルの一例を示す模式図である。

【図８】蛍光膜の一例を示す模式図である。

【図９】本発明の画像形成装置にＮＴＳＣ方式のテレビ
信号に応じて表示を行うための駆動回路の一例を示すブ
ロック図である。

【図１０】本発明の適用可能な梯子配置の電子源の一例
を示す模式図である。

【図１１】本発明の適用可能な梯子配置の画像形成装置
の表示パネルの一例を示す模式図である。

【図１２】本発明の電子源の作成プロセスを示す模式図
である。

【図１３】本発明の電子源の作成プロセスを示す模式図
である。

【図１４】本発明の別の形態の電子放出素子の構成を示
す模式図である。

【図１５】本発明の別の形態の電子放出素子の作成プロ
セスを示す模式図である。

【図１６】本発明に好ましく適用できるインクジェット
ヘッドの模式図である。

【図１７】測定評価機能を備えた真空処理装置の一例を
示す模式図である。

【図１８】本発明の実施例で作成したマトリクス状の電
子源を示す模式図である。

【図１９】本発明の図１８のＡ−Ａ‘断面を示す模式図
である。

【図２０】本発明の図１８に示した電子源の作成工程の
一部を示す模式図である。

【図２１】本発明の図１８に示した電子源の作成工程の
一部を示す模式図である。

【図２２】本発明の図１８に示した電子源の作成工程の
一部を示す模式図である。

【図２３】本発明の実施例で作成した画像表示装置の駆
動回路を模式的に示すブロック図である。

【図２４】従来の表面伝導型電子放出素子の一例を示す
模式図である。

【図２５】従来の表面伝導型電子放出素子の製造方法の
一例を示す模式図である。

【符号の説明】

１ 基板 ２，３ 電極 ４ 導電性有機膜 ５ 電子放出部 ６ 導電材料あるいは金属化合物と、有機材料あるいは
有機材料の前駆体とを含有する混合液 ７ 間隙 ８ 炭化領域（有機膜） ９ 溶液 ４０ 電極２、３間の導電性有機膜４を流れる素子電流
Ｉｆを測定するための電流計 ４１ 電子放出素子に素子電圧Ｖｆを印加するための電
源 ４２ 電子放出部５・アノード電極５４間を流れる放出
電流Ｉｅを測定するための電流計 ４３ アノード電極５４に電圧を印加するための高圧電
源 ４４ 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 ４５ 真空装置 ４６ 排気ポンプ ６１ 電子源基板 ６２ Ｘ方向配線 ６３ Ｙ方向配線 ６４ 電子放出素子 ６５ 結線 ７１ リアプレート ７２ 支持枠 ７３ ガラス基板 ７４ 蛍光膜 ７５ メタルバック ７６ フェースプレート ７７ 高圧端子 ７８ 外囲器 ８１ 黒色導電材 ８２ 蛍光体 ９１ 表示パネル ９２ 走査回路 ９３ 制御回路 ９４ シフトレジスタ ９５ ラインメモリ ９６ 同期信号分離回路 ９７ 変調信号発生器 １００ 電子源基板 １０１ 電子放出素子 １０２ Ｄｘ1〜Ｄｘ10は、前記電子放出素子を配線す
るための共通配線 １１０ グリッド電極 １１１ 電子が通過するための空孔 １１２ Ｄｏｘ1 、Ｄｏｘ2 …Ｄｏｘmよりなる容器外
端子 １１３ グリッド電極１１０と接続された容器外端子Ｇ
1、Ｇ2・・・・・Ｇn Ｖｘ及びＶａ 直流電圧源

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平10−40807（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−237571（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−55563（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−161666（ＪＰ，Ａ) 特開2000−90819（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01J 9/02

Claims (11)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電子放出素子の製造方法は、 Ａ） 基体上に、高分子と導電性材料との混合膜で且つ
   導電性を有する導電性有機膜を形成する工程、 Ｂ） 前記導電性有機膜に、電流を流すことで、前記導
   電性有機膜の一部に間隙と炭化領域とを形成する工程、を有する ことを特徴とする導電性有機膜の一部に間隙を
   有する電子放出素子の製造方法。
2. 【請求項２】 前記導電性有機膜は、インクジェット法
   を用いて形成され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。
3. 【請求項３】 前記インクジェット法は、バブルジェッ
   ト方式であることを特徴とする請求項２に記載の電子放
   出素子の製造方法。
4. 【請求項４】 前記インクジェット法が、ピエゾジェッ
   ト方式であることを特徴とする請求項２に記載の電子放
   出素子の製造方法。
5. 【請求項５】 前記高分子が、全芳香族系高分子または
   ポリアクリロニトリルの中から選ばれた少なくとも１つ
   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。
6. 【請求項６】 前記全芳香族系高分子がポリイミド、ポ
   リベンゾイミダゾール、ポリアミドイミドであることを
   特徴とする請求項５に記載の電子放出素子の製造方法。
7. 【請求項７】 前記導電性材料が、Ｐｄ、Ｒｕ、Ａｇ、
   Ｃｕ、Ｔｂ、Ｃｄ、Ｆｅ、Ｐｂ、Ｚｎ、ＰｄＯ、ＳｎＯ
   ₂、Ｉｎ₂Ｏ₃、ＰｂＯ、Ｓｂ₂Ｏ₃、ＨｆＢ₂、ＺｒＢ₂、
   ＬａＢ₆、ＣｅＢ₆、ＹＢ₄、ＧｄＢ₄、ＴｉＣ、ＺｒＣ、
   ＨｆＣ、ＴａＣ、ＳｉＣ、ＷＣ、ＴｉＮ、ＺｒＮ、Ｈｆ
   Ｎ、ポリアセチレン、ポリ−ｐ−フェニレン、ポリフェ
   ニレンスルフィド、ポリピロール、Ｓｉ、Ｇｅ、カーボ
   ン、グラファイトの中から選ばれた少なくとも１つであ
   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。
8. 【請求項８】 前記導電性材料が、金属、酸化物、硼化
   物、炭化物、窒化物、導電性高分子、半導体の中から選
   ばれた少なくとも１つ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。
9. 【請求項９】 電子放出素子を複数配列形成した電子源
   の製造方法であって、該電子放出素子が、請求項１乃至
   ８のいずれかに記載の製造方法により形成されることを
   特徴とする電子源の製造方法。
10. 【請求項１０】 前記電子源の製造方法は、 Ａ） オフセット印刷法を用いて、一対の電極を複数
    組、基体上に配列形成するステップ、 Ｂ） スクリーン印刷法を用いて、上記一対の電極の一
    方と共通に接続するＸ方向配線を複数、基体上に形成す
    るステップ、 Ｃ） スクリーン印刷法を用いて、上記一対の電極の他
    方と共通に接続するＹ方向配線を複数、基体上に形成す
    るステップ、 ここで、上記Ｙ方向配線は、上記Ｘ方向配線上に、スク
    リーン印刷法を用いて形成された絶縁層により電気的に
    絶縁される、 そして、上記Ｙ方向とＸ方向は、略垂直方向であり、 Ｄ） インクジェット法を用いて、上記一対の電極間の
    各々を接続するように、 前記導電性有機膜を配置するステップ、 Ｅ） 上記Ｘ方向配線およびＹ方向配線を介して、前記
    導電性有機膜に電流を流すことで、前記各導電性有機膜
    に間隙を形成するステップ、 とを有することを特徴とする請求項９に記載の電子源の
    製造方法。
11. 【請求項１１】 電子放出素子を複数配列形成した電子
    源と、該電子源に対向して配置された画像形成部材とを
    有する画像形成装置の製造方法であって、 該電子源が、請求項９、または１０に記載の製造方法に
    より形成されることを特徴とする画像形成装置の製造方
    法。