JP3466947B2

JP3466947B2 - 電子放出素子、電子源及び画像形成装置の製造方法

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Publication number: JP3466947B2
Application number: JP04244599A
Authority: JP
Inventors: 孝志岩城
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1999-02-22
Filing date: 1999-02-22
Publication date: 2003-11-17
Anticipated expiration: 2019-02-22
Also published as: JP2000243226A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子放出素子、該
電子放出素子を多数個配置してなる電子源、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
ａｎｄＷ．Ｗ．Ｄｏｌａｎ，“ＦｉｅｌｄＥｍ
ｉｓｓｉｏｎ”，ＡｄｖａｎｃｅｉｎＥｌｅｃｔ
ｒｏｎＰｈｙｓｉｃｓ，８，８９（１９５６）ある
いはＣ．Ａ．Ｓｐｉｎｄｔ， “Ｐｈｙｓｉｃａｌ
Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｈｉｎ−ｆｉｌｍｆｉ
ｅｌｄｅｍｉｓｓｉｏｎｃａｔｈｏｄｅｓｗｉｔ
ｈｍｏｌｙｂｄｅｎｕｍｃｏｎｅｓ”，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， “ＯｐｅｒａｔｉｏｎｏｆＴｕｎｎｅｌ−Ｅｍ
ｉｓｓｉｏｎＤｅｖｉｃｅｓ”，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，ＲａｄｉｏＥｎｇ．
ＥｌｅｃｔｒｏｎＰｈｙｓ．，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：“ＴｈｉｎＳｏｌｉｄ
Ｆｉｌｍｓ”，９，３１７（１９７２）］、Ｉｎ₂
Ｏ₃ ／ＳｎＯ₂ 薄膜によるもの［Ｍ．Ｈａｒｔｗｅｌｌ
ａｎｄＣ．Ｇ．Ｆｏｎｓｔａｄ：“ＩＥＥＥＴ
ｒａｎｓ．ＥＤＣｏｎｆ．”，５１９（１９７
５）］、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
７に模式的に示す。同図において１は基板である。４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５が形成される。尚、図中の
素子電極間隔Ｌは、０．５〜１ｍｍ、Ｗ’は、０．１ｍ
ｍ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４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５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４の両端に電圧を印加通電し、導電性膜４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５を形成する処
理である。尚、電子放出部５では導電性膜４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。

【００１０】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）。

【００１１】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）。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】このような表面伝導型
電子放出素子に関しては、例えば特開平７−２３５２５
５号公報等において、導電性膜としては導電性微粒子よ
りなる膜が好適に用いられることや、通電フォーミング
処理としてはパルス電圧を印加する方法が好適に用いら
れることなどが開示されている。また、通電フォーミン
グにより電子放出部の形成された電子放出素子には、活
性化工程と呼ばれる処理を行うことが好ましいことなど
が開示されている。

【００１３】活性化工程とは、有機物質を含む雰囲気中
で、素子電極間にパルス電圧を繰り返し印加することに
より、雰囲気中の有機物質に由来する炭素および／また
は炭素化合物が電子放出素子上に堆積し、その結果、電
子放出素子に流れる電流（素子電流：Ｉｆ）及び電子放
出に伴う電流（放出電流：Ｉｅ）が大きく変化する工程
である。

【００１４】上記雰囲気中の有機物質としては、真空排
気後に残留する有機物質を用いる方法のほか、例えば特
開平８−７７４９号公報には、アセトンなどの蒸気を外
部から導入する方法が開示されている。

【００１５】また、特開平９−２３７５７１号公報に
は、有機物質を含む雰囲気中で、素子電極間にパルス電
圧を繰り返し印加することにより、雰囲気中の有機物質
に由来する炭素および／または炭素化合物を電子放出素
子上に堆積させる工程を用いることなく、導電性膜上に
熱硬化性樹脂、電子線ネガレジスト、ポリアクリロニト
リル等の有機材料の塗布工程及び炭素化工程からなる活
性化工程を有する電子放出素子の製造方法が開示されて
いる。

【００１６】しかし、活性化工程により作製した電子放
出素子にあっては、真空容器の間隔が狭いことなどに起
因して、分圧差により特性分布が生じ、電子放出素子の
駆動電圧も高く、均一で画質の良い画像形成装置が得ら
れない場合があった。

【００１７】本発明の目的は、上記問題を鑑み、導電性
膜上にポリイミド膜を形成し、素子電極間に通電してポ
リイミド膜に炭化部位を形成することにより、低電圧駆
動することができ、効率が良く長寿命な電子放出素子の
新規な構成、並びにこれを用いた電子源、均一で画質の
良い画像形成装置、及びこれらの製造方法を提供するこ
とにある。

【００１８】

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

【００１９】即ち、本発明の第一は、基板上に一対の素
子電極を形成する工程と、素子電極間に跨る導電性膜を
形成する工程と、素子電極間に通電し、導電性膜に電子
放出部を形成するフォーミング工程と、導電性膜上にポ
リイミド膜を形成する工程と、素子電極間に通電し、上
記有機膜に炭化部位を形成する工程とを有しており、上
記有機膜を形成する工程において、全芳香族系ポリアミ
ドの前駆体溶液をインクジェット法により異なる駆動条
件で２回以上重ね打ちすることにより、上記有機膜の周
辺部と中心部との膜厚比を２／１から１／２（周辺部膜
厚／中心部膜厚）にすることを特徴とする電子放出素子
の製造方法にある。

【００２０】

【００２１】

【００２２】また、本発明の第二は、基板上に配置され
た複数の電子放出素子を有し、入力信号に応じて電子を
放出する電子源の製造方法であって、前記電子放出素子
が上記本発明の第一の方法にて製造されることを特徴と
する電子源の製造方法にある。

【００２３】

【００２４】さらに、本発明の第三は、電子源と、前記
電子源から放出される電子線の照射により画像を形成す
る画像形成部材とを有し、入力信号に基づいて画像を形
成する画像形成装置の製造方法であって、前記電子源を
上記本発明の第二の方法にて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ある。

【００２５】本発明によれば、耐熱性を有する有機材料
としてポリイミドを選択し、ポリイミドの中でも特に耐
熱性の高い全芳香族系のポリイミドを使用する。ポリイ
ミドの前駆体であるポリアミド酸は有機溶媒に溶けるの
で、溶液として用いることができ、溶液状態で塗布し、
塗布後焼成して耐熱性のあるポイリミド膜を作成するこ
とができる。

【００２６】塗布の方法としては、インクジェット法を
用いる。インクジェット法を用いて駆動条件を変えて複
数回ドットを打ってポリイミド膜を作成する方法によれ
ば、不要な部分にはポリイミド膜を付与することなく、
必要な部分にだけ、中心部と周辺部との膜厚分布の少な
いポリイミド膜を付与することができ、リーク電流がな
くなり、効率が良く長寿命の電子放出素子を簡便に作製
することができる。

【００２７】すなわち、ポリアミド酸溶液の１回目の吐
出においては、低駆動電圧、またはパルス幅を小さくし
た駆動条件により塗布し、同一位置への２回目の吐出に
おいては、高駆動電圧、またはパルス幅を広くした駆動
条件により塗布することにより、１ドット目は周辺部が
厚めであるものの直径が小さく、膜厚が厚めのドットと
なり、そこへ直径が大きめの２ドット目を吐出させれ
ば、１ドット目の中心部膜厚の薄い部分に２ドット目を
打つので、全体として膜厚分布の小さなポリイミド膜を
作成することができる。駆動電圧を徐々に高くして吐出
回数を増やしていけば、膜厚分布のないポリイミドドッ
ト膜ができる。

【００２８】また、逆に、ポリアミド酸溶液の１回目の
吐出においては、高駆動電圧、またはパルス幅を広くし
た駆動条件で塗布し、同一位置への２回目の吐出におい
ては、低駆動電圧、またはパルス幅を小さくした駆動条
件で塗布すれば、１ドット目は直径が大きめで周辺部の
膜厚が厚く、中心部の膜厚の薄いドットができ、そこへ
直径が小さめの２ドット目を打つので、全体として膜厚
分布の小さなポリイミド膜を作成することができる。駆
動電圧を徐々に低くくして吐出回数を増やしていって
も、膜厚分布のないポリイミドドット膜ができる。

【００２９】従って、本発明のポリアミド酸をインクジ
ェット法により駆動条件をかえて複数回塗布する方法に
よれば、膜厚分布の小さいポリイミド膜を電子放出部分
のみに容易に塗布することができ、リーク電流がなくな
り、効率が良く長寿命の電子放出素子を作製することが
できる。

【００３０】また、電子放出素子を複数配列した電子
源、あるいは画像形成装置においては、従来の活性化処
理の制御に比べて、容易に制御することができるため、
特性のばらつき等を抑制できるようになり、さらに本発
明の電子源基板の製造工程及びその検査、フェースプレ
ートの製造工程及びその検査、電子源基板と画像形成部
材を有するフェースプレートとで真空外囲器を組み立て
る工程を有する画像形成装置の製造工程によれば、電子
源とフェースプレートの検査された良品のみで後工程の
組み立てを行うことができるため、画像形成装置を安価
に製造することができる。

【００３１】すなわち、本発明は、基板上に設けた一対
の電極間にポリアミド酸をインクジェット法により駆動
条件を変えて複数回塗布することにより、膜厚分布の小
さいポリイミド膜を配置し、素子電極間に電圧を印加し
て炭素化部位を形成するものであり、インクジェット方
式により導電性膜上に一定量のポリイミド膜を付与する
ことができるため、簡便に電子放出素子を作製すること
ができる。また、ポリイミド膜に膜厚分布がないため、
リーク電流もなくなり、効率が良く長寿命の電子放出素
子を作製することができ、均一で画質の良い画像形成装
置が得られるものである。

【００３２】

【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。

【００３３】図１は、本発明の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、２と３は
電極（素子電極）、４は導電性膜、５は電子放出部であ
る。

【００３４】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。

【００３５】対向する素子電極２，３の材料としては、
一般的な導体材料を用いることができ、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、Ｉｎ₂ Ｏ₃ −ＳｎＯ₂ 等の透明導電体及び
ポリシリコン等の半導体導体材料等から適宜選択され
る。

【００３６】素子電極間隔Ｌ、素子電極長さＷ、導電性
膜４の形状等は、応用される形態等を考慮して、設計さ
れる。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。素子電極長さＷは、電極の
抵抗値、電子放出特性を考慮して、数μｍから数百μｍ
の範囲とすることができる。素子電極２，３の膜厚ｄ
は、数十ｎｍから数μｍの範囲とすることができる。

【００３７】尚、図１に示した構成とは別に、基板１上
に、導電性膜４、素子電極２，３の順に形成した構成と
することもできる。また、製法によっては、対向する素
子電極２，３間の全てが電子放出部として機能する場合
もある。

【００３８】導電性膜４を構成する材料としては、例え
ばＰｄ，Ｐｔ，Ｒｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｔｉ，Ｉｎ，Ｃｕ，
Ｃｒ，Ｆｅ，Ｚｎ，Ｓｎ，Ｔａ，Ｗ，Ｐｂ等の金属、Ｐ
ｄＯ，ＳｎＯ₂ ，Ｉｎ₂ Ｏ₃ ，ＰｂＯ，Ｓｂ₂ Ｏ₃ 等の
酸化物導電体、ＨｆＢ₂ ，ＺｒＢ₂ ，ＬａＢ₆ ，ＣｅＢ
₆ ，ＹＢ₄ ，ＧｄＢ₄ 等の硼化物、ＴｉＣ，ＺｒＣ，Ｈ
ｆＣ，ＴａＣ，ＳｉＣ，ＷＣ等の炭化物、ＴｉＮ，Ｚｒ
Ｎ，ＨｆＮ等の窒化物、Ｓｉ，Ｇｅ等の半導体、カーボ
ン等が挙げられる。

【００３９】導電性膜４の膜厚は、素子電極２，３への
ステップカバレージ、素子電極２，３間の抵抗値等を考
慮して適宜設定されるが、通常は、数Å〜数百ｎｍの範
囲とするのが好ましく、より好ましくは１ｎｍ〜５０ｎ
ｍの範囲とするのが良い。その抵抗値は、Ｒｓが１０²
Ω／□から１０⁷ Ω／□の値であるのが好ましい。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）と置いたときに現れ
る値である。

【００４０】本発明では、電子放出素子形成用材料とな
るポリイミドの前駆体であるポリアミド酸溶液を、イン
クジェット方式により駆動条件を変えて同一位置に複数
回吐出し、基板上の電子源が形成されるべき位置に膜厚
保分布の小さいポリイミド膜を付着させる方法を用い
る。

【００４１】ポリアミド酸溶液としては、ピロメリット
酸無水物、ビフェニルテトラカルボン酸無水物、ベンゾ
フェノンテトラカルボン酸無水物などからなる置換基を
有していてもよい酸無水物と、フェニレンジアミン、ビ
ス（４−アミノフェニル）エーテル、１，４−ビス（４
−アミノフェニル）ベンゼンなどからなる置換基を有し
ていてもよいジアミン化合物とから得られる芳香族系ポ
リアミド酸を主成分とする溶液が好ましく、溶媒として
はＮ−メチルピロリドン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミ
ド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミドなどが使用できる。
ポリアミド酸の濃度としては、１〜５％が好ましい。

【００４２】電子放出部５は、導電性膜４の一部に形成
された高抵抗の亀裂により構成され、その内部には、数
Åから数十ｎｍ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４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。

【００４３】本発明の電子放出素子の製造方法としては
様々な方法があるが、その一例を図２および図３に基づ
いて説明する。尚、図２および図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。

【００４４】１）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、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２及び３を形成する（図
２（ａ））。

【００４５】２）素子電極２，３を設けた基板１上に、
インクジェット方式により金属化合物溶液を塗布（液滴
付与）して（図２（ｂ））、金属化合物薄膜を形成する
（図２（ｃ））。

【００４６】インクジェット法としては、バブルジェッ
ト方式（ＢＪ方式）またはピエゾジェット方式等により
液滴を吐出し、基板上の導電性膜が形成されるべき位置
に付着させる方法が好ましい。この方法で使用されるイ
ンクジェットのヘッドの例を図４および図５に示す。図
４は単発ヘッド、図５は単発ヘッドを並列に配置し、液
滴の吐出及び基体への付着に要する時間を短縮しようと
するものであり、ノズル数は特に限定されない。図４お
よび図５において、２１はヘッド本体、２２はヒータま
たはピエゾ素子、２３はインク流路、２４はノズル、２
５はインク供給管、２６はインク溜である。

【００４７】金属化合物溶液には、前述の導電性膜４の
材料と同様な組成の金属化合物の溶液を用いることがで
きる。特にそれらの水溶液を主体とする溶液が望まし
い。この金属化合物薄膜を乾燥、焼成して、基板上に電
子放出のための導電性膜４を形成する。

【００４８】乾燥工程は、通常用いられる自然乾燥、送
風乾燥、および熱乾燥等を用いればよい。焼成工程は、
通常用いられる加熱手段を用いればよい。乾燥工程と焼
成工程とは必ずしも区別された別工程として行う必要は
なく、連続して同時に行っても構わない。

【００４９】ここでは、金属化合物溶液の塗布（液滴付
与）法を挙げて説明したが、導電性膜４の作成方法はこ
れに限られるものでなく、真空蒸着法、スパッタ法、化
学的気相堆積法、ディッピング法、スピンナー法等を用
いることもできる。

【００５０】３）次に、フォーミングと呼ばれる通電処
理を施す。素子電極２，３間に通電を行うと、導電性膜
４の部位に電子放出部５が形成される（図２（ｄ））。

【００５１】フォーミング工程においては、瞬間的に導
電性膜４の一部に局所的に熱エネルギーが集中し、その
部位に構造の変化した電子放出部５が形成される。

【００５２】通電フォーミングの電圧波形の例を図６に
示す。

【００５３】電圧波形は、特にパルス波形が好ましい。
これにはパルス波高値を定電圧としたパルスを連続的に
印加する図６（ａ）に示した手法と、パルス波高値を増
加させながらパルスを印加する図６（ｂ）に示した手法
がある。

【００５４】まず、パルス波高値を定電圧とした場合に
ついて図６（ａ）で説明する。図６（ａ）におけるＴ₁
及びＴ₂ は電圧波形のパルス幅とパルス間隔である。通
常、Ｔ₁ は１μ秒〜１０ｍ秒、Ｔ₂ は１０μ秒〜１００
ｍ秒の範囲で設定される。三角波の波高値（ピーク電
圧）は、電子放出素子の形態に応じて適宜選択される。
このような条件のもと、例えば、数秒から数十分間電圧
を印加する。パルス波形は、三角波に限定されるもので
はなく、矩形波等の所望の波形を採用することができ
る。

【００５５】次に、パルス波高値を増加させながら電圧
パルスを印加する場合について図６（ｂ）で説明する。
図６（ｂ）におけるＴ₁ 及びＴ₂ は、図６（ａ）に示し
たのと同様とすることができる。三角波の波高値（ピー
ク電圧）は、例えば０．１Ｖステップ程度づつ、増加さ
せることができる。

【００５６】通電フォーミング処理の終了は、パルス間
隔Ｔ₂ 中に、導電性膜４を局所的に破壊，変形しない程
度の電圧を印加し、電流を測定して検知することができ
る。例えば０．１Ｖ程度の電圧印加により流れる電流を
測定し、抵抗値を求めて、１ＭΩ以上の抵抗を示した
時、通電フォーミングを終了させる。

【００５７】フォーミング処理以降の電気的処理は、例
えば図７に示すような真空処理装置内で行うことかでき
る。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７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。

【００５８】図７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Ｖｆを印加するための電源、５０は素子電極２，３間
を流れる素子電流Ｉｆを測定するための電流計、５４は
素子の電子放出部５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、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５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。一例として、アノード電極５４の電圧を１ｋＶ〜１
０ｋＶ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２ｍｍ〜８ｍｍの範囲として測定を行うこと
ができる。

【００５９】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。

【００６０】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により構成されてい
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。

【００６１】４）フォーミングを終えた素子に全芳香族
系ポリイミドの前駆体であるポリアミド酸溶液を、イン
クジェット法により同一位置に駆動条件を変えて複数回
塗布し、閉環イミド化することにより、膜厚分布のほと
んどないポリイミド膜６が形成される（図３（ｅ））。
駆動条件というのは、例えば駆動電圧やパルス幅を変化
させることなどである。

【００６２】ついで、通電処理することにより部分的に
炭化部位７を有するポリイミド膜６を形成する（図３
（ｆ））。

【００６３】なお、上記の工程３）、４）に示した手順
は、逆に行っても良い。

【００６４】すなわち、３’）として、工程２）により
形成された導電性膜４上に、４）に示したのと同様にし
てポリイミド膜を形成する（図８（ｇ））。その後、
４’）として、３）と同様に、通電フォーミング処理を
行う。これにより、電子放出部５の形成と、その付近の
ポリイミド膜の炭化が同時に起こる。

【００６５】次に、インクジェット法について述べる。

【００６６】全芳香族ポリイミドの前駆体であるポリア
ミド酸溶液をインクジェット法により１回目は低駆動電
圧、またはパルス幅の小さい駆動条件で吐出して塗布
し、２回目は同一位置に１回目より高い駆動電圧、また
は１回目よりパルス幅を広くした駆動条件で吐出して塗
布することにより、あるいは２回以上の複数回吐出して
塗布することにより、膜厚分布の小さいポリイミド膜を
形成する。

【００６７】素子電極２、３間に不図示の電源を用い
て、場合によっては加熱しながら通電処理することによ
り部分的に炭化部位を有するポリイミド膜を形成する
（図３（ｆ））。

【００６８】ポリイミド前駆体のポリアミド酸の溶液は
Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、Ｎ，Ｎ−ジ
メチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）、Ｎ−メチルピロリド
ン（ＮＭＰ）などの溶媒に溶かして用いることが好まし
い。

【００６９】上述した工程を経て得られた本発明の電子
放出素子の基本特性について、図９を参照しながら説明
する。

【００７０】図９は、図７に示した真空処理装置を用い
て測定された放出電流Ｉｅ及び素子電流Ｉｆと、素子電
圧Ｖｆとの関係を模式的に示した図である。図９におい
ては、放出電流Ｉｅが素子電流Ｉｆ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。

【００７１】図９からも明らかなように、本発明の電子
放出素子は、放出電流Ｉｅに関して次の３つの特徴的性
質を有する。

【００７２】即ち、第１に、本素子はある電圧（閾値電
圧と呼ぶ；図９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、一方閾値電圧Ｖｔｈ以
下では放出電流Ｉｅが殆ど検出されない。つまり、放出
電流Ｉｅに対する明確な閾値電圧Ｖｔｈを持った非線形
素子である。

【００７３】第２に、放出電流Ｉｅが素子電圧Ｖｆに単
調増加依存するため、放出電流Ｉｅは素子電圧Ｖｆで制
御できる。

【００７４】第３に、アノード電極５４（図７参照）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。つまり、アノード電極５４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。

【００７５】以上の説明より理解されるように、本発明
の電子放出素子は、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。

【００７６】図９においては、素子電流Ｉｆが素子電圧
Ｖｆに対して単調増加する（ＭＩ特性）例を示したが、
素子電流Ｉｆが素子電圧Ｖｆに対して電圧制御型負性抵
抗特性（ＶＣＮＲ特性）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。

【００７７】次に、本発明の電子放出素子の応用例につ
いて以下に述べる。本発明の電子放出素子を複数個基板
上に配列し、例えば電子源や画像形成装置が構成でき
る。

【００７８】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。

【００７９】本発明の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。

【００８０】以下この原理に基づき、本発明の電子放出
素子を複数配して得られる電子源基板について、図１０
を用いて説明する。図１０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
は電子放出素子、７５は結線である。

【００８１】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７３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）。

【００８２】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。

【００８３】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。

【００８４】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。

【００８５】Ｘ方向配線７２には、Ｘ方向に配列した電
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。

【００８６】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。

【００８７】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１１と図１２
及び図１３を用いて説明する。図１１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１２は、図
１１の画像形成装置に使用される蛍光膜の模式図であ
る。図１３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。

【００８８】図１１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８
４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
等を用いて接続されている。８８は外囲器であり、例え
ば大気中あるいは窒素中で、４００〜５００℃の温度範
囲で１０分間以上焼成することで、封着して構成され
る。

【００８９】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。

【００９０】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、スペ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。

【００９１】図１２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１２（ａ））あるい
はブラックマトリクス（図１２（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。

【００９２】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。

【００９３】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。

【００９４】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。

【００９５】図１１に示した画像形成装置は、例えば以
下のようにして製造される。

【００９６】外囲器８８内は、適宜加熱しなから、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^-5
Ｐａ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１×１０^-5Ｐａ以上の真空度を維持するもの
である。ここで、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。

【００９７】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１３を用いて説明する。図１３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。

【００９８】表示パネル１０１は、端子Ｄｏｘ１乃至Ｄ
ｏｘｍ、端子Ｄｏｙ１乃至Ｄｏｙｎ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Ｄｏｘ１乃
至Ｄｏｘｍ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Ｄｏｙ１乃至Ｄｏｙｎに
は、前記走査信号により選択された１行の電子放出素子
の各素子の出力電子ビームを制御する為の変調信号が印
加される。高圧端子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。

【００９９】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、直流電圧電源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Ｄｏｘ１乃至Ｄｏｘｍ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。

【０１００】直流電圧源Ｖｘは、本例の場合には電子放
出素子の特性（電子放出閾値電圧）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。

【０１０１】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。

【０１０２】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。

【０１０３】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固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。

【０１０４】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。

【０１０５】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、電子放出素子の各
々を適切に駆動変調する為の信号源であり、その出力信
号は、端子Ｄｏｙ１乃至Ｄｏｙｎを通じて表示パネル１
０１内の電子放出素子に印加される。

【０１０６】前述したように、本発明の電子放出素子は
放出電流Ｉｅ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Ｖｔｈがあり、Ｖｔｈ
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Ｖｍ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。

【０１０７】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。

【０１０８】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。

【０１０９】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。

【０１１０】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。

【０１１１】このような構成をとり得る本発明の画像形
成装置においては、各電子放出素子に、容器外端子Ｄｏ
ｘ１乃至Ｄｏｘｍ、Ｄｏｙ１乃至Ｄｏｙｎ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８
７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。

【０１１２】ここで述べた画像形成装置の構成は、本発
明の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Ｎ
ＴＳＣ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。

【０１１３】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１４及び図１５を用いて説明す
る。

【０１１４】図１４は、梯子型配置の電子源の一例を示
す模式図である。図１４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Ｄｘ１〜Ｄｘ１０
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Ｄｘ２〜Ｄｘ９は、例えばＤｘ２とＤｘ３、
Ｄｘ４とＤｘ５、Ｄｘ６とＤｘ７、Ｄｘ８とＤｘ９とを
夫々一体の同一配線とすることもできる。

【０１１５】図１５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、Ｄｏｘ１乃至Ｄｏｘｍ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。１１０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１５においては、図１１、図１４
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１１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。

【０１１６】図１５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、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１１に示したものに限定
されるものではない。例えば、開口としてメッシュ状に
多数の通過口を設けることもでき、グリッド電極を電子
放出素子の周囲や近傍に設けることもできる。

【０１１７】容器外端子Ｄｏｘ１乃至Ｄｏｘｍ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。

【０１１８】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。

【０１１９】以上説明した本発明の画像形成装置は、テ
レビジョン放送の表示装置、テレビ会議システムやコン
ピューター等の表示装置の他、感光性ドラム等を用いて
構成された光プリンターとしての画像形成装置等として
も用いることができる。

【０１２０】

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

【０１２１】［実施例１］本実施例に係る電子放出素子
の基本的な構成は、図１と同様である。本実施例におけ
る電子放出素子の製造法は、基本的には図２および図３
と同様である。以下、図１、図２、および図３を用い
て、本実施例における電子放出素子の製造方法を順をお
って説明する。

【０１２２】絶縁性基板１として石英基板を用い、これ
を有機溶剤により充分に洗浄後、該基板１上に白金から
なる素子電極２、３を形成した（図２（ａ））。このと
き、素子電極の間隔Ｌは１０μｍとし、素子電極の幅Ｗ
は５００μｍとし、その厚さは１００μｍとした。

【０１２３】酢酸パラジウムテトラエタノールアミン錯
体［Ｐｄ（Ｈ₂ ＮＣ₂ Ｈ₄ ＯＨ）₄（ＣＨ₃ ＣＯＯ）
₂ ］０．６ｇ、８６％鹸化ポリビニルアルコール（平均
重合度５００）０．０５ｇ、イソプロピルアルコール２
５ｇ、エチレングリコール１ｇをとり、水を加えて全量
を１００ｇとし、パラジウム化合物溶液とした。

【０１２４】このパラジウム化合物溶液をポアサイズ
０．２５μｍのメンプランフィルターで濾過し、キヤノ
ン（株）製のバブルジェットヘッドＢＣ−０１に充填
し、所定のヘッド内ヒータに外部より２０Ｖの直流電圧
を７μ秒印加して、前記の石英基板の素子電極２、３の
ギャップ部分にパラジウム化合物溶液を吐出した（図２
（ｂ））。ヘッドと基板の位置を保持したままさらに５
回吐出を繰り返した。液滴はほぼ円形で、その直径は約
１１０μｍとなった。

【０１２５】この基板を大気雰囲気３５０℃のオープン
中で１２分加熱して、前記金属化合物を基板上で分解堆
積させたところ、酸化パラジウムからなる導電性膜４が
生成した。

【０１２６】つぎに、図２（ｃ）に示すように、電子放
出部５を素子電極２および３の間に電圧を印加し、導電
性膜４を通電処理（フォーミング処理）することにより
作製した。

【０１２７】フォーミング処理の電圧波形を図６に示
す。

【０１２８】図６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１ｍ秒、Ｔ
₂ を１０ｍ秒とし、三角波の波高値（ピーク電圧）は５
Ｖとし、フォーミング処理は約１×１０^-6Ｐａの真空雰
囲気下で６０秒間行った。

【０１２９】以上のようにして作製された素子にビフェ
ニルテトラカルボン酸無水物とｐ−フェニレンジアミン
とから得られるポリアミド酸の１％Ｎ−メチルピロリド
ン溶液を円形状の酸化パラジウムの中心に塗布した。

【０１３０】１回目は２０Ｖ直流電圧（立上がり２μ
秒、パルス幅１０μ秒、立下がり２μ秒）を印加して吐
出し、ヘッドと基板の位置を保持し、２回目は３０Ｖ直
流電圧（立上がり２μ秒、パルス幅１０μ秒、立下がり
２μ秒）を印加して吐出し、３回目は５０Ｖ直流電圧
（立上がり２μ秒、パルス幅１０μ秒、立下がり２μ
秒）を印加して吐出し、３５０℃で３０分焼成し、酸化
パラジウム膜上にほぼ同じ直径のポリイミド膜を作製し
た。触針式段差計で測定した膜厚は、周辺部が約６２ｎ
ｍで、中心部が約５８ｎｍであった。

【０１３１】つぎに、素子電極２、３の間に２．０Ｖか
ら両極パルス波形の電圧を印加して電圧を上げていった
ところ、１４〜ｌ８Ｖで高抵抗を示した。このときのＳ
ＥＭ観察によると、フォーミング処理によって生じた酸
化パラジウム膜の狭亀裂に沿って、ポリイミド膜に亀裂
が形成されていた。

【０１３２】以上のようにして作製された素子につい
て、その電子放出特性の測定を行った。図７に測定評価
装置の概略構成図を示す。

【０１３３】図７においても、１は絶縁性基板、２及び
３は素子電極、４は導電性膜、５は電子放出部、６はポ
リイミド膜、７はポリイミド由来の電子放出部を示し、
５１は素子に電圧を印加するための電源、５０は素子電
流Ｉｆを測定するための電流計、５４は素子より発生す
る放出電流Ｉｅを測定するためのアノード電極、５３は
アノード電極５４に電圧を印加するための高圧電源、５
２は放出電流を測定するための電流計である。

【０１３４】電子放出素子の上記素子電流Ｉｆ、放出電
流Ｉｅの測定にあたっては、素子電極２、３に電源５１
と電流計５０とを接続し、該電子放出素子の上方に電源
５３と電流計５２とを接続したアノード電極５４を配置
している。また、本電子放出素子及びアノード電極５４
は真空装置内に設置されており、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。

【０１３５】なお、本実施例では、アノード電極と電子
放出素子間の距離を４ｍｍ、アノード電極の電位を１ｋ
Ｖ、電子放出特性測定時の真空装置内の圧力を１×１０
^-6Ｐａとした。

【０１３６】以上のような測定評価装置を用いて、本電
子放出素子の素子電極２及び３に電圧を印加し、その時
に流れる素子電流Ｉｆ及び放出電流Ｉｅを測定したとこ
ろ、図９に示したような電流−電圧特性が得られた。Ｉ
ｅは４．５μＡ（２５Ｖ）であった。

【０１３７】アノード電極５４の替わりに、前述した蛍
光膜とメタルバックを有するフェースプレートを真空装
置内に配置した。こうして電子源からの電子放出を試み
たところ、蛍光膜の一部が発光し、本素子が発光表示素
子として機能することが判った。

【０１３８】以上説明した実施例中、電子放出部５を形
成する際に、素子電極２，３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、素子電極２，３間
に印加する波形は三角波に限定することはなく、矩形波
など所望の波形を用いてもよく、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
とができる。

【０１３９】［比較例１］キヤノン（株）製のピエゾヘ
ッドＰＪ−３００Ｓを用い、ビフェニルテトラカルボン
酸無水物とｐ−フェニレンジアミンとから得られるポリ
アミド酸の１％Ｎ−メチルピロリドン溶液を円形状の酸
化パラジウムの中心に塗布した。２０Ｖ直流電圧（立上
がり２μ秒、パルス幅１０μ秒、立下がり２μ秒）を印
加し、ヘッドと基板の位置を保持したまま３回吐出し、
３５０℃で３０分焼成した。ポリイミド膜の直径は酸化
パラジウムよりも小さめで、その膜厚は、周辺部が約１
８０ｎｍで、中心部が約５０ｎｍであった。

【０１４０】素子電極２、３の間に２．０Ｖから両極パ
ルス波形の電圧を印加して電圧を上げていったところ１
５〜１６Ｖで高抵抗を示した。実施例１と同様にして、
電子放出素子を作製した。放出電流Ｉｅは１μＡ（２５
Ｖ）であり、リーク電流も観察された。実施例１と比べ
るとＩｅが小さい。ＳＥＭ観察の結果から、フォーミン
グ処理によって生じた酸化パラジウム膜の狭亀裂に沿っ
てポリイミド膜に亀裂が形成されていたが、膜厚の厚い
周辺部には切れ残っている部分が僅かにあった。

【０１４１】続いて、実施例１および比較例１で作製し
た電子放出素子に、図７に示した測定評価装置内で２５
Ｖ（パルス幅１ｍ秒、パルス間隔１０ｍ秒）の矩形波で
連続駆動を行ったところ、１００時間後の放出電流が、
実施例１の電子放出素子では８％の減少であったが、比
較例１の電子放出素子では３５％の減少であった。

【０１４２】［実施例２］ビフェニルテトラカルボン酸
無水物とｐ−フェニレンジアミンとから得られるポリア
ミド酸の代わりに、ピロメリット酸無水物と１，４−ビ
ス（４−アミノフェノキシ）ベンゼンとから得られるポ
リアミド酸をピエゾヘッドを用いて塗布した。

【０１４３】すなわち、キヤノン（株）製のピエゾヘッ
ドＰＪ−３００Ｓを用い、ピロメリット酸無水物と１，
４−ビス（４−アミノフェノキシ）ベンゼンとから得ら
れるポリアミド酸の１％Ｎ−メチルピロドリン溶液を円
形状の酸化パラジウムの中心に塗布した。

【０１４４】１回目は２０Ｖ直流電圧（立上がり２μ
秒、パルス幅１０μ秒、立下がり２μ秒）を印加して吐
出し、ヘッドと基板の位置を保持し、２回目は３０Ｖ直
流電圧（立上がり２μ秒、パルス幅１０μ秒、立下がり
２μ秒）を印加して吐出し、３回目は５０Ｖ直流電圧
（立上がり２μ秒、パルス幅１０μ秒、立下がり２μ
秒）を印加して吐出し、３５０℃で３０分焼成し、酸化
パラジウム膜上にほぼ同じ直径のポリイミド膜を作製し
た。触針式段差計で測定した膜厚は、周辺部が約６０ｎ
ｍで、中心部が約５２ｎｍであった。

【０１４５】素子電極２、３の間に２．０Ｖから両極パ
ルス波形の電圧を印加して電圧を上げていったところ、
１４〜１８Ｖで高抵抗を示した。実施例１と同様に処理
を行い、電子放出素子を作製した。放出電流Ｉｅは５μ
Ａ（２５Ｖ）であった。

【０１４６】［比較例２］キヤノン（株）製のピエゾヘ
ッドＰＪ−３００Ｓを用い、ピロメリット酸無水物と
１，４−ビス（４−アミノフェノキシ）ベンゼンとから
得られるポリアミド酸の１％Ｎ−メチルピロリドン溶液
を円形状の酸化パラジウム膜の中心に塗布した。２０Ｖ
直流電圧（立上がり２μ秒、パルス幅１０μ秒、立下が
り２μ秒）を印加し、ヘッドと基板の位置を保持したま
ま３回吐出し、３５０℃で３０分焼成した。ポリイミド
膜の直径は酸化パラジウム膜よりも小さめで、その膜厚
は、周辺部が約１７０ｎｍで、中心部が約４０ｎｍであ
った。

【０１４７】素子電極２、３の間に２．０Ｖから両極パ
ルス波形の電圧を印加して電圧を上げていったところ１
５〜１６Ｖで高抵抗を示した。実施例１と同様にして、
電子放出素子を作製した。放出電流Ｉｅは１．２μＡ
（２５Ｖ）であり、リーク電流も観察された。実施例１
と比べるとＩｅが小さい。ＳＥＭ観察の結果から、フォ
ーミング処理によって生じた酸化パラジウム膜の狭亀裂
に沿ってポリイミド膜に亀裂が形成されていたが、膜厚
の厚い周辺部には切れ残っている部分が僅かにあった。

【０１４８】続いて、実施例２および比較例２で作製し
た電子放出素子に、図７に示した測定評価装置内で２５
Ｖ（パルス幅１ｍ秒、パルス間隔１０ｍ秒）の矩形波で
連続駆動を行ったところ、１００時間後の放出電流が、
実施例２の電子放出素子では１０％の減少であったが、
比較例２の電子放出素子では３８％の減少であった。

【０１４９】［実施例３］ピロメリット酸無水物とビス
（４−アミノフェニル）エーテルとから得られるポリア
ミド酸の代わりに、ベンゾフェノンカルボン酸無水物と
１，４−ビス（４−アミノフェニル）ベンゼンとから得
られるポリアミド酸をピエゾヘッドを用いて塗布した。

【０１５０】すなわち、キヤノン（株）製のピエゾヘッ
ドＰＪ−３００Ｓを用い、ベンゾフェノンテトラカルボ
ン酸無水物と１，４−ビス（４−アミノフェニル）ベン
ゼンとから得られるポリアミド酸の２％Ｎ−メチルピロ
ドリン溶液を円形状の酸化パラジウムの中心に塗布し
た。

【０１５１】１回目は２０Ｖ直流電圧（立上がり２μ
秒、パルス幅１０μ秒、立下がり２μ秒）を印加して吐
出し、ヘッドと基板の位置を保持し、２回目は４０Ｖ直
流電圧（立上がり２μ秒、パルス幅１０μ秒、立下がり
２μ秒）を印加して吐出し、３５０℃で３０分焼成し、
酸化パラジウム膜上にほぼ同じ直径のポリイミド膜を作
製した。触針式段差計で測定した膜厚は、周辺部が約６
２ｎｍで、中心部が約６１ｎｍであった。

【０１５２】素子電極２、３の間に２．０Ｖから両極パ
ルス波形の電圧を印加して電圧を上げていったところ、
１４〜１８Ｖで高抵抗を示した。実施例１と同様に処理
を行い、電子放出素子を作製した。放出電流Ｉｅは４．
６μＡ（２５Ｖ）であった。

【０１５３】［比較例３］キヤノン（株）製のピエゾヘ
ッドＰＪ−３００Ｓを用い、ベンゾフェノンテトラカル
ボン酸無水物と１，４−ビス（４−アミノフェニル）ベ
ンゼンとから得られるポリアミド酸の２％Ｎ−メチルピ
ロドリン溶液を円形状の酸化パラジウム膜の中心に塗布
した。４０Ｖ直流電圧（立上がり２μ秒、パルス幅１０
μ秒、立下がり２μ秒）を印加し、ヘッドと基板の位置
を保持したまま２回吐出し、３５０℃で３０分焼成し
た。ポリイミド膜の直径は酸化パラジウム膜とほぼ同じ
であったが、その膜厚は、周辺部が約１５０ｎｍで、中
心部が約３５ｎｍであった。

【０１５４】素子電極２、３の間に２．０Ｖから両極パ
ルス波形の電圧を印加して電圧を上げていったところ１
５〜１６Ｖで高抵抗を示した。実施例１と同様にして、
電子放出素子を作製した。放出電流Ｉｅは１μＡ（２５
Ｖ）であり、リーク電流も観察された。実施例１と比べ
るとＩｅが小さい。ＳＥＭ観察の結果から、フォーミン
グ処理によって生じた酸化パラジウム膜の狭亀裂に沿っ
てポリイミド膜に亀裂が形成されていたが、膜厚の厚い
周辺部には切れ残っている部分が僅かにあった。

【０１５５】続いて、実施例３および比較例３で作製し
た電子放出素子に、図７に示した測定評価装置内で２５
Ｖ（パルス幅１ｍ秒、パルス間隔１０ｍ秒）の矩形波で
連続駆動を行ったところ、１００時間後の放出電流が、
実施例３の電子放出素子では１２％の減少であったが、
比較例３の電子放出素子では３６％の減少であった。

【０１５６】［実施例４］ベンゾフェノンテトラカルボ
ン酸無水物と１，４−ビス（４−アミノフェニル）ベン
ゼンとから得られるポリアミド酸の代わりに、ビフェニ
ルテトラカルボン酸無水物とビス（４−アミノフェニ
ル）エーテルとから得られるポリアミド酸をピエゾヘッ
ドを用いて塗布した。

【０１５７】すなわち、キヤノン（株）製のピエゾヘッ
ドＰＪ−３００Ｓを用い、ビフェニルテトラカルボン酸
無水物とビス（４−アミノフェニル）エーテルとから得
られるポリアミド酸の１％Ｎ−メチルピロドリン溶液を
円形状の酸化パラジウム膜の中心に塗布した。

【０１５８】１回目は６０Ｖ直流電圧（立上がり２μ
秒、パルス幅１０μ秒、立下がり２μ秒）を印加して吐
出し、ヘッドと基板の位置を保持し、２回目は３０Ｖ直
流電圧（立上がり２μ秒、パルス幅１０μ秒、立下がり
２μ秒）を印加して吐出し、３回目は２０Ｖ直流電圧
（立上がり２μ秒、パルス幅１０μ秒、立下がり２μ
秒）を印加して吐出し、３５０℃で３０分焼成し、酸化
パラジウム膜上にほぼ同じ直径のポリイミド膜を作製し
た。触針式段差計で測定した膜厚は、周辺部が約６０ｎ
ｍで、中心部が約５６ｎｍであった。

【０１５９】素子電極２、３の間に２．０Ｖから両極パ
ルス波形の電圧を印加して電圧を上げていったところ、
１４〜１８Ｖで高抵抗を示した。実施例１と同様に処理
を行い、電子放出素子を作製した。放出電流Ｉｅは４．
８μＡ（２５Ｖ）であった。

【０１６０】［比較例４］キヤノン（株）製のピエゾヘ
ッドＰＪ−３００Ｓを用い、ビフェニルテトラカルボン
酸無水物とビス（４−アミノフェニル）エーテルとから
得られるポリアミド酸の１％Ｎ−メチルピロドリン溶液
を円形状の酸化パラジウム膜の中心に塗布した。３０Ｖ
直流電圧（立上がり２μ秒、パルス幅１０μ秒、立下が
り２μ秒）を印加し、ヘッドと基板の位置を保持したま
ま３回吐出し、３５０℃で３０分焼成した。ポリイミド
膜の直径は酸化パラジウム膜よりやや小さめであった
が、その膜厚は、周辺部が約１４０ｎｍで、中心部が約
３０ｎｍであった。

【０１６１】素子電極２、３の間に２．０Ｖから両極パ
ルス波形の電圧を印加して電圧を上げていったところ１
５〜１６Ｖで高抵抗を示した。実施例１と同様にして、
電子放出素子を作製した。放出電流Ｉｅは１μＡ（２５
Ｖ）であり、リーク電流も観察された。実施例１と比べ
るとＩｅが小さい。ＳＥＭ観察の結果から、フォーミン
グ処理によって生じた酸化パラジウム膜の狭亀裂に沿っ
てポリイミド膜に亀裂が形成されていたが、膜厚の厚い
周辺部には切れ残っている部分が僅かにあった。

【０１６２】続いて、実施例４および比較例４で作製し
た電子放出素子に、図７に示した測定評価装置内で２５
Ｖ（パルス幅１ｍ秒、パルス間隔１０ｍ秒）の矩形波で
連続駆動を行ったところ、１００時間後の放出電流が、
実施例４の電子放出素子では１０％の減少であったが、
比較例４の電子放出素子では３９％の減少であった。

【０１６３】［実施例５］多数の素子電極とマトリクス
状配線とを形成した大画面の基板（２０ｃｍ×２０ｃ
ｍ）（図１０）の各対向電極に対して、それぞれ実施例
１と同様にして有機金属化合物溶液の液滴をバブルジェ
ット方式のインクジェット装置により付与し、焼成した
後（図２（ｃ））、フォーミング処理された素子上に
（図２（ｄ））、ビフェニルテトラカルボン酸無水物と
ｐ−フエニレンジアミンとから得られるポリアミド酸の
１％Ｎ−メチルピロリドン溶液をキヤノン（株）のピエ
ゾヘッドＰＪ−３００Ｓに充填し、ヘッドをフォーミン
グ処理した後の酸化パラジウムの中心の位置に保持し、
１回目は２０Ｖ直流電圧（立上がり２μ秒、パルス幅１
０μ秒、立下がり２μ秒）を印加して吐出し、２回目は
３０Ｖ直流電圧（立上がり２μ秒、パルス幅１０μ秒、
立下がり２μ秒）を印加して吐出し、３回目は５０Ｖ直
流電圧（立上がり２μ秒、パルス幅１０μ秒、立下がり
２μ秒）を印加して吐出し、３５０℃で３０分焼成し、
酸化パラジウム膜上にほぼ同じ直径のポリイミド膜を作
製した。触針式段差計で測定した膜厚は、周辺部が約６
２ｎｍで、中心部が約５８ｎｍであった。

【０１６４】つぎに、素子電極２、３の間に２．０Ｖか
ら両極パルス波形の電圧を印加して電圧を上げていった
ところ、８〜１０Ｖで高抵抗となった。このときのＳＥ
Ｍ観察は、実施例１と同様に、ポリイミド膜の亀裂は狭
いものであった。

【０１６５】この電子源基板にリアプレート８１、支持
枠８２、フェースプレート８６を接続し真空封止して、
図１１の概念図に従う画像形成装置を作製した。端子Ｄ
ｏｘ１ないしＤｏｘ１６と端子Ｄｏｙ１ないしＤｏｙ１
６を通じて、各素子に時分割で所定電圧を印加し、端子
８７を通じてメタルバックに高電圧を印加することによ
り、任意のマトリクス画像パターンを表示することがで
き、均一な画質の画像形成装置を得ることができた。

【０１６６】［実施例６］図１６は、実施例５によるデ
ィスプレイパネル（図１１）に、例えばテレビジョン放
送を初めとする種々の画像情報源より提供される画像情
報を表示できるように構成した本発明の画像形成装置の
一例を示す図である。

【０１６７】図中２０１はディスプレイパネル、１００
１はディスプレイパネルの駆動回路、１００２はディス
プレイコントローラ、１００３はマルチプレクサ、１０
０４はデコーダ、１００５は入出カインターフェース回
路、１００６はＣＰＵ、１００７は画像生成回路、１０
０８及び１００９及び１０１０は画像メモリーインター
フェース回路、１０１１は画像入カインターフェース回
路、１０１２及び１０１３はＴＶ信号受信回路、１０１
４は入力部である。

【０１６８】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
スピーカ一等については説明を省略する。

【０１６９】以下、画像信号の流れに沿って各部の機能
を説明する。

【０１７０】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。

【０１７１】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。

【０１７２】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。

【０１７３】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。

【０１７４】画像入カインターフェース回路１０１１
は、例えばＴＶカメラや画像読み取りスキャナーなどの
画像入力装置から供給される画像信号を取り込むための
回路で、取り込まれた画像信号はデコーダ１００４に出
力される。

【０１７５】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。

【０１７６】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。

【０１７７】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。

【０１７８】入出カインターフェース回路１００５は、
本表示装置と、外部のコンピュータもしくはコンピュー
タネットワークもしくはプリンターなどの出力装置とを
接続するための回路である。画像データや文字・図形情
報の入出力を行うのは勿論のこと、場合によっては本画
像形成装置の備えるＣＰＵ１００６と外部との間で制御
信号や数値データの入出力などを行うことも可能であ
る。

【０１７９】画像生成回路１００７は、前記入出カイン
ターフェース回路１００５を介して外部から入力される
画像データや文字・図形情報や、あるいはＣＰＵ１００
６より出力される画像データや文字・図形情報に基づ
き、表示用画像データを生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。

【０１８０】本回路により生成された表示用画像データ
は、デコーダ１００４に出力されるが、場合によっては
前記入出カインターフェース回路１００５を介して外部
のコンピュータネットワークやプリンターに出力するこ
とも可能である。

【０１８１】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。

【０１８２】例えば、マルチプレクサ１００３に制御信
号を出力し、ディスプレイパネルに表示する画像信号を
適宜選択したり組み合わせたりする。その際には表示す
る画像信号に応じてディスプレイパネルコントローラ１
００２に対して制御信号を発生し、画面表示周波数や走
査方法（例えばインターレースかノンインターレース
か）や一画面の走査線の数など表示装置の動作を適宜制
御する。また、前記画像生成回路１００７に対して画像
データや文字・図形情報を直接出力したり、あるいは前
記入出カインターフェース回路１００５を介して外部の
コンピュータやメモリーをアクセスして画像データや文
字・図形情報を入力する。

【０１８３】尚、ＣＰＵ１００６は、これ以外の目的の
作業にも関わるものであってよい。例えば、パーソナル
コンピュータやワードプロセッサ等のように、情報を生
成したり処理する機能に直接関わってもよい。あるいは
前述したように、入出カインターフェース回路１００５
を介して外部のコンピュータネットワークと接続し、例
えば数値計算等の作業を外部機器と協同して行ってもよ
い。

【０１８４】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。

【０１８５】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。

【０１８６】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。

【０１８７】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。

【０１８８】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。

【０１８９】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。

【０１９０】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。

【０１９１】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２０１
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。

【０１９２】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。

【０１９３】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。

【０１９４】図１６に示した表示装置は、本発明の技術
的思想に基づいて種々の変形が可能である。例えば図１
６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。

【０１９５】本表示装置においては、とりわけ電子放出
素子を電子ビーム源とするディスプレイパネルの薄型化
が容易であるため、表示装置の奥行きを小さくすること
ができる。それに加えて、大面積化が容易で輝度が高く
視野角特性にも優れるため、臨場感あふれ迫力に富んだ
画像を視認性良く表示することが可能である。また、均
一な特性を有する多数の電子放出素子を備える電子源を
用いたことにより、従来の表示装置と比較して非常に均
一で明るい高品位なカラーフラットテレビが実現され
た。

【０１９６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
活性化工程に代えて、インクジェット法により駆動条件
を変えて２回以上全芳香族系ポリイミドの前駆体である
ポリアミド酸溶液を塗布する平坦性の良いポリイミド膜
の塗布工程および炭素化工程を有しているので、電子放
出特性に優れた安定した電子放出素子を簡易な工程で作
製することができる。

【０１９７】すなわち、インクジェット法を用いること
により、不必要なポリイミド膜を付与することなく、電
子放出部だけに中心部と周辺部との膜厚分布の少ないポ
リイミド膜を塗布することができ、リーク電流がなくな
り、効率が良く長寿命の電子放出素子を簡便に作製する
ことができる。

【０１９８】また、基板上に設けた一対の素子電極間に
導電性膜を有し、ポリアミド酸溶液をインクジェット法
を用いて駆動条件を変えて複数回塗布することにより、
膜厚分布の小さいポリイミド膜を配置し、素子電極間に
電圧を印加し、炭素化させる工程を有しているので、イ
ンクジェット法により一定量のポリイミド膜を付与でき
るため、簡便に電子放出素子を作製することができる。

【０１９９】さらに、ポリイミド膜に膜厚分布がないの
で、リーク電流がなくなり、効率が良く長寿命の電子放
出素子を簡便に作製することができ、大面積にわたり、
均一な画質の画像形成装置を簡便に製造することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電子放出素子の一例を示す模式図
である。

【図２】本発明の電子放出素子の製造方法を説明するた
めの図である。

【図３】本発明の電子放出素子の製造方法を説明するた
めの図である。

【図４】本発明に使用する単発ヘッドを示す斜視図であ
る。

【図５】本発明に使用する並列配置ヘッドを示す斜視図
である。

【図６】本発明の電子放出素子の製造に際して採用でき
る通電処理における電圧波形の一例を示す模式図であ
る。

【図７】本発明の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８】本発明の電子放出素子の製造方法を説明するた
めの図である。

【図９】本発明の電子放出素子の電子放出特性を示す図
である。

【図１０】本発明の単純マトリクス配置の電子源の一例
を示す模式図である。

【図１１】本発明の画像形成装置の表示パネルの一例を
示す模式図である。

【図１２】表示パネルにおける蛍光膜の一例を示す模式
図である。

【図１３】本発明の画像形成装置にＮＴＳＣ方式のテレ
ビ信号に応じて表示を行うための駆動回路の一例を示す
ブロック図である。

【図１４】本発明の梯子型配置の電子源の一例を示す模
式図である。

【図１５】本発明の画像形成装置の表示パネルの一例を
示す模式図である。

【図１６】実施例６の画像表示装置のブロック図であ
る。

【図１７】従来例の表面伝導型電子放出素子の模式図で
ある。

【符号の説明】

１基板２，３素子電極４導電性膜５電子放出部６ポリイミド膜７炭化部位２１ヘッド本体２２ヒータ、またはピエゾ素子２３インク流路２４ノズル２５インク供給管２６インク溜５０素子電流Ｉｆを測定するための電流計５１電子放出素子に素子電圧Ｖｆを印加するための電
源５２電子放出部５より放出される放出電流Ｉｅを測定
するための電流計５３アノード電極５４に電圧を印加するための高圧電
源５４電子放出部５より放出される電子を捕捉するため
のアノード電極５５真空容器５６排気ポンプ７１電子源基板７２Ｘ方向配線７３Ｙ方向配線７４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Ｖｘ，Ｖａ直流電圧源１１０電子源基板１１１電子放出素子１１２電子放出素子を配線するための共通配線１２０グリッド電極１２１電子が通過するための開口２０１ディスプレイパネル１００１ディスプレイパネルの駆動回路１００２ディスプレイコントローラ１００３マルチプレクサ１００４デコーダ１００５入出カインターフェース回路１００６ＣＰＵ１００７画像生成回路１００８、１００９、１０１０画像メモリーインター
フェース回路１０１１画像入カインターフェース回路１０１２、１０１３ＴＶ信号受信回路１０１４入力部

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に一対の素子電極を形成する工程
と、素子電極間に跨る導電性膜を形成する工程と、素子
電極間に通電し、導電性膜に電子放出部を形成するフォ
ーミング工程と、導電性膜上にポリイミド膜を形成する
工程と、素子電極間に通電し、ポリイミド膜に炭化部位
を形成する工程とを有しており、上記ポリイミド膜を形
成する工程において、全芳香族系ポリアミドの前駆体溶
液をインクジェット法により異なる駆動条件で２回以上
重ね打ちすることにより、ポリイミド膜の周辺部と中心
部との膜厚比を２／１から１／２（周辺部膜厚／中心部
膜厚）にすることを特徴とする電子放出素子の製造方
法。
【請求項２】全芳香族系ポリイミドの前駆体溶液がポ
リアミド酸溶液であることを特徴とする請求項１に記載
の電子放出素子の製造方法。
【請求項３】インクジェットの駆動電圧を変えること
によって、２回以上重ね打ちしてポリイミド膜を作成す
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。
【請求項４】インクジェットのパルス幅を変えること
によって、２回以上重ね打ちしてポリイミド膜を作成す
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。
【請求項５】インクジェット法が、ピエゾ素子に電気
信号を加えて変形させ、液室の体積変化を励起して液滴
を飛ばすピエゾジェット方式であることを特徴とする請
求項１〜４のいずれかに記載の電子放出素子の製造方
法。
【請求項６】インクジェット法が、ノズル内に発熱抵
抗素子を埋め込み、その発熱により液を沸騰させその泡
の圧力により液滴を吐出させるバブルジェット方式であ
ることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の電
子放出素子の製造方法。
【請求項７】基板上に配置された複数の電子放出素子
を有し、入力信号に応じて電子を放出する電子源の製造
方法であって、前記電子放出素子が、請求項１〜６のい
ずれかに記載の方法にて製造されることを特徴とする電
子源の製造方法。
【請求項８】電子源と、前記電子源から放出される電
子線の照射により画像を形成する画像形成部材とを有
し、入力信号に基づいて画像を形成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７に記載の方法
にて製造されることを特徴とする画像形成装置の製造方
法。