JP3205176B2

JP3205176B2 - 電子源とその制御方法並びに画像形成装置及び画像形成方法

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Publication number: JP3205176B2
Application number: JP11902594A
Authority: JP
Inventors: 青児磯野; 英俊鱸
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1994-05-31
Filing date: 1994-05-31
Publication date: 2001-09-04
Anticipated expiration: 2016-09-04
Also published as: JPH07326284A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子源とそれを用いた
画像形成装置、特に、電子放出素子を多数個備える電子
源と、それを用いた画像形成方法とその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子放出素子として、熱電子源と
冷陰極電子源の２種類が知られている。冷陰極電子源に
は、電解放出型（以下ＦＥ型と略す）、金属／絶縁層／
金属型（以下、ＭＩＭ型と略す）や表面伝導型電子放出
素子（以下、ＳＣＥと略す）等がある。

【０００３】ＦＥ型の例に関して記述している文献とし
て、以下のものが知られている。

【０００４】１ W.P.Dyke & W.W.Dolan,“Field emiss
ion”, Advance in ElectronPhysics，8, 89(1956) ; ２ C.A.Spindt，“PHYSICAL Properties of thin-film
field emissioncathodes with molybdenium cones ”,
J.Appl.Phys., 47, 5248(1976)また、ＭＩＭ型の例に
関する文献としては、C.A.Mead,“The tunnel-emission
amplifier,J.Appl.Phys.,32,(1961)が知られている。

【０００５】ＳＣＥ型の例に関する文献としては、M.I.
Ellinson, Radio Eng.Electron Phy., 10, (1965)があ
る。

【０００６】ＳＣＥ型は、基板上に形成された小面積の
薄膜に、膜面に平行に電流を流すことにより、電子放出
が生ずる現象を利用するものである。この表面伝導型電
子放出素子としては、前記エリンソン(M.I.Ellinson)に
よるＳｎ０₂薄膜を用いたもの、Ａｕ薄膜によるもの[G.
Dittmer:“Thin Solid Films”,9, 317(1972)］、Ｉｎ₂
Ｏ₃／ＳｎＯ₂薄膜によるもの[M.Hartwell and C.G.Fons
tad: “IEEETrans. 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】これら表面伝導型放出素子の典型的な素子
構成として、前述のＭ．ハートウェル(M.Hartwell)の文
献による素子構成を図１７に示す。図１７において、５
０１は、絶縁性基板である。５０２は、電子放出部形成
用薄膜で、Ｈ型形状のパターンに、スパッタで形成され
た金属酸化物薄膜等からなり、後述のフォーミングと呼
ばれる通電処理により電子放出部５０３が形成される。
５０４を、電子放出部を含む薄膜と呼ぶことにする。５
０２は、素子電極となる。

【０００８】従来、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、電子放出部形成用薄膜
５０２を、予めフォーミングと呼ばれる通電処理によっ
て電子放出部５０３を形成するのが一般的であった。す
なわち、フォーミングとは前記電子放出部形成用薄膜５
０２の両端に電圧を印加通電し、電子放出部形成用薄膜
を局所的に破壊、変形もしくは変質せしめ、電気的に高
抵抗な状態にした電子放出部５０３を形成することであ
る。なお、電子放出部５０３は、電子放出部形成用薄膜
５０２の一部に亀裂が発生し、その亀裂付近から電子放
出が行われる。以下、フォーミングにより形成した電子
放出部を含む電子放出部形成用薄膜５０２を、電子放出
部を含む薄膜５０４と呼ぶ。前記フォーミング処理をし
た表面伝導型電子放出素子は、上述の電子放出部を含む
薄膜５０４に電圧を印加し、素子に電流を流すことによ
り、上述の電子放出部５０３より電子を放出せしめるも
のである。しかしながら、これら従来の表面伝導型電子
放出素子においては、実用化にあたっては、様々の問題
があったが、本出願人等は、後述するような様々な改善
を検討し、実用化を行う際の様々な問題点を解決してき
た。

【０００９】上述の表面伝導型放出素子は、構造が単純
で製造も容易であることから、大面積にわたって多数素
子を配列できる利点がある。そこで、この特徴を生かせ
るような色々な応用が研究されている。例えば、荷電ビ
ーム源、形成装置等が挙げられる。多数の表面伝導型放
出素子を配列した例としては、並列に表面伝導型電子放
出素子を配列し、個々の素子の両端を配線にてそれぞれ
結線した行を多数配列した電子源が挙げられる（例え
ば、特開平１−０３１３３２）。また、特に、形成装置
等の画像形成装置においては、近年、液晶を用いた平板
型形成装置が、ＣＲＴに替わって普及してきたが、自発
光型でないため、バックライト等を持たなければならな
い等の問題点があり、自発光型の形成装置の開発が望ま
れていた。表面伝導型放出素子を多数配置した電子源と
電子源より放出された電子によって、可視光を発光せし
める蛍光体とを組み合わせた形成装置である画像形成装
置は、大画面の装置でも比較的容易に製造でき、かつ形
成品位の優れた自発光型の形成装置である。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上述の平板型ＣＲＴを
はじめとして、表面伝導型放出素子を応用した各種画像
形成パネルに於いては当然のことながら高品位・高精細
な画像が望まれる。これを実現するには、例えば、単純
マトリクス配線された多数の表面伝導型電子放出素子を
用いる。このため、行及び列の数が数百〜数千にも達す
る非常に多くの素子配列が必要となり、かつ各表面伝導
型電子放出素子の電子放出特性が均一であることが望ま
れる。

【００１１】しかしながら、これらの素子を画像形成装
置に応用し、ｍ本の行方向（或はＸ方向と呼ぶ）配線と
ｎ本の列方向（或はＹ方向と呼ぶ）配線によって、表面
伝導型電子放出素子の対向する１対の素子電極をそれぞ
れ結線することで、行列状に、多数個の表面伝導型放出
素子を配列した電子源を構成する単純マトリクス構成を
採った場合、行方向及び列方向の配線抵抗で生じる電圧
効果のために各素子電極毎に印加される電圧がばらつい
てしまうという現象が起きる。その結果、各素子にかか
る実効電圧にばらつきが生じ、その為フォーミングにも
ばらつきが生じる問題が発生する。更に、表面伝導型電
子放出素子は、液晶のような電圧駆動ではなく、電流駆
動であるために、ライン駆動した場合の配線抵抗の影響
は顕著である。

【００１２】図１８、図１９、図２０はこの問題をより
詳しく説明する為の図である。図１８は、電子源の一部
を示す平面図であり、図１９は、電子放出素子と配線抵
抗を示す図である。図２０は、ある一本の行方向の配線
に接続された全電子放出素子を駆動する場合の各放出素
子電極に印加される電圧を示す図である。ここで、横軸
の列とは、各電子放出素子と接続している列配線番号
（１、２、３、・・・、ｎ）のことで、ある一本の行方
向の配線に接続されている電子放出素子の素子番号（Ｄ
₁、Ｄ₂、Ｄ₃、・・・、Ｄ_n）を表している。

【００１３】図１９は、ｍ×ｎの単純マトリクス回路
で、ｎ本のＹ方向配線ＤＹ₁、ＤＹ₂、・・・、ＤＹ_nに
同電位の電圧Ｖｉｎを印加し、ｍ本のＸ方向配線ＤＸ_n
を接地した場合での特性を示す。また、行配線、列配線
は素子単位でそれぞれｒｘ、ｒｙの抵抗成分を有するも
のとする。

【００１４】尚、通常、画像形成装置では、電子線のタ
ーゲットとなる画素は等ピッチで配列されているため、
電子放出素子も行方向、列方向に等間隔に配置されてい
る。そのため、配線の幅や膜厚の製造上のばらつきを抑
えることで、素子単位で、行方向、列方向でそれぞれ等
しい抵抗値を持つと期待できる。また、電子放出素子
は、全て、ほぼ等しい抵抗値を有するものとする。

【００１５】図２０から明らかなように、図１９のよう
な回路の場合には、電圧印加端子に近い素子程大きな電
圧が印加され、電圧印加端子から遠い素子程印加電圧が
小さくなる。そのため、印加電圧にばらつきを生じる。

【００１６】この配線抵抗による印加電圧ばらつきによ
り、フォーミング後に形成された表面伝導型電子放出素
子の素子特性が、フォーミング印加電圧のばらつきによ
り、各素子の電子放出特性がばらつく。即ち、一般的
に、フォーミング電圧印加端子に近い素子程印加電界-
電子放出効率が良く、電圧印加端子から遠くなる程効率
が悪くなる。

【００１７】本発明は、電子放出素子形成時に、電子放
出素子となるべき部分の配線抵抗に起因して発生する非
一様な入出力特性を、一様になるように補正することに
より、高品質の画像形成を行う電子源とその制御方法並
びにそれを用いた画像形成方法とその装置を提供するこ
とを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の、本発明による電子源は以下の構成を備える。すなわ
ち、複数の表面伝導型電子放出素子が、マトリクス状に
レイアウトされ、同じ行にレイアウトされた前記表面伝
導型電子放出素子の一方の電極が、行方向の配線に接続
され、同じ列にレイアウトされた前記表面伝導型電子放
出素子の他方の電極が、列方向の配線に接続した電子源
において、前記行方向の配線の一方端よりフォーミング
を行なうフォーミング電圧を印加することにより、前記
複数の表面伝導型電子放出素子の各々に形成された電子
放出部と、前記行方向の配線の他方端に、前記表面伝導
型電子放出素子に電子放出させるための駆動電圧を印加
するための駆動電圧印加部とを備える。

【００１９】また、上記の目的を達成する本発明の他の
態様による画像形成装置は、上記構成を備えた電子源
と、前記電子源の表面伝導型電子放出素子から放出され
る電子に基づいて、発光する発光手段とを備える。

【００２０】また、上記の目的を達成するための本発明
による電子源の制御方法は、複数の表面伝導型電子放出
素子が、マトリクス状にレイアウトされ、同じ行にレイ
アウトされた前記表面伝導型電子放出素子の一方の電極
が、行方向の配線に接続され、同じ列にレイアウトされ
た前記表面伝導型電子放出素子の他方の電極が、列方向
の配線に接続された電子源において、所望の表面伝導型
電子放出素子から電子を放出させる制御方法であって、
前記複数の表面伝導型電子放出素子の各々にフォーミン
グを行なうためのフォーミング電圧を印加するのに使用
された前記行方向の配線の一方端とは別の、当該行方向
の配線の他方端に、表面伝導型電子放出素子に電子放出
させるための駆動電圧を印加する。

【００２１】更に、上記の目的を達成するための本発明
の他の態様による画像形成方法は、上記電子源の制御方
法に基づいて、電子放出素子から電子を放出する工程
と、前記放出された電子に基づいて、発光手段を発光さ
せる工程とを備える。

【００２２】

【作用】以上の構成及び工程によれば、複数の表面伝導
型電子放出素子が、マトリクス状にレイアウトされ、同
じ行にレイアウトされた前記表面伝導型電子放出素子の
一方の電極が、行方向の配線に接続され、同じ列にレイ
アウトされた前記表面伝導型電子放出素子の他方の電極
が、列方向の配線に接続した電子源において、フォーミ
ング電圧が印加された行方向の配線における一方端とは
異なる他方端に、表面伝導型電子放出素子に電子放出さ
せるための駆動電圧が印加される。こうして、フォーミ
ング電圧の印加端と駆動電圧の印加端を異ならせること
により、配線抵抗等に起因するフォーミングのバラツキ
を低減する。

【００２３】また、本発明の画像形成装置及び方法によ
れば、上記の如く駆動される電子源と、電子源の表面伝
導型電子放出素子から放出される電子に基づいて発光す
ることで画像形成を行うので、ムラの少ない画像を表示
できる。

【００２４】

【００２５】

【００２６】［実施例１］以下に、添付の図面を参照し
て、本発明の好適な実施例について説明する。

【００２７】まず本実施例に係わる表面伝導型電子放出
素子について、その概要および製造方法を説明する。

【００２８】本実施例に係わる表面伝導型電子放出素子
の構成、及び製法の特徴としては、次の様なものがあげ
られる。図２を以下参照する。１）フォーミングと呼ばれる通電処理前の電子放出部
形成用薄膜２０２は、微粒子分散体を分散し形成された
微粒子からなる薄膜、あるいは、有機金属等を加熱焼成
し形成された微粒子からなる薄膜等の、基本的には、微
粒子より構成される。

【００２９】２）フォーミングと呼ばれる通電処理後の
電子放出部を含む薄膜２０４は、電子放出部２０３を含
めて、基本的には、微粒子より構成される。基板２０１
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等およびアル
ミナ等のセラミック等、シリコン基板等があげられる。

【００３０】本実施例に係わる表面伝導型電子放出素子
の基本的な構成として、平面型および垂直型の２つの構
成があげられる。まず、平面型表面伝導型電子放出素子
について説明する。

【００３１】図３（ａ）および（ｂ）は、それぞれ本実
施例に係わる基本的な平面型表面伝導型電子放出素子の
構成を示す平面図及び断面図である。図３を用いて、本
実施例に係わる素子の基本的な構成を説明する。

【００３２】図３において、２０１は基板、２０５と２
０６は素子電極、２０４は電子放出部を含む薄膜、２０
３は電子放出部である。

【００３３】対向する素子電極２０５，２０６の材料と
しては、基本的に導電性の優れたものもの、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，Ｒｕ
Ｏ₂，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
伝体及びポリシリコン等の半導体材料等があげられる。

【００３４】素子電極間隔Ｌ１は、例えば、数百オング
ストロームから数百マイクロメートルであり、素子電極
の製法の基本となるフォトリソグラフィー技術、即ち、
露光機の性能とエッチング方法、また、素子電極間に印
加する電圧と電子放出し得る電界強度等により設定され
るが、好ましくは、１マイクロメートルから１０マイク
ロメートルである。素子電極長さＷ１、素子電極２０
５，２０６の膜厚ｄは、電極の抵抗値、前述したＸ，Ｙ
配線との結線、多数配置された電子源の配置上の問題よ
り適宜設計され、通常は、素子電極長さＷ１は、数マイ
クロメートルから数百マイクロメートルであり、素子電
極２０５，２０６の膜厚ｄは、好ましくは数百オングス
トロームより数マイクロメートルである。

【００３５】基板２０１上に設けられた対向する素子電
極２０５と、素子電極２０６間及び素子電極２０５，２
０６上に設置された電子放出部を含む薄膜２０４は、電
子放出部２０３を含む。図３の（ｂ）では、電子放出部
を含む薄膜２０４が、素子電極２０５，２０６上に設置
された場合を示すが、素子電極２０５，２０６上に電子
放出部を含む薄膜２０４が設置されない場合もある。即
ち、基板２０１上に電子放出部形成用薄膜２０２を積層
した後、対向する素子電極２０５、２０６の電極という
順序で積層構成した場合である。

【００３６】また、製法によっては、対向する素子電極
２０５と素子電極２０６間全てが電子放出部として機能
する場合もある。この電子放出部を含む薄膜２０４の膜
厚は、数オングストロームより数千オングストローム、
好ましくは数１０オングストローム〜２００オングスト
ロームであり、素子電極２０５，２０６へのステップカ
バレージ、電子放出部２０３と素子電極２０５，２０６
間の抵抗値及び電子放出部２０３の導電性微粒子の粒
径、後述する通電処理条件等によって、適宜設定され
る。その抵抗値は、１０³ 〜１０⁷ Ω／□のシート抵抗
値を示す。

【００３７】電子放出部を含む薄膜２０４構成する材料
の具体例を挙げるならばＰｄ，Ｒｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｔ
ｉ，Ｉｎ，Ｃｕ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｚｎ，Ｓｎ，Ｔａ，Ｗ，
Ｐｄ等の金属、ＰｄＯ，ＳｎＯ₂，Ｉｎ₂Ｏ₃，ＰｂＯ，
Ｓｂ₂Ｏ₃等の酸化物、ＨｆＢ₂，ＺｒＢ₂，ＬａＢ₆，Ｃ
ｅＢ₆，ＹＢ₄，ＧｄＢ₄等の硼化物、ＴｉＣ，ＺｒＣ，
ＨｆＣ，ＴａＣ，ＳｉＣ，ＷＣ等の炭化物、ＴｉＮ，Ｚ
ｒＮ，ＨｆＮ等の窒化物、Ｓｉ，Ｇｅ等の半導体、カー
ボン、ＡｇＭｇ，ＮｉＣｕ，Ｐｂ，Ｓｎ等があげられ、
これらは微粒子膜からなる。

【００３８】尚、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。

【００３９】電子放出部２０３は、数オングストローム
より数千オングストローム、好ましくは１０オングスト
ロームより２００オングストロームの粒径の導電性微粒
子多数個からなり、電子放出部を含む薄膜２０４の膜
厚、及び、後述する通電処理条件等の製法等に依存して
おり、適宜設定される。電子放出部を含む薄膜２０４を
構成する材料の元素の一部あるいは全てと同様の物であ
る。＜基本的製造方法＞電子放出部２０３を有する表面伝導
型電子放出素子の製造方法としては、様々な方法が考え
られるが、その一例を図２に示す。尚、２０２は電子放
出部形成用薄膜で、例えば微粒子膜があげられる。

【００４０】以下、順を追って製造方法の説明を、図３
及び図２に基づいて説明する。

【００４１】１）基板２０１を洗剤、純水および有機
溶剤により充分に洗浄後、真空蒸着技術、スパッタ法等
により素子電極材料を堆積後、フォトリングラフィー技
術により、該基板２０１の面上に素子電極２０５，２０
６を形成する（図２の（ａ））。

【００４２】２）基板２０１上に設けられた素子電極
２０５と素子電極２０６との間、及び素子電極２０５と
２０６を形成した基板上に有機金属溶液を塗布して放置
することにより、有機金属薄膜を形成する。なお、有機
金属溶液とは、前記Ｐｄ，Ｒｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｔｉ，Ｉ
ｎ，Ｃｕ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｚｎ，Ｓｎ，Ｔａ，Ｗ，Ｐｂ等
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し、電子放出部形成用薄膜
２０２を形成する（図２の（ｂ））。

【００４３】尚、ここでは、有機金属溶液の塗布法を用
いているが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、スピンナー法等によって形成してもよい。

【００４４】３）続いて、フォーミングと呼ばれる通
電処理を行う。ここで、素子電極２０５，２０６間に、
不図示の電源からのパルス状電圧による通電処理が行わ
れると、電子放出部形成用薄膜２０２の部位に構造の変
化した電子放出部２０３が形成される（図２の
（ｃ））。

【００４５】この通電処理により、電子放出部形成用の
薄膜２０２を局所的に破壊、変形もしくは変質させる。
このように、フォーミングにより構造の変化した部位を
電子放出部２０３と呼ぶ。先に説明したように、電子放
出部２０３は導電性微粒子で構成されている。

【００４６】次に、フォーミング処理の電圧波形を、図
４を参照して説明する。

【００４７】図４において、Ｔ１及びＴ２は、それぞれ
電圧波形のパルス幅とパルス間隔である。例えば、Ｔ１
を、１マイクロ秒〜１０ミリ秒、Ｔ２を、１０マイクロ
秒〜１００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４Ｖ〜１０Ｖ程度、フォーミング処
理は真空雰囲気下で数十秒間程度で適宜選択する。

【００４８】以上説明した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フォーミング処
理を行うが、素子の電極間に印加する波形は三角波に限
定されるものではなく、矩形波など所望の波形を用いて
も良い。更に、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なく、電子放出部が良好
に形成されれば所望の値を選択することは言うまでもな
い。＜基本特性について＞次に、上述のような素子構成と製
造方法によって作成された本実施例にかかわる表面伝導
型電子放出素子の特性の評価方法について、図５を用い
て説明する。

【００４９】図５は、図３で示した構成を有する表面伝
導型電子放出素子の電子放出特性を測定するための測定
評価装置の概略構成図である。

【００５０】図５において、２０１は基板、２０５及び
２０６は素子電極、２０４は電子放出部を含む薄膜、２
０３は電子放出部である。２３１は電源であり、素子に
素子電圧Ｖｆを印加する。２３０は電流計であり、素子
電極２０５，２０６間の電子放出部を含む薄膜２０４を
流れる素子電流Ｉｆを測定する。２３４はアノード電極
であり、電子放出部２０３より放出される放出電流Ｉｅ
を捕捉する。２３３は高圧電源であり、アノード電極２
３４に電圧を印加する。２３２は電流計であり、電子放
出部２０３より放出される放出電流Ｉｅを測定する。

【００５１】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５，６に電源３１
と電流計３０とを接続し、該電子放出素子の上方に電源
３３と電流計３２とを接続したアノード電極３４を配置
している。また、本電子放出素子及びアノード電極３４
は真空装置内に配設され、その真空装置には不図示の排
気ポンプ及び真空計等の真空装置に必要な機器が具備さ
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。

【００５２】尚、アノード電極２３４の電圧は、１ｋＶ
〜１０ｋＶ、アノード電極２３４と表面伝導型電子放出
素子との距離Ｈは３mm〜８mmの範囲で測定した。

【００５３】尚、あらかじめ導電性微粒子を分散して構
成した表面伝導型電子放出素子においては、前記本実施
例の基本的な素子構成の基本的な製造方法の範囲で、そ
の一部を変更しても良い。

【００５４】次に、本実施例に係わる別な構成の表面伝
導型電子放出素子である垂直型表面伝導型電子放出素子
について説明する。

【００５５】図６は、本実施例に係わる垂直型表面伝導
型電子放出素子の基本的な構成を示す図面である。

【００５６】図６において、２５１は基板、２５５、２
５６は素子電極、２５４は電子放出部を含む薄膜、２５
３は電子放出部、２５７は段差形成部である。尚、電子
放出部２５３は、段差形成部２５７の厚さ、製法及び、
電子放出部を含む薄膜２５４の厚さ、製法等によってそ
の位置は変化し、図６で示された位置に限るものではな
い。

【００５７】基板２５１、素子電極２５５と２５６、電
子放出部を含む薄膜２５４、電子放出部２５３は、前述
した平面型表面伝導型電子放出素子と同様の材料で構成
されたものである。従って、ここでは、垂直型表面伝導
型電子放出素子を特徴づける段差形成部２５７及び電子
放出部を含む薄膜２５４について詳述する。

【００５８】段差形成部２５７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
で構成される。段差形成部２５７の厚さが先に述べた平
面型表面伝導型電子放出素子の素子電極間隔Ｌ１に対応
し、数百オングストロームより数十マイクロメートルで
ある。段差形成部２５７の厚さは、段差形成部２５７の
製法、及び、素子電極間に印加する電圧と電子放出し得
る電界強度により設定されるが、好ましくは、千オング
ストロームより１０マイクロメートルである。

【００５９】電子放出部を含む薄膜２５４は、素子電極
２５５、２５６と段差形成部２５７の作成後に形成され
るため、素子電極２５５、２５６の上に積層され、場合
によっては素子電極２５５、２５６との電気的接続を担
う重なりの一部を除いた所望の形状にされる。また、電
子放出部を含む薄膜２５４の膜厚は、その製法に依存し
て、段差部での膜厚と素子電極２５５、２５６の上に積
層された部分の膜厚とでは異なる場合が多く、一般に段
差部分の膜厚が薄い。その結果、前述した平面型表面伝
導型電子放出素子と比べて、容易に通電処理され、電子
放出部３が形成される場合が多い。＜マトリクス＞次に、上述の表面伝導型電子放出素子を
マトリクス状に配列した電子源について説明する。

【００６０】電子源基板の構成について、図７を用いて
説明する。

【００６１】図７において、２７１は基板、２７２はＸ
方向配線、２７３はＹ方向配線、２７４は表面伝導型電
子放出素子、２７５は結線である。

【００６２】尚、表面伝導型電子放出素子２７４は、前
述した平面型或いは垂直型のいずれであっても良い。

【００６３】基板２７１は、シリコン基板等であり、そ
の大きさは基板２７１に設置される表面伝導型素子の個
数及び個々の素子の設計上の形状に依存して適宜設定さ
れる。

【００６４】ｍ本のＸ方向配線２７２は、ＤX₁，ＤX₂，
…，ＤX_mからなり、基板２７１上に真空蒸着法、印刷
法、スパッタ法等で形成し、所望のパターンとした導電
性金属等からなり、多数の表面伝導型素子にほぼ均等な
電圧が供給される様に、材料、膜厚、配線幅が設定され
る。Ｙ方向配線２７３は、ＤY₁，ＤY₂，…，ＤY_nのｎ本
の配線よりなり、Ｘ方向配線２７２と同様に、真空蒸着
法、印刷法、スパッタ法等で形成し、所望のパターンと
した導電性金属等からなり、多数の表面伝導型素子にで
きるだけほぼ均等な電圧が供給される様に、材料、膜
厚、配線幅等が設定される。これらｍ本のＸ方向配線２
７２とｎ本のＹ方向配線２７３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
を構成する。

【００６５】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２７２を形成した基板２７１の全面或は一部に、
所望の形状で形成される。また、Ｘ方向配線２７２とＹ
方向配線２７３は、それぞれ外部端子として引き出され
ている。

【００６６】尚、上述の例では、ｍ本のＸ方向配線２７
２の上に、ｎ本のＹ方向配線２７３を層間絶縁層を介し
て設置した例で説明したが、ｎ本のＹ方向配線２７３の
上にｍ本のＸ方向配線２７２を層間絶縁層を介して設置
する場合もある。

【００６７】更に、前述と同様にして、表面伝導型放出
素子２７４の対向する電極（不図示）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２７５を有する。すなわち、表面伝導型電子放出素
子２７４は、結線２７５によってｍ本のＸ方向配線２７
２とｎ本のＹ方向配線２７３と電気的に接続されてい
る。

【００６８】尚、ｍ本のＸ方向配線２７２、ｎ本のＹ方
向配線２７３、及び対向する素子電極である結線２７５
の導電性金属は、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いても良く、Ｎ
ｉ，Ｃｒ，Ａｕ，Ｍｏ，Ｗ，Ｐｔ，Ｔｉ，Ａｌ，Ｃｕ，
Ｐｄ等の金属或は合金及びＰｄ，Ａｇ，Ａｕ，Ｒｕ
Ｏ₂，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、Ｉｎ ₂Ｏ₃−ＳｎＯ₂等の透明導
体及びポリシリコン等の半導体材料等より適宜選択され
る。又、表面伝導型電子放出素子は、基板２７１或は不
図示の層間絶縁層上のどちらに形成しても良い。

【００６９】また、Ｘ方向配線２７２には、Ｘ方向に配
列する表面伝導型放出素子２７４の行を任意に走査する
ための走査信号を印加するための不図示の走査信号発生
部と電気的に接続されている。

【００７０】一方、Ｙ方向配線２７３には、Ｙ方向に配
列する表面伝導型放出素子２７４の列の各列を任意に変
調するための変調信号を印加するための不図示の変調信
号発生部と電気的に接続されている。更に、表面伝導型
電子放出素子の各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
されるものである。＜画像形成装置の基本構成＞次に、以上のようにして作
成した電子源を用いた形成等に用いる画像形成装置につ
いて、図８及び図９用いて説明する。図８は画像形成装
置の基本構成図であり、図９は蛍光膜を表わす図であ
る。

【００７１】２７１は基板であり、基板２７１の上には
上述のようにして電子放出素子を形成されている。以後
これを電子源基板と称する。２８１は、電子源基板を固
定したリアプレート、２８６はガラス基板２８３の内面
に蛍光膜２８４とメタルバック２８５等が形成されたフ
ェースプレートである。２８２は支持枠であり、リアプ
レート２８１及びフェースプレート２８６をフリットガ
ラス等で封着して、外囲器２８８を構成する。

【００７２】上述の構成では、外囲器２８８をフェース
プレート２８６、支持枠２８２、リアプレート２８１で
構成したが、リアプレート２８１は、主に電子源基板の
強度を補強する目的で設けられているため、電子源基板
自体で十分な強度を有する場合は、別体のリアプレート
２８１は不要であり、電子源基板に直接支持枠２８２を
封着し、フェースプレート２８６、支持枠２８２、電子
源基板にて外囲器２８８を構成しても良い。

【００７３】図９は、蛍光膜の構造を表わす図である。
蛍光膜２８４（図８参照）は、モノクロームの場合は、
蛍光体のみから成るが、カラーの蛍光膜の場合は、蛍光
体の配列によりブラックストライプあるいはブラックマ
トリクスなどと呼ばれる黒色導伝材２９１と蛍光体２９
２とで構成される。

【００７４】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、カラー形成の場合、必要となる三
原色蛍光体の、各蛍光体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２８４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。ブラックストライプの材料としては、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これ
に限るものではない。

【００７５】ガラス基板２８３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が用
いられる。

【００７６】また、蛍光膜２８４の内面側には、通常メ
タルバック２８５が設けられる。メタルバックの目的
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２８６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の保護等である。

【００７７】メタルバックは、蛍光膜２８４の作製後、
蛍光膜の２８４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、Ａ１を真空蒸着する
ことで作製できる。

【００７８】フェースプレート２８６には、更に蛍光膜
２８６の導電性を高めるため、蛍光膜２８４の外面側に
透明電極（不図示）を設けてもよい。尚、前述の封着を
行う際、カラーの場所は各色蛍光体と電子放出素子とを
対応させなくてはいけないため、十分な位置合わせを行
なう必要がある。

【００７９】外囲器２８８内は、不図示の排気管を通
じ、１０のマイナス６乗トール程度の真空度にされ、外
囲器２８８の封止が行われる。

【００８０】尚、容器外端子ＤoxL₁〜ＤoxL_mとＤoy₁〜
Ｄoy_nを通じ、素子電極２０５，２０６間に電圧を印加
し、上述のフォーミングを行い、電子放出部２０３を形
成し電子放出素子を作製した。また、外囲器２８８の封
止後の真空度を維持するために、ゲッター処理を行なう
場合もある。これは、外囲器２８８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の加熱
法により、外囲器２８８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、蒸着膜の吸
着作用により、たとえば１×１０^-5ないしは１×１０^-7
トール［Torr］の真空度を維持するものである。

【００８１】以上説明したように製作された本実施例の
画像形成装置において、各電子放出素子は、配線による
電圧降下の影響により、フォーミングにより素子特性が
容器外端子ＤOXL₁〜ＤOXL_mから離れるにつれて悪くな
る。このような非一様な素子特性を持つ各素子から、よ
り一様に電子放出させるために、容器外端子ＤOXR₁〜Ｄ
OXR_m、ＤOY₁〜ＤOY_nを通じ、配線で電圧降下をした電圧
を印加することにより容器外端子ＤOXR₁〜ＤOXR_mから離
れるにつれて各電子放出素子に印加される電圧を低くす
ることにより、非一様な素子特性分布を補正する電圧を
印加することで、ほぼ一様な電子量を放出させる。

【００８２】更に、放出させた電子を、高圧端子Ｈｖを
通じ、メタルバック８５、或は透明電極（不図示）に数
ｋＶ以上の高圧を印加し、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す
るものである。

【００８３】なお、以上では容器外端子ＤOXL₁〜ＤOXL_m
によりフォーミングを行ない、容器外端子ＤOXR₁〜ＤOX
R_mから電圧を印加することにより電子放出を行なった
が、容器外端子ＤOXL₁〜ＤOXL_mから電圧を印加すること
により電子放出を行なっても良い。

【００８４】以上述べた構成は、形成等に用いられる好
適な画像形成装置を作製する上で必要な概略構成である
が、例えば、各部材の材料等、詳細な部分は上述内容に
限られるものではなく、画像装置の用途に適用するよう
適宜選択できることは言うまでもない。

【００８５】また、本実施例は、形成に用いられる好適
な画像形成装置に限るものではなく、例えば、感光性ド
ラムと発光ダイオード等で構成された光プリンタの発光
ダイオード等の代替の発光源としても用いることもでき
る。またこの際、上述のｍ本のＸ方向配線２７２とｎ本
のＹ方向配線２７３を、適宜選択することで、ライン状
発光源だけでなく、２次元状の発光源としても応用でき
る。

【００８６】以上の表面伝導型放出素子の基本的な構
成、製法について述べたが、本実施例で説明した上述の
構成等に限定されず、後述の電子源、形成装置等の画像
形成装置に於ても適用できる。＜フォーミング及び駆動＞次に、本実施例のフォーミン
グ及び駆動方法を説明する。図１、図１０、図１１を参
照して、フォーミング及び駆動方法を説明する。

【００８７】図１の（ａ）は、フォーミング時のフォー
ミング電圧を印加するフォーミングドライバー、即ち、
フォーミング用Ｘドライバー（２００１）とＹドライバ
ー（２０００）と電子源パネル（２０１０）との接続法
を示す。ＤOXL₁〜ＤOXL_mは、電子源パネル（２０１０）
の容器外左側端子であり、Ｙドライバー（２０００）は
Ｙ方向配線に電圧を印加するドライバーである。フォー
ミング用Ｘドライバー（２００１）とＹドライバー（２
０００）には、それぞれに対する駆動タイミングを与え
るＸ駆動制御信号８００２とＹ駆動制御信号８００１
が、フォーミング用制御回路８０００から供給される。

【００８８】図１の（ｂ）は、フォーミングが終了した
電子源パネル（２０１０）を駆動する時の、表示用ドラ
イバー、即ち、電子放出用Ｘドライバー（２００２）と
Ｙドライバー（２０００）と電子源パネル（２０１０）
との接続法を示す。ＤOXR₁〜ＤOXR_mは電子源パネルの容
器外右端端子である。電子放出用Ｘドライバー（２００
２）とＹドライバー（２０００）には、それぞれに対す
る駆動タイミングを与えるＸ駆動制御信号８００４とＹ
駆動制御信号８００３が、表示用制御回路８１００から
供給される。表示用制御回路８１００は、入力する画像
信号８００５に同期した、Ｘ駆動制御信号８００４とＹ
駆動制御信号８００３を生成する。

【００８９】図１０の（ａ）は、フォーミング時の１ラ
イン（Ｘ方向配線に接続された電子放出素子の１ライ
ン）のそれぞれ素子に印加される電圧を示す。

【００９０】図１０の（ｂ）は、フォーミング後の素子
の放出電流特性を示す。

【００９１】図１１の（ｃ）は、駆動時の１ラインのそ
れぞれの素子に印加される電圧を示す。

【００９２】図１１の（ｄ）は、１ライン全てを同時に
駆動時の電子放出量を示している。ここで、素子番号と
は、あるＸ方向配線に接続された１ラインの電子放出素
子の左端の電子放出素子をＤ₁とし、順次Ｄ₂、Ｄ₃、・
・・、Ｄ_nと付けた素子の番号を示している。

【００９３】図１の（ａ）を参照して、まず、フォーミ
ング時に、電子源パネル（２０１０）の容器外左側端子
にフォーミング用Ｘドライバー（２００１）を接続し、
このフォーミング用ドライバー（ａ）とＹドライバー
（２０００）を用いて、フォーミングを行なう。このと
き、配線抵抗の電圧降下により、１ラインの素子のそれ
ぞれの素子には、図１０の（ａ）に示すような電圧が印
加される。そのために、１ラインの素子のそれぞれの素
子の電子放出特性は、図１０の（ｂ）に示すように、フ
ォーミング時の電圧供給端である左端から遠ざかるにつ
れて、電子放出量が少なくなり、素子の電子放出特性が
低下する。

【００９４】他方、通常の駆動時には、電子源パネル
（２０１０）の容器外右側端子に表示用ドライバーであ
るＸドライバー（２００２）を接続し、Ｘドライバー
（２００２）とＹドライバー（２０００）により駆動を
行なう。このとき、配線抵抗の電圧降下により、１ライ
ンの素子のそれぞれの素子には配線抵抗の電圧降下によ
り、図１１の（ｃ）に示すように、電圧供給端である右
端で高く、左端で低い電圧が印加される。このように電
圧がそれぞれの素子に印加されることにより、素子特性
が低い右端程、高い駆動電圧が印加され、素子特性が高
い左端程、低い駆動電圧が印加される。それにより、駆
動時の放出電流は図１１の（ｄ）に示すようになり、１
ラインでほぼ均一な電子放出を行なうことができる。

【００９５】ここでは、左側端子によりフォーミングを
行ない、右型端子により駆動を行なったが、右側端子か
らフォーミングを行ない、左側端子から駆動を行なって
も良い。＜電子源の製造方法＞次に、本実施例の電子源の製造法
を説明する。図１２〜図１４を参照して、製造法を工程
順に従って、具体的に説明する。 [工程−ａ]（図１２の（ａ）参照）清浄化した青板ガラス状に厚さ０．５ミクロンのシリコ
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５０オングストロームのＣｒ、厚さ６００
０オングストロームのＡｕを順次積層した後、ホトレジ
スト（例えば、ＡＺ１３７０、ヘキスト社製）をスピン
ナーにより回転塗布、ベークした後、ホソマスク像を露
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を形成する。 [工程−ｂ]（図１２の（ｂ）参照）次に、厚さ１．０ミクロンのシリコン酸化膜からなる層
間絶縁層１１１をＲＦスパッタ法により堆積する。 [工程−ｃ]（図１２の（ｃ）参照）工程ｂで堆積したシリコン酸化膜に、コンタクトホール
１１２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１１１をエッチングし
て、コンタクトホール１１２を形成する。エッチング
は、ＣＦ４とＨ２ガスを用いたＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖ
ｅＩｏｎＥｔｃｈｉｎｇ）法によった。 [工程−ｄ]（図１２の（ｄ）参照）その後、素子電極５と素子電極間ギャップＧとなるべき
パターンを、ホトレジスト（例えば、ＲＤ−２０００Ｎ
−４１、日立化成社製）形成し、真空蒸着法により、厚
さ５０オングストロームのＴｉ、厚さ１０００オングス
トロームのＮｉを順次堆積する。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、素子電極間隔Ｌ１は３ミクロン、素子電極の幅Ｗ１
を３００ミクロンの素子電極５、６を形成する。 [工程−ｅ]（図１３の（ｅ）参照）素子電極５、６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５０オングストロームのＴｉ、厚
さ５０００オングストロームのＡｕを順次真空蒸着によ
り堆積し、リフトオフにより不要の部分を除去して、所
望の形状の上配線７３を形成する。 [工程−ｆ]（図１４の（ｆ）参照）図１５に、本工程にかかわる電子放出素子の電子放出部
形成用薄膜２のマスクの平面図の一部を示す。素子間電
極ギャップＬ１及びこの近傍に開口を有するマスクであ
り、このマスクにより、膜厚１０００オングストローム
のＣｒ膜１２１を真空蒸着により堆積・パターニング
し、その上に有機Ｐｄ（例えば、ｃｃｐ４２３０、奥野
製薬（株）社製）をスピンナーにより回転塗布、３００
℃で１０分間の加熱焼成処理を行う。また、こうして形
成された主元素としてＰｄよりなる微粒子からなる電子
放出部形成用薄膜４の膜厚は、１００オングストロー
ム、シート抵抗値は５×１０の４乗Ω／□である。

【００９６】尚、ここで述べる微粒子膜とは、上述した
ように、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、或は、重なりあった状態（島
上も含む）の膜をも指し、その粒径とは、前記状態で粒
子形状が認識可能な微粒子についての径をいう。 [工程−ｇ]（図１４の（ｇ）参照）Ｃｒ膜１２１、及び焼成後の電子放出部形成用薄膜４を
酸エッチャントにより、エッチングして所望のパターン
を形成する。 [工程−ｈ]（図１４の（ｈ）参照）コンタクトホール１１２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５０オ
ングストロームのＴｉ、厚さ５０００オングストローム
のＡｕを順次堆積する。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１１２を埋め込
む。

【００９７】以上の工程により、絶縁性基板１上に、下
配線７２、層間絶縁層１１１、上配線７３、素子電極
５、６、電子放出部形成用薄膜４等を形成した。

【００９８】次に、以上のようにして作成した電子源を
用いて表示装置を構成した例を、図８と図９を用いて説
明する。

【００９９】上述したように、多数の平面型表面伝導型
電子放出素子を作製した基板１をリアプレート８１上に
固定した後、基板１の５ｍｍ上方に、フェースプレート
８６（ガラス基板８３の内面に蛍光膜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の接合部にはフリットガラスを塗布し、大気中
或は窒素雰囲気中で４００℃ないし５００℃で１０分以
上焼成することで封着する。また、リアプレート８８１
への基板１の固定もフリットガラスで行う。

【０１００】図８において、７４は電子放出素子、７
２、７３は、それぞれＸ方向及びＹ方向の配線である。

【０１０１】蛍光膜８４は、モノクロームの場合は蛍光
体のみからなるが、本実施例では蛍光体はストライプ形
状を採用し、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８４を作製する。ブ
ラックストライプの材料として、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る。ガラス基板８３に
蛍光体を塗布する方法として、本実施例ではスラリー法
を用いた。

【０１０２】また、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。メタルバックは、蛍光膜製
作後、蛍光膜の内面側表面の平滑化処理（通常フィルミ
ングと呼ばれる）を行い、その後、Ａｌを真空蒸着する
ことで作製する。

【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）が設けられる場合もあるが、本実施例で
は、メタルバックのみで十分な導電性が得られたため省
略した。

【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なくてはいけないた
め十分な位置合わせを行った。

【０１０５】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排気
し、十分な真空度に達した後、容器外端子ＤOXL₁〜ＤOX
L_mとＤOY₁〜ＤOY_nを通じ、電子放出素子７４の電極５、
６間に電圧を印加し、電子放出部３を、電子放出部形成
用薄膜２を通電処理（フォーミング処理）することによ
り形成する。

【０１０６】図４に、フォーミング処理の電圧波形を示
す。図４において、Ｔ１及びＴ２は、それぞれ電圧波形
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、約１×１０^-6トール（ｔｏｒｒ）の真空雰囲気
下で６０秒間行った。

【０１０７】このように形成された電子放出部３は、パ
ラジウム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３０オングストロー
ムであった。

【０１０８】以上説明したように、フォーミングを行な
い、電子放出部３を形成し、電子放出素子７４を作成で
きる。

【０１０９】次に、１０^-6トール程度の真空度で、不図
示の排気管をガスバーナーで熱することで溶着し、外囲
器の封止を行う。

【０１１０】最後に、封止後の真空度を維持するため
に、ゲッター処理を行う。これは、封止を行う直前に、
高周波加熱等の加熱法により、画像形成装置内の所定の
位置（不図示）に配置されたゲッターを加熱し、蒸着膜
を形成処理するものである。ゲッターは、例えば、Ｂａ
等を主成分とする。

【０１１１】以上のように、完成した本発明の画像形成
装置において、各電子放出素子には、図８の容器外端子
ＤOXR₁〜ＤOCR_m、ＤOY₁〜ＤOY_nを通じ、走査信号及び変
調信号を不図示の信号発生部から、それぞれ印加するこ
とにより、電子を放出させ、高圧端子Ｈｖを通じ、メタ
ルバック８４に数ｋＶ以上の高圧を印加し、電子ビーム
を加速し、蛍光膜８５に衝突させ、励起・発光させるこ
とで画像を表示させる。

【０１１２】尚、上述の基本的な製造方法に限ることな
く、前記本発明に係る実施例の電子源の基本的な製造方
法のうち一部を変更したものであっても、本発明の主旨
とその構成から逸脱するものではない。

【０１１３】[実施例２]実施例１においては、表示パネ
ルの片側からフォーミングを行い、もう一方から通常の
駆動を行なったが、実施例２では、別のフォーミング駆
動線と通常駆動線の構成方法を示す。

【０１１４】以下、図１６を参照して、実施例２のフォ
ーミングと通常駆動方法を説明する。

【０１１５】表示パネル２０１０の構成は、実施例１と
同様である。表示パネル２０１０から接続される、フォ
ーミング用Ｘドライバー（２００１）とＸドライバー
（２００２）とＹドライバー（２０００）は不図示であ
るが、実施例１で示したものと同様である。

【０１１６】ＤOXL₁〜ＤOXL_m、ＤOXR₁〜ＤOXR_mは電子源
を内蔵する表示パネルの容器外側端子であり、〇印はフ
ォーミング端子を示し、△印は駆動端子を示している。

【０１１７】まず、フォーミング時では、フォーミング
端子である左側奇数端子（ＤOXL₁、ＤOXL₃、・・・、Ｄ
OXL_m-1）、及び右側偶数端子（ＤOXR₂、ＤOXR₄、・・
・、ＤOXR_m）にフォーミングドライバーに接続し、この
フォーミングドライバーとＹドライバーによりフォーミ
ングを行なう。

【０１１８】また、駆動時には、駆動端子である左側偶
数端子（ＤOXL₂、ＤOXL₄、・・・、ＤOXL_m）及び右側奇
数端子（ＤOXR₁、ＤOXR₃、・・・、ＤOXR_m-1）に表示用
ドライバ、即ち、Ｘドライバー（２００２）を接続し、
このＸドライバー（２００２）とＹドライバー（２００
０）により駆動を行なう。

【０１１９】以上示した構成により、フォーミング終了
後の通常駆動において、電圧-電子放出効率の低いと特
性の電子源素子程、高い駆動電圧が印加され、電圧-電
子放出効率の高い特性の電子源素子程、低い駆動電圧が
印加される。

【０１２０】それにより、駆動時では、各ラインでほぼ
均一な電子放出を行なうことができる。更に、１ライン
の分布が完全に均一でなかったとしても、ライン毎にフ
ォーミング及び駆動が交互に変わるために、視覚上は分
布が相殺されパネル全体として、より均一に各電子源素
子を駆動できる。

【０１２１】ここでは、左側奇数端子（ＤOXL₁、ＤOX
L₃、・・・、ＤOXL_m-1）及び右側偶数端子（ＤOXR₂、Ｄ
OXR₄、・・・、ＤOXR_m）によりフォーミングを行ない、
左側奇数端子（ＤOXL₂、ＤOXL₄、・・・、ＤOXL_m）、及
び右側偶数端子（ＤOXR₁、ＤOXR₃、・・・、ＤOXR_m-1）
により駆動を行なったが、逆に、左側奇数端子（ＤOX
L₂、ＤOXL₄、・・・、ＤOXL_m）、及び右側偶数端子（Ｄ
OXR₁、ＤOXR₃、・・・、ＤOXR_m-1）からフォーミングを
行ない、左側奇数端子（ＤOXL₂、ＤOXL₄、・・・、ＤOX
L_m-1）及び右側偶数端子（ＤOXR₂、ＤOXR₄、・・・、Ｄ
OXR_m）から駆動を行なっても良い。

【０１２２】また、ここでは、１ライン毎に交互に給電
端を変えたが、場合によっては、複数ラインを１グルー
プとして、グループ毎に給電端を変えても良い。

【０１２３】尚、上述したフォーミング用ドライバー
は、電子源のフォーミング後に、電子源から取り外すこ
ともできる。

【０１２４】尚、本発明は、複数の機器から構成される
システムに適用しても１つの機器から成る装置に適用し
ても良い。また、本発明は、システム或は装置にプログ
ラムを供給することによって達成される場合にも適用で
きることは言うまでもない。

【０１２５】以上説明したように、本実施例によれば、
配線抵抗による電圧効果によって生じるフォーミング時
の各素子にかかる実効電圧に対するばらつきに起因す
る、放出電子素子特性のばらつきと、そのばらつきに対
応する非一様の輝度分布を、ほぼ一様になるように容易
に補正され、高品位の画像形成を行うことができる。

【０１２６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、電
子放出素子の配線抵抗に起因して発生する各電子放出素
子の非一様な電子放出を、一様になるように補正するこ
とにより、高品質の画像形成を行うことができる。

【０１２７】

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１のフォーミングドライバー及び表示ド
ライバー及び電子源パネル構成図である。

【図２】表面伝導電子放出素子の基本製作工程を示す図
である。

【図３】表面伝導電子放出素子の基本構成図である。

【図４】表面伝導型電子放出素子のフォーミング処理で
の電圧波形を示す図である。

【図５】表面伝導型電子放出素子の特性を測定する測定
装置の構成図である。

【図６】垂直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。

【図７】表面伝導型電子放出素子のマトリクス構成を説
明する図である。

【図８】表面伝導型電子放出素子と蛍光膜を含む画像形
成装置の概念図である。

【図９】蛍光膜の説明図である。

【図１０】フォーミング時の行方向の各素子特性を示す
図である。

【図１１】駆動時の行方向の各素子特性を示す図であ
る。

【図１２】電子源の製造工程を示す図である。

【図１３】電子源の製造工程を示す図である。

【図１４】電子源の製造工程を示す図である。

【図１５】電子源の平面図である。

【図１６】実施例２のフォーミング端子及び駆動端子の
構成図である。

【図１７】表面伝導電子放出素子の基本構成図である。

【図１８】マトリクス状に構成された電子源を含む表示
パネルの平面図である。

【図１９】マトリクス状に構成された電子源を含む表示
パネルの回路図である。

【図２０】マトリクス構成回路に対する行配線片側電圧
印加時の電圧分布を示す図である。

【符号の説明】

２０００Ｙドライバー２００１フォーミング用Ｘドライバー２００２Ｘドライバー２０１０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 1/316 G09G 3/22 H01J 9/02 H01J 31/12

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の表面伝導型電子放出素子が、マト
リクス状にレイアウトされ、同じ行にレイアウトされた前記表面伝導型電子放出素子
の一方の電極が、行方向の配線に接続され、同じ列にレイアウトされた前記表面伝導型電子放出素子
の他方の電極が、列方向の配線に接続した電子源におい
て、前記行方向の配線の一方端よりフォーミングを行なうフ
ォーミング電圧を印加することにより、前記複数の表面
伝導型電子放出素子の各々に形成された電子放出部と、前記行方向の配線の他方端に、前記表面伝導型電子放出
素子に電子放出させるための駆動電圧を印加するための
駆動電圧印加部とを備えることを特徴とする電子源。
【請求項２】前記駆動電圧印加部に、前記駆動電圧を
印加する駆動電圧印加手段を更に備えることを特徴とす
る請求項１に記載の電子源。
【請求項３】全ての前記行方向の配線の一方端は、同
じ側にレイアウトされ、全ての前記行方向の配線の他方端は、前記同じ側に対し
て逆側にレイアウトされることを特徴とする請求項１に
記載の電子源。
【請求項４】全ての前記行方向の配線の一方端は、前
記行方向の配線の偶数番目の配線の同じ側の端と、前記
行方向の配線の奇数番目の配線の前記同じ側と逆側の端
とに割当てられ、全ての前記行方向の配線の他方端は、前記行方向の配線
の奇数番目の配線の前記同じ側の端と、前記行方向の配
線の偶数番目の配線の前記同じ側と逆側の端とに割当て
られることを特徴とする請求項１に記載の電子源。
【請求項５】前記行方向の配線の一方端に、前記フォ
ーミング電圧を印加する電圧印加手段を、更に備えるこ
とを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電子
源。
【請求項６】前記フォーミング電圧の波形は、矩形電
圧波形であることを特徴とする請求項１に記載の電子
源。
【請求項７】前記フォーミング電圧の波形は、三角波
形であることを特徴とする請求項１に記載の電子源。
【請求項８】前記表面伝導型電子放出素子は、シリコ
ン基板上に形成されることを特徴とする請求項１に記載
の電子源。
【請求項９】前記表面伝導型電子放出素子は、絶縁基
板上に形成されることを特徴とする請求項１に記載の電
子源。
【請求項１０】前記絶縁基板は、ガラスであることを
特徴とする請求項９に記載の電子源。
【請求項１１】請求項１から請求項１０のいずれか１
つに記載の電子源と、前記電子源の表面伝導型電子放出
素子から放出される電子に基づいて、発光する発光手段
とを備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１２】複数の表面伝導型電子放出素子が、マ
トリクス状にレイアウトされ、同じ行にレイアウトされた前記表面伝導型電子放出素子
の一方の電極が、行方向の配線に接続され、同じ列にレイアウトされた前記表面伝導型電子放出素子
の他方の電極が、列方向の配線に接続された電子源にお
いて、所望の表面伝導型電子放出素子から電子を放出さ
せる制御方法であって、前記複数の表面伝導型電子放出素子の各々にフォーミン
グを行なうためのフォーミング電圧を印加するのに使用
された前記行方向の配線の一方端とは別の、当該行方向
の配線の他方端に、表面伝導型電子放出素子に電子放出
させるための駆動電圧を印加することを特徴とする電子
源の制御方法。
【請求項１３】全ての前記行方向の配線の一方端は、
同じ側にレイアウトされ、全ての前記行方向の配線の他方端は、前記同じ側に対し
て逆側にレイアウトされることを特徴とする請求項１２
に記載の電子源の制御方法。
【請求項１４】全ての前記行方向の配線の一方端は、
前記行方向の配線の偶数番目の配線の同じ側の端と、前
記行方向の配線の奇数番目の配線の前記同じ側と逆側の
端とに割当てられ、全ての前記行方向の配線の他方端は、前記行方向の配線
の奇数番目の配線の前記同じ側の端と、前記行方向の配
線の偶数番目の配線の前記同じ側と逆側の端とに割当て
られることを特徴とする請求項１２に記載の電子源の制
御方法。
【請求項１５】前記フォーミング電圧の波形は、矩形
電圧波形であることを特徴とする請求項１２に記載の電
子源の制御方法。
【請求項１６】前記フォーミング電圧の波形は、三角
波形であることを特徴とする請求項１２に記載の電子源
の制御方法。
【請求項１７】前記表面伝導型電子放出素子は、シリ
コン基板上に形成されることを特徴とする請求項１２に
記載の電子源の制御方法。
【請求項１８】前記表面伝導型電子放出素子は、絶縁
基板上に形成されることを特徴とする請求項１２に記載
の電子源の制御方法。
【請求項１９】前記絶縁基板は、ガラスであることを
特徴とする請求項１８に記載の電子源の制御方法。
【請求項２０】請求項１２から請求項１９のいずれか
１つに記載の電子源の制御方法に基づいて、電子放出素
子から電子を放出する工程と、前記放出された電子に基づいて、発光手段を発光させる
工程とを備えることを特徴とする画像形成方法。