JP3287699B2 - 電子線装置と画像形成装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子線発生装置等の電
子線装置およびその応用である表示装置等の画像形成装
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
電界放出型（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
子等がある。

【０００３】ＦＥ型の例としてはＷ．Ｐ．Ｄｙｋｅ＆
Ｗ．Ｗ．Ｄｏｌａｎ、”Ｆｉｅｌｄｅｍｉｓｓｉｏ
ｎ”、Ａｄｖａｎｃｅ ｉｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｐｈ
ｙｓｉｃｓ、８、８９（１９５６）あるいはＣ．Ａ．Ｓ
ｐｉｎｄｔ，“ＰＨＹＳＩＣＡＬＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓ
ｏｆ ｔｈｉｎ−ｆｉｌｍ ｆｉｅｌｄ ｅｍｉｓｓ
ｉｏｎ ｃａｔｈｏｄｅｓ ｗｉｔｈ ｍｏｌｙｂｄｅ
ｎｉｕｍ ｃｏｎｅｓ”，Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，
４７，５２４８（１９７６）等が知られている。

【０００４】ＭＩＭ型の例としてはＣ．Ａ．Ｍｅａ
ｄ、”Ｔｈｅ ｔｕｎｎｅｌ−ｅｍｉｓｓｉｏｎ ａｍ
ｐｌｉｆｉｅｒ、Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．、３２、６
４６（１９６１）等が知られている。

【０００５】表面伝導型電子放出素子の例としては、
Ｍ．Ｉ．Ｅｌｉｎｓｏｎ、ＲａｄｉｏＥｎｇ．Ｅｌｅｃ
ｔｒｏｎ Ｐｙｓ．、１０、（１９６５）等がある。

【０００６】表面伝導型電子放出素子は基板上に形成さ
れた小面積の薄膜に、膜面に平行に電流を流すことによ
り、電子放出が生ずる現象を利用するものである。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 Ｆｉ
ｌｍｓ”、９、３１７（１９７２）］、Ｉｎ２Ｏ３／Ｓ
ｎＯ２薄膜によるもの［Ｍ．Ｈａｒｔｗｅｌｌ ａｎｄ
Ｃ．Ｇ．Ｆｏｎｓｔａｄ：”ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．
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
な素子構成として前述のＭ．ハートウェルの素子構成を
図２５に示す。同図において１は絶縁性基板である。２
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３が
形成される。４は電子放出部を含む薄膜と呼ぶことにす
る。尚、図中のＬ１は０．５〜１ｍｍ、Ｗは０．１ｍｍ
で設定されている。

【０００８】又、電子放出部３の位置及び形状は不明で
あるので模式図として示した。

【０００９】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２
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３を形成するのが一般的であった。即ち、フォーミ
ングとは前記電子放出部形成用薄膜２の両端に直流電圧
あるいは非常にゆっくりとした昇電圧例えば１Ｖ１分程
度を印加通電し、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３を形成することである。尚、電子放出
部３は電子放出部形成用薄膜２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
２を電子放出部を含む薄膜４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、上述電子放出部
を含む薄膜４に電圧を印加し、素子に電流を流すことに
より、上述電子放出部３より電子を放出せしめるもので
ある。

【００１０】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、後述する様な様々な改善
を鋭意検討し、実用化上の様々な問題点を解決してき
た。

【００１１】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
子を配列形成できる利点がある。そこで、この特徴を生
かせるようないろいろな応用が研究されている。例え
ば、荷電ビーム源、表示装置等があげられる。

【００１２】多数の表面伝導型放出素子を配列形成した
例としては、並列に表面伝導型電子放出素子を配列し、
個々の素子の両端を配線にてそれぞれ結線した行を多数
行配列した電子源があげられる（例えば、特開昭６４−
３１３３２号公報）。また、特に表示装置等の画像形成
装置においては、近年、液晶を用いた平板型表示装置
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、自発光型の表示装置の開発が、望まれてき
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表示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、かつ表示品位
の優れた自発光型表示装置である（例えば、ＵＳＰ５０
６６８８３号公報）。

【００１３】尚、従来、多数の表面伝導型電子放出素子
より構成された電子源より、電子放出をし、蛍光体の発
光をさせる素子の選択は、上述の多数の表面伝導型電子
放出素子を並列に配置し結線した配線（行方向配線と呼
ぶ）、行配線と直交する方向に（列方向と呼ぶ）、該電
子源と蛍光体間の空間に設置された制御電極（グリッド
と呼ぶ）と列方向配線への適当な駆動信号によるもので
ある（例えば、特開平１−２８３７４９号公報等）。

【００１４】

【発明が解決しようとしている課題】次に、上述従来の
表面伝導型電子放出素子とそれを用いた画像形成装置に
おいて発生していた問題点について説明する。

【００１５】問題点１ 従来の電子放出素子を真空中または画像形成装置中に駆
動せずに放置すると電子放出素子の電気特性（電流−電
圧特性）が変化し、素子から放出する放出電流が一時的
に増加するという問題点があった。また、このような放
出電流の変化量は、素子を駆動せずに放置している時間
（放置時間）、真空雰囲気（真空度、残留ガスの種
類）、駆動電圧等によって異なる。

【００１６】問題点２ 従来の電子放出素子は、素子に印加する電圧のパルス幅
を変化させると放出電流ピークが変化し、パルス幅によ
る電子放出量の制御が難しい。

【００１７】問題点３ 従来の電子放出素子は、素子に印加する電圧値を変化さ
せると素子の電気特性が変化し、それにともない放出電
流も変化するので電圧値による電子放出量の制御が難し
い。

【００１８】問題点４ 問題点１を有する従来の電子放出素子を画像形成装置に
用いた場合、電子ビーム量が変化するため、形成画像の
コントラスト及び鮮明性の低下、特に、形成画像が蛍光
画像である場合には、蛍光画像の輝度変化、色変化を生
じるという問題点があった。

【００１９】問題点５ 問題点２〜３を有する従来の電子放出素子を画像形成装
置に用いた場合、素子に印加する電圧又は電圧のパルス
幅で電子ビーム量を制御しにくいため、形成画像の階調
制御、特に、形成画像が蛍光画像である場合には、蛍光
画像の輝度制御、色制御が難しいという問題点があっ
た。

【００２０】そこで本発明は上記問題点に鑑みなされた
発明であって、その目的は、駆動していない時間（放置
時間）や真空雰囲気によって電子放出量の変化が極めて
小さい安定な電子線発生装置等の電子線装置を提供する
ことにある。更に、本発明の目的はコントラストの高い
鮮明な画像形成装置の提供、とりわけ、輝度変化の小さ
い発光画像を形成する画像形成装置の提供にある。更
に、本発明の目的は、階調制御が容易な画像形成装置、
取り分け、発光画像の輝度制御及び色制御の容易な画像
形成装置を提供することにある。

【００２１】

【課題を解決するための手段】上記目的は、以下の本発
明により達成される。

【００２２】即ち本発明は、対向する電極間に配置され
たフォーミング処理を施した導電性膜と、前記電極間に
パルス電圧を印加することにより真空中に存在する有機
物質から前記導電性膜に堆積された炭素あるいは炭素化
合物とを有する電子放出素子を外囲器内に有する電子線
装置において、前記外囲器内の炭素化合物の分圧が1×
１０ ^−８ Torr以下に維持されており、前記電子放出素子
が、その放出電流が素子電圧に対して一義的に決まる特
性を示すことを特徴とする電子線装置である。

【００２３】更に本発明は、対向する電極間に配置され
たフォーミング処理を施した導電性膜と、前記電極間に
パルス電圧を印加することにより真空中に存在する有機
物質から前記導電性膜に堆積された炭素あるいは炭素化
合物とを有する電子放出素子を外囲器内に有する電子線
装置において、前記外囲器内の炭素化合物の分圧が1×
１０ ^−８ Torr以下に維持されていることを特徴とする電
子線装置である。

【００２４】更に本発明は、外囲器内に、電子源と画像
形成部材とを有し、入力信号に応じて画像を形成する画
像形成装置において、前記外囲器内の炭素化合物の分圧
が1×１０ ^−８ Torr以下に維持されており、前記電子源
が、対向する電極間に配置されたフォーミング処理を施
した導電性膜と、前記電極間にパルス電圧を印加するこ
とにより真空中に存在する有機物質から前記導電性膜に
堆積された炭素あるいは炭素化合物とを有する電子放出
素子を有し、該電子放出素子が、その放出電流が素子電
圧に対して一義的に決まる特性を示すことを特徴とする
画像形成装置である。

【００２５】更に本発明は、外囲器内に、電子源と画像
形成部材とを有し、入力信号に応じて画像を形成する画
像形成装置において、前記外囲器内の炭素化合物の分圧
が1×１０ ^−８ Torr以下に維持されており、前記電子源
が、対向する電極間に配置されたフォーミング処理を施
した導電性膜と、前記電極間にパルス電圧を印加するこ
とにより真空中に存在する有機物質から前記導電性膜に
堆積された炭素あるいは炭素化合物とを有する電子放出
素子を有することを特徴とする画像形成装置である。

【００２６】本発明者等は、長年鋭意検討した結果、電
子放出素子の表面および素子の回りの真空雰囲気中にあ
る有機分子の量が変動することが上記問題の主原因であ
ること、また、有機分子の分圧を極力少なくすることに
より、放出電流及び素子電流が変動することなく安定な
電子放出特性が得られることを知見し、上記本発明に至
った。

【００２７】以下に本発明の好ましい実施態様について
述べる。

【００２８】まず、本発明に係わる、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。

【００２９】図１の（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、本発
明に係わる基本的な平面型の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１を用いて、本
発明に係わる素子の基本的な構成を説明する。

【００３０】図１において１は基板、５と６は素子電
極、４は電子放出部を含む薄膜（導電性膜）、３は電子
放出部である。

【００３１】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及び
アルミナ等のセラミックス等が、あげられる。

【００３２】対向する素子電極５，６の材料としては導
電性を有するものであればどのようなものであっても構
わないが、例えばＮｉ，Ｃｒ，Ａｕ，Ｍｏ，Ｗ，Ｐｔ，
Ｔｉ，Ａｌ，Ｃｕ，Ｐｄ等の金属或は合金および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の印刷導体、Ｉｎ₂Ｏ₃−
ＳｎＯ₂等の透明導電体及びポリシリコン等の半導体導
体材料等が挙げられる。

【００３３】素子電極間隔Ｌ１は、数百オングストロー
ムより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等、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等により設定されるが、
好ましくは、数マイクロメートルより数十マイクロメー
トルである。

【００３４】素子電極長さＷ１、素子電極５、６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より
数百マイクロメートルであり、素子電極５、６の膜厚ｄ
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１上に設けられた対向する素子電極５
と素子電極６間及び素子電極５、６上設置された電子放
出部を含む薄膜４は、電子放出部３を含むが、図１の
（ｂ）に示された場合だけでなく、素子電極５、６上に
は、設置されない場合もある。即ち、絶縁性基板１上
に、電子放出部形成用薄膜２、対向する素子電極５、６
の電極順に積層構成した場合である。また、対向する素
子電極５と素子電極６間全てが、製法によっては、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４の膜厚は、好ましくは、数オングストロームよ
り数千オングストロームで、特に好ましくは１０オング
ストロームより５００オングストロームあり、素子電極
５、６へのステップカバレージ、電子放出部３と素子電
極５、６間の抵抗値及び電子放出部３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、１０の３乗より１０の７乗オーム／
□のシート抵抗値を示す。

【００３６】電子放出部を含む薄膜４は導電性膜で、そ
れを構成する材料の具体例を挙げるならばＰｄ、Ｒｕ、
Ａｇ、Ａｕ、Ｔｉ、Ｉｎ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｚｎ、Ｓ
ｎ、Ｔａ、Ｗ、Ｐｂ等の金属、ＰｄＯ、ＳｎＯ₂ 、Ｉｎ
₂ Ｏ₃ 、ＰｂＯ、Ｓｂ₂ Ｏ₃等の酸化物、ＨｆＢ₂ 、Ｚ
ｒＢ₂ 、ＬａＢ₆ 、ＣｅＢ₆ 、ＹＢ₄ 、ＧｄＢ₄ 等の硼
化物、ＴｉＣ、ＺｒＣ、ＨｆＣ、ＴａＣ、ＳｉＣ、ＷＣ
等の炭化物、ＴｉＮ、ＺｒＮ、ＨｆＮ等の窒化物、Ｓ
ｉ、Ｇｅ等の半導体、カーボン、ＡｇＭｇ、ＮｉＣｕ、
Ｐｂ、Ｓｎ等であり、好ましくは、良好な電子放出特性
を得るために微粒子からなる。

【００３７】なお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。

【００３８】微粒子の粒径は数オングストロームより数
千オングストローム、このましくは１０オングストロー
ムより２００オングストロームである。

【００３９】電子放出部３は、導電性膜４の一部に形成
された、例えば亀裂等の高抵抗部であり、更には、好ま
しくは数オングストロームより数百オングストローム、
特にこのましくは１０オングストロームより５００オン
グストロームの粒径の導電性微粒子多数個を有すること
もあり、電子放出部を含む薄膜（導電性膜）４の膜厚及
び後述する通電処理条件等の製法に依存しており、適宜
設定される。

【００４０】又、上記導電性微粒子は、電子放出部を含
む薄膜４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。

【００４１】又、電子放出部３の一部、更には、電子放
出部３の近傍の導電性膜４には、炭素あるいは炭素化合
物が堆積されている場合もある。

【００４２】次に本発明に係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。

【００４３】図６は基本的な垂直型表面伝導型電子放出
素子の構成を示す模式的図面である。

【００４４】図６において、図１と同一の符号のもの
は、同一である。２１は、段さ形成部である。

【００４５】基板１、素子電極５と６、電子放出部を含
む薄膜４、電子放出部３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り、段
さ形成部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され、段さ形
成部２１の膜厚が、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Ｌに対応し、数十ナノメートルよ
り数十マイクロメートルであり、段さ形成部の製法、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、数十ナノメートル
より数マイクロメートルである。

【００４６】電子放出部を含む薄膜４は、素子電極５、
６と段さ形成部２１作成後に、形成するため、素子電極
５、６の上に積層される。なお、電子放出部３は、図６
において、段差形成部２１に直線状に示されているが、
作成条件、通電フォーミング条件等に依存し、形状、位
置ともこれに限るものでない。

【００４７】電子放出部３を有する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、図２中の２は電子放出部形成用薄膜（導
電性膜）で例えば微粒子膜が挙げられる。

【００４８】以下、順をおって製造方法の説明を図１及
び図２に基づいて説明する。

【００４９】１）基板１を洗剤、純水および有機溶剤に
より十分に洗浄後、真空蒸着法、スパッタ法等により素
子電極材料を堆積後、フォトリソグラフィー技術により
該絶縁性基板１の面上に素子電極５、６を形成する（図
２の（ａ））。

【００５０】２）絶縁性基板１上に設けられた素子電極
５と素子電極６との間に、素子電極５と６を形成した絶
縁性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、Ｉｎ、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（導電性膜）
２を形成する（図２の（ｂ））。尚、ここでは、有機金
属溶液の塗布法により説明したが、これに限る物でな
く、真空蒸着法、スパッタ法、化学的気相堆積法、分散
塗布法、デイッピング法、スピンナー法等によって形成
される場合もある。

【００５１】３）つづいて、フォーミングと呼ばれる通
電処理を素子電極５、６間に電圧を不図示の電源により
パルス状あるいは、昇電圧による通電処理がおこなわれ
ると、電子放出部形成用薄膜（導電性膜）２の部位に構
造の変化した電子放出部３が形成される（図２の
（ｃ））。この通電処理により電子放出部形成用薄膜
（導電性膜）２を局所的に破壊、変形もしくは変形せし
め、構造の変化した部位（高抵抗部位）を電子放出部３
と呼ぶ。

【００５２】フォーミング処理以降の電気的処理は、図
３に示す測定評価装置内で行う。以下に測定評価装置を
説明する。

【００５３】図３は図１で示した構成を有する素子の電
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。図３において、１は基体、５及び６は素子電
極、４は電子放出部を含む薄膜、３は電子放出部を示
す。また、３１は素子に素子電圧Ｖｆを印加するための
電源、３０は素子電極５、６間の電子放出部を含む薄膜
４を流れる素子電流Ｉｆを測定するための電流計、３４
は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、３３はアノード電極３４に電
圧を印加するための高圧電源、３２は素子の電子放出部
３より放出される放出電流Ｉｅを測定するための電流計
である。

【００５４】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。また電子放出素子及びアノード電極３４は真
空装置内に設置され、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、所望の真空下で素子の測定評価を行えるようにな
った。尚、排気ポンプは、ターボポンプ、ロータリーポ
ンプからなる通常の高真空装置系と更に、ソープション
ポンプとイオンポンプからなる真空オイルを用いない超
高真空装置系からなり、高真空装置系と超高真空装置系
はお互いに、切り替えられるようにできている。更に、
真空装置内の残留ガスを測定するために不図示の四重極
質量分析計が設置されている。また、真空装置全体、及
び電子源基板は、不図示のヒーターにより２００℃まで
加熱できる。

【００５５】なお、アノード電極の電圧は１ｋＶ〜１０
ｋＶ、アノード電極と電子放出素子との距離Ｈは２ｍｍ
〜８ｍｍの範囲で測定した。

【００５６】フォーミング処理は、パルス波高値が定電
圧のパルスを印加する場合と、パルス波高値を増加させ
ながら電圧パルスを印加する場合とがある。

【００５７】まず、パルス波高値が定電圧のパルスを印
加する場合の電圧波形を図４の（ａ）に示す。

【００５８】図４の（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、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
適宜選択し、フォーミング処理は、１０のマイナス５乗
Ｔｏｒｒ〜１０のマイナス６乗Ｔｏｒｒの真空雰囲気下
で印加する。

【００５９】パルス波高値を増加させながら電圧パルス
を印加する場合の電圧波形を、図４の（ｂ）に示す。

【００６０】図４の（ｂ）中、Ｔ１及びＴ２は電圧波形
のパルス幅とパルス間隔であり、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、例えば０．１Ｖステップ程度づつ、増加させ、１０
のマイナス５乗Ｔｏｒｒ〜１０のマイナス６乗Ｔｏｒｒ
の真空雰囲気下で印加する。

【００６１】尚、フォーミング処理の終了は、パルス間
隔Ｔ２中に、電子放出部形成用薄膜２を局所的に破壊、
変形しない程度の電圧、例えば０．１Ｖ程度の電圧で、
素子電流を測定し、抵抗値を求め、例えば、１Ｍオーム
以上の抵抗を示した時、フォーミングを終了とする場合
と、更に、電圧を実際に電子放出を行う駆動電圧まで増
加させ終了させる場合がある。尚、上記１Ｍオーム以上
の抵抗を示す電圧を、フォーミング電圧Ｖｆｏｒｍと呼
ぶことにする。

【００６２】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
理を行っているが、素子の電極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
ても良く、その波高値及び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る様
に、電子放出素子の抵抗値等にあわせて、所望の値を選
択する。

【００６３】４）次に、フォーミングが終了した素子に
対して、好ましくは活性化処理と呼ぶ処理を施す。この
活性化処理とは、１０のマイナス４乗〜１０のマイナス
５乗Ｔｏｒｒ程度の真空度で、フォーミング同様、パル
ス波高値が定電圧のパルスの印加を繰りかえす処理のこ
とを言い、真空中に存在する有機物質から、炭素あるい
は炭素化合物を堆積することで、素子電流Ｉｆ、放出電
流Ｉｅが、著しく変化する処理である。

【００６４】例えば、素子電流Ｉｆと放出電流Ｉｅを測
定しながら、放出電流Ｉｅが飽和する時点で活性化処理
を終了する。素子電流Ｉｆ、放出電流Ｉｅの活性化処理
時間依存例を図５に示す。

【００６５】活性化処理は、真空度、素子に印加するパ
ルス電圧等に依存して、この素子電流Ｉｆ、放出電流Ｉ
ｅの時間依存及びフォーミング処理によって、変形、変
質した薄膜の近傍に被膜の形成状態が変化する。

【００６６】活性化処理電圧は、好ましくはフォーミン
グ電圧Ｖｆｏｒｍに比べて、より高い波高値の電圧に設
定され、より好ましくは、実際にその素子を駆動する際
の駆動電圧に設定される。

【００６７】尚、活性化工程後の素子の形態をＦＥＳＥ
Ｍ，ＴＥＭで観察したところ、フォーミングによって変
形、変質せしめた部分３の一部およびその周辺に炭素ま
たは炭素化合物が堆積していた。更に高倍率で観察する
と微粒子の周囲及び周辺にも堆積していた。また、対向
する素子電極間距離にもよるが、素子電極にも、炭素あ
るいは炭素化合物が、堆積する場合もある。その膜厚
は、好ましくは、５００オングストローム以下、より好
ましくは、３００オングストローム以下である。

【００６８】尚ここで、炭素及び炭素化合物とは、ＴＥ
Ｍ，ラマン等の結果、グラファイト（単、多結晶双方を
指す）、非晶質カーボン（非晶質カーボン及び多結晶グ
ラファイトとの混合物を指す）である。

【００６９】尚、フォーミング工程において電圧を駆動
電圧付近まで印加した場合においては活性化工程を行っ
ても行わなくても構わない。

【００７０】５）こうして作成した電子放出素子を、フ
ォーミング処理及び活性化処理した真空度より高い真空
度の真空雰囲気にして駆動する。また、フォーミング処
理及び活性化処理した真空度より高い真空度の真空雰囲
気とは、好ましくは約１０のマイナス６乗Ｔｏｒｒ以下
の真空度を有する真空雰囲気であり、よりこのましく
は、超高真空系で、炭素、あるいは炭素化合物の新た
に、ほぼ、堆積しない真空度である。

【００７１】従って、これによって、これ以上の炭素及
び炭素化合物の堆積を抑制する事が可能となり、素子電
流Ｉｆ、放出電流Ｉｅが、一定に安定する。

【００７２】上述のような素子構成と製造方法によって
作成された本発明にかかわる電子放出素子の基本特性に
ついて図３、図７を用いて説明する。

【００７３】図３に示した測定評価装置により測定され
た放出電流Ｉｅおよび素子電流Ｉｆと素子電圧Ｖｆの関
係の典型的な例を図７に示す。なお、図７は放出電流Ｉ
ｅは素子電流Ｉｆに比べて著しく小さいので、任意単位
で示されている。図７からも明らかなように、本電子放
出素子は放出電流Ｉｅに対する三つの特性を有する。

【００７４】まず第一に、本素子はある電圧（しきい値
電圧と呼ぶ、図５中のＶｔｈ）以上の素子電圧を印加す
ると急激に放出電流Ｉｅが増加し、一方しきい値電圧Ｖ
ｔｈ以下では放出電流Ｉｅがほとんど検出されない。す
なわち、放出電流Ｉｅに対する明確なしきい値電圧Ｖｔ
ｈを持った非線形素子である。

【００７５】第二に、放出電流Ｉｅが素子電圧Ｖｆに依
存するため、放出電流Ｉｅは素子電圧Ｖｆで制御でき
る。

【００７６】第三に、アノード電極３４に捕捉される放
出電荷は、素子電圧Ｖｆを印加する時間に依存する。す
なわち、アノード電極３４に捕捉される電荷量は、素子
電圧Ｖｆを印加する時間により制御できる。

【００７７】一方、素子電流Ｉｆは素子電圧Ｖｆに対し
て単調増加する（ＭＩ特性と呼ぶ）特性（図７の実線）
及び電圧制御型負性抵抗（ＶＣＮＲ特性と呼ぶ）特性
（図７の破線）を示す場合があるが、これら素子電流の
特性は、その製法に、依存する。又、ＶＣＮＲ特性を示
す境界電圧をＶｐという。

【００７８】即ち、素子電流ＩｆのＶＣＮＲ特性は、通
常の真空装置系で、フォーミングを行ったとき発生し、
その特性はフォーミング時の電気的条件、真空装置系の
真空雰囲気条件等、あるいは、フォーミングを既におこ
なった電子放出素子の測定時の真空装置系の真空雰囲気
条件、測定時の電気的測定条件（例えば、電子放出素子
の電流−電圧特性をうるために、素子に印加する電圧を
低電圧から高電圧まで掃引した時の掃引速度等）測定時
までの電子放出素子の真空装置内の放置時間、等に依存
して、大きく変わることが判明した。またこの時、放出
電流Ｉｅは、ＭＩ特性をしめす。

【００７９】更に、従来の表面伝導型電子放出素子の特
性について説明する。電子放出素子の駆動は、通常、真
空装置内をロータリーポンプやターボポンプ等の真空排
気装置を用いて１×１０のマイナス５乗ｔｏｒｒ程度の
真空度にしてから行う。

【００８０】図２６は、従来の電子放出素子を駆動せず
に放置したときの、放置時間によって放出電流Ｉｅ、素
子電流Ｉｆがどのように変化するかを模式的に示したも
のである（これを、放置時間変動と呼ぶ）。放出電流お
よび素子電流は、その絶対値は異なるがほぼ同様な変動
がある。

【００８１】図２６から明らかなように、放置時間Ｔ後
に、放出電流および素子電流は一時的に増加して、数十
秒から数分の時定数で放置前の値に戻る。その増加量
（Ｉｓ−Ｉ）は、放置時間、真空度、真空中に存在する
残留ガス、素子の駆動電圧等さまざまな条件で異なる
が、大きい時には５０％程度の増加がある。一般に、電
子放出素子の電子放出量を変化させ、変調するために、
素子に印加する電圧のパルス幅か電圧値を変化させるこ
とによりおこなう。

【００８２】図２７は、従来の電子放出素子の放出電流
とパルス幅の関係を模式的に示したものである。図２７
からも明らかなように、パルス幅を狭くすると放出電流
が増加する。よって、従来の電子放出素子では、電子放
出量がパルス幅に比例しないため制御しにくい（これ
を、パルス幅変動と呼ぶ）。

【００８３】図２８は、従来の電子放出素子の素子電圧
と放出電流の関係を模式的に示したものである。ここで
示される放出電流−素子電圧特性（Ｉｅ−Ｖｆ特性）
は、パルス幅が１００ミリ秒以下の三角波の電圧を素子
に印加し続け、放出電流が飽和したときの特性である。
尚、図２８においては、素子に１４Ｖの電圧を印加し放
出電流が飽和したときのＩｅ−Ｖｆ特性と、素子に１２
Ｖの電圧を印加し放出電流が飽和した時のＩｅ−Ｖｆ特
性を示した。

【００８４】図２８から明らかなように、素子電圧によ
って放出電流−素子電圧特性が変動するため、素子電圧
によって電子放出量を制御しにくい。また、このような
変動は、素子電流においても同様である（これを素子電
圧変動と呼ぶ）。

【００８５】本発明は、これらを鑑みてなされたもの
で、放出電流Ｉｅ及び素子電流Ｉｆは、電子放出素子の
表面及び素子の回りの真空雰囲気中にある有機物質が変
動するに伴い変動し、有機物質の分圧を極力少なくする
ことにより放出電流Ｉｅ及び素子電流Ｉｆは素子電圧に
対して、変動なく、実用的には一義的に決まり、通常の
動作電圧範囲では単調増加特性（ＭＩ特性）を示すこと
を本発明者らがはじめてみいだした。ここで、真空雰囲
気は、本発明における、電子線装置及び画像形成装置の
外囲器内の雰囲気に同等である。また、これらの放出電
流及び素子電流の変動は、素子の製法に依存することも
みいだした。

【００８６】又、上記通常の動作電圧範囲とは、電子放
出素子の材料，構成等で設定され、特に、電子放出素子
が、電界，熱などにより破壊されない範囲を意味する。

【００８７】即ち、本発明者等は、通常の真空装置内で
上述種々の変動不安定性を有する電子放出素子を、超高
真空系で排気し、動作させたところ、上述の放置時間変
動、パルス幅変動、及び素子電圧変動の極めて小さい電
子放出特性を示すことを見いだした。

【００８８】更に、また、これらの変動要因を質量分析
装置で調べたところ、真空装置（外囲器）内の有機物質
の分圧が１×１０のマイナス８乗ｔｏｒｒ以下が好まし
く、さらには、１×１０のマイナス１０乗ｔｏｒｒ以下
が特に好ましい範囲である。又、真空装置（外囲器）内
の圧力は、１×１０のマイナス６乗Ｔｏｒｒ以下、好ま
しくは１×１０のマイナス７乗Ｔｏｒｒ以下、特に好ま
しくは１×１０のマイナス８乗Ｔｏｒｒ以下、の範囲が
望ましい。ここで、真空装置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特性に影響を与えな
いようにオイルを使用しないものの方が特に望ましい。
具体的には、ソープションポンプ、イオンポンプ等の真
空排気装置が挙げられる。さらには、上記超高真空排気
系で排気する際には、電子放出素子および真空装置を加
熱真空排気した方が、素子表面および真空装置に吸着し
た有機物質を排気しやすくなるので特に望ましい。この
ときの加熱条件は、８０℃から２００℃で５時間以上が
望ましいが、特にこの条件に限定されない。また、上記
有機物質の分圧測定法は、質量分析装置により質量が１
０〜２００の炭素と水素を主成分とする有機分子の分圧
を測定し、それらの分圧を積算することから求められ
る。

【００８９】以上説明した本発明に係る表面伝導形電子
放出素子の放出電流と素子電圧の関係を、図８に示す。

【００９０】図８からも明らかなように、放出電流は、
ほぼ素子電圧に対して一義的に決まる単調増加特性（Ｍ
Ｉ特性）を持つ。

【００９１】尚、上述した従来の電子放出素子の各種変
動不安性は、素子作成時の活性化後に電子放出部に観察
されているグラファイトおよび非晶質カーボンの微細形
態が微量に存在する有機分子によつて変っているか、ま
たは、有機分子及びその変質体が電子放出部に吸着して
電子放出特性に影響を与えているものと考えられる。そ
こで、これらの変動要因である有機物質を取り除くこと
によって、極めて安定な特性を有する電子放出素子が得
られたものと考えられる。

【００９２】尚、以上説明した変動要因は、有機物質に
限定されるものではなく、炭素化合物であれば、同様の
変動要因となり得る。

【００９３】以上、詳述した本発明に係る電子放出素子
は、放置時間や真空雰囲気によって電子放出特性の変動
が小さい、極めて安定な電子放出素子である。更に、本
発明に係る電子放出素子は、駆動電圧（素子電圧）波形
のパルス幅や電圧値によって、電子放出特性が変動しな
いので、電子放出量の制御が容易な電子放出素子であ
る。

【００９４】尚、あらかじめ導電性微粒子を分散して構
成した表面伝導形電子放出素子においては、前記本発明
の基本的な素子構成の基本的な製造方法のうちの一部を
変更してもよい。

【００９５】以上表面伝導型電子放出素子の基本的な構
成、製法について述べたが、本発明の思想によれば、表
面伝導型電子放出素子の特性で上述の３つの特徴を有す
れば、上述の構成等に限定されず、後述の電子線発生装
置等の電子線装置、表示装置等の画像形成装置に於ても
適用できる。

【００９６】次に、本発明に係る電子線発生装置及び画
像形成装置について述べる。

【００９７】好ましくは、表面伝導型電子放出素子等の
電子放出素子を複数個基板上に配列した電子源基板を用
いて、電子線発生装置あるいは、画像形成装置が構成で
きる。

【００９８】基板上の配列の方式には、例えば、従来例
で述べた、多数の表面伝導形電子放出素子を並列に配置
し、個々の素子の両端を配線にて結線した、電子放出素
子の行を多数配列し（行方向と呼ぶ）、この配線と直交
する方向に（列方向と呼ぶ）、該電子源の上方の空間に
配置された制御電極（グリッドと呼ぶ）により電子を制
御駆動する配列法、及び、次に述べるｍ本のＸ方向配線
の上にｎ本のＹ方向配線を、層間絶縁層を介して、設置
し表面伝導型電子放出素子の一対の素子電極にそれぞ
れ、Ｘ方向配線、Ｙ方向配線を接続した配列法があげら
れる（これを単純マトリクス配置と以降呼ぶ）。

【００９９】以下に、単純マトリクスについて詳述す
る。

【０１００】本発明にかかわる表面伝導型電子放出素子
の先述した３つの基本的特性の特徴によれば、表面伝導
型電子放出素子からの放出電子は、しきい値電圧以上で
は、対向する素子電極間に印加するパルス状電圧の波高
値と巾で制御される。一方、しきい値電圧以下では、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、上記パル
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、その電子放出量が、制御出
来る事となる。

【０１０１】以下この原理に基づき構成した電子源基板
の構成について、図９を用いて説明する。

【０１０２】ｍ本のＸ方向配線８２は、ＤＸ１、ＤＸ
２、……ＤＸｍからなり、絶縁性基板１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、多数の表面伝導型電子放出
素子にほぼ均等な電圧が供給される様に、材料、膜厚、
配線巾が設定される。Ｙ方向配線８３は、ＤＹ１、ＤＹ
２、……ＤＹｎのｎ本の配線よりなり、Ｘ方向配線８２
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
の表面伝導型電子放出素子にほぼ均等な電圧が供給され
る様に、材料、膜厚、配線巾等が設定される。これらｍ
本のＸ方向配線８２とｎ本のＹ方向配線８３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（ｍ、ｎは、共に正の整数）。

【０１０３】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８２を形成した絶縁性基板１の全面或は一部に所
望の形状で形成され、特に、Ｘ方向配線８２とＹ方向配
線８３の交差部の電位差に耐え得る様に、膜厚、材料、
製法が、適宜設定される。Ｘ方向配線８２とＹ方向配線
８３は、それぞれ外部端子として引き出されている。

【０１０４】更に、前述と同様にして、表面伝導型電子
放出素子８４の対向する電極（不図示）が、ｍ本のＸ方
向配線８２（ＤＸ１、ＤＸ２、……ＤＸｍ）とｎ本のＹ
方向配線８３（ＤＹ１、ＤＹ２、……ＤＹｎ）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８５によって電気的に接続されているもの
である。

【０１０５】ここで、ｍ本のＸ方向配線８２とｎ本のＹ
方向配線８３と結線８５と対向する素子電極の導電性金
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もよく、Ｎｉ、Ｃｒ、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。また表面伝導形
電子放出素子は、絶縁性基板１あるいは、不図示の層間
絶縁層上どちらに形成してもよい。

【０１０６】また、詳しくは、後述するが、前記Ｘ方向
配線８２には、Ｘ方向に配列する表面伝導型電子放出素
子８４の行を、入力信号に応じて、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印加手段が電気
的に接続され、一方、Ｙ方向配線８３には、Ｙ方向に配
列する表面伝導型電子放出素子８４の列の各列を入力信
号に応じて、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手段と電気的に接続される。

【０１０７】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。

【０１０８】次に、以上のようにして作成した電子源基
板を用いた、電子線発生装置及び、表示等に用いる画像
形成装置について、図１０と図１１を用いて説明する。
図１０は画像形成装置の基本構成図であり、図１１は蛍
光膜である。

【０１０９】図１０において、１は、電子放出素子が配
列された基板、９１は、基板１を固定したリアプレー
ト、９６はガラス基板９３の内面に蛍光膜９４とメタル
バック９５等が形成されたフェースプレート、９２は支
持枠であり、リアプレート９１、支持枠９２及びフェー
スプレート９６をフリットガラス等を塗布し、大気中あ
るいは、窒素中で、４００〜５００℃で１０分以上焼成
することで、封着して、外囲器９８を構成する。

【０１１０】図１０において、８４は、図１あるいは図
６に示された表面伝導型電子放出素子に相当する。８
２、８３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。また、こ
れら素子電極への配線は、素子電極と配線材料が同一で
ある場合は、素子電極と呼ぶ場合もある。

【０１１１】外囲器９８は、上述の如く、フェースプレ
ート９６、支持枠９２、リアプレート９１で外囲器９８
を構成したが、リアプレート９１は主に基板１の強度を
補強する目的で設けられるため、基板１自体で十分な強
度を持つ場合は別体のリアプレート９１は不要であり、
基板１に直接支持枠９２を封着し、フェースプレート９
６、支持枠９２、基板１にて外囲器９８を構成しても良
い。

【０１１２】図１１は、蛍光膜である。図１０の蛍光膜
９４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
黒色伝導体１０１と蛍光体１０２とで構成される（図１
１）。ブラックストライプ、ブラックマトリクスが設け
られる目的は、カラー表示の場合必要となる三原色蛍光
体の、各蛍光体、１０２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９４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。

【０１１３】ガラス基板９３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。

【０１１４】また、蛍光膜９４の内面側には通常メタル
バック９５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９６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。メタルバックは、蛍光膜
作製後、蛍光膜内面側表面の平滑化処理（通常フィルタ
イミングと呼ばれる）を行い、その後Ａｌを真空蒸着等
で堆積することで作製できる。

【０１１５】フェースプレート９６には、更に蛍光膜９
４の導伝性を高めるため、蛍光膜９４の外面側に透明電
極（不図示）を設けてもよい。

【０１１６】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う必要がある。

【０１１７】外囲器９８は、不図示の排気管を通じ、１
０のマイナス６乗トール程度の真空度にされ、外囲器９
１の封止がおこなわれる。

【０１１８】尚、電子源基板は、前述した通り、電子放
出部を形成した図１あるいは図６の素子が基板上に前述
の如く配置，配線されたものでも良いが、好ましくは、
電子放出部形成前の素子、例えば図２の（ｂ）に示され
た状態の素子を基板上に前述の如く配置，配線し、これ
を図１０に示す外囲器９８内に配置し、不図示の排気管
を通じ、たとえば、ロータリーポンプ、ターボポンプを
ポンプ系とする様な通常の真空装置系で該外囲器内を１
０のマイナス６乗トール程度の真空度とし、容器外端子
Ｄｏｘ１ないしＤｏｘｍとＤｏｙ１ないしＤｏｙｎを通
じ素子電極５、６（図２の（ｂ））間に電圧を印加し、
上述のフォーミングを行い、次に、好ましくは前記活性
化工程を該外囲器内を１０のマイナス５乗トール程度の
真空度として行うことにより電子源基板を形成する。

【０１１９】以上の様に作成した後、イオンポンプ等の
オイルを使用しないポンプ系とする超高真空排気系にき
りかえ、１２０℃〜２００℃で十分な時間、ベーキング
し、表面伝導型電子放出素子が多数配列した電子線発生
装置を作成した。

【０１２０】尚、上記超高真空系の切り替え、及びベー
キングは、前述の表面伝導型電子放出素子の素子電流Ｉ
ｆ、放出電流Ｉｅが素子電圧に対して一義的に決まる単
調増加特性（ＭＩ特性）を満足するためであり、その方
法、条件は、これに限るものではない。

【０１２１】また、外囲器９８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場合もある。これは、
外囲器９８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９８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
が主成分であり、該蒸着膜の吸着作用により、たとえ
ば、１×１０マイナス５乗ないしは１×１０マイナス７
乗Ｔｏｒｒの真空度を維持するものである。

【０１２２】以上により完成した本発明の画像表示装置
において、各電子放出素子には、容器外端子Ｄｏｘ１な
いしＤｏｘｍ、Ｄｏｙ１ないしＤｏｙｎを通じ、電圧を
印加することにより、電子放出させ、高圧電子Ｈｖを通
じ、メタルバック９５、あるいは透明電極（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９４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。

【０１２３】以上述べた構成は、表示等に用いられる好
適な画像形成装置を作製する上で必要な概略構成であ
り、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するよう適宜
選択する。

【０１２４】本実施態様の画像形成装置は、放置時間変
動のない極めて安定な画像形成装置である。更に、階調
特性及びフルカラー表示特性に優れたコントラストの高
い画像形成装置である。

【０１２５】

【実施例】

〔実施例１〕以下に、実施例を挙げて本発明をさらに詳
述する。

【０１２６】本発明にかかわる基本的な表面伝導形電子
放出素子の構成は、図１の（ａ）、（ｂ）の平面図及び
断面図と同様である。また、本発明に係わる表面伝導形
電子放出素子の製造法は、基本的には図２と同様であ
る。

【０１２７】以下、図１、図２を用いて、本発明に関わ
る素子の基本的な構成及び製造法を説明する。

【０１２８】図１において、１は基板、５と６は素子電
極、４は電子放出部を含む薄膜、３は電子放出部であ
る。

【０１２９】以下、順をおって製造方法の説明を図１及
び図２に基づいて説明する。

【０１３０】工程−ａ：清浄化した青板ガラス上に厚さ
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、素子電極５、６と素子電極間ギャップＬ
１となるべきパターンをホトレジスト（ＲＤ−２０００
Ｎ−４１ 日立化成社製）で形成し、真空蒸着法によ
り、厚さ５０ÅのＴｉ、厚さ１０００ÅのＮｉを順次堆
積した。ホトレジストパターンを有機溶剤で溶解し、Ｎ
ｉ／Ｔｉ堆積膜をリフトオフし、素子電極間隔Ｌ１は、
３ミクロンとし、素子電極の幅Ｗ１を３００ミクロン、
を有する素子電極５、６を形成した（図２の（ａ））。

【０１３１】工程−ｂ：次に、電子放出部形成用薄膜４
を所定の形状にパターニングするために、通常よく用い
られる蒸着マスクを、素子電極間上に配置し、膜厚１０
００オングストロームのＣｒ膜を真空蒸着により堆積、
パターニングし、そのうえに有機Ｐｄ（ｃｃｐ４２３０
奥野製薬（株）社製）をスピンナーにより回転塗布、３
００℃で１０分間の加熱焼成処理をした。また、こうし
て形成された主元素として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３×１０の４乗Ω／□であった。な
お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、あるいは、重なり合った状態（島状も含む）の
膜をさし、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。

【０１３２】次に、Ｃｒ膜およ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
のパターンを形成した。

【０１３３】以上の工程により基板１上に、素子電極
５、６、電子放出部形成用薄膜４等を形成した（図２の
（ｂ））。

【０１３４】工程−ｃ：次に、図３の測定評価装置に設
置し、真空ポンプにて排気し、２×１０のマイナス５乗
ｔｏｒｒの真空度に達した後、素子に素子電圧Ｖｆを印
加するための電源３１より電圧を印加し、通電処理（フ
ォーミング処理）した。フォーミング処理の電圧波形を
図４の（ｂ）に示す。

【０１３５】図４の（ｂ）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
０．５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。尚フォーミング
処理の終了は、抵抗測定パルスでの測定値が、約１Ｍオ
ーム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。素子のフォーミング電圧ＶＦは５．５Ｖで
あった。

【０１３６】工程−ｄ：続いて、フォーミング処理した
素子に、矩形波の波高値を１４Ｖで活性化処理した。活
性化処理とは、前述した様に、図３の測定評価装置内
で、素子電極間に、パルス電圧をこの時、素子電流Ｉｆ
及び放出電流Ｉｅを測定しながら印加した。尚、この
時、図３の測定評価装置内の真空度は１．０×１０のマ
イナス５乗ｔｏｒｒであった。放出電流が約２０分で飽
和傾向を示し、１．５マイクロＡになったため、活性化
処理を終了した。

【０１３７】こうして、電子放出部３を形成し電子放出
素子を作製した（図２の（ｃ））。

【０１３８】上述の工程で作製した表面伝導形電子放出
素子の電子放出部を電子顕微鏡にて観察したところ、活
性化処理後に電子放出部に被膜が形成されていた。更
に、高倍率のＦＥＳＥＭで観察すると、この被膜は、金
属微粒子の周囲及び微粒子間にも形成されているようで
あった。更に、ＴＦＭ、ラマン等で観察すると、グラフ
ァイト、アモルファスカーボンからなる炭素被膜が観察
された。

【０１３９】更に、上述の工程で作製した表面伝導形電
子放出素子において、実施態様で説明した放置時間変
動、パルス幅変動、素子電圧変動を測定するために、上
述の図３の測定評価装置を用いて行った。

【０１４０】尚、アノード電極と電子放出素子の距離を
４ｍｍ、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真空度は、従来の電子放出素子は高
真空排気装置を用いて約３×１０のマイナス６乗ｔｏｒ
ｒ（有機物の分圧：５×１０のマイナス７乗ｔｏｒｒ）
に、本発明の電子放出素子は超高真空排気装置を用い
て、１×１０マイナス９乗ｔｏｒｒ程度（有機物の分
圧：１×１０のマイナス１０乗ｔｏｒｒ以下）に設定し
た。

【０１４１】まず、本実施例の電子放出素子の放出電流
−素子電圧特性（実施態様説明したような飽和値）を素
子電圧（波高値）を１４Ｖおよび１２Ｖ、パルス幅を１
ミリ秒の三角波で測定したところ、図７で示されるよう
な、放出電流が素子電圧に対してほぼ一義的に決まる単
調増加特性を示し、素子電圧変動は問題となる範囲以下
であった。従来の電子放出素子は、図２８で示されるよ
うな特性で、１２Ｖでの放出電流は素子電圧の波高値
（掃引電圧）１２Ｖと１４Ｖで３０％以上の違いがあっ
た。また、本実施例の電子放出素子の素子電流も素子電
圧に対してほぼ一義的に決まる単調増加特性を示した。

【０１４２】次に、本実施例の電子放出素子の放置時間
変動を、素子電圧を１４Ｖ、パルス幅を１００マイクロ
秒の矩形波、放置時間を１０分で測定した結果、放置時
間後の放出電流の増加量（Ｉｓ−Ｉ）／Ｉ×１００（図
２６を参照）は３％以下であった。また、従来の電子放
出素子は３５％程度であった。

【０１４３】次に、本実施例の電子放出素子のパルス幅
変動を、素子電圧を１４Ｖ、パルス幅を１０マイクロ秒
および１００マイクロ秒で測定したところ、パルス幅に
よる放出電流ピークの変動は２％以下であり、従来の電
子放出素子は２０％程度であった。

【０１４４】上述したように、本実施例の電子放出素子
は、電子放出特性の変動が小さい安定な電子放出素子で
あり、駆動電圧（素子電圧）波形のパルス幅や電圧値に
よって、電子放出量が制御可能な電子放出素子である。

【０１４５】〔実施例２〕実施例１において、電子放出
素子を測定評価装置で、真空オイルを使用しない超高真
空排気装置にて、素子および装置全体を１２０℃で１０
時間程度加熱ベーキングした。

【０１４６】このときの真空装置内の真空度は、約１×
１０のマイナス８乗ｔｏｒｒ（有機物質の分圧：検出限
界以下、１×１０のマイナス１０乗ｔｏｒｒ以下）であ
った。

【０１４７】本実施例の電子放出素子は、実施例１と比
較してさらに放置時間変動およびパルス幅変動の小さい
安定な電子放出素子であった。

【０１４８】〔実施例３〕本実施例においては、実施例
１におけるフォーミング処理をつぎのようにおこなっ
た。

【０１４９】電圧波形を短形波とし、パルス幅Ｔ１を
０．５ミリ秒、パルス間隔Ｔ２を１０ミリ秒とし、０．
１Ｖのステップで０Ｖから１４Ｖまで昇圧した。

【０１５０】電子放出特性測定時の真空装置内をオイル
を用いない超高真空排気装置により真空排気し、真空装
置内の真空度を約７×１０マイナス７乗Ｔｏｒｒ（有機
物の分圧：１×１０−８Ｔｏｒｒ以下）にして、電子放
出特性を測定したところ、本実施例の電子放出素子の放
出電流、素子電流ともに素子電圧に対してほぼ一義的に
決まる単調増加特性を示した。パルス幅による放出電流
ピークの変動は５％以下であり、従来の電子放出素子よ
り電子放出特性の変動が小さい安定な電子放出素子であ
った。また、電子放出量は、１．１マイクロＡ得られ
た。

【０１５１】本実施例の電子放出素子は、電子放出特性
の変動が小さい安定な電子放出素子であり、駆動電圧
（素子電圧）波形のパルス幅や電圧値によって、電子放
出量が制御可能な電子放出素子である。

【０１５２】〔実施例４〕本実施例は、多数の表面伝導
電子放出素子を単純マトリクス配置した画像形成装置の
例である。

【０１５３】電子線発生装置の一部の平面図を図１２に
示す。また、図中のＡ−Ａ′断面図を図１３に示す。但
し、図１２、図１３、図１４、図１５で、同じ記号を示
したものは、同じものを示す。ここで１は基板、８２は
図９のＤｘｎに対応するＸ方向配線（下配線とも呼
ぶ）、８３は図９のＤｙｎに対応するＹ方向配線（上配
線とも呼ぶ）、４は電子放出部を含む薄膜、５、６は素
子電極、１４１は層間絶縁層、１４２は素子電極５と下
配線８２と電気的接続のためのコンタクトホールであ
る。

【０１５４】次に製造方法を図１４、図１５により工程
順に従って具体的に説明する。

【０１５５】工程−ａ：清浄化した青板ガラス上に厚さ
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６０００オングストロームのＡｕを順次
積層した後、ホトレジスト（ＡＺ１３７０ヘキスト社
製）をスピンナーにより回転塗布し、ベークした後、ホ
トマスク像を露光、現像して、下配線８２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８２を形成する（図１４の
（ａ））。

【０１５６】工程−ｂ：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１４１をＲＦスパッタ法
により堆積する（図１４の（ｂ））。

【０１５７】工程−ｃ：前記工程ｂで堆積したシリコン
酸化膜にコンタクトホール１４２を形成するためのホト
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１４１をエッチングしてコンタクトホール１４２を形
成する。エッチングはＣＦ４とＨ２ガスを用いたＲＩＥ
（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）法によ
った（図１４の（ｃ））。

【０１５８】工程−ｄ：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（ＲＤ
−２０００Ｎ−４１ 日立化成社製）形成し、真空蒸着
法により、厚さ５０ÅのＴｉ、厚さ１０００ÅのＮｉを
順次堆積した。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Ｇ
は３ミクロンとし、素子電極の幅Ｗ１を３００ミクロ
ン、を有する素子電極５、６を形成した（図１４の
（ｄ））。

【０１５９】工程−ｅ：素子電極５、６の上に上配線８
３のホトレジストパターンを形成した後、厚さ５０Åの
Ｔｉ、厚さ５０００ÅのＡｕを順次真空蒸着により堆積
し、リフトオフにより不要の部分を除去して、所望の形
状の上配線８３を形成した（図１５の（ｅ））。

【０１６０】工程−ｆ：膜厚１０００ÅのＣｒ膜１５１
を真空蒸着により堆積・パターンニングし、そのうえに
有機Ｐｄ（ｃｃｐ４２３０奥野製薬（株）社製）をスピ
ンナーにより回転塗布、３００℃で１０分間の加熱焼成
処理をした。また、こうして形成された主元素としてＰ
ｄよりなる微粒子からなる電子放出部形成用薄膜２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／□であった。なお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、あるいは、重な
り合った状態（島状も含む）の膜をさし、その粒径と
は、前記状態で粒子形状が認識可能な微粒子ついての径
をいう（図１５の（ｆ））。

【０１６１】工程−ｇ：Ｃｒ膜１５１および焼成後の電
子放出部形成用薄膜２を酸エッチャントによりエッチン
グして所望のパターンを形成した（図１５の（ｇ））。

【０１６２】工程−ｈ：コンタクトホール１４２部分以
外にレジストを塗布するようなパターンを形成し、真空
蒸着により厚さ５０ÅのＴｉ、厚さ５０００ÅのＡｕを
順次堆積した。リフォトオフにより不要の部分を除去す
ることにより、コンタクトホール１４２を埋め込んだ
（図１５の（ｈ））。

【０１６３】以上の工程により絶縁性基板１上に下配線
８２、層間絶縁層１４１、上配線８３、素子電極５、
６、電子放出部形成用薄膜２等を形成した。

【０１６４】次に、以上のようにして作成した電子源基
板を用いて、電子線発生装置及びこれを用いた表示装置
を構成した例を、図１０と図１１を用いて説明する。

【０１６５】以上のようにして多数の素子を作製した基
板１をリアルプレート９１上に固定した後、基板１の５
ｍｍ上方に、フェースプレート９６（ガラス基板９３の
内面に蛍光膜９４とメタルバック９５が形成されて構成
される）を支持枠９２を介し配置し、フェースプレート
９６、支持枠９２、リアプレート９１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４０
０℃ないし５００℃で１０分以上焼成することで封着し
た（図１０）。また、リアプレート９１への基板１の固
定もフリットガラスで行った。

【０１６６】本実施例において、図１０の８４は電子放
出部形成前の電子放出素子（例えば、図２の（ｂ）に相
当する）であり、８２、８３はそれぞれＸ方向及びＹ方
向の素子配線である。

【０１６７】蛍光膜９４は、モノクロームの場合は蛍光
体のみから成るが、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９４を作製した。ブ
ラックストライプの材料として通常良く用いられている
黒鉛を主成分とする材料を用いたガラス基板９３に蛍光
体を塗布する方法はスラリー法を用いた。

【０１６８】また、蛍光膜９４の内面側には通常メタル
バック９５が設けられる。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、Ａ１を真空蒸着するこ
とで作製した。フェースプレート９６には、更に蛍光膜
９４の導伝性を高めるため、蛍光膜９４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伝性が得られたので省
略した。

【０１６９】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。

【０１７０】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（図示せず）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Ｄｘｏｌない
しＤｏｘｍとＤｏｙ１ないしＤｏｙｎを通じ電子放出素
子８４の電極５、６（図２の（ｂ）を参照）間に電圧を
印加し、電子放出部形成用薄膜２をフォーミング処理し
た。フォーミング処理の電圧波形は、図４の（ｂ）と同
様である。尚、本実施例ではＴ１を１ミリ秒、Ｔ２を１
０ミリ秒とし、約１×１０−５乗ｔｏｒｒの真空雰囲気
下で行った。

【０１７１】次にフォーミングと同一の矩形波で波高１
４Ｖまで昇圧し、真空度２×１０のマイナス５乗Ｔｏｒ
ｒの真空度で、素子電流Ｉｆ、放出電流Ｉｅを測定しな
がら、活性化処理をおこなった。

【０１７２】以上のフォーミング、活性化処理を行い、
図１２に示すような、電子放出部３が形成された電子放
出素子８４を多数個、基板上に配置した電子線発生装置
を作製した。

【０１７３】このように作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。その後、イオンポンプ等のオイルを使用し
ないポンプ系とする超高真空排気系にきりかえ、１２０
度で十分な時間ベーキングした。ベーキング後の真空度
は１×１０のマイナス８トール程度であった。

【０１７４】次に、不図示の排気管をガスバーナーで熱
することで溶着し外囲器の封止を行った。

【０１７５】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。

【０１７６】以上のように完成した本発明の画像表示装
置において、各電子放出素子には、容器外端子Ｄｘｌな
いしＤｘｍ、ＤｙｌないしＤｙｎを通じ、走査信号及び
変調信号を不図示の信号発生手段よりそれぞれ、印加す
ることにより、電子放出させ、高圧端子Ｈｖを通じ、メ
タルバック９９、に数ｋＶ以上の高圧を印加し、電子ビ
ームを加速し、蛍光膜９８に衝突させ、励起・発光させ
ることで画像を表示した。

【０１７７】本実施例の画像形成装置は、放置時間変動
の少ない極めて安定な表示画像の得られる画像形成装置
であった。更に、階調特性及びフルカラー表示特性に優
れたコントラストの高い画像形成装置であった。

【０１７８】〔実施例５〕図１６は、前記説明の表面伝
導形電子放出素子を電子ビーム源として用いたディスプ
レイパネルに、たとえばテレビジョン放送をはじめとす
る種々の画像情報源より提供される画像情報を表示でき
るように構成した表示装置の一例を示すための図であ
る。

【０１７９】図１６中１７１００はディスプレイパネ
ル、１７１０１はディスプレイパネルの駆動回路、１７
１０２はディスプレイコントローラ、１７１０３はマチ
プレクサ、１７１０４はデコーダ、１７１０５は入出力
インターフェース回路、１７１０６はＣＰＵ、１７１０
７は画像生成回路、１７１０８および１７１０９および
１７１１０は画像メモリーインターフェース回路、１７
１１１は画像入力インターフェース回路、１７１１２お
よび１７１１３はＴＶ信号受信回路、１７１１４は入力
部である。

【０１８０】尚、本表示装置は、たとえばテレビジョン
信号のように映像情報と音声情報の両方を含む信号を受
信する場合には、当然映像の表示と同時に音声を再生す
るものであるが、本発明の特徴と直接関係しない音声情
報の受信、分離、再生、処理、記憶などに関する回路や
スピーカなどについては説明を省略する。

【０１８１】以下、画像信号の流れに沿って各部の機能
を説明してゆく。

【０１８２】まず、ＴＶ信号受信回路１７１１３は、た
とえば電波や空間光通信などのような無線伝送系を用い
て伝送されるＴＶ画像信号を受信する為の回路である。
受信するＴＶ信号の方式は特に限られるものではなく、
たとえば、ＮＴＳＣ方式、ＰＡＬ方式、ＳＥＣＡＭ方式
などの諸方式でもよい。また、これらよりさらに多数の
走査線よりなるＴＶ信号（たとえばＭＵＳＥ方式をはじ
めとするいわゆる高品位ＴＶ）は、大面積化や大画素数
化に適した前記ディスプレイパネルの利点を生かすのに
好適な信号源である。

【０１８３】ＴＶ信号受信回路１７１１３で受信された
ＴＶ信号は、デコーダ１７１０４に出力される。

【０１８４】また、ＴＶ信号受信回路１７１１２は、た
とえば同軸ケーブルや光ファイバーなどのような有線伝
送系を用いて伝送されるＴＶ画像信号を受信するための
回路である。前記ＴＶ信号受信回路１７１１３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１７１
０４に出力される。

【０１８５】また、画像入力インターフェース回路１７
１１１は、たとえば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１７
１０４に出力される。

【０１８６】また、画像メモリーインターフェース回路
１７１１０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１７１０４に出力
される。

【０１８７】また、画像メモリーインターフェース回路
１７１０９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１７１０４に出力される。

【０１８８】また、画像メモリーインターフェース回路
１７１０８は、いわゆる静止画像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
１７１０４に入力される。

【０１８９】また、入出力インターフェース回路１７１
０５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もちろんのこと、場合に
よっては本表示装置の備えるＣＰＵ１７１０６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。

【０１９０】また、画像生成回路１７１０７は、前記入
出力インターフェース回路１７１０５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Ｃ
ＰＵ１７１０６より出力される画像データや文字・図形
情報にもとず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、たと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
サーなどをはじめとして画像の生成に必要な回路が組み
込まれている。

【０１９１】本回路により生成された表示用画像データ
は、デコーダ１７１０４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１７１０５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。

【０１９２】また、ＣＰＵ１７１０６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。

【０１９３】たとえば、マルチプレクサ１７１０３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。また、その際
には表示する画像信号に応じてディスプレイパネルコン
トローラ１７１０２に対して制御信号を発生し、画面表
示周波数や走査方法（たと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。

【０１９４】また、前記画像生成回路１７１０７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１７１０５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。なお、ＣＰＵ１７１
０６は、むろんこれ以外の目的の作業にも関わるもので
あって良い。たとえば、パーソナルコンピュータやワー
ドプロセッサなどのように、情報を生成したり処理する
機能に直接関わっても良いあるいは、前述したように入
出力インターフェース回路１７１０５を介して外部のコ
ンピュータネットワークと接続し、たとえば数値計算な
どの作業を外部機器と協同して行っても良い。

【０１９５】また、入力部１７１１４は、前記ＣＰＵ１
７１０６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、たとえばキーボード
やマウスのほか、ジョイスティック、バーコードリーダ
ー、音声確認装置など多様な入力機器を用いる事が可能
である。

【０１９６】また、デコーダ１７１０４は、前記１７１
０７ないし１７１１３より入力される種々の画像信号を
３原色信号、または輝度信号とＩ信号、Ｑ信号に逆変換
するための回路である。なお、同図中に点線で示すよう
に、デコーダ１７１０４は内部に画像メモリーを備える
のが望ましい。これは、たとえばＭＵＳＥ方式をはじめ
として、逆変換するに際して画像メモリーを必要とする
ようなテレビ信号を扱うためである。また、画像メモリ
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１７１０７およびＣＰＵ１７１０
６と協同して画像の間引き、補間、拡大、縮小、合成を
はじめとする画像処理や編集が容易に行えるようになる
という利点が生まれるからである。

【０１９７】また、マルチプレクサ１７１０３は、前記
ＣＰＵ１７１０６より入力される制御信号にもとづき表
示画像を適宜選択するものである。すなわち、マルチプ
レクサ１７１０３はデコーダ１７１０４から入力される
逆変換された画像信号のうちから所望の画像信号を選択
して駆動回路１７１０１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替えて選択することに
より、いわゆる多画面テレビのように、一画面を複数の
領域に分けて領域によって異なる画像を表示することも
可能である。

【０１９８】また、ディスプレイパネルコントローラ１
７１０２は、前記ＣＰＵ１７１０６より入力される制御
信号にもとづき駆動回路１７１０１の動作を制御するた
めの回路である。

【０１９９】まず、ディスプレイパネルの基本的な動作
に関わるものとして、たと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１７１０１に対して出力する。また、
ディスプレイパネル駆動方法に関わるものとして、たと
えば画面表示周波数や走査方法（たとえばインターレー
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１７１０１に対して出力する。

【０２００】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１７１０１に対して出力する
場合もある。

【０２０１】また、駆動回路１７１０１は、ディスプレ
イパネル１７１００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１７１０３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１７１０２より入力される制御信号にもとづいて動作
するものである。

【０２０２】以上、各部の機能を説明したが、図１６に
例示した構成により、本表示装置においては多様な画像
情報源より入力される画像情報をディスプレイパネル１
７１００に表示する事が可能である。すなわち、テレビ
ジョン放送をはじめとする各種の画像信号はデコーダ１
７１０４において逆変換された後、マルチプレクサ１７
１０３において適宜選択され、駆動回路１７１０１に入
力される。一方、ディスプレイコントローラ１７１０２
は、表示する画像信号に応じて駆動回路１７１０１の動
作を制御するための制御信号を発生する。駆動回路１７
１０１は、上記画像信号と制御信号にもとづいてディス
プレイパネル１７１００に駆動信号を印加する。これに
より、ディスプレイパネル１７１００において画像が表
示される。これらの一連の動作は、ＣＰＵ１７１０６に
より統括的に制御される。

【０２０３】また、本表示装置においては、前記デコー
ダ１７１０４に内蔵する画像メモリや、画像生成回路１
７１０７およ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、たとえば拡大、
縮小、回転、移動、エッジ強調、間引き、補間、色変
換、画像の縦横比変換などをはじめとする画像処理や、
合成、消去、接続、入れ換え、はめ込みなどをはじめと
する画像編集を行う事も可能である。また、本実施例の
説明では特に触れなかったが、上記画像処理や画像編集
と同様に、音声情報に関しても処理や編集を行なうため
の専用回路を設けても良い。

【０２０４】〔実施例６〕本実施例は多数の表面伝導型
電子放出素子と、制御電極（グリッド）を有する画像形
成装置の例である。

【０２０５】以下の本実施例で述べる電子線発生装置及
び画像形成装置に用いられる多数の表面伝導型電子放出
素子の製造方法は実施例４とほぼ同等な方法で作製し
た。即ち、後述する図１９及び図２０のガラス容器ＶＣ
内に、電子放出部形成前の電子放出素子を図１９及び図
２０に示すように基板Ｓ上に配置した後、ガラス容器内
ＶＣを排気管（図示せず）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（図１９で
は、Ｄｐ１〜Ｄｐ２００及びＤｍ１〜Ｄｍ２００，図２
０ではＥｘ１ないしＥｘ２０１）を通じ、電子放出素子
ＥＳに電圧を印加し、フォーミング処理した。フォーミ
ング処理の電圧波形は、図４（ｂ）と同様である。尚、
本実施例ではＴ１を１ミリ秒、Ｔ２を１０ミリ秒とし、
ガラス容器ＶＣ内を約１×１０−５乗Ｔｏｒｒの真空雰
囲気下で行った。

【０２０６】次にフォーミングと同一の短波形で波高１
４Ｖまで昇圧し、真空度２×１０マイナス５乗Ｔｏｒｒ
の真空度で、素子電流Ｉｆ，放出電流Ｉｅが得られた。

【０２０７】このように作成された電子放出部は、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。

【０２０８】又、ガラス容器ＶＣは、その後、イオンポ
ンプ等のオイルを使用しないポンプ形とする超高真空排
気装置にきりかえ、１２０度で十分な時間ベーキング
し、ベーキング後の真空度を１×１０マイナス８乗トー
ル程度とした他、その後、不図示の排気管をガスバーナ
ーで熱することで溶着しガラス容器ＶＣの封止が行わ
れ、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が行われた。

【０２０９】まず、表面伝導形電子放出素子を基板上に
多数個設けた電子線発生装置と、これを応用した表示装
置の実施例を説明する。

【０２１０】図１７および図１８は、基板上に表面伝導
形電子放出素子の多数個を配列形成した電子線発生装置
の２つの例を説明するための模式図である。

【０２１１】まず、図１７においてＳはたとえばガラス
を材料とする絶縁性基板、点線で囲んだＥＳは前記基板
Ｓの上に設けられた表面伝導形電子放出素子、Ｅ１〜Ｅ
１０は前記表面伝導形電子放出素子を配線するための配
線電極をあらわしている。表面伝導形電子放出素子は基
板上にＸ方向に沿って列をなして形成されている（以
下、これを素子列と呼ぶ）。各素子列を構成する表面伝
導形電子放出素子は、これを挟む両側の配線電極によっ
て電気的に並列に共通配線されている（たとえば、第１
列は両側の配線電極Ｅ１とＥ２によって配線されてい
る）。

【０２１２】本実施例の電子線発生装置は、配線電極間
に適宜の駆動電圧を印加することにより、各素子列を独
立に駆動することが可能である。すなわち、電子ビーム
を放出させたい素子列には電子放出閾値を上回る適当な
電圧を、また電子ビームを放出しない素子列には電子放
出閾値を越えない適当な電圧（たとえば０［Ｖ］）を印
加すればよい（なお、以下の説明では、電子放出閾値を
上回る適当な駆動電圧をＶＥ［Ｖ］と記す。）。

【０２１３】次に、図１８に示すのは電子線発生装置の
他の一例であり、Ｓはたとえばガラスを材料とする絶縁
性基板、点線で囲んだＥＳは前記基板Ｓの上に設けられ
た表面伝導形電子放出素子、Ｅ′１〜Ｅ′６は前記表面
伝導形電子放出素子を共通配線するための配線電極をあ
らわしている。前記図１７の例と同様、本実施例におい
ても表面伝導形電子放出素子はＸ方向に沿って列をなし
て形成され、各素子列の表面伝導形電子放出素子は配線
電極によって電気的に並列に共通配線されている。さら
に、たとえば素子列の第１列と第２列の片側の共通配線
を配線電極Ｅ′２が兼ねているように、本実施例におい
ては隣接する素子列の隣接する側の共通配線を１本の配
線電極で行っている。本実施例の電子線発生装置は、前
記図１７の列と比較して同一形状の表面伝導形電子放出
素子と配線電極を用いた場合に、Ｙ方向に配列する配列
間隔を小さくできるという利点がある。

【０２１４】本実施例の電子線発生装置は、配線電極間
に適宜の駆動電圧を印加することにより、各素子列を独
立に駆動することが可能である。すなわち、電子放出さ
せたい電子放出素子列はＶＥ［Ｖ］を、電子放出させな
い素子列にはたとえば０［Ｖ］の電圧を印加すればよ
い。たとえば、第３列だけを駆動したい場合には、Ｅ′
１〜Ｅ′３の各配線電極には０［Ｖ］の電位を、また
Ｅ′４〜Ｅ′６の各配線電極にはＶＥ［Ｖ］の電位を印
加する。その結果、第３列の素子列には、ＶＥ−０＝Ｖ
Ｅ［Ｖ］の電圧が印加されるが、他の素子列に対して
は、０−０＝０［Ｖ］かまたはＶＥ−ＶＥ＝０［Ｖ］と
いうように０［Ｖ］の電圧が印加されることになるわけ
である。また、たとえば第２列と第５列を同時に駆動さ
せる場合には、配線電極Ｅ′１とＥ′２とＥ′６には０
［Ｖ］の電位を、配線電極Ｅ′３とＥ′４とＥ′５には
ＶＥ［Ｖ］の電位を印加すればよい。このように、本実
施例においても任意の素子列を選択的に駆動することが
可能である。

【０２１５】なお、上記図１７と図１８の電子線発生装
置においては、図示の便宜上から、表面伝導形電子放出
素子をＸ方向には１列あたり１２素子をならべたが、素
子数はこれに限るものではなく、より多数を配列しても
よい。また、Ｙ方向には５列の素子列を並べたが、素子
列の数はこれに限るものではなく、より多数を配列して
もよい。

【０２１６】次に、上記の電子線発生装置を用いた平板
型ＣＲＴについて例を挙げて説明する。

【０２１７】図１９は前記図１７の電子線発生装置を備
えた平板型ＣＲＴのパネル構造を示すための図であり、
図中ＶＣはガラス製の真空容器で、その一部であるＦＰ
は表示面側のフェースプレートを示している。フェース
プレートＦＰの内面には、たとえばＩＴＯを材料とする
透明電極が形成され、さらに該透明電極上には赤、緑、
青の蛍光体がモザイクもしくはストライプ状に塗り分け
られている。図面の複雑化を避けるため、図中では透明
電極と蛍光体を合わせてＰＨとして示している。なお、
各色の蛍光体の間にはＣＲＴの分野では公知のブラック
マトリクスもしくはブラックストライプを設けてもよ
く、また蛍光体の上に同じく公知のメタルバック層を形
成することも可能である。前記透明電極は、電子ビーム
の加速電圧を印加できるように端子ＥＶを通じて真空容
器外と電気的に接続されている。

【０２１８】また、Ｓは真空容器ＶＣの底面に固定され
た電子源の基板で、前記図１７説明したように表面伝導
形電子放出素子が配列形成されている。なお、本実施例
においては１列あたり２００素子が並列に配線された素
子列が２００列設けられている。各素子列の２本の配線
電極は、両側のパネル側面に設けられた電極端子Ｄｐ１
〜Ｄｐ２００およびＤｍ１〜Ｄｍ２００と交互に接続し
ており、真空容器外から駆動電気信号が印加できるよう
になっている。

【０２１９】また、基板ＳとフェースプレートＦＰの中
間には、ストライプ状のグリッド電極ＧＲが設けられて
いる。グリッド電極ＧＲは、前記素子列と直交して（す
なわちＹ方向に沿って）２００本が独立して設けられて
おり、各グリッド電極には電子ビームを通過させるため
の開口Ｇｈが設けられている。開口Ｇｈは各表面伝導形
電子放出素子に対応して１個ずつ円形のものが設けられ
ているが、場合によってはメッシュ状に多数の通過口を
もうけることもある。各グリッド電極は、電子端子Ｇ１
〜Ｇ２００により真空容器外と電気的に接続されてい
る。なお、グリッド電極は表面伝導形電子放出素子から
放出された電子ビームを変調することができるものであ
ればその形状や設置位置は必ずしも図１９のようなもの
でなくともよく、たとえば表面伝導形電子放出素子の周
囲や近傍に設けてもよい。

【０２２０】本表示パネルでは、表面伝導形電子放出素
子の素子列とグリッド電極で２００×２００のＸＹマト
リクスを構成している。したがって、素子列を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とによ
り、各電子ビームの蛍光体への照射を制御し、画像を１
ラインずつ表示していくものである。

【０２２１】つぎに、図２０は前記図１９の表示パネル
を駆動するための電気回路をブロック図として示したも
ので、図２０中１０００は前記図１９の表示パネル、１
００１は外部から入力する複合画像信号をデコードする
ためのデコード回路、１００２はシリ／パラ変換回路、
１００３はラインメモリ、１００４は変調信号発生回
路、１００５はタイミング制御回路、１００６は走査信
号発生回路である。表示パネル１０００の電極端子は各
々電気回路と接続されており、端子ＥＶは１０［ｋＶ］
の加速電圧を発生する電圧源ＨＶと、端子Ｇ１〜Ｇ２０
０は変調信号発生回路１００４と、端子Ｄｐ１〜Ｄｐ２
００は走査信号発生回路１００６と、端子Ｄｍ１〜Ｄｍ
２００はグランドと接続されている。

【０２２２】以下、各部の機能を説明する。まず、デコ
ード回路１００１は外部から入力するたとえばＮＴＳＣ
テレビ信号などの複合画像信号をデコードするための回
路で、複合画像信号から輝度信号成分と同期信号成分を
分離して、前者をＤａｔａ信号としてシリ／パラ変換回
路１００２に、後者をＴｓｙｎｃ信号としてタイミング
制御回路１００５に出力する。すなわち、デコード回路
１００１は、ＲＧＢの各色成分ごとの輝度を表示パネル
１０００のカラー画素配列に合わせて配列しシリ／パラ
変換回路１００２に順次出力する。また、垂直同期信号
と水平同期信号を抽出してタイミング制御回路１００５
に出力する。タイミング制御回路１００５は前記同期信
号Ｔｓｙｎｃを基準にして、各部の動作タイミングを整
合させるための各種タイミング制御信号を発生する。つ
まり、シリ／パラ変換回路１００２に対してはＴｓｐ
を、ラインメモリ１００３に対してはＴｍｒｙを変調信
号発生回路１００４に対してはＴｍｏｄを走査信号発生
回路１００６に対してはＴｓｃａｎを出力する。

【０２２３】シリ／パラ変換回路１００２は、デコード
回路１００１から入力する輝度信号Ｄａｔａをタイミン
グ制御回路１００５より入力されるタイミング信号Ｔｓ
ｐにもとづいて順次サンプリングし、２００個の並列信
号Ｉ１ 〜Ｉ２００ としてラインメモリ１００３に出
力する。タイミング制御回路１００５は画像の１ライン
分のデータがシリ／パラ変換された時点でラインメモリ
１００３に対して書き込みタイミング制御信号Ｔｍｒｙ
を出力する。ラインメモリ１００３はＴｍｒｙを受ける
とＩ１ 〜Ｉ２００の内容を記憶して、それをＩ′１
〜Ｉ′２００として変調信号発生回路１００４に出力す
るが、これはラインメモリに次の書き込みタイミング制
御信号Ｔｍｒｙが入力されるまで保持される。

【０２２４】変調信号発生回路１００４はラインメモリ
１００３より入力される画像１ライン分の輝度データに
もとづいて、表示パネル１０００のグリッド電極に印加
する変調信号を発生させるための回路であり、タイミン
グ制御回路１００５の発生するタイミング制御信号Ｔｍ
ｏｄに合わせて変調信号端子Ｇ１ 〜Ｇ２００に同時に
印加する。変調信号は画像の輝度データに応じて電圧の
大きさを変える電圧変調方式を用いるが、輝度データに
応じて電圧パルスの長さを変えるパルス幅変調方式を用
いることも可能である。

【０２２５】また、走査信号発生回路１００６は表示パ
ネル１０００の表面伝導形電子放出素子の素子列を適宜
駆動するための電圧パルスを発生するための回路であ
る。タイミング制御回路１００５の発生するタイミング
制御信号Ｔｓｃａｎに合わせて適宜内部のスイッチング
回路を切り替え、定電圧源ＤＶの発生する表面伝導形電
子放出素子の閾値を上回る適当な駆動電圧ＶＥ［Ｖ］
か、またはグランドレベル（すなわち０［Ｖ］）かを選
択して端子Ｄｐ１〜Ｄｐ２００に印加するものである。

【０２２６】以上の回路により、表示パネル１０００に
は図２１のタイムチャートに示すタイミングで駆動信号
が印加される。図２１中の（ａ）〜（ｄ）は、走査信号
発生回路１００６から表示パネルの端子Ｄｐ１〜Ｄｐ２
００に印加される信号の一部を示すが、図から分かるよ
う振幅ＶＥ［Ｖ］の電圧パルスが画像の１ライン表示時
間ごとに順次Ｄｐ１、Ｄｐ２、Ｄｐ３…の順に印加され
てゆく。一方、端子Ｄｍ１〜Ｄｍ２００は常にグランド
レベル（０［Ｖ］）と接続されているため、上記電圧パ
ルスにより素子列は第１列目から順次駆動され電子ビー
ムが出力されていく。

【０２２７】また、これと同期して変調信号発生回路１
００４から同図（ｆ）に点線で示すタイミングで画像の
１ライン分の変調信号が同時に端子Ｇ１〜Ｇ２００に印
加される。走査信号が切り替えられるのと同期して順次
変調信号も切り替えられ、、１画面分の画像が表示され
てゆく。これを連続して繰り返し行うことにより、テレ
ビジョン動画の表示が可能なわけである。

【０２２８】以上、図１７の電子線発生装置を備えた平
板型ＣＲＴについて説明したが、次に前記図１８の電子
線発生装置を備えた平板型ＣＲＴについて図２２を用い
て説明する。

【０２２９】図２２の平板型ＣＲＴは、基本的には前記
図１９の平板型ＣＲＴの電子線発生装置部を、図１８の
タイプで置き換えたものであり、電子放出素子列とグリ
ッド電極で２００×２００のＸＹマトリクスを構成して
いる。ただし、２００列の表面伝導形電子放出素子の配
線がＥ１〜Ｅ２０１の２０１本の配線電極でなされてい
るため、真空容器にはＥｘ１〜Ｅｘ２０１の２０１本の
電極端子が設けられている。

【０２３０】図２３に本表示パネル１００８を駆動する
駆動回路を示すが、走査信号発生回路１００７を除け
ば、前記Ｇ４図の回路と基本的に同様である。走査信号
発生回路１００７は、定電圧源ＤＶの発生する表面伝導
形電子放出素子の電子放出閾値を上回る適当な駆動電圧
ＶＥ［Ｖ］か、またはグランドレベル（０［Ｖ］）を適
宜選択して表示パネルの端子に出力するが、そのタイミ
ングを図２４のタイムチャートに示す。表示パネルは
（ａ）に示すタイミングで表示動作を行うが、そのため
に電極端子Ｅｘ１〜Ｅｘ４には走査信号発生回路１００
７より（ｂ）〜（ｅ）に示すような駆動信号が印加され
る。そのため、表面伝導形電子放出素子列には（ｆ）〜
（ｈ）のような電圧が印加され、１列ずつ順次駆動され
る。これと同期して、変調信号発生回路１００４からは
（ｉ）のようなタイミングで変調信号が出力され、順次
画像が表示されるものである。

【０２３１】本実施例の画像形成装置は、実施例４と同
様に放置時間変動の少ない極めて安定な表示画像が得ら
れる画像形成装置であった。さらに、階調特性及びフル
カラー表示特性に優れたコントラストの高い画像形成装
置であった。

【０２３２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の表面伝導
形電子放出素子及び電子源は、真空装置内の有機物質の
量を極力減少させることで放出電流および素子電流が素
子電圧に対して一義的に決まる単調増加特性を有し、素
子を駆動してない時間（放置時間）や真空度によって電
子放出量の変動が小さい、極めて安定な電子放出性を可
能にし、また、駆動電圧（素子電圧）のパルス幅および
電圧値によって、電子放出量の制御が可能になった。

【０２３３】更に、本発明の表面伝導形電子放出素子を
用いた画像形成装置は、放置時間変動のすくない安定な
表示画像が得られ、更に、階調特性に優れたコントラス
トの高い、フルカラーの表示画像が得られた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る基本的な表面伝導形電子放出素子
の構成を示す図。

【図２】本発明に係る表面伝導形電子放出素子の基本的
な製造方法を説明するための図。

【図３】本発明に係る表面伝導形電子放出素子の特性評
価に用いる測定評価装置の図。

【図４】本発明に係るフォーミング処理における電圧波
形の一例を示す図。

【図５】本発明に係る表面伝導形電子放出素子の素子電
流及び放出電流の活性化処理時間に対する依存性を示す
図。

【図６】本発明に係る別の態様の表面伝導形電子放出素
子の基本的な構成を示す図。

【図７】本発明に係る表面伝導形電子放出素子の放出電
流、素子電流、及び素子電圧の関係の典型例を示す図。

【図８】本発明に係る表面伝導形電子放出素子の、放出
電流−素子電圧（Ｉ−Ｖ）特性を示す図。

【図９】本発明に係る電子源基板の概略構成図。

【図１０】本発明に係る画像形成装置の基本構成を示す
図。

【図１１】図１０の画像形成装置に用いられる蛍光膜を
示す図。

【図１２】本発明の実施例４の電子源の構成の一部を示
す図。

【図１３】図１２Ａ−Ａ’断面図。

【図１４】本発明の実施例４の電子源の製造工程を説明
するための断面図。

【図１５】本発明の実施例４の電子源の製造工程を説明
するための断面図。

【図１６】本発明の実施例５における表示装置を示すブ
ロック図。

【図１７】本発明の実施例６の画像形成装置の電子源基
板の概略構成図。

【図１８】本発明の実施例６の画像形成装置の電子源基
板の概略構成図。

【図１９】本発明の実施例６の画像形成装置におけるパ
ネル構成図。

【図２０】本発明の実施例６の画像形成装置を駆動する
ための電気回路を説明するためのブロック図。

【図２１】本発明の実施例６の画像形成装置の駆動を説
明するためのタイムチャート図。

【図２２】本発明の実施例６の画像形成装置におけるパ
ネル構成図。

【図２３】本発明の実施例６の画像形成装置を駆動する
ための電気回路を説明するためのブロック図。

【図２４】本発明の実施例６の画像形成装置の駆動を説
明するためのタイムチャート図。

【図２５】従来の表面伝導形電子放出素子の概略構成
図。

【図２６】表面伝導形電子放出素子の放出電流及び素子
電流の放置時間変動について説明するための図。

【図２７】表面伝導形電子放出素子の放出電流のパルス
幅変動について説明するための図。

【図２８】表面伝導形電子放出素子の放出電流の素子電
圧変動について説明するための図。

【符号の説明】

１ 基板 ５，６ 素子電極 ４ 電子放出部を含む薄膜 ３ 電子放出部 ２ 電子放出部形成用薄膜 ８４，７４ 電子放出素子 ８２，８３ 配線 ８５ 結線 ９１ リヤプレート ９２ 支持枠 ９８ 外囲器 ９６ フェースプレート ９３ 透明基板 ９４ 蛍光膜 ９５ メタルバック １４１ 層間絶縁層 １４２ コンタクトホール

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 武田 俊彦 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 岩崎 達哉 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１−309242（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−298624（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−242793（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01J 1/30 - 1/316 H01J 29/94 H01J 31/12

Claims (33)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 対向する電極間に配置されたフォーミン
   グ処理を施した導電性膜と、前記電極間にパルス電圧を
   印加することにより真空中に存在する有機物質から前記
   導電性膜に堆積された炭素あるいは炭素化合物とを有す
   る電子放出素子を外囲器内に有する電子線装置におい
   て、前記外囲器内の炭素化合物の分圧が1×１０ ^−８ Tor
   r以下に維持されており、前記電子放出素子が、その放
   出電流が素子電圧に対して一義的に決まる特性を示すこ
   とを特徴とする電子線装置。
2. 【請求項２】 前記電子放出素子が、その放出電流が素
   子電圧に対してほぼ一義的に決まる単調増加特性を示す
   請求項１に記載の電子線装置。
3. 【請求項３】 前記電子放出素子が、その放出電流及び
   素子電流が、素子電圧に対して一義的に決まる特性を示
   す請求項１に記載の電子線装置。
4. 【請求項４】 前記電子放出素子が、その放出電流及び
   素子電流が、素子電圧に対してほぼ一義的に決まる単調
   増加特性を示す請求項１に記載の電子線装置。
5. 【請求項５】 前記外囲器内が、前記電子放出素子の構
   造変化を防止する雰囲気に維持されている請求項１〜４
   のいずれかに記載の電子線装置。
6. 【請求項６】 前記外囲器内が、前記電子放出素子への
   炭素を主成分とする堆積物の堆積を防止する雰囲気に維
   持されている請求項１〜４のいずれかに記載の電子線装
   置。
7. 【請求項７】 前記外囲器内が、１×１０^-６Ｔｏｒｒ
   以下の真空雰囲気に維持されている請求項１〜４のいず
   れかに記載の電子線装置。
8. 【請求項８】 前記炭素あるいは炭素化合物は、グラフ
   ァイト、アモルファスカーボンあるいはそれらの混合物
   である請求項１〜４に記載の電子線装置。
9. 【請求項９】 前記電子放出素子を複数有し、入力信号
   に応じて電子を放出する請求項１〜４のいずれかに記載
   の電子線装置。
10. 【請求項１０】 前記複数の電子放出素子の各々の両端
    を配線にて接続した電子放出素子の行を複数行と、該電
    子放出素子より放出される電子線の変調を行う変調手段
    とを有する請求項９に記載の電子線装置。
11. 【請求項１１】 前記複数の電子放出素子が互いに電気
    的に絶縁されたｍ本のＸ方向配線とｎ本のＹ方向配線と
    に接続し並設されている請求項９に記載の電子線装置。
12. 【請求項１２】 対向する電極間に配置されたフォーミ
    ング処理を施した導電性膜と、前記電極間にパルス電圧
    を印加することにより真空中に存在する有機物質から前
    記導電性膜に堆積された炭素あるいは炭素化合物とを有
    する電子放出素子を外囲器内に有する電子線装置におい
    て、前記外囲器内の炭素化合物の分圧が1×１０ ^−８ Tor
    r以下に維持されていることを特徴とする電子線装置。
13. 【請求項１３】 前記外囲器内が、前記電子放出素子へ
    の炭素を主成分とする堆積物の堆積を防止する雰囲気に
    維持されている請求項１２に記載の電子線装置。
14. 【請求項１４】 前記外囲器内が、１×１０^−６Ｔｏｒ
    ｒ以下の真空雰囲気に維持されている請求項１２に記載
    の電子線装置。
15. 【請求項１５】 前記炭素あるいは炭素化合物は、グラ
    ファイト、アモルファスカーボンあるいはそれらの混合
    物である請求項１２〜１４のいずれかに記載の電子線装
    置。
16. 【請求項１６】 前記電子放出素子を複数有し、入力信
    号に応じて電子を放出する請求項１２〜１４のいずれか
    に記載の電子線装置。
17. 【請求項１７】 前記複数の電子放出素子の各々の両端
    を配線にて接続した電子放出素子の行を複数行と、該電
    子放出素子より放出される電子線の変調を行う変調手段
    とを有する請求項１６に記載の電子線装置。
18. 【請求項１８】 前記複数の電子放出素子が互いに電気
    的に絶縁されたｍ本のＸ方向配線とｎ本のＹ方向配線と
    に接続し並設されている請求項１６に記載の電子線装
    置。
19. 【請求項１９】 外囲器内に、電子源と画像形成部材と
    を有し、入力信号に応じて画像を形成する画像形成装置
    において、前記外囲器内の炭素化合物の分圧が1×１０
    ^−８ Torr以下に維持されており、前記電子源が、対向す
    る電極間に配置されたフォーミング処理を施した導電性
    膜と、前記電極間にパルス電圧を印加することにより真
    空中に存在する有機物質から前記導電性膜に堆積された
    炭素あるいは炭素化合物とを有する電子放出素子を有
    し、該電子放出素子が、その放出電流が素子電圧に対し
    て一義的に決まる特性を示すことを特徴とする画像形成
    装置。
20. 【請求項２０】 前記電子放出素子が、その放出電流が
    素子電圧に対して一義的に決まる単調増加特性を示す請
    求項１９に記載の画像形成装置。
21. 【請求項２１】 前記電子放出素子が、その放出電流及
    び素子電流が、素子電圧に対して一義的に決まる特性を
    示す請求項１９に記載の画像形成装置。
22. 【請求項２２】 前記電子放出素子が、その放出電流及
    び素子電流が、素子電圧に対してほぼ一義的に決まる単
    調増加特性を示す請求項１９に記載の画像形成装置。
23. 【請求項２３】 前記外囲器内が、前記電子放出素子へ
    の炭素を主成分とする堆積物の堆積を防止する雰囲気に
    維持されている請求項１９〜２２のいずれかに記載の画
    像形成装置。
24. 【請求項２４】 前記外囲器内が、１×１０^−６Ｔｏｒ
    ｒ以下の真空雰囲気に維持されている請求項１９〜２２
    のいずれかに記載の画像形成装置。
25. 【請求項２５】 前記炭素あるいは炭素化合物は、グラ
    ファイト、アモルファスカーボンあるいはそれらの混合
    物である請求項１９〜２２のいずれかに記載の画像形成
    装置。
26. 【請求項２６】 前記電子放出素子を複数有し、該電子
    放出素子の各々の両端を配線にて接続した行を複数行
    と、該電子放出素子の変調を行う変調手段とを有する請
    求項１９〜２２のいずれかに記載の画像形成装置。
27. 【請求項２７】 前記電子放出素子を複数有し、該複数
    の電子放出素子が互いに電気的に絶縁されたｍ本のＸ方
    向配線とｎ本のＹ方向配線とに接続し並設されている請
    求項１９〜２２のいずれかに記載の画像形成装置。
28. 【請求項２８】 外囲器内に、電子源と画像形成部材と
    を有し、入力信号に応じて画像を形成する画像形成装置
    において、前記外囲器内の炭素化合物の分圧が1×１０
    ^−８ Torr以下に維持されており、前記電子源が、対向す
    る電極間に配置されたフォーミング処理を施した導電性
    膜と、前記電極間にパルス電圧を印加することにより真
    空中に存在する有機物質から前記導電性膜に堆積された
    炭素あるいは炭素化合物とを有する電子放出素子を有す
    ることを特徴とする画像形成装置。
29. 【請求項２９】 前記外囲器内が、前記電子放出素子へ
    の炭素を主成分とする堆積物の堆積を防止する雰囲気に
    維持されている請求項２８に記載の画像形成装置。
30. 【請求項３０】 前記外囲器内が、１×１０^−６Ｔｏｒ
    ｒ以下の真空雰囲気に維持されている請求項２９に記載
    の画像形成装置。
31. 【請求項３１】 前記炭素あるいは炭素化合物は、グラ
    ファイト、アモルファスカーボンあるいはそれらの混合
    物である請求項２８〜３０のいずれかに記載の画像形成
    装置。
32. 【請求項３２】 前記電子放出素子を複数有し、該電子
    放出素子の各々の両端を配線にて接続した行を複数行
    と、該電子放出素子の変調を行う変調手段とを有する請
    求項２８〜３０のいずれかに記載の画像形成装置。
33. 【請求項３３】 前記電子放出素子を複数有し、該複数
    の電子放出素子が互いに電気的に絶縁されたｍ本のＸ方
    向配線とｎ本のＹ方向配線とに接続し並設されている請
    求項２８〜３０のいずれかに記載の画像形成装置。