JP3122879B2 - 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、電子放出素子の製
造方法、電子放出素子を多数個配置してなる電子源の製
造方法、及び該電子源を用いて構成した表示装置や露光
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】従来、電子放出素子には大別して熱電子
放出素子と冷陰極電子放出素子の２種類が知られてい
る。冷陰極電子放出素子には電界放出型（以下、「ＦＥ
型」と称す。）、金属／絶縁層／金属型（以下、「ＭＩ
Ｍ型」と称す。）や表面伝導型電子放出素子等が有る。

【０００３】ＦＥ型の例としては、Ｗ．Ｐ． Ｄｙｋｅ
ａｎｄ Ｗ．Ｗ． Ｄｏｌａｎ，“Ｆｉｅｌｄ Ｅｍ
ｉｓｓｉｏｎ”， Ａｄｖａｎｃｅ ｉｎ Ｅｌｅｃｔ
ｒｏｎ Ｐｈｙｓｉｃｓ， ８，８９（１９５６）ある
いはＣ．Ａ． Ｓｐｉｎｄｔ， “Ｐｈｙｓｉｃａｌ
Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｔｈｉｎ−ｆｉｌｍｆｉ
ｅｌｄ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｃａｔｈｏｄｅｓ ｗｉｔ
ｈ ｍｏｌｙｂｄｅｎｕｍ ｃｏｎｅｓ”， Ｊ． Ａ
ｐｐｌ． Ｐｈｙｓ． ，４７，５２４８（１９７６）
等に開示されたものが知られている。

【０００４】ＭＩＭ型の例としては、Ｃ．Ａ． Ｍｅａ
ｄ， “Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｆＴｕｎｎｅｌ−Ｅｍ
ｉｓｓｉｏｎ Ｄｅｖｉｃｅｓ”， Ｊ． Ａｐｐｌ．
Ｐｈｙｓ．， ３２，６４６（１９６１）等に開示され
たものが知られている。

【０００５】表面伝導型電子放出素子の例としては、
Ｍ．Ｉ． Ｅｌｉｎｓｏｎ， Ｒａｄｉｏ Ｅｎｇ．
Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｐｈｙｓ．， １０，１２９０（１
９６５）等に開示されたものがある。

【０００６】表面伝導型電子放出素子は、絶縁性基板上
に形成された小面積の薄膜に、膜面に平行に電流を流す
ことにより、電子放出が生ずる現象を利用するものであ
る。この表面伝導型電子放出素子としては、前記エリン
ソン等によるＳｎＯ₂薄膜を用いたもの、Ａｕ薄膜によ
るもの［Ｇ．Ｄｉｔｔｍｅｒ：“Ｔｈｉｎ Ｓｏｌｉｄ
Ｆｉｌｍｓ”，９，３１７（１９７２）］、Ｉｎ₃Ｏ₂
／ＳｎＯ₂薄膜によるもの［Ｍ．Ｈａｒｔｗｅｌｌ ａ
ｎｄ Ｃ．Ｇ．Ｆｏｎｓｔａｄ：“ＩＥＥＥＴｒａｎ
ｓ．ＥＤ Ｃｏｎｆ．”，５１９（１９７５）］、カー
ボン薄膜によるもの［荒木久 他：真空、第２６巻、第
１号、２２頁（１９８３）］等が報告されている。

【０００７】これらの表面伝導型電子放出素子の典型的
な例として、前述のＭ．ハートウェルの素子構成を図１
８に模式的に示す。同図において１２０１は基板であ
る。１２０３は導電性膜で、Ｈ型形状のパターンに形成
された金属酸化物薄膜等からなり、後述の通電フォーミ
ングと呼ばれる通電処理により電子放出部１２０２が形
成される。尚、図中の間隔Ｌは、０．５〜１ｍｍ、Ｗ’
は、０．１ｍｍで設定されている。

【０００８】これらの表面伝導型電子放出素子において
は、電子放出を行う前に導電性膜１２０３を予め通電フ
ォーミングと呼ばれる通電処理によって電子放出部１２
０２を形成するのが一般的である。即ち、通電フォーミ
ングとは、前記導電性膜１２０３の両端に電圧を印加通
電し、導電性膜１２０３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１２０２を形成する処理である。尚、電子放出
部１２０２では導電性膜１２０３の一部に亀裂が発生し
ており、その亀裂付近から電子放出が行われる。

【０００９】上述のＭ．ハートウェルの素子とは別に、
本出願人は、絶縁性の基体上に、導電体により形成され
た対向する一対の素子電極を形成し、これらの電極とは
別に両電極を連絡する導電性膜を形成し、通電フォーミ
ングにより電子放出部を形成した構成の素子を報告して
いる。かかる通電フォーミングの方法としては、パルス
電圧を印加し、このパルスの波高値を漸増させる方法が
適用できることも報告している。これらの構成及び方法
については、例えば、特願平６−１４１６７０号の明細
書中に、その一例が記載されている。

【００１０】上述の表面伝導型電子放出素子は、構造が
単純であることから、大面積に亙って多数素子を配列形
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、荷電ビーム源、
表示装置等の画像形成装置への利用が挙げられる。

【００１１】従来、多数の表面伝導型電子放出素子を配
列形成した例としては、並列に表面伝導型電子放出素子
を配列し、個々の表面伝導型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（梯子型配置とも呼ぶ）した電子源が挙
げられる（例えば、特開昭６４−３１３３２号公報、特
開平１−２８３７４９号公報、同２−２５７５５２号公
報）。

【００１２】また、特に表示装置においては、液晶を用
いた表示装置と同様の平板型表示装置とすることが可能
で、しかもバックライトが不要な自発光型の表示装置と
して、表面伝導型電子放出素子を多数配置した電子源
と、この電子源からの電子線の照射により可視光を発光
する蛍光体とを組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）。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】電子放出素子について
は、これを適用した画像形成装置が、表示画像を構成す
る画素間の輝度のばらつきが少ない均一な画像を安定し
て提供できるよう、更に電子放出特性の均一性と安定性
の向上が要望されている。

【００１４】しかしながら、上述のＭ．ハートウェルの
電子放出素子にあっては、電子放出の均一性と安定性に
ついて、必ずしも満足のゆくものが得られていない。具
体的には、前述のフォーミング処理によって形成された
電子放出部は、その形態が電子放出部全体に渡って不均
一であるため、かかる素子を基板上に複数配置して、例
えば平面型画像形成装置などに利用する電子源を形成す
ると、複数の素子間においても電子放出部の形態が不均
一であり、その電子放出特性に至っても均一な電子放出
を行うことが困難であろうと思われる。従って、これを
用いて均一で動作安定性に優れた画像形成装置を提供す
ることは極めて難しいと言わざるを得ない。

【００１５】一方、本出願人により報告された電子放出
素子及びその製造方法によれば、上記の問題点は相当改
善することが出来、これを用いた電子源及び画像形成装
置についても、前述の出願においてもその例が報告され
ている。

【００１６】しかしながら、より高度な応用に用いるた
めには、電子放出特性の均一性と安定性の更なる向上が
求められている。とりわけ、多数の表面伝導型電子放出
素子を配置した電子源を製造する工程で、通電フォーミ
ングにより電子放出部を形成する工程では、比較的大き
な電力が必要となり、従って、配線を流れる電流も大き
くなる。このため、配線の有する電気抵抗により電圧降
下が起こり、フォーミング工程で電子放出素子にかかる
実効的な電圧が素子毎に異なってしまう。このため、素
子毎の電子放出特性に無視できない違いが生ずる場合が
ある。

【００１７】また、電子放出素子の形成に大きな電力を
必要とするため、電子放出部が必ずしも好ましい状態に
形成されず、電子放出効率などの電子放出特性自体も十
分なものが得られない場合がある。

【００１８】本発明の目的は、上述した解決すべき技術
課題を解決し、より均一で安定な電子放出特性を有する
電子放出素子、該電子放出素子を多数備える電子源を提
供することにある。本発明の別の目的は、より均一で動
作安定性に優れ、より高品位な画像を形成し得る画像形
成装置を提供することにある。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに成された本発明の構成は、以下の通りである。

【００２０】即ち、本発明の第一は、電子放出素子の製
造方法であって、基体上に導電性膜を配置する工程と、
還元性物質を含有する雰囲気中で、前記導電性膜に、パ
ルス電圧の波高値を増加させながら電圧を印加し、前記
導電性膜が低抵抗化もしくは凝集を始める電圧Ｖ _h まで
パルス波高値が達した後、一定時間Ｔ _h 該電圧Ｖ _h を保持
しながらパルス状電圧を印加することにより、前記導電
性膜に電子放出部を形成する通電工程と、を有すること
を特徴とする電子放出素子の製造方法に関する。

【００２１】上記本発明の電子放出素子の製造方法は、
さらなる特徴として、「前記一定時間Ｔ _h 経過後、パル
ス幅を大きくしてパルス状電圧を印加する」こと、 「前
記一定時間Ｔ _h 経過後、パルス波高値を増加させてパル
ス状電圧を印加する」こと、「前記還元性物質は、
Ｈ₂、ＣＯあるいは有機物から選択される物質であ
る、」こと、「前記パルス状電圧は、予め決められたイ
ンターバルを置いて複数回印加される、」こと、「前記
導電性膜に印加されるパルス状電圧の波高値は、徐々に
増加する、」こと、「前記導電性膜に印加されるパルス
状電圧の波高値は、予め決められた値まで徐々に増加
し、その後一定の値に保持される、」こと、「前記導電
性膜に印加されるパルス状電圧の波高値は、予め決めら
れた値に維持され、その後徐々に増加する、」こと、
「前記通電工程の後に、さらに、前記電子放出部に炭素
或いは炭素化合物或いは金属或いは金属化合物を、配置
する工程を有する、」こと、「前記炭素或いは炭素化合
物或いは金属或いは金属化合物を、電子放出部に配置す
る工程は、有機物を含有する雰囲気中或いは金属化合物
を含有する雰囲気中で、前記導電性膜に通電する工程で
ある、」こと、「前記有機物を含有する雰囲気中或いは
金属化合物を含有する雰囲気中における通電は、パルス
状電圧を繰り返し印加する工程である、」こと、をも含
むものである。

【００２２】また、本発明の第二は、複数の電子放出素
子を有する電子源の製造方法であって、前記電子放出素
子が本発明の第一の方法により製造されることを特徴と
する電子源の製造方法に関する。

【００２３】さらに、本発明の第三は、電子源と、画像
形成部材とを有する画像形成装置の製造方法であって、
前記電子源が本発明の第二の方法により製造されること
を特徴とする画像形成装置の製造方法に関する。

【００２４】本発明の電子放出素子及び電子源の製造方
法によれば、複数素子にわたりより均一で安定な電子放
出が可能な電子放出素子及び電子源が得られる。また、
本発明の画像形成装置の製造方法によれば、ばらつきが
少なく動作安定性に優れた良好な画像を表示し得る画像
形成装置が得られる。

【００２５】

【発明の実施の形態】次に、本発明の好ましい実施態様
を示す。

【００２６】本発明に適用し得る電子放出素子は、先述
したような冷陰極型の電子放出素子に分類されるもの
で、それらの中でも電子放出特性等の観点から特に表面
伝導型の電子放出素子が好適である。このため、以下で
は表面伝導型電子放出素子を例に挙げて説明する。

【００２７】本発明に適用し得る表面伝導型電子放出素
子の基本的構成には、大別して、平面型と垂直型の２つ
がある。まず、平面型の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。

【００２８】図１は、本発明に適用し得る平面型の表面
伝導型電子放出素子の一構成例を示す模式図であり、図
１（ａ）は平面図、図１（ｂ）は縦断面図である。図１
において、１は基板（基体）、４と５は電極（素子電
極）、３は導電性膜、２は電子放出部である。

【００２９】基板１としては、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及びＳｉ基板等を用いることが
できる。

【００３０】対向する素子電極４，５の材料としては、
一般的な導体材料を用いることができ、例えばＮｉ、Ｃ
ｒ、Ａｕ、Ｍｏ、Ｗ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｐｄ等
の金属或は合金及びＰｄ、Ａｇ、Ａｕ、ＲｕＯ₂、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体導体材料等から適宜選択される。

【００３１】素子電極間隔Ｌ、素子電極長さＷ₁、導電
性膜３の幅Ｗ₂及び厚さ等は、応用される形態等を考慮
して、設計される。素子電極間隔Ｌは、好ましくは、数
百ｎｍから数百μｍの範囲とすることができ、より好ま
しくは、素子電極間に印加する電圧等を考慮して数μｍ
から数十μｍの範囲とすることができる。

【００３２】素子電極長さＷ₁は、電極の抵抗値、電子
放出特性を考慮して、数μｍから数百μｍの範囲とする
ことができる。素子電極４，５の膜厚ｄは、数十ｎｍか
ら数μｍの範囲とすることができる。

【００３３】尚、図１に示した構成だけでなく、基板１
上に、導電性膜３、対向する素子電極４，５の順に積層
した構成とすることもできる。

【００３４】導電性膜３を構成する主な材料としては、
例えばＰｄ，Ｐｔ，Ｒｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｔｉ，Ｉｎ，Ｃ
ｕ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｚｎ，Ｓｎ，Ｔａ，Ｗ，Ｐｂ等の金
属、ＰｄＯ，ＳｎＯ₂，Ｉｎ₂Ｏ₃，ＰｂＯ，Ｓｂ₂Ｏ₃等
の酸化物、ＨｆＢ₂，ＺｒＢ₂，ＬａＢ₆，ＣｅＢ₆，ＹＢ
₄，ＧｄＢ₄等の硼化物、ＴｉＣ，ＺｒＣ，ＨｆＣ，Ｔａ
Ｃ，ＳｉＣ，ＷＣなどの炭化物、ＴｉＮ，ＺｒＮ，Ｈｆ
Ｎ等の窒化物、Ｓｉ，Ｇｅ等の半導体、カーボン等が挙
げられる。

【００３５】導電性膜３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
ミング条件等を考慮して適宜設定される。この導電性膜
３の膜厚は、好ましくは数Åから数百ｎｍであり、その
抵抗値Ｒｓが、１０²〜１０⁷Ω／□の抵抗値を示す膜厚
で形成したものが好ましく用いられる。なおＲｓは、幅
がｗで長さがｌの薄膜の、長さ方向に測定した抵抗Ｒ
を、Ｒ＝Ｒｓ（ｌ／ｗ）と置いたときの値である。上記
抵抗値を示す膜厚はおよそ５ｎｍから５０ｎｍの範囲に
あり、この膜厚範囲において、それぞれの材料の薄膜は
微粒子膜の形態を有している。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（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、数Åから
数百ｎｍの範囲、好ましくは、１ｎｍから２０ｎｍの範
囲である。

【００３６】なお、本明細書では頻繁に「微粒子」とい
う言葉を用いるので、その意味について説明する。

【００３７】小さな粒子を「微粒子」と呼び、これより
も小さなものを「超微粒子」と呼ぶ。「超微粒子」より
もさらに小さく、原子の数が数百個程度以下のものを
「クラスター」と呼ぶことは広く行われている。

【００３８】しかしながら、それぞれの境は厳密なもの
ではなく、どの様な性質に注目して分類するかにより変
化する。また「微粒子」と「超微粒子」を一括して「微
粒子」と呼ぶ場合もあり、本明細書中での記述はこれに
沿ったものである。

【００３９】例えば、「実験物理学講座１４ 表面・微
粒子」（木下是雄 編、共立出版１９８６年９月１日発
行）では、「本稿で微粒子と言うときにはその直径がだ
いたい２〜３μｍ程度から１０ｎｍ程度までとし、特に
超微粒子というときは粒径が１０ｎｍ程度から２〜３ｎ
ｍ程度までを意味することにする。両者を一括して単に
微粒子と書くこともあってけっして厳密なものではな
く、だいたいの目安である。粒子を構成する原子の数が
２個から数十〜数百個程度の場合はクラスターと呼
ぶ。」（１９５ページ ２２〜２６行目）と記述されて
いる。

【００４０】付言すると、新技術開発事業団の“林・超
微粒子プロジェクト”での「超微粒子」の定義は、粒径
の下限はさらに小さく、次のようなものであった。

【００４１】「創造科学技術推進制度の“超微粒子プロ
ジェクト”（１９８１〜１９８６）では、粒子の大きさ
（径）がおよそ１〜１００ｎｍの範囲のものを“超微粒
子”（ｕｌｔｒａ ｆｉｎｅ ｐａｒｔｉｃｌｅ）と呼
ぶことにした。すると１個の超微粒子はおよそ１００〜
１０⁸個くらいの原子の集合体という事になる。原子の
尺度でみれば超微粒子は大〜巨大粒子である。」（「超
微粒子−創造科学技術」林主税、上田良二、田崎明
編；三田出版 １９８８年 ２ページ１〜４行目）／
「超微粒子よりさらに小さいもの、すなわち原子が数個
〜数百個で構成される１個の粒子は、ふつうクラスター
と呼ばれる」（同書２ページ１２〜１３行目）。

【００４２】上記のような一般的な呼び方をふまえて、
本明細書において「微粒子」とは多数の原子・分子の集
合体で、粒径の下限は数Å〜１ｎｍ程度、上限は数μｍ
程度のものを指すこととする。

【００４３】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により構成され、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の手法等
に依存したものとなるが、かかる亀裂幅は一様で５０ｎ
ｍ以下であることが好ましい。亀裂幅の測定は、電子顕
微鏡により亀裂を電子放出部全長にわたって観察し、電
子放出部に沿って、１μｍ毎に測定点を決め、各部で亀
裂の幅を測定する。そして、本明細書において『亀裂幅
が一様である』とは、全測定点の７０％以上の点におけ
る測定値が、ある中心値の上下２０％以内に収まってい
ることを意味する。また、電子放出部全体について『亀
裂幅』という場合は、上記の中心値を意味する。

【００４４】電子放出部２の内部には、数Åから数十ｎ
ｍの範囲の粒径の導電性微粒子が存在する場合もある。
この導電性微粒子は、導電性膜３を構成する材料の元素
の一部、あるいは全ての元素を含有するものとなる。電
子放出部２及びその近傍の導電性膜３には、後述する活
性化工程を経た場合、その活性化工程を行った気相中に
含まれる一部あるいは全ての元素からなる単体物質及び
化合物を有する場合もある。具体的には、炭素及び／又
は炭素化合物あるいは金属及び／又は金属化合物を有す
る。尚、電子放出部２の位置は、図１に限るものではな
い。

【００４５】次に、垂直型の表面伝導型電子放出素子に
ついて説明する。

【００４６】図２は、本発明に適用し得る垂直型の表面
伝導型電子放出素子の一構成例を示す模式図であり、図
１に示した部位と同じ部位には図１に付した符号と同一
の符号を付している。２１は段差形成部である。基板
１、素子電極４及び５、導電性膜３、電子放出部２は、
前述した平面型表面伝導型電子放出素子の場合と同様の
材料で構成することができる。段差形成部２１は、真空
蒸着法、印刷法、スパッタ法等で形成されたＳｉＯ₂等
の絶縁性材料で構成することができる。段差形成部２１
の膜厚は、先に述べた平面型の表面伝導型電子放出素子
の素子電極間隔Ｌに対応し、数百ｎｍから数百μｍの範
囲とすることができる。この膜厚は、段差形成部の製
法、及び、素子電極間に印加する電圧を考慮して設定さ
れるが、数μｍから数十μｍの範囲が好ましい。

【００４７】導電性膜３は、素子電極４及び５と段差形
成部２１作製後に、該素子電極４，５の上に積層され
る。電子放出部２は、図２においては、段差形成部２１
に形成されているが、作成条件、フォーミング条件等に
依存し、形状、位置ともこれに限られるものではない。

【００４８】図１に示した構成の表面伝導型電子放出素
子を例に、図３の製造工程図に基づいてその製造方法の
一例を以下に説明する。尚、図３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。

【００４９】１）絶縁性基板１を洗剤、純水及び有機溶
剤等を用いて十分に洗浄した後、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４，５を形成
する（図３（ａ））。

【００５０】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、有機金属膜を形成する。有機
金属溶液には、前述の導電性膜３の材料の金属を主元素
とする有機化合物の溶液を用いることができる。有機金
属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、金属酸化物からなる導電性膜３を形
成する（図３（ｂ））。ここでは、有機金属溶液の塗布
法を挙げて説明したが、導電性膜３の形成法はこれに限
られるものではなく、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。

【００５１】３）続いて、フォーミング工程を施す。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には局所的に破壊，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２を構
成する（図３（ｃ））。

【００５２】フォーミング処理のために素子に印加する
電圧は、パルス状の電圧を用いる。パルスの形状として
は、例えば図２０（ａ）に示すような波高値が一定の三
角波パルスや、図２０（ｂ）に示すような波高値の漸増
する三角波パルスを用いることができる。

【００５３】図２０（ａ）の形状のパルスの場合、例え
ばパルス幅Ｔ₁を１μ秒〜１０ｍ秒、パルス間隔Ｔ₂を１
０μ秒〜１００ｍ秒程度とし、波高値を適宜選択して、
数秒から数十分印加する。図２０（ｂ）の形状のパルス
の場合、Ｔ₁，Ｔ₂は上記と同様とし、波高値を徐々に増
加させながら印加する。但し、本発明では、後述する様
に、パルス電圧の波高値を増加させながら電圧を印加
し、前記導電性膜が低抵抗化もしくは凝集を始める電圧
Ｖ _h までパルス波高値が達した後、一定時間Ｔ _h 該電圧Ｖ
_h を保持しながらパルス状電圧を印加する。

【００５４】通電フォーミング処理の終了は、パルスと
パルスの間に、導電性膜３の破壊、変形もしくは変質を
引き起こさない程度の電圧パルスを印加し、素子に流れ
る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素子に流れる電流を測定し、
抵抗値を求めて、１ＭΩを越えた時点で通電フォーミン
グを終了するのが好ましい。

【００５５】上記の通電フォーミング処理は、還元性物
質を含有する雰囲気中にて行う。

【００５６】導電性膜３が金属酸化物よりなる場合は、
還元性を有する物質としてＨ₂，ＣＯ等の他、メタン、
エタン、エチレン、プロピレン、ベンゼン、トルエン、
メタノール、エタノール、アセトンなどの有機物質のガ
スも効果がある。これは、還元により導電性膜を構成す
る物質が金属酸化物から金属に変化する際、凝集を伴う
からであると思われる。一方、導電性膜３が金属より構
成される場合は、当然還元に伴う凝集は起こらないの
で、ＣＯやアセトン等は凝集を促進する効果を示さない
が、Ｈ₂はこの場合でも凝集を促進する効果を示す。

【００５７】上記のような雰囲気中で通電フォーミング
処理を行うと、必要な電力は従来のように真空中で同様
な処理を行った場合に比べ、数十％低下させることがで
きる。これは、従来の方法では、素子に流れる電流によ
り発生するジュール熱により、導電性膜３の温度が上昇
し、これにより局所的な破壊、変形ないし変質が生じ、
電子放出部２が形成される対し、上記のような雰囲気中
で通電フォーミング処理を行うと、導電性膜の凝集を促
進する物質により、導電性膜の局所的破壊、変形ないし
変質が促進され、処理に必要な電力を低下させることが
できるためであると推測される。

【００５８】還元性物質のガスの好ましい圧力は、ガス
の種類、導電性膜３の材質、印加する電圧パルスの波形
などの条件により異なる。圧力が比較的低い場合には、
パルス波高値の漸増する電圧パルスの印加によりフォー
ミング処理を行うとき、処理に必要な電力を低下させる
効果が現れる。一方、圧力が高い場合には、パルス波高
値が一定の電圧パルスを印加することによって、亀裂幅
を均一にし、且つリーク電流の発生を防ぐ効果を得るこ
とができる。

【００５９】また、導電性膜３の材質が比較的還元され
やすい金属酸化物である場合には、複数の素子を処理す
るとき、それぞれの導電性膜の抵抗値にバラツキがあっ
てもこれに起因する電子放出特性のバラツキを抑制する
効果が期待される。すなわち、金属酸化物よりなる導電
性膜に上記雰囲気中で電流を流したとき、発熱による温
度上昇のため還元が起こり、導電性膜の抵抗値が低下す
る。このとき、素子に印加する電圧パルスの波高値を一
定に保持しておくと、導電性膜に流れる電流は増加し、
発熱量も増加する。そして、導電性膜の初めの抵抗値が
素子毎に異なっていても、電子放出部の形成が起こると
きの発熱量はどの素子でも概略同じ程度と考えられるた
め、同じ条件のパルス電圧を印加しておけば、導電性膜
の抵抗値が同じ値まで低下したところで電子放出部の形
成が起こることになる。このため、どの素子でもほぼ同
じ条件で電子放出部の形成が行われ、電子放出特性のバ
ラツキが抑制される。

【００６０】本発明においては、通電フォーミングのパ
ルス電圧としては、図４（ａ）あるいは図４（ｂ）に示
す波形を好ましく用いる。

【００６１】かかる通電フォーミングでは、パルス電圧
の波高値を、例えば０．１Ｖステップづつ増加させなが
ら電圧を印加し、導電性膜３が低抵抗化もしくは凝集を
始める電圧Ｖ_hまでパルス波高値が達した後、一定時間
Ｔ_h、例えば数秒から数十分電圧Ｖ_hを保持しながらパル
スを印加することで行う。

【００６２】このように、電圧Ｖ_hで一定時間Ｔ_h保持す
ることで、導電性膜３の一部に導電性膜材料が凝集した
微粒子からなる不連続膜の領域を徐々に形成することが
できる。この間、導電性膜３を含む素子電極４，５間の
抵抗値は高抵抗に向かい、十分に抵抗値が高抵抗に達し
た状態でフォーミング処理を終了する。また、Ｔ_hの時
間保持する間に抵抗値が十分に高抵抗に達しない場合に
は、更に、パルス幅を大きくしてパルスを印加して高抵
抗化を進め、フォーミングを終了させる方法（図４
（ａ））と、パルス波高値を再び増加させて高抵抗化を
進め、フォーミングを終了させる方法（図４（ｂ））、
そしてこの両方を併用して、パルス幅を広げて更にパル
ス波高値を増加させる方法（不図示）がある。このよう
にして、導電性膜３の一部に５０ｎｍ以下の幅の亀裂か
らなる電子放出部２を形成できる。この点に関して更に
説明する。

【００６３】前述の特願平６−１４１６７０号の明細書
に記載されたパルス波高値を漸増させる方法を、ＰｄＯ
微粒子よりなる導電性膜を有する素子を真空中でフォー
ミング処理する工程に適用した場合、素子の抵抗値は、
パルス波高値を増加させるにつれて、概略図２１に模式
的に示したように変化し、パルス波高値がＶ_formに達し
た時点で、フォーミング処理が完了する。すなわち、素
子電極間にパルス電圧を印加し、導電性膜に電流を流す
ことにより、発熱が起こり、導電性膜の温度が上昇す
る。この発熱量が大きければ導電性膜の一部が一挙に変
形・変質され、抵抗値が大きくなる。一方、発熱量がそ
れほど大きくない場合には、導電性膜の材質が徐々に凝
集を起こす。該導電性膜の材質が、ＰｄＯの様に比較的
容易に還元される金属酸化物の場合には、還元が同時に
進行する。

【００６４】図２１で、パルス波高値がＶ_sを越えた
後、素子の抵抗値が一旦減少してから上昇に転ずるの
は、還元による抵抗の低下と、凝集により電流のパスが
切断されて抵抗が上昇する効果との競合によるものと思
われる。導電性膜が、金属により形成されている場合に
は、抵抗の低下は金属酸化物の場合よりも小さくなる
が、同様の振る舞いをする。この場合の抵抗の低下の要
因は明確にはわからないが、導電性膜を構成する金属微
粒子あるいは金属の結晶粒の間の接触抵抗が小さくなる
ためではないかと推測している。いずれにしても、パル
ス波高値がＶ_s を越えると、導電性膜の材質が凝集を起
こすものと考えられる。Ｖ_sの値自体は、印加するパル
スのパルス幅、パルス間隔、導電性膜の抵抗及び材質な
どに依存するものである。

【００６５】すなわち、導電性膜３が低抵抗化もしくは
凝集を始める電圧Ｖ_hとは、上記Ｖ_sより大きく、且つＶ
_formよりも十分に小さな電圧値である。

【００６６】図４に示した通電フォーミングのパルス電
圧波形において、パルス幅Ｔ₁は例えば１μ秒〜１０ｍ
秒、パルス間隔Ｔ₂は１００μ秒〜数秒、一定時間Ｔ_h後
のパルス電圧のパルス幅Ｔ₁は１０μ秒〜１秒であり、
Ｖ_hは導電性膜３の材料及び形態、Ｔ₁，Ｔ₂等により適
宜設定されるが、電圧を単調に増加させながら電圧を印
加していく従来のフォーミング処理で観測されるフォー
ミング電圧Ｖ_form、即ち素子抵抗が急激に高抵抗化する
電圧に対して、０．数％〜数十％低い電圧に設定され
る。パルス幅Ｔ₁に対しパルス間隔Ｔ₂は十分に長いこと
が好ましく、Ｔ₂／Ｔ₁≧５、望ましくはＴ₂／Ｔ₁≧１
０、さらに望ましくはＴ₂／Ｔ₁≧１００である。尚、印
加する電圧波形は、図示される矩形波に限定されるもの
ではなく、三角波等の所望の波形を用いることができ
る。Ｖ_hの適切な値は、Ｔ₁，Ｔ₂の値はもちろんのこ
と、パルス波形が矩形波、三角波などのいずれであるか
などによっても影響を受けるため、これらの条件に合わ
せて設定される。

【００６７】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のが好ましい。活性化工程と
は、この工程により、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。

【００６８】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、素子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。適当な有機物質としては、アルカン、アルケ
ン、アルキンの脂肪族炭化水素類、芳香族炭化水素類、
アルコール類、アルデヒド類、ケトン類、アミン類、フ
ェノール、カルボン酸、スルホン酸等の有機酸類等を挙
げることが出来、具体的には、メタン、エタン、プロパ
ンなどＣ_nＨ_2n+2で表される飽和炭化水素、エチレン、
プロピレンなどＣ_nＨ_2n等の組成式で表される不飽和炭
化水素、ベンゼン、トルエン、メタノール、エタノー
ル、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、アセトン、
メチルエチルケトン、メチルアミン、エチルアミン、フ
ェノール、蟻酸、酢酸、プロピオン酸等が使用できる。
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が素子上に堆積し、素子電流
Ｉ_f，放出電流Ｉ_eが、著しく変化するようになる。

【００６９】なお、適当な蒸気圧を有する金属化合物を
含有する雰囲気下で、活性化処理を行うことにより、当
該金属を素子上に堆積させ同様の効果を得ることもでき
る。金属化合物としては、フッ化物、塩化物、臭化物、
ヨウ化物等の金属ハロゲン化物、メチル化物、エチル化
物、ベンジル化物などのアルキル金属類、アセチルアセ
トナート、ジピバノイルメタナート、ヘキサフルオロア
セチルアセトナート等の金属β−ジケトナート類、アリ
ル錯体、シクロペンタジエニル錯体等の金属エニル錯体
類、ベンゼン錯体等のアレーン錯体、金属カルボニル
類、金属アルコキシド類など及びこれらの複合した化合
物などを挙げることが出来る。本発明において、より好
適な化合物の例として、ＮｂＦ₅，ＮｂＣｌ₅，Ｎｂ（Ｃ
₅Ｈ₅）（ＣＯ）₄，Ｎｂ（Ｃ₅Ｈ₅）₂Ｃｌ₂，ＯｓＦ₄，Ｏ
ｓ（Ｃ₃Ｈ₇Ｏ₂）₃，Ｏｓ（ＣＯ）₅，Ｏｓ₃（ＣＯ）₁₂，
Ｏｓ（Ｃ₅Ｈ₅）₂，ＲｅＦ₅，ＲｅＣｌ₅，Ｒｅ（ＣＯ）
₁₀，ＲｅＣｌ（ＣＯ）₅，Ｒｅ（ＣＨ₃）（ＣＯ）₅，Ｒ
ｅ（Ｃ₅Ｈ₅）（ＣＯ）₃，Ｔａ（Ｃ₅Ｈ₅）（ＣＯ）₄，Ｔ
ａ（ＯＣ₂Ｈ₅）₅，Ｔａ（Ｃ₅Ｈ₅）₂Ｃｌ₂，Ｔａ（Ｃ₅Ｈ
₅）₂Ｈ₃，ＷＦ₆，Ｗ（ＣＯ）₆，Ｗ（Ｃ₅Ｈ₅）₂Ｃｌ₂，
Ｗ（Ｃ₅Ｈ₅）₂Ｈ₂，Ｗ（ＣＨ₃）₆等が挙げられる。この
場合、条件によっては、当該金属以外に炭素などの物質
が被膜中に含有される場合もある。

【００７０】活性化工程の終了判定は、素子電流Ｉ_fと
放出電流Ｉ_eを測定しながら、適宜行うことができる。
なお、パルス幅、パルス間隔、パルス波高値などは適宜
設定される。

【００７１】炭素及び炭素化合物とは、例えばグラファ
イト（いわゆるＨＯＰＧ，ＰＧ，ＧＣを包含するもの
で、ＨＯＰＧはほぼ完全なグラファイト結晶構造、ＰＧ
は結晶粒が２０ｎｍ程度で結晶構造がやや乱れたもの、
ＧＣは結晶粒が２ｎｍ程度になり結晶構造の乱れがさら
に大きくなったものを指す。）、非晶質カーボン（アモ
ルファスカーボン及び、アモルファスカーボンと前記グ
ラファイトの微結晶の混合物を指す。）、炭化水素（Ｃ
_mＨ_nで表される化合物、ないしこの他にＮ，Ｏ，Ｃｌな
どの他の元素を有する化合物を含む。）であり、その膜
厚は、５０ｎｍ以下の範囲とするのが好ましく、３０ｎ
ｍ以下の範囲とすることがより好ましい。

【００７２】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を排気する工程である。真空
容器内の圧力は極力低くすることが必要で、１．３×１
０^-5Ｐａ以下が好ましく、さらには１．３×１０^-6Ｐａ
以下が特に好ましい。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。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。

【００７３】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、有機物質あるいは金
属化合物が十分除去されていれば、圧力自体は多少上昇
しても十分安定な特性を維持することが出来る。

【００７４】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ないし金属の堆積を
抑制でき、結果として素子電流Ｉ_f，放出電流Ｉ_eが、安
定する。

【００７５】上述した工程を経て得られる電子放出素子
の基本特性について、図５，図６を参照しながら説明す
る。

【００７６】図５は、真空処理装置の一例を示す模式図
であり、この真空処理装置は測定評価装置としての機能
をも兼ね備えている。図５においても、図１に示した部
位と同じ部位には図１に付した符号と同一の符号を付し
ている。

【００７７】図５において、５５は真空容器であり、５
６は排気ポンプである。真空容器５５内には電子放出素
子が配されている。また、５１は電子放出素子に素子電
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は素子の電子放出部２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は電子
放出部２より放出される放出電流Ｉ_eを測定するための
電流計である。一例として、アノード電極５４の電圧を
１ｋＶ〜１０ｋＶの範囲とし、アノード電極５４と電子
放出素子との距離Ｈを２〜８ｍｍの範囲として測定を行
うことができる。

【００７８】真空容器５５内には、不図示の真空計等の
真空雰囲気下での測定に必要な機器が設けられていて、
所望の真空雰囲気下での測定評価を行えるようになって
いる。

【００７９】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おり、
適宜切り替えて使用する。ここに示した電子放出素子基
板を配した真空処理装置の全体は、不図示のヒーターに
より加熱できるようになっている。従って、この真空処
理装置を用いると、前述の通電フォーミング以降の工程
も行うことができる。

【００８０】図６は、図５に示した真空処理装置を用い
て測定された放出電流Ｉ_e及び素子電流Ｉ_fと、素子電圧
Ｖ_fとの関係を模式的に示した図である。図６において
は、放出電流Ｉ_eが素子電流Ｉ_fに比べて著しく小さいの
で、任意単位で示している。尚、縦・横軸ともリニアス
ケールである。

【００８１】図６からも明らかなように、本発明に適用
し得る表面伝導型電子放出素子は、放出電流Ｉ_eに関し
て次の３つの特徴的性質を有する。

【００８２】即ち、第１に、本素子はある電圧（閾値電
圧と呼ぶ；図６中のＶ_th）以上の素子電圧を印加すると
急激に放出電流Ｉ_eが増加し、一方閾値電圧Ｖ_th以下で
は放出電流Ｉ_eが殆ど検出されない。つまり、放出電流
Ｉ_eに対する明確な閾値電圧Ｖ _thを持った非線形素子で
ある。

【００８３】第２に、放出電流Ｉ_eが素子電圧Ｖ_fに単調
増加依存するため、放出電流Ｉ_eは素子電圧Ｖ_fで制御で
きる。

【００８４】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。つまり、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。

【００８５】以上の説明より理解されるように、本発明
に適用し得る表面伝導型電子放出素子は、入力信号に応
じて、電子放出特性を容易に制御できることになる。こ
の性質を利用すると複数の電子放出素子を配して構成し
た電子源、画像形成装置等、多方面への応用が可能とな
る。

【００８６】図６においては、素子電流Ｉ_fが素子電圧
Ｖ_fに対して単調増加する（以下、「ＭＩ特性」とい
う。）例を示したが、素子電流Ｉ_fが素子電圧Ｖ_fに対し
て電圧制御型負性抵抗特性（以下、「ＶＣＮＲ特性」と
いう。）を示す場合もある（不図示）。これらの特性
は、前述の工程を制御することで制御できる。

【００８７】上述した表面伝導型電子放出素子を複数個
基板上に配列することにより、本発明に関わる電子源を
構成でき、かかる電子源を用いて本発明に関わる画像形
成装置を構成できる。以下、本発明に関わる電子源及び
画像形成装置ついて詳細に説明する。

【００８８】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梯子状配置のものがある。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である。まず単純マトリクス配
置について以下に詳述する。

【００８９】本発明に適用し得る表面伝導型電子放出素
子については、前述した通り３つの特性がある。即ち、
表面伝導型電子放出素子からの放出電子は、閾値電圧以
上では、対向する素子電極間に印加するパルス状電圧の
波高値と幅で制御できる。一方、閾値電圧以下では、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、表面伝導型電
子放出素子を選択して電子放出量を制御できる。

【００９０】以下この原理に基づき、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７を用いて説
明する。図７において、７１は電子源基板、７２はＸ方
向配線、７３はＹ方向配線である。７４は表面伝導型電
子放出素子、７５は結線である。尚、表面伝導型電子放
出素子７４は、前述した平面型あるいは垂直型のどちら
であってもよい。

【００９１】ｍ本のＸ方向配線７２は、Ｄｘ１，Ｄｘ
２，……，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、幅は適宜設計される。
Ｙ方向配線７３は、Ｄｙ１，Ｄｙ２，……，Ｄｙｎのｎ
本の配線よりなり、Ｘ方向配線７２と同様に形成され
る。これらｍ本のＸ方向配線７２とｎ本のＹ方向配線７
３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）。

【００９２】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、Ｘ方向配
線７２とＹ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。Ｘ方向配線
７２とＹ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。

【００９３】表面伝導型電子放出素子７４を構成する一
対の素子電極（不図示）は、それぞれｍ本のＸ方向配線
７２とｎ本のＹ方向配線７３に、導電性金属等からなる
結線７５によって電気的に接続されている。

【００９４】配線７２と配線７３を構成する材料、結線
７５を構成する材料及び一対の素子電極を構成する材料
は、その構成元素の一部あるいは全部が同一であって
も、また夫々異なってもよい。これらの材料は、例えば
前述の素子電極の材料より適宜選択される。素子電極を
構成する材料と配線材料が同一である場合には、素子電
極に接続した配線は素子電極ということもできる。

【００９５】Ｘ方向配線７２には、Ｘ方向に配列した表
面伝導型電子放出素子７４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７３には、Ｙ方向に配列した表面伝導
型電子放出素子７４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。

【００９６】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。

【００９７】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８と図９及び
図１０を用いて説明する。図８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９は、図８の画像
形成装置に使用される蛍光膜の模式図である。図１０
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。

【００９８】図８において、７１は電子放出素子を複数
配した電子源基板、８１は電子源基板７１を固定したリ
アプレート、８６はガラス基板８３の内面に蛍光膜８４
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、リアプ
レート８１、フェースプレート８６がフリットガラス等
を用い、例えば大気中あるいは窒素中で、４００〜５０
０℃の温度範囲で１０分間以上焼成することで封着し
て、外囲器８８が構成されている。

【００９９】７４は、図１に示したような電子放出素子
である。７２，７３は、表面伝導型電子放出素子の一対
の素子電極と接続されたＸ方向配線及びＹ方向配線であ
る。

【０１００】外囲器８８は、上述の如く、フェースプレ
ート８６、支持枠８２、リアプレート８１で構成され
る。リアプレート８１は主に基板７１の強度を補強する
目的で設けられるため、基板７１自体で十分な強度を持
つ場合は別体のリアプレート８１は不要とすることがで
きる。即ち、基板７１に直接支持枠８２を封着し、フェ
ースプレート８６、支持枠８２及び基板７１で外囲器８
８を構成してもよい。一方、フェースプレート８６とリ
アプレート８１の間に、スぺーサーと呼ばれる不図示の
支持体を設置することにより、大気圧に対して十分な強
度をもつ外囲器８８を構成することもできる。

【０１０１】図９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で構成する
ことができる。カラーの蛍光膜の場合は、蛍光体の配列
により、ブラックストライプ（図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。黒色導電材９１
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。

【０１０２】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、沈澱法や印刷法等
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側へ鏡面反射す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。

【０１０３】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。

【０１０４】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る必要があり、十分
な位置合わせが不可欠となる。

【０１０５】外囲器８８の封着を行った後、電子放出素
子の通電フォーミング処理を行う。外囲器内を排気装置
により十分排気した後、必要に応じて所望のガスを外囲
器内に導入し、電子源の各素子行のうちの一つを選択
し、これに属する電子放出素子に同時にパルス電圧を印
加する。パルス電圧のパルス幅Ｔ₁、パルス間隔Ｔ₂、波
高値は、単体の素子のフォーミング処理に用いるものと
同様である。

【０１０６】本発明の電子源の製造方法では、各素子行
へ順次パルス電圧の印加してフォーミング処理を行う際
に、パルス発生手段と電子源との間に素子行選択手段を
設け、１乃至数パルス毎に選択する素子行を変えて複数
の素子行のフォーミング処理を同時に行うことが好まし
い。また、この時、Ｔ₂≧５×Ｔ₁を満たすように、パル
ス間隔Ｔ₂をパルス幅Ｔ₁に比べて相当に長く設定するこ
とが好ましく、これにより全素子行をフォーミング処理
するための時間を大幅に短縮することが可能である。

【０１０７】また、本発明の製造方法では、電子源の全
体を複数の素子行からなるいくつかのブロックに分割
し、各ブロック毎にフォーミング処理を行っても良く、
電子源の大きさや処理に用いるパルスの形状などの条件
に応じて適宜選択する。

【０１０８】なお、導電性膜の材質が比較的還元されや
すい金属酸化物であり、Ｈ₂などの凝集を促進するガス
を含有する雰囲気中でフォーミング処理を行う場合に
は、本発明によるフォーミングは方法は、より顕著な効
果を示す。すなわち、この様な雰囲気中では、導電性膜
を構成する金属酸化物の還元は、電流を流して発熱を生
じさせなくても徐々に進行する場合がある。このとき、
一素子行のフォーミング処理を終了してから、次の素子
行の処理を行うという手順をとると、後から処理する素
子行に属する電子放出素子の導電性膜の抵抗値は、前の
素子行により異なってしまい、その結果電子放出特性が
素子行によって異なってしまう場合がある。しかしなが
ら、上述のように１乃至数パルス毎に選択する素子行を
切り替えて処理する方法によれば、すべての素子行がほ
ぼ同時に処理されるので、この様な問題を避けることが
できる。

【０１０９】外囲器８８内は、前述の安定化工程と同様
に、適宜加熱しながら、イオンポンプ、ソープションポ
ンプ等のオイルを使用しない排気装置により不図示の排
気管を通じて排気し、１０^-5Ｐａ程度の真空度の有機物
質の十分に少ない雰囲気にした後、封止が成される。外
囲器８８の封止後の真空度を維持するために、ゲッター
処理を行うこともできる。これは、外囲器８８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８８内の所定の位置に
配置されたゲッター（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１．３×１０^-3
Ｐａないしは１．３×１０^-5Ｐａの圧力を維持するもの
である。ここで、表面伝導型電子放出素子のフォーミン
グ処理以降の工程は適宜設定できる。

【０１１０】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１０を用いて説明する。図１０において、
１０１は画像表示パネル、１０２は走査回路、１０３は
制御回路、１０４はシフトレジスタ、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及びＶａは直流電圧源である。

【０１１１】表示パネル１０１は、端子Ｄｘ１乃至Ｄｘ
ｍ、端子Ｄｙ１乃至Ｄｙｎ及び高圧端子８７を介して外
部の電気回路と接続している。端子Ｄｘ１乃至Ｄｘｍに
は、表示パネル１０１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１行（ｎ素子）づつ順次駆動する為
の走査信号が印加される。端子Ｄｙ１乃至Ｄｙｎには、
前記走査信号により選択された１行の表面伝導型電子放
出素子の各素子の出力電子ビームを制御する為の変調信
号が印加される。高圧端子８７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
表面伝導型電子放出素子から放出される電子ビームに、
蛍光体を励起するのに十分なエネルギーを付与する為の
加速電圧である。

【０１１２】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（図中、Ｓ１乃至Ｓ
ｍで模式的に示している）を備えたものである。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１０１の端子Ｄｘ１乃至Ｄｘｍと電気的に接続
される。各スイッチング素子Ｓ１乃至Ｓｍ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。

【０１１３】直流電圧源Ｖｘは、本例の場合には表面伝
導型電子放出素子の特性（電子放出閾値電圧）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
放出閾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。

【０１１４】制御回路１０３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，Ｔｓｆｔ及びＴ
ｍｒｙの各制御信号を発生する。

【０１１５】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ための回路で、一般的な周波
数分離（フィルター）回路等を用いて構成できる。同期
信号分離回路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。このＤＡＴＡ信号は、シフトレジスタ１０
４に入力される。

【０１１６】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言い換えてもよ
い。）。シリアル／パラレル変換された画像１ライン分
のデータ（電子放出素子ｎ素子分の駆動データに相当）
は、Ｉｄ１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。

【０１１７】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、Ｉｄ’１乃至Ｉｄ’ｎとして出力され、変調
信号発生器１０７に入力される。

【０１１８】変調信号発生器１０７は、画像データＩ
ｄ’１乃至Ｉｄ’ｎの各々に応じて、表面伝導型電子放
出素子の各々を適切に駆動変調する為の信号源であり、
その出力信号は、端子Ｄｙ１乃至Ｄｙｎを通じて表示パ
ネル１０１内の表面伝導型電子放出素子に印加される。

【０１１９】前述したように、本発明に適用し得る電子
放出素子は放出電流Ｉ_eに関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閾値電圧Ｖ_thがあ
り、Ｖ _th以上の電圧が印加された時のみ電子放出が生じ
る。電子放出閾値以上の電圧に対しては、素子への印加
電圧の変化に応じて放出電流も変化する。このことか
ら、本素子にパルス状の電圧を印加する場合、例えば電
子放出閾値電圧以下の電圧を印加しても電子放出は生じ
ないが、電子放出閾値電圧以上の電圧を印加する場合に
は電子ビームが出力される。その際、パルスの波高値Ｖ
ｍを変化させることにより、出力電子ビームの強度を制
御することが可能である。また、パルスの幅Ｐｗを変化
させることにより、出力される電子ビームの電荷の総量
を制御することが可能である。

【０１２０】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としては、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電圧パル
スの波高値を変調できるような電圧変調方式の回路を用
いることができる。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。

【０１２１】シフトレジスタ１０４やラインメモリ１０
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。

【０１２２】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、これには同期信号分離回路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１０５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。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等
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。

【０１２３】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、例えばオペアンプ等を
用いた増幅回路を採用でき、必要に応じてレベルシフト
回路等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。

【０１２４】このような構成をとり得る本発明を適用可
能な画像形成装置においては、各電子放出素子に、容器
外端子Ｄｘ１乃至Ｄｘｍ、Ｄｙ１乃至Ｄｙｎを介して電
圧を印加することにより、電子放出が生じる。高圧端子
８７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。

【０１２５】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方式等の他、
これらよりも多数の走査線からなるＴＶ信号（例えば、
ＭＵＳＥ方式をはじめとする高品位ＴＶ）方式をも採用
できる。

【０１２６】次に、前述の梯子型配置の電子源及び画像
形成装置について、図１１及び図１２を用いて説明す
る。

【０１２７】図１１は、梯子型配置の電子源の一例を示
す模式図である。図１１において、１１０は電子源基
板、１１１は電子放出素子である。１１２は、電子放出
素子１１１を接続するための共通配線Ｄ１〜Ｄ１０であ
り、これらは外部端子として引き出されている。電子放
出素子１１１は、基板１１０上に、Ｘ方向に並列に複数
個配置されている（これを素子行と呼ぶ）。この素子行
が複数個配置されて、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、電子放出閾値以上の電圧を印加
し、電子ビームを放出させたくない素子行には、電子放
出閾値以下の電圧を印加する。各素子行間に位置する共
通配線Ｄ２〜Ｄ９は、例えばＤ２とＤ３、Ｄ４とＤ５、
Ｄ６とＤ７及びＤ８とＤ９を一体の同一配線とすること
もできる。

【０１２８】図１２は、梯子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
めの開口、Ｄ１乃至Ｄｍは容器外端子、Ｇ１乃至Ｇｎは
グリッド電極１２０と接続された容器外端子である。１
１０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。図１２においては、図８、図１１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８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。

【０１２９】図１２においては、基板１１０とフェース
プレート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、表面伝導型電子放出素
子１１１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、梯子型配置の素子行と直交して設けられたス
トライプ状の電極に電子ビームを通過させるため、各素
子に対応して１個ずつ円形の開口１２１が設けられてい
る。グリッド電極の形状や配置位置は、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、グリッド
電極を表面伝導型電子放出素子の周囲や近傍に設けるこ
ともできる。

【０１３０】容器外端子Ｄ１乃至Ｄｍ及びグリッド容器
外端子Ｇ１乃至Ｇｎは、不図示の制御回路と電気的に接
続されている。

【０１３１】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）して行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。

【０１３２】以上説明した本発明を適用可能な画像形成
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。

【０１３３】

【実施例】以下実施例に基づき、本発明を説明する。な
お、本発明はこれらの実施例に限定されるものではな
く、本発明の目的が達成される範囲内で、各要素の置き
換えや設計変更のなされたものを包含する。

【０１３４】［参考例１］ 本参考例は、基板上に多数の表面伝導型電子放出素子を
配置し、これら電子放出素子をマトリクス配線した電子
源の製造方法に関する。

【０１３５】本参考例の電子源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。
但し、図１３、図１４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、７２はＸ方向配線（下
配線とも呼ぶ）、７３はＹ方向配線（上配線とも呼
ぶ）、３は導電性膜、４と５は素子電極、１３１は層間
絶縁層、１３２は素子電極４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。

【０１３６】先ず、本参考例の電子源の製造方法を、図
１５及び図１６を用いて工程順に従って具体的に説明す
る。尚、以下に説明する工程−ａ〜ｈは、それぞれ図１
５の（ａ）〜（ｄ）及び図１６の（ｅ）〜（ｈ）に対応
する。

【０１３７】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７１上に、真空蒸着法
により、厚さ５ｎｍのＣｒ、厚さ６００ｎｍのＡｕを順
次積層した後、フォトレジスト（ＡＺ１３７０；ヘキス
ト社製）をスピンナーにより回転塗布、ベークした後、
フォトマスク像を露光、現像して、下配線７２のレジス
トパターンを形成し、Ａｕ／Ｃｒ堆積膜をウエットエッ
チングして、所望の形状の下配線７２を形成した。

【０１３８】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１３１をＲＦスパッタ法により堆積した。

【０１３９】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１
３２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１３１をエッチングして
コンタクトホール１３２を形成した。エッチングはＣＦ
₄とＨ₂ガスを用いたＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ
Ｅｔｃｈｉｎｇ）法によった。

【０１４０】工程−ｄ その後、素子電極４，５と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形成し、真空蒸着法によ
り、厚さ５ｎｍのＴｉ、厚さ５０ｎｍのＮｉを順次堆積
した。その後、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１０μｍ、素子電極幅Ｗ１が３００μｍの素子電極
４，５を形成した。

【０１４１】工程−ｅ 素子電極４，５の上に上配線７３のフォトレジストパタ
ーンを形成した後、厚さ５ｎｍのＴｉ、厚さ５００ｎｍ
のＡｕを順次真空蒸着により堆積し、リフトオフにより
不要な部分を除去して、所望の形状の上配線７３を形成
した。

【０１４２】工程−ｆ 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
クにより、膜厚１００ｎｍのＣｒ膜１３３を真空蒸着に
より堆積・パターニングし、その上に有機Ｐｄの溶液
（ｃｃｐ−４２３０；奥野製薬（株）製）をスピンナー
により塗布、大気中で３００℃，１２分間の加熱焼成処
理を行い、ＰｄＯの微粒子からなる導電性膜１３４を形
成した。

【０１４３】工程−ｇ Ｃｒ膜１３３を酸エッチャントによりエッチングして、
リフトオフにより導電性膜１３４の不要部分を除去し
て、所望のパターン形状を有する導電性膜３を形成し
た。この導電性膜３の膜厚は７ｎｍ、抵抗値Ｒｓは２．
１×１０⁴Ω／□であった。

【０１４４】工程−ｈ 全面にレジストを塗布し、マスクを用いて露光の後現像
し、コンタクトホール１３２部分のみレジストを除去し
た。この後、真空蒸着により、厚さ５ｎｍのＴｉ、厚さ
５００ｎｍのＡｕを順次堆積し、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１３２
を埋め込んだ。

【０１４５】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１３１、上配線７３、素子電極
４，５、導電性膜３等を形成し、複数の導電性膜３が、
下配線７２と上配線７３とでマトリクス配線された未フ
ォーミングの電子源基板を得た。

【０１４６】次に、以上のようにして作製した未フォー
ミングの電子源基板を用いて画像形成装置を作製した。
その作製手順を、図８及び図９を参照して以下に説明す
る。

【０１４７】先ず、上記未フォーミングの電子源基板７
１をリアプレート８１上に固定した後、基板７１の５ｍ
ｍ上方に、フェースプレート８６（ガラス基板８３の内
面に画像形成部材であるところの蛍光膜８４とメタルバ
ック８５が形成されて構成される。）を支持枠８２を介
して配置し、フェースプレート８６、支持枠８２、リア
プレート８１の接合部にフリットガラスを塗布し、大気
中で４００℃で１０分間焼成することで封着した。な
お、リアプレート８１への基板７１の固定もフリットガ
ラスで行った。

【０１４８】画像形成部材であるところの蛍光膜８４
は、カラーを実現するために、ストライプ形状（図９
（ａ）参照）の蛍光体とし、先にブラックストライプ９
１を形成し、その間隙部にスラリー法により各色蛍光体
９２を塗布して蛍光膜８４を作製した。ブラックストラ
イプ９１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。

【０１４９】また、蛍光膜８４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８４の作
製後、蛍光膜８４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。

【０１５０】前述の封着を行う際、カラーの場合は各色
蛍光体９２と各表面伝導型電子放出素子７４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。

【０１５１】以上のようにして形成した真空容器（外囲
器８８）内を、排気管（不図示）を通じて排気装置にて
排気し、該真空容器内の圧力を１．３×１０^-3Ｐａ以下
にした後、Ｎ₂９８％−Ｈ₂２％の混合ガスを真空容器内
に導入し、圧力を５×１０^-2Ｐａとした。

【０１５２】フォーミング処理のために各電子放出素子
にパルス電圧を印加するための配線を、図１９に模式的
に示す。Ｙ方向配線７３は、外部端子Ｄｙ１〜Ｄｙｎを
共通電極１４０１に接続することにより共通接続され、
パルス発生器１４０２のグランド側の端子に接続され
る。Ｘ方向配線７２は外部端子Ｄｘ１〜Ｄｘｍを介して
制御スイッチング回路１４０３に接続されている（図で
は、ｍ＝２０，ｎ＝６０の場合が示されている。）。制
御スイッチング回路１４０３は、各端子をパルス発生器
１４０２またはグランドのいずれかに接続するもので、
図はその機能を模式的に示したものである。

【０１５３】フォーミング処理は、スイッチング回路１
４０３によりＸ方向の素子行を１行選択し、１パルス印
加する毎に選択する素子行を切り替えて、すべての素子
行を同時に処理する方法で行った。

【０１５４】印加したパルス電圧の波形は、図２０
（ｂ）に示したような波高値の漸増する三角波パルスで
ある。パルス幅Ｔ₁は１ｍ秒、パルス間隔Ｔ₂は１０ｍ秒
とした。また、上記のパルスとパルスの間に、波高値
０．１Ｖの矩形波パルスを挿入し、素子の抵抗値を測定
した。

【０１５５】続いて、活性化処理を行った。このとき真
空容器内の圧力は、２．７×１０^-3Ｐａであった。印加
したパルスは、波高値１４Ｖ、パルス幅３０μ秒の三角
波パルスで、上記フォーミングと同様に、Ｘ方向の行毎
に行った。

【０１５６】活性化終了後、真空容器を加熱しながら排
気し、真空容器内の圧力が１．３×１０^-4Ｐａ以下にな
ったところで、排気管（不図示）をガスバーナーで加熱
して溶着して真空容器を封止し、さらに真空容器内の圧
力を低く維持するため、高周波加熱によりゲッター処理
を行った。

【０１５７】以上のようにして作製した画像形成装置
を、単純マトリクス駆動により、各電子放出素子に順次
電子放出を行わせ、各素子についてＩ_eの値を測定し、
Ｉ_eの値の素子毎のバラツキを求めたところ、バラツキ
の幅は５％であった。

【０１５８】［比較例１］参考 例１において、フォーミング処理をする際に、真空
容器（外囲器８８）内を、排気管（不図示）を通じて排
気装置にて排気し、該真空容器内の圧力を１．３×１０
^-3Ｐａ以下にしたが、Ｎ₂９８％−Ｈ₂２％の混合ガスを
真空容器内に導入しなかったこと以外は、参考例１と同
様に画像形成装置を製造した。

【０１５９】以上のようにして作製した画像形成装置
を、単純マトリクス駆動により、各電子放出素子に順次
電子放出を行わせ、各素子についてＩ_eの値を測定し、
Ｉ_eの値の素子毎のバラツキを求めたところ、バラツキ
の幅は１５％であり、参考例１よりもバラツキが大きか
った。

【０１６０】これは、参考例１では、フォーミング処理
を凝集促進作用を有する物質を含む雰囲気下で行うこと
により、フォーミング処理に必要な電流が小さくてす
み、配線の抵抗による電圧降下が小さくなって、フォー
ミング時に各素子にかかる実効的な電圧のバラツキが小
さくなって、電子放出部の形成が比較的一様な条件で行
われたためではないかと推測している。

【０１６１】［実施例１及び比較例２〜４］ 本実施例は、参考例１と同じく、基板上に多数の表面伝
導型電子放出素子を配置し、マトリクス配線した電子
源、画像形成装置に関する。配置した素子の数は、カラ
ーの３原色分を含めて２０行６０列である。

【０１６２】先ず、本実施例の電子源の製造工程を説明
する。

【０１６３】本実施例では、参考例１の工程−ａ〜ｈ及
び封着まで同様の工程を施した。ただし、素子電極間隔
Ｌは３μｍ、素子電極幅Ｗ₁は２００μｍとし、導電性
膜３はスパッタ法により形成したＰｔ薄膜であり、その
厚さは１．５ｎｍ、抵抗はＲｓ＝５×１０⁴Ω／□であ
った。また、この導電性膜３のパターニングに用いたＣ
ｒマスクの厚さは５０ｎｍとした。

【０１６４】封着工程までを完了した画像形成装置８個
を、以下のような４通りの方法（実施例１及び比較例２
〜４）によってそれぞれ２個づつフォーミング処理を行
った。なお、各方法でフォーミング処理した内の１個
は、フォーミング処理後の電子放出部を電子顕微鏡によ
り観察するために用いた。フォーミング処理の際には、
図１９に示すように、Ｙ方向配線７３は外部端子Ｄｙ１
〜Ｄｙ６０を共通電極１４０１に接続することにより共
通接続され、パルス発生器１４０２のグランド側の端子
に接続されている。Ｘ方向配線７２は外部端子Ｄｘ１〜
Ｄｘ２０を介して制御スイッチング回路１４０３に接続
されている。該スイッチング回路は、各端子をパルス発
生器１４０２ないしグランドのいずれかに接続するもの
である。

【０１６５】（実施例１）： 外囲器８８内を排気管（不図示）を通じて排気装置にて
排気し、圧力を１．３×１０^-4Ｐａ以下に下げた後、Ｈ
₂ガスを導入して圧力を１．３Ｐａとし、素子にパルス
電圧を印加した。パルス波高値は０Ｖから徐々に上昇さ
せ、６Ｖに達したところで、上昇をやめて固定した。パ
ルス幅はＴ₁＝１００μ秒、パルス間隔はＴ₂＝８３３μ
秒、すなわち周波数にしてｆ＝１２００Ｈｚとした。同
時に素子行選択手段であるスイッチング制御回路１４０
３は、Ｄｘ１〜Ｄｘ２０の外部端子の内いずれか一つが
パルス発生器１４０２に、他はグランドに接続され、Ｔ
₂と同期して、パルス発生器につながる端子がＤｘ１か
らＤｘ２０まで順次、循環的に切り替わるように動作す
る。従って、個別の電子放出素子には、パルス幅がＴ₁
＝１００μ秒、パルス間隔がＴ₂＝１６．７μ秒、すな
わち周波数にしてｆ＝６０Ｈｚのパルスが印加されてい
ることになる。そして、パルス波高値を６Ｖに保って、
１０分間保持したところ、各Ｘ方向配線毎にパルス波高
値と素子電流から求められる抵抗値（同一のＸ方向配線
に接続された電子放出素子６０個の並列抵抗）が１６．
７ｋΩ（１素子の抵抗値１ＭΩに相当）を越えたので、
パルス印加を停止し、外囲器内を再度排気した。

【０１６６】（比較例２）： 実施例１と同様に外囲器８８内を排気し１．３×１０^-4
Ｐａ以下に下げたが、Ｈ₂ガスを導入しなかった。この
後、実施例１と同様のパルスを印加し、波高値を６Ｖに
固定し１０分間保持した。この間に素子電流は徐々に減
少した。この後、パルス幅をＴ_1’＝５００μ秒に変更
したところ、各Ｘ方向配線毎にパルス波高値と素子電流
から求められる抵抗値が１６．７ｋΩを越えたので、パ
ルス印加を停止した。

【０１６７】（比較例３）： 実施例１と同様に外囲器８８内を排気し１．３×１０^-4
Ｐａ以下に下げたが、Ｈ₂ガスを導入しなかった。この
後、Ｘ方向配線の内、Ｄｘ１のみをパルス発生器１４０
２に接続し、パルス幅がＴ₁＝１００μ秒、パルス間隔
がＴ₂＝１６．７ｍ秒、すなわち周波数にしてｆ＝６０
Ｈｚのパルスを印加した。パルス波高値は実施例１と同
様に変化させ、６Ｖで１０分間保持した後、Ｔ₁を５０
０μ秒に変更し、抵抗値が１６．７ｋΩを越えるのを確
かめてパルス印加を停止した。この後、スイッチング回
路を切り替え、同様に次の素子行のフォーミング処理を
行い、これを繰り返して２０行すべてのフォーミング処
理を行った。

【０１６８】（比較例４）： 実施例１と同様に外囲器８８内を排気し１．３×１０^-4
Ｐａ以下に下げたが、Ｈ₂ガスを導入しなかった。この
後、パルス幅Ｔ₁＝１００μ秒、パルス間隔Ｔ₂＝８３３
μ秒のパルスを印加した。スイッチング回路１４０３の
動作は実施例１と同様とした。従って、実施例１と同様
に、個別の電子放出素子には、パルス幅がＴ₁＝１００
μ秒、パルス間隔がＴ₂＝１６．７μ秒、すなわち周波
数にしてｆ＝６０Ｈｚのパルスが印加されていることに
なる。尚、パルス波高値は０．１Ｖステップで漸増さ
せ、波高値が１２Ｖとなったところで、各素子行の抵抗
値が相次いで１６．７ｋΩを越えたので、パルスの印加
を停止した。

【０１６９】このようにして形成された電子放出部２に
は、幅１０ｎｍ（実施例１）及び１５ｎｍ（比較例２，
比較例３）の亀裂が一様に形成されていた。比較例４で
は、幅１００〜２００ｎｍの不均一な亀裂が形成されて
いた。

【０１７０】次に、パルス電圧を印加して素子を駆動さ
せて活性化処理を行った。パルス電圧は矩形波パルスを
用い、パルス幅とパルス間隔およびスイッチング回路の
動作は上記実施例１のフォーミング処理と同様、パルス
電圧の波高値を１５Ｖとし、外囲器８８内にアセトンを
導入、圧力を１．３×１０^-2Ｐａとし、素子電流Ｉ_fを
測定しながら行った。

【０１７１】この後、安定化工程を行った。外囲器８８
を１６０℃に加熱しながら排気し、内部の圧力を１．３
×１０^-5Ｐａとした後、排気管（不図示）をガスバーナ
ーで熱することで溶着し、外囲器８８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た。

【０１７２】以上のようにして完成した画像形成装置に
おいて、容器外端子Ｄｘ１〜Ｄｘ２０とＤｙ１〜Ｄｙ６
０を通じ、走査信号及び変調信号を不図示の信号発生手
段より夫々印加することにより電子放出させ、高圧端子
８７を通じてメタルバック８５に７ｋＶの高圧を印加し
て、電子ビームを加速し、蛍光膜８４に衝突させ、励起
・発光させることで画像を表示した。その結果、均一で
良好な画像が表示された。

【０１７３】また、同時に高圧端子８７に流入する電流
を測定し、放出電流Ｉ_eを測定した。各装置に対して、
１行（６０素子）あたりの平均のＩ_e及び行毎のバラツ
キ△Ｉ_eは、表１に示すとおりである。

【０１７４】

【表１】

【０１７５】実施例１による電子源のＩ_eは、比較例２
〜４の電子源のそれに比べて大きい。また、実施例１及
び比較例２，３による電子源の△Ｉ_eは、比較例４の電
子源のそれに比べて極めて小さく、均一性が高い。これ
は、実施例１及び比較例２，３の電子源を構成する電子
放出素子の電子放出部が、通電フォーミング処理におい
て、いずれもパルス波高値をＶ_h（６Ｖ）で保持してい
る間に形成されたものであるのに対し、比較例４ではパ
ルス波高値が１２Ｖまで徐々に上昇する間に、各素子の
（フォーミング処理前の）抵抗値のバラツキなどに対応
したまちまちの電圧で電子放出部が形成されたこと、ま
た実施例１及び比較例２，３と比べパルス電圧自体が高
いため、電子放出部形成の際の投入電力も大きいことな
どのため、電子放出部形成が十分均一に行われなかった
ためと考えられる。

【０１７６】［実施例２］ 図１７は、実施例１の本発明による画像形成装置２０１
（ディスプレイパネル）を、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表示装置の一例を示す図であ
る。

【０１７７】図中２０１はディスプレイパネル、１００
１はディスプレイパネルの駆動回路、１００２はディス
プレイコントローラ、１００３はマルチプレクサ、１０
０４はデコーダ、１００５は入出力インターフェース回
路、１００６はＣＰＵ、１００７は画像生成回路、１０
０８及び１００９及び１０１０は画像メモリーインター
フェース回路、１０１１は画像入力インターフェース回
路、１０１２及び１０１３はＴＶ信号受信回路、１０１
４は入力部である。

【０１７８】尚、本画像形成装置は、例えばテレビジョ
ン信号のように、映像情報と音声情報の両方を含む信号
を受信する場合には当然映像の表示と同時に音声を再生
するものであるが、本発明の特徴と直接関係しない音声
情報の受信、分離、再生、処理、記憶等に関する回路や
スピーカー等については説明を省略する。

【０１７９】以下、画像信号の流れに沿って各部の機能
を説明する。

【０１８０】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。

【０１８１】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。

【０１８２】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。

【０１８３】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。

【０１８４】画像入力インターフェース回路１０１１
は、例えばＴＶカメラや画像読み取りスキャナーなどの
画像入力装置から供給される画像信号を取り込むための
回路で、取り込まれた画像信号はデコーダ１００４に出
力される。

【０１８５】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。

【０１８６】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。

【０１８７】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。

【０１８８】入出力インターフェース回路１００５は、
本表示装置と、外部のコンピュータもしくはコンピュー
タネットワークもしくはプリンターなどの出力装置とを
接続するための回路である。画像データや文字・図形情
報の入出力を行うのは勿論のこと、場合によっては本画
像形成装置の備えるＣＰＵ１００６と外部との間で制御
信号や数値データの入出力などを行うことも可能であ
る。

【０１８９】画像生成回路１００７は、前記入出力イン
ターフェース回路１００５を介して外部から入力される
画像データや文字・図形情報や、あるいはＣＰＵ１００
６より出力される画像データや文字・図形情報に基づ
き、表示用画像データを生成するための回路である。本
回路の内部には、例えば画像データや文字・図形情報を
蓄積するための書き換え可能メモリーや、文字コードに
対応する画像パターンが記憶されている読み出し専用メ
モリーや、画像処理を行うためのプロセッサー等を初め
として、画像の生成に必要な回路が組み込まれている。

【０１９０】本回路により生成された表示用画像データ
は、デコーダ１００４に出力されるが、場合によっては
前記入出力インターフェース回路１００５を介して外部
のコンピュータネットワークやプリンターに出力するこ
とも可能である。

【０１９１】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。

【０１９２】例えば、マルチプレクサ１００３に制御信
号を出力し、ディスプレイパネルに表示する画像信号を
適宜選択したり組み合わせたりする。その際には表示す
る画像信号に応じてディスプレイパネルコントローラ１
００２に対して制御信号を発生し、画面表示周波数や走
査方法（例えばインターレースかノンインターレース
か）や一画面の走査線の数など表示装置の動作を適宜制
御する。また、前記画像生成回路１００７に対して画像
データや文字・図形情報を直接出力したり、あるいは前
記入出力インターフェース回路１００５を介して外部の
コンピュータやメモリーをアクセスして画像データや文
字・図形情報を入力する。

【０１９３】尚、ＣＰＵ１００６は、これ以外の目的の
作業にも関わるものであってよい。例えば、パーソナル
コンピュータやワードプロセッサ等のように、情報を生
成したり処理する機能に直接関わってもよい。あるいは
前述したように、入出力インターフェース回路１００５
を介して外部のコンピュータネットワークと接続し、例
えば数値計算等の作業を外部機器と協同して行ってもよ
い。

【０１９４】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。

【０１９５】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。

【０１９６】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。

【０１９７】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。

【０１９８】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。

【０１９９】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。

【０２００】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。

【０２０１】以上、各部の機能を説明したが、図１７に
例示した構成により、本画像形成装置においては多様な
画像情報源より入力される画像情報をディスプレイパネ
ル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。

【０２０２】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。

【０２０３】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。

【０２０４】尚、図１７は、表面伝導型電子放出素子を
電子ビーム源とする表示パネルを用いた画像形成装置と
する場合の構成の一例を示したに過ぎず、本発明を適用
可能な画像形成装置がこれのみに限定されるものでない
ことは言うまでもない。

【０２０５】例えば図１７の構成要素の内、使用目的上
必要のない機能に関わる回路は省いても差し支えない。
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。

【０２０６】本画像形成装置においては、とりわけ本発
明によるディスプレイパネル２０１の薄形化が容易なた
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、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、臨場感にあふれ迫力に富んだ画像を視認性
良く表示することが可能である。

【０２０７】また、均一で安定な電子放出特性を有する
電子源を用いたことにより、ばらつきのない色再現性に
優れた高品位なカラーフラットテレビが、実現された。

【０２０８】

【発明の効果】以上説明した様に、本発明によれば、均
一で安定な電子放出素子が得られ、また、多数の電子放
出素子を配列形成し、入力信号に応じて電子を放出する
電子源において、各電子放出素子から均一で安定な電子
放出を行うことが可能となり、さらに、かかる電子源を
用いた画像形成装置においては、輝度のばらつきが少な
く動作安定性に優れた高品位な画像を表示することが可
能となった。

【０２０９】以上のように、本発明によれば、カラー画
像にも対応可能で、輝度のばらつきが少なく動作安定性
に優れた表示品位の高い大面積フラットディスプレーが
実現される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に適用し得る電子放出素子の一例である
平面型表面伝導型電子放出素子の模式図である。

【図２】本発明に適用し得る電子放出素子の一例である
垂直型表面伝導型電子放出素子の模式図である。

【図３】図１の表面伝導型電子放出素子の製造方法の一
例を説明するための図である。

【図４】本発明にかかるフォーミング処理に用いること
のできる電圧波形の一例である。

【図５】本発明に適用し得る電子放出素子の製造に用い
ることのできる真空処理装置（測定評価装置）の一例を
示す概略構成図である。

【図６】本発明に適用し得る電子放出素子の電子放出特
性を示す図である。

【図７】本発明を適用可能な単純マトリクス配置の電子
源の概略構成図である。

【図８】単純マトリクス配置の電子源を用いた画像形成
装置に用いる表示パネルの概略構成図である

【図９】図８の表示パネルにおける蛍光膜を示す図であ
る。

【図１０】図８の表示パネルを駆動する駆動回路の一例
を示す図である。

【図１１】本発明を適用可能な梯子型配置の電子源の概
略平面図である。

【図１２】梯子型配置の電子源を用いた画像形成装置に
用いる表示パネルの概略構成図である。

【図１３】本発明の実施例にかかる単純マトリクス配置
の電子源の部分平面図である。

【図１４】図１３の電子源の部分断面図である。

【図１５】図１３の電子源の製造方法を説明するための
図である。

【図１６】図１３の電子源の製造方法を説明するための
図である。

【図１７】実施例２における画像形成装置を示すブロッ
ク図である。

【図１８】従来例の表面伝導型電子放出素子の平面図で
ある。

【図１９】実施例におけるフォーミング処理の配線図を
示す図である。

【図２０】本発明にかかるフォーミング処理に用いるこ
とのできる電圧波形の一例である。

【図２１】通電フォーミング処理の方法による、パルス
波高値と素子抵抗の関係を示す模式図である。

【符号の説明】

１ 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 ５０ 電流計 ５１ 電源 ５２ 電流計 ５３ 高圧電源 ５４ アノード電極 ５５ 真空容器 ５６ 排気ポンプ ７１ 電子源基板 ７２ Ｘ方向配線 ７３ Ｙ方向配線 ７４ 表面伝導型電子放出素子 ７５ 結線 ８１ リアプレート 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 ８７ 高圧端子 ８８ 外囲器 ９１ 黒色導電材 ９２ 蛍光体 １０１ 表示パネル １０２ 走査回路 １０３ 制御回路 １０４ シフトレジスタ １０５ ラインメモリ １０６ 同期信号分離回路 １０７ 変調信号発生器 １１０ 電子源基板 １１１ 電子放出素子 １１２ 共通配線 １２０ グリッド電極 １２１ 開口 １３１ 層間絶縁層 １３２ コンタクトホール １３３ Ｃｒ膜 １３４ Ｐｔ膜 ２０１ ディスプレイパネル １２０１ 基板 １２０２ 電子放出部 １２０３ 導電性膜 １４０１ 共通電極 １４０２ パルス発生器 １４０３ 制御スイッチング回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山野辺 正人 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 三留 正則 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (56)参考文献 特開 平６−12997（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−28139（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−320631（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−192614（ＪＰ，Ａ) 特許2967334（ＪＰ，Ｂ２) 欧州特許出願公開620581 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01J 9/02

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電子放出素子の製造方法であって、基体
   上に導電性膜を配置する工程と、還元性物質を含有する
   雰囲気中で、前記導電性膜に、パルス電圧の波高値を増
   加させながら電圧を印加し、前記導電性膜が低抵抗化も
   しくは凝集を始める電圧Ｖ _h までパルス波高値が達した
   後、一定時間Ｔ _h 該電圧Ｖ _h を保持しながらパルス状電圧
   を印加することにより、前記導電性膜に電子放出部を形
   成する通電工程と、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】 前記一定時間Ｔ _h 経過後、パルス幅を大
   きくしてパルス状電圧を印加す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】 前記一定時間Ｔ _h 経過後、パルス波高値
   を増加させてパルス状電圧を印加することを特徴とする
   請求項１または２に記載の電子放出素子の製造方法。
4. 【請求項４】 前記還元性物質は、Ｈ₂、ＣＯあるいは
   有機物から選択される物質である、ことを特徴とする請
   求項１乃至３のいずれかに記載の電子放出素子の製造方
   法。
5. 【請求項５】 前記パルス状電圧は、予め決められたイ
   ンターバルを置いて複数回印加される、ことを特徴とす
   る請求項１乃至４のいずれかに記載の電子放出素子の製
   造方法。
6. 【請求項６】 前記通電工程の後に、さらに、前記電子
   放出部に炭素或いは炭素化合物或いは金属或いは金属化
   合物を、配置する工程を有する、ことを特徴とする請求
   項１乃至５のいずれかに記載の電子放出素子の製造方
   法。
7. 【請求項７】 前記炭素或いは炭素化合物或いは金属或
   いは金属化合物を、電子放出部に配置する工程は、有機
   物を含有する雰囲気中或いは金属化合物を含有する雰囲
   気中で、前記導電性膜に通電する工程である、ことを特
   徴とする請求項６に記載の電子放出素子の製造方法。
8. 【請求項８】 前記有機物を含有する雰囲気中或いは金
   属化合物を含有する雰囲気中における通電は、パルス状
   電圧を繰り返し印加する工程である、ことを特徴とする
   請求項７に記載の電子放出素子の製造方法。
9. 【請求項９】 複数の電子放出素子を有する電子源の製
   造方法であって、前記電子放出素子が請求項１乃至８の
   いずれかに記載の方法により製造されることを特徴とす
   る電子源の製造方法。
10. 【請求項１０】 電子源と、画像形成部材とを有する画
    像形成装置の製造方法であって、前記電子源が請求項９
    に記載の方法により製造されることを特徴とする画像形
    成装置の製造方法。