JPH07192629A

JPH07192629A - 電子放出素子および画像形成装置の修理方法

Info

Publication number: JPH07192629A
Application number: JP34592893A
Authority: JP
Inventors: Kumiko Uno; 久美子宇野; Takashi Noma; 敬野間
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1993-12-24
Filing date: 1993-12-24
Publication date: 1995-07-28

Abstract

(57)【要約】【目的】電子放出素子の電子放出部を含む薄膜に欠陥
が生じた時に欠陥部分を容易に修理する方法を提供す
る。【構成】対向する電極間に電子放出部を含む薄膜を有
し、該薄膜が電子放出材料で形成されている電子放出素
子おいて、電子放出部を含む薄膜に欠陥が生じた時に、
薄膜の欠陥部分に化学蒸着ガスの雰囲気下で熱源光を照
射して欠陥部分に化学蒸着ガスを蒸着して修復する電子
放出素子の修理方法。化学蒸着ガスが電子放出部を形成
している材料と少なくとも同一で、熱源光が化学蒸着ガ
スを分解するエネルギーを有する。電子放出素子の少な
くとも電子放出部を含む薄膜の部分に光吸収体を有す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電子放出素子および画像
形成装置の修理方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子放出素子としては、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と略す）、金属／絶縁層／金
属型（以下ＭＩＭ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型の例としては、Ｗ．Ｐ．Ｄｙｋｅ＆
Ｗ．Ｗ．Ｄｏｌａｎ，“Ｆｉｅｌｄｅｍｉｓｓｉｏ
ｎ”，ＡｄｖａｎｃｅｉｎＥｌｅｃｔｒｏｎＰｈ
ｙｓｉｃｓ、８、８９（１９５６）およびＣ．Ａ．Ｓｐ
ｉｎｄｔ、“Ｐｈｙｓｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ
ｏｆｔｈｉｎｆｉｌｍ−ｆｉｅｌｄｅｍｉｓｓｉ
ｏｎｃａｔｈｏｄｅｓｗｉｔｈｍｏｌｙｂｄｅｎ
ｕｍｃｏｎｅｓ”、Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．、４
７、５２４８（１９７６）等が知られている。

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

【０００５】ＳＣＥ型の例としては、Ｍ．Ｉ．Ｅｌｉｎ
ｓｏｎ、ＲａｄｉｏＥｎｇ．ＥｌｅｃｔｒｏｎＰ
ｙｓ．、１０（１９６５）等がある。ＳＣＥ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。

【０００６】この表面伝導型電子放出素子（ＳＣＥ）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：“Ｔ
ｈｉｎＳｏｌｉｄＦｉｌｍｓ”、９、３１７（１９
７２）］、Ｉｎ₂ Ｏ₃ ／ＳｎＯ₂ 薄膜によるもの［Ｍ．
ＨａｒｔｗｅｌｌａｎｄＣ．Ｇ．Ｆｏｎｓｔａｄ：
“ＩＥＥＥＴｒａｎｓ．ＥＤＣｏｎｆ．”、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】従来、これらの表面伝導型電子放出素子の
典型的な素子構成の一例を図１０に示す。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なわれる。
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。

【０００８】上述の表面伝導型電子放出素子は、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、表示装置等が挙げられる。

【０００９】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、特開平
１−０３１３３２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。
表面伝導型電子放出素子を多数配置した電子源と、該電
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紙装置である。（例えば、米国
特許第５０６６８８３号明細書）

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
表面伝導型電子放出素子およびこれを用いた画像形成装
置においても電子放出部を含む薄膜４が、素子製造段階
のフォーミングや素子の駆動時に発生する電気的なノイ
ズや熱によって、その一部あるいは全領域が破壊等によ
って欠陥となる為、電子放出特性が著しく低下するとい
う問題点があった。

【００１１】こうした問題点により素子寿命及び歩留り
が低下してしまうため、表面伝導型電子放出素子は素子
構造が簡単であるにもかかわらず、産業上積極的に応用
されるには至っていなかった。

【００１２】本発明は、上述した問題点を解決し、電子
放出素子及び画像形成装置の電子放出部を含む薄膜に欠
陥が生じた時に、欠陥部分を容易に修理する事を可能と
した修理方法を提供することを目的とするものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、対向す
る電極間に電子放出部を含む薄膜を有し、該薄膜が電子
放出材料で形成されている電子放出素子おいて、電子放
出部を含む薄膜に欠陥が生じた時に、薄膜の欠陥部分に
化学蒸着ガスの雰囲気下で熱源光を照射して欠陥部分に
化学蒸着ガスを蒸着して修復することを特徴とする電子
放出素子の修理方法である。

【００１４】また、本発明は、対向する電極間に電子放
出部を含む薄膜を有し、該薄膜が電子放出材料で形成さ
れている複数の電子放出素子を有する画像形成装置にお
いて、電子放出部を含む薄膜に欠陥が生じた時に、薄膜
の欠陥部分に化学蒸着ガスの雰囲気下で熱源光を照射し
て欠陥部分に化学蒸着ガスを蒸着して修復することを特
徴とする画像形成装置の修理方法である。

【００１５】以下、本発明を詳細に説明する。上記目的
を達成するための本発明の電子放出素子の修理方法の実
施態様としては、対向する電極間に電子放出部を有する
電子放出素子で、電子放出材料で形成される薄膜が有機
金属化合物から形成された電子放出素子において、電子
放出部を含む薄膜に欠陥が生じた時に、有機金属化合物
を沸点あるいは昇華点以上熱分解温度以下に加熱した有
機金属蒸気を素子雰囲気に導入し、欠陥が生じた薄膜部
に熱源光を照射する事によって、電子放出素子を修理す
る方法である。

【００１６】上記の修理方法の用いられる電子放出素子
および画像形成装置としては、第一に、対向する電極間
に電子放出部を有する電子放出素子で、電子放出材料で
形成される薄膜が有機金属化合物から形成された電子放
出素子において、熱源光照射によって該素子の電子放出
材料で形成される薄膜部が、加熱可能な構造となってい
る電子放出素子である。

【００１７】第二に、前記第一に記載の電子放出素子に
おいて、該素子の電子放出部を含む薄膜部が、加熱でき
るように電子放出部の基板側に光吸収体を有する電子放
出素子である。

【００１８】第三に、前記第一に記載の電子放出素子と
該素子から放出される電子ビームを変調または加速する
電極と、電子ビームの照射により発光する螢光面部材と
を、少なくとも内装する外囲器を有する画像表示装置で
あって、該外囲器に熱源光を透過する領域を有する画像
形成装置である。

【００１９】以下に、特に、本発明に関わる素子の基本
的な構成と製造方法及びその特徴、および本発明者等
が、鋭意検討した結果見いだした本発明の原理となる特
性について概説する。

【００２０】本発明に係わる上述したような電子放出素
子は特に好ましくは表面伝導型電子放出素子であり、そ
の構成、及び製法の特徴としては、次のようなものが挙
げられる。本発明に係わる表面伝導型電子放出素子を図
４に示すように、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２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、基本的には、微粒子より
構成される。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４は、電子放出部３、電子放出部を含む薄膜４
とも基本的には、微粒子より構成される。

【００２１】本発明に係わる表面伝導型電子放出素子の
基本的な構成は、平面型及び垂直型の２つの構成があげ
られるが、本発明に係わる表面伝導型電子放出素子の基
本的な構成は平面型表面伝導型電子放出素子である。

【００２２】よって、以降に平面型の表面伝導型電子放
出素子について説明する。図４（ａ）は、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
す平面図及び図４（ｂ）はＡＡ線断面図である。図４に
おいて１は絶縁性基板、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。

【００２３】絶縁性基板１としては、石英ガラス、Ｎａ
等の不純物含有量を減少したガラス、青板ガラス、青板
ガラスにスパッタ法等により形成したＳｉＯ₂ を積層し
たガラス基板等及びアルミナ等のセラミックス等が挙げ
られる。

【００２４】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等の金属或いは合金及びＰｄ、
Ａｇ、Ａｕ、ＲｕＯ₂ 、Ｐｄ−Ａｇ等の金属或いは金属
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
材料等があげられる。

【００２５】素子電極間隔Ｌ１は、数百Åより数百μｍ
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
度により設定されるが、好ましくは、数μｍより数十μ
ｍである。素子電極の長さＷ１、素子電極５、６の膜厚
ｄは、電極の抵抗値、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μｍより数百μｍであり、素子
電極５，６の膜厚ｄは、好ましくは数百Åより数μｍで
ある。

【００２６】絶縁性基板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上に設置され
た電子放出部を含む薄膜４は、電子放出部３を含むが、
図４（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。

【００２７】この電子放出部を含む薄膜４の膜厚は、数
Åより数千Å、好ましくは数十Åより数百Åであり、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、１０³ より１０⁷ Ω／□のシ
ート抵抗値を示す。

【００２８】電子放出部を含む薄膜４を構成する材料の
具体例をあげるならば、Ｐｄ、Ｒｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｔ
ｉ、Ｉｎ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｔａ、
Ｗ、Ｐｂ等の金属、ＰｄＯ、ＳｎＯ₂ 、Ｉｎ₂ Ｏ₃ 、Ｐ
ｂＯ、Ｓｂ₂ Ｏ₃ 等の酸化物、ＨｆＢ₂ 、ＺｒＢ₂ 、Ｌ
ａＢ₆ 、ＣｅＢ₆ 、ＹＢ₄ 、ＧｄＢ₄ 等の硼化物、Ｔｉ
Ｃ、ＺｒＣ、ＨｆＣ、ＴａＣ、ＳｉＣ、ＷＣ等の炭化
物、ＴｉＮ、ＺｒＮ、ＨｆＮ等の窒化物、Ｓｉ、Ｇｅ、
等の半導体、カーボン、ＡｇＭｇ、ＮｉＣｕ、Ｐｂ、Ｓ
ｎ等であり、微粒子膜からなる。

【００２９】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。電子放出部３を構成する材料は、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。電子放出部５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５に示す。２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。

【００３０】以下、順をおって、表面伝導型電子放出素
子の製造方法の説明を図４及び図５に基づいて説明す
る。１）絶縁性基板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５
（ａ））。

【００３１】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２を形成する
（図５（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、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される場
合もある。

【００３２】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間に電圧を付図示の電源によ
りパルス状あるいは、高速の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５（ｃ））。こ
の通電処理により電子放出部形成用薄膜２を局所的に破
壊、変形もしくは変質せしめ、構造の変化した部位を電
子放出部３と呼ぶ。

【００３３】フォーミング処理の電圧波形を図７に示
す。図７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４Ｖ〜１０Ｖ程度と
し、フォーミング処理は真空雰囲気下で数十秒間程度で
適宜設定した。

【００３４】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。

【００３５】上述のような製造方法によって作成された
本発明にかかわる表面伝導型電子放出素子の特性につい
ては、図６の測定評価装置を用いて測定される。

【００３６】図６は、図４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６において、１は絶縁性基体、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
捕捉するためにのアノード電極、３３はアノード電極３
４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。

【００３７】表面伝導型電子放出素子の上記素子電流Ｉ
ｆ、放出電流Ｉｅの測定にあたっては、素子電極５、６
に電流３１と電流計３０とを接続し、該電子放出素子の
上方に電流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、所望の真空下で本素子の測定評価
を行えるようになっている。

【００３８】３８は加熱器用電極７に電圧を印加するた
めの電源である。なお、アノード電極の電圧は１ｋＶ〜
１０ｋＶ、アノード電極と電子放出素子との距離Ｈは３
ｍｍ〜８ｍｍの範囲で測定した。なお、上述の基本的な
製造方法に限ることなく、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。

【００３９】次に、本発明の電子放出素子および画像形
成装置の修理方法について説明する。前述した本発明に
かかわる電子放出素子、特に好ましくは表面伝導型電子
放出素子の電子放出部は、通電処理により、電子放出部
形成用薄膜２を局所的に破壊、変形もしくは変質せしめ
て作製するものであり、そのために作製時あるいは駆動
時に電子放出部形成用薄膜が破壊して欠陥が生ずること
がある。そこで、本発明は、電子放出素子に欠陥が生じ
た時に修理する方法である。

【００４０】尚、本発明の欠陥が生じた時とは、表面伝
導型電子放出素子において、例えば素子の駆動電圧が
０．１Ｖの場合と、１６Ｖの場合とにおいても薄膜の抵
抗値が同様の値を示す場合をいう。

【００４１】本発明の修理方法を図１〜３に基づいて説
明する。本発明による修理方法は、電子放出部形成用薄
膜材料の化学蒸着ガス中で、断線部を熱源光の照射によ
って加熱し、化学蒸着ガスを蒸着することにより新たに
薄膜を形成し、再度フォーミングする方法である。

【００４２】化学蒸着ガスとしては、電子放出部を形成
している材料と少なくとも同一であるものが用いられ、
例えば有機金属蒸気、酢酸パラジウムジプロルアミン，
アセチルアセトナトジメチル金，ビスシクロペンタジニ
エル錯塩（Ｔｉ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｒｕ，Ｐｄ）等が挙げら
れる。

【００４３】熱源光には、特に後述する光吸収体を加熱
する光が用いられ、例えばＹＡＧレーザー，ＭｇＦ₂レ
ーザー，ＺｎＦ₂レーザー，ＣａＦ₂レーザー，ＣＯ₂レ
ーザー等が挙げられる。

【００４４】また、熱源光照射によって薄膜および／ま
たは電子放出部が加熱されるように、少なくとも電子放
出部を含む薄膜の部分の基板側に光吸収体を設けるのが
好ましい。

【００４５】この構成として、図１〜図３が例示され
る。これらの表面伝導型電子放出素子の光吸収体７及び
透明絶縁膜８以外の製造方法は、前述した本発明にかか
わる表面伝導型電子放出素子の製造方法と同様である。

【００４６】図１（ａ）は本発明に係わる基本的な電子
放出素子の一例である表面伝導型電子放出素子の構成を
示す平面図及び図４（ｂ）はＢＢ線断面図である。図１
は基板１の上に光吸収体７の層を設ける場合で、この場
合光吸収体７は絶縁物に限られる。

【００４７】また、図２（ａ）は本発明に係わる他の平
面型表面伝導型電子放出素子の構成を示す平面図及び図
２（ｂ）はＣＣ線断面図である。図２は図１と同様に基
板上に光吸収体７を設け、更に光吸収体７の上に透明絶
縁膜８を作成する場合で、この場合光吸収体７が導電性
物質でも良い。

【００４８】また、図３（ａ）は本発明に係わる他の平
面型表面伝導型電子放出素子の構成を示す平面図及び図
３（ｂ）はＤＤ線断面図である。図３は絶縁基板１自身
が光吸収体である場合である。

【００４９】次に、本発明の画像形成装置の修理方法
は、複数の電子放出素子を有する画像形成装置におい
て、電子放出部を含む薄膜に欠陥が生じた時に、薄膜の
欠陥部分に化学蒸着ガスの雰囲気下で熱源光を照射して
欠陥部分に化学蒸着ガスを蒸着することにより新たに薄
膜を形成し、再度フォーミングする方法である。

【００５０】以上のようにして作成した電子源を用いた
表示等に用いる画像形成装置について図８を用いて説明
する。図８は、画像形成装置の基本構成図であり、８０
はＸ方向配線、８１はｙ方向配線、８２は上述した本発
明の表面伝導型電子放出素子、８３は、基板１を固定し
たリアプレート、８８はガラス基板８５の内面に蛍光膜
８６とメタルバック８７等が形成されたフェースプレー
ト、８４は支持枠であり、リアプレート８３及びフェー
スプレート８８をフリットガラス等で封着して、外囲器
８９を構成する。

【００５１】外囲器８９は、上述の如く、フェースプレ
ート８８、支持枠８４、リアプレート８３で外囲器８９
を構成したが、リアプレート８３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８３は不要であり、
基板１に直接支持枠８４を封着し、フェースプレート８
８、支持枠８４、基板１にて外囲器８９を構成しても良
い。

【００５２】また、蛍光膜８８の内面側には通常メタル
バック８７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８８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を真空蒸着等で堆積
することで作製できる。

【００５３】フェースプレート８８には、更に蛍光膜８
６の導電性を高めるため、蛍光膜８６の外面側に透明電
極（付図示）が設けてもよい。外囲器８９は、不図示の
排気管を通じ、１０^-6Ｔｏｒｒ程度の真空度にされ、外
囲器８９の封止を行なう。

【００５４】尚、容器外端子ＤｏｘｌないしＤｏｘｍと
ＤｏｙｌないしＤｏｙｎを通じ素子電極５、６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３を
形成し電子放出素子を作製した。また、外囲器８９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８９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８９内の所定の位置（付図示）に配置さ
れたゲッターを加熱し、蒸着膜を形成する処理である。
ゲッターは通常Ｂａ等が主成分であり、該蒸着膜の吸着
作用により、たとえば１×１０^-5ないしは１×１０^-7Ｔ
ｏｒｒの真空度を維持するものである。

【００５５】以上のように完成した本発明に係る画像形
成装置において、各電子放出素子には、容器外端子Ｄｏ
ｘｌないしＤｏｘｍ、Ｄｏｙｌ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、高圧端子Ｈ
ｖを通じ、メタルバック８７、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８６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。

【００５６】また、本発明に係る画像形成装置におい
て、製造中あるいは画像形成中に電子放出素子の断線欠
陥が生じた場合、図９に示す様に、前述したフェースプ
レート８８のガラスのみの部分９１から熱源光を照射す
る事によって修理する事が可能である。

【００５７】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。

【００５８】

【作用】本発明の電子放出素子の修理方法は、対向する
電極間に電子放出部を含む薄膜を有し、電子放出素子の
基板の少なくとも電子放出部を含む薄膜の部分に光吸収
体を設けた構成からなる電子放出素子を用いて、電子放
出部を含む薄膜に欠陥が生じた時に、電子放出部を形成
している材料と少なくとも同一である化学蒸着ガスの存
在する雰囲気下で、電子放出素子の少なくとも電子放出
部を含む欠陥の部分にレーザーなどの熱源光を照射する
ことにより、欠陥部分の光吸収体がレーザーなどの照射
により加熱され、薄膜の欠陥部分に化学蒸着ガスが蒸着
し新たに薄膜を形成することにより修復し、フォーミン
グして電子放出部を形成し、電子放出素子の修理を行な
うものである。

【００５９】

【実施例】以下に実施例を挙げて本発明を具体的に説明
する。

【００６０】実施例１図１は本実施例の修理方法を示す素子構成図である。ま
ず、図１に基づいて、本実施例に係る電子放出素子表面
伝導型電子放出素子の製造方法を説明する。まず、基板
１として石英基板を用い、その上に光吸収体７として、
プラズマＣＶＤによりＳｉ₃ Ｎ₄ を１μｍの厚さに成膜
した。次に通常のフォトリソグラフィ技術を用いてレジ
ストを形成し、真空蒸着法によりＰｔからなる素子電極
５，６を形成した。素子電極間隔は２μｍ、電極幅を５
００μｍ、厚さを１０００Åとした。

【００６１】次に有機Ｐｄ（酢酸パラジウムジプロピル
アミン）を電極５，６の間に分散塗布し、３００℃で１
０分間の加熱処理をして電子放出部形成用薄膜４とし
た。なお、薄膜の幅は３００μｍ、薄膜は１００Åとし
た。次に電子放出部形成用薄膜４をフォーミング処理
し、電子放出部３を形成した。

【００６２】このようにして作製した表面伝導型電子放
出素子の電子放出特性を図６に示した測定評価装置を用
いて測定したところ、素子電圧１４Ｖで放出電流が１．
１μＡであった。なお測定条件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、評価装置内の真空度を１×１０^-6Ｔｏｒｒとした。

【００６３】引き続き１４Ｖを印加し２時間程駆動を続
けたところ、供給電源からの電気的なノイズにより電極
間の薄膜の破壊が起こり、放出電流が０μｍになってし
まった。

【００６４】そこでこの表面伝導型電子放出素子を、
０．１モルの酢酸パラジウムと０．２モルのジ−ｎ−プ
ロピルアミンの混合物を１３０℃に加熱して昇華させた
蒸気雰囲気中に導入し、素子上方から電極５，６間の薄
膜部にＹＡＧレーザー発振器を用いてレーザービームを
素子幅（Ｗ２）３００μｍに渡ってスキャンしながら照
射した。この時のレーザーは、波長３５５ｎｍ、パルス
幅約１ｍｓｅｃ、ショット数２０ショットでアパーチャ
ーによって２×１０μｍ□にしぼって照射した。

【００６５】なお蒸気化合物の熱分解温度は１気圧で約
１８０℃である。レーザー照射により光吸収体７が加熱
され、これにより破壊された薄膜部に再度薄膜が形成さ
れた。そこで再度フォーミング処理を行い、電子放出特
性を測定したところ、素子電圧１４Ｖで放出電流が０．
８μＡの表面伝導型電子放出素子となった。

【００６６】実施例２図２は本実施例の修理方法を示す素子構成図である。ま
ず、図２に基づいて、本実施例に係る電子放出素子（表
面伝導型電子放出素子）の製造方法を説明する。まず、
基板１として石英基板を用い、その上に光吸収体７とし
て、ＨＲＣＶＤ法により多結晶Ｓｉを１μｍの厚さに
成膜した。次に絶縁膜８としてスパッタ法によってＳｉ
Ｏ₂ 膜を１０００Åの厚さに成膜した。

【００６７】次に通常のフォトリソグラフィ技術を用い
てレジストを形成し、スパッタ法によりＰｔからなる素
子電極５，６を形成した。素子電極間隔は３μｍ、電極
幅を５００μｍ、厚さを１０００Åとした。次に有機Ｐ
ｄ（酢酸パラジウムジプロピルアミン）を電極５，６の
間に分散塗布し、３００℃で１０分間の加熱処理をして
電子放出部形成用薄膜４とした。なお、薄膜の幅は３０
０μｍ、膜厚は１００Åとした。

【００６８】次に電子放出部形成用薄膜４をフォーミン
グ処理し、電子放出部３を形成した。なお、この時のフ
ォーミング処理の電圧波形は図７に示したもので、Ｔ₁
を１ミリ秒、Ｔ₂を１０ミリ秒とし、波高値は６Ｖとし
た。また１×１０^-6 Ｔｏｒｒの真空雰囲気下で６０秒
間行った。

【００６９】このようにして作製した表面伝導型電子放
出素子の電子放出特性を図６に示した測定評価装置を用
いて測定したところ、素子電圧１６Ｖで放出電流が０μ
Ａであった。

【００７０】そこで電子放出部を顕微鏡観察したとこ
ろ、電子放出部を含む薄膜が大きく破壊され欠陥が生じ
ていることがわかった。なお測定条件はアノード電極と
電子放出素子間の距離を４ｍｍ、アノード電極の電位を
１ＫＶ、評価装置内の真空度を１×１０^-6Ｔｏｒｒとし
た。

【００７１】そこでこの表面伝導型電子放出素子を、
０．１モルの塩化パラジウムと０．２モルのジ−ｎ−プ
ロピルアミンの混合物を１３０℃に加熱して昇華させた
蒸気雰囲気中に導入し、素子上方から電極５，６間の薄
膜部にＹＡＧレーザー発振器を用いてレーザービームを
素子幅（Ｗ２）３００μｍに渡ってスキャンしながら照
射した。この時レーザーは、波長３５５ｎｍ、パルス幅
約１ｍｓｅｃ、ショット数２０ショットでアパーチャー
によって２×１０μｍ□にしぼって照射した。

【００７２】なお上記化合物の熱分解温度は１気圧で約
１８０℃である。レーザー照射により光吸収体７が加熱
され、これにより破壊された薄膜部に再度薄膜が形成さ
れた。そこで再度フォーミング処理を行い、電子放出特
性を測定したところ、素子電圧１６Ｖで放出電流が１．
０μＡの表面伝導型電子放出素子となった。

【００７３】実施例３図８に示す画像形成装置を用いた実施例について説明す
る。実施例１の表面伝導型電子放出素子を多数配列した
基板１をリアプレート８３上に固定した後、基板１の５
ｍｍ上方に、フェースプレート８８（ガラス基板８５の
内面に蛍光膜８６とメタルバック８７が形成されて構成
され、図９に示すように電子放出部の鉛直上に位置する
部分９１のみ、外部からの熱源光が透過できるようにガ
ラス板のみの構成になっている。）を支持枠８４を介し
て配置し、フェースプレート８８、支持枠８４、リアプ
レート８３の接合部にフリットガラスを塗布し、大気中
あるいは窒素雰囲気中で４００℃ないし５００℃で１０
分以上焼成することで封着した。またリアプレート８３
への基板１の固定もフリットガラスで行った。なお８２
は電子放出素子、８０，８１はそれぞれＸ方向及びＹ方
向の配線である。

【００７４】以上のようにして完成させたガラス容器内
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Ｄｏｘ１な
いしＤｏｘｍとＤｏｙ１ないしＤｏｙｎを通じ電子放出
素子８２の電極５，６間に電圧を印加し、電子放出部を
含む薄膜４を通電処理（フォーミング処理）することに
より、電子放出部３を作成した。

【００７５】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、容器外端子Ｄｏｘｌ
ないしＤｏｘｍ，Ｄｏｙ１ないしＤｏｙｎ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８７に数ＫＶ以上の高圧を印加し、電
子ビームを加速し、蛍光膜８６に衝突させ、励起・発光
させることで画像を表示した。

【００７６】かかる画像形成装置を駆動して画像表示を
行ったところ、Ｄｏｙ３，Ｄｏｙ７に対応する電子放出
素子上方のフェースプレートに発光していない領域が見
受けられた。この素子の抵抗は非常に大きいことから欠
陥が生じている事が予想された。

【００７７】そこで画像形成装置内に不図示のガス導入
管から、実施例１と同様の有機金属化合物の蒸気を導入
し、Ｄｏｘ３，Ｄｏｙ７に対応する電子放出素子の電子
放出部３の上方からＹＡＧレーザー発振器を用いてレー
ザービームを素子幅（Ｗ２）３００μｍに渡ってスキャ
ンしながら照射した。

【００７８】この時のレーザーは、波長３５５μｍ、パ
ルス幅約１ｍｓｅｃ、ショット数２０ショットでアパー
チャーによって２×１０μｍ□にしぼって照射した。

【００７９】その後この素子に電圧を印加しフォーミン
グを行い、再度駆動したところ発光が確認された。本実
施例において形成された画像形成装置は、製造途中で電
子放出部に欠陥が発生しても修正できることから、製造
時の歩留りが向上する効果がある。また，駆動中劣化し
た電子源の修復も可能であることから、画像形成装置と
しての寿命の向上になった。

【００８０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明による電子
放出素子、及び該素子を用いた画像形成装置の修理方法
は、電子放出部に欠陥が生じた時に容易に修理する事が
可能であり、製造時の歩留りが向上し、素子の寿命が向
上する等の効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法に適用する表面伝導型電子放出素
子の一例を示す構成図である。

【図２】本発明の方法に適用する表面伝導型電子放出素
子の他の例を示す構成図である。

【図３】本発明の方法に適用する表面伝導型電子放出素
子の他の例を示す構成図である。

【図４】本発明の方法に適用する平面型表面伝導電子放
出素子の基本構成図である。

【図５】本発明に係わる平面型表面伝導電子放出素子の
製造方法を示す工程図である。

【図６】表面伝導型電子放出素子の測定評価装置を示す
説明図である。

【図７】表面伝導型電子放出素子の通電処理の電圧波形
を示すグラフである。

【図８】本発明に関わる画像形成装置を示す概略図であ
る。

【図９】実施例３におけるフェースプレートを示す構成
図である。

【図１０】従来の表面伝導型電子放出素子の典型的な素
子構成の一例を示す概略図である。

【符号の説明】

１絶縁性基板２電子放出部形成用薄膜３電子放出部４電子放出部を含む薄膜５，６素子電極７光吸収体８透明絶縁膜３０電流計３１電源３２電流計３３電源３４アノード電極８０Ｘ方向配線８１Ｙ方向配線８２表面伝導型電子放出素子８３リアプレート８４支持枠８５ガラス基板８６蛍光膜８７メタルバック８８フェースプレート８９外囲器９１ガラスのみの部分

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】対向する電極間に電子放出部を含む薄膜
を有し、該薄膜が電子放出材料で形成されている電子放
出素子おいて、電子放出部を含む薄膜に欠陥が生じた時
に、薄膜の欠陥の部分に化学蒸着ガスの雰囲気下で熱源
光を照射して欠陥部分に化学蒸着ガスを蒸着して修復す
ることを特徴とする電子放出素子の修理方法。
【請求項２】化学蒸着ガスが電子放出部を形成してい
る材料と少なくとも同一である請求項１記載の電子放出
素子の修理方法。
【請求項３】電子放出素子の少なくとも電子放出部を
含む薄膜の部分に光吸収体を有する請求項１記載の電子
放出素子の修理方法。
【請求項４】対向する電極間に電子放出部を含む薄膜
を有し、該薄膜が電子放出材料で形成されている複数の
電子放出素子を有する画像形成装置において、電子放出
部を含む薄膜に欠陥が生じた時に、薄膜の欠陥部分に化
学蒸着ガスの雰囲気下で熱源光を照射して欠陥部分に化
学蒸着ガスを蒸着して修復することを特徴とする画像形
成装置の修理方法。