JPH0831310A

JPH0831310A - 電子放出素子の製造方法と、該製造方法にて製造される電子放出素子を用いた電子源及び画像形成装置

Info

Publication number: JPH0831310A
Application number: JP16008794A
Authority: JP
Inventors: Sotomitsu Ikeda; 外充池田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1994-07-12
Filing date: 1994-07-12
Publication date: 1996-02-02
Anticipated expiration: 2017-09-03
Also published as: JP3320206B2

Abstract

(57)【要約】【目的】安定で制御された電子放出特性と電子放出効
率の高い電子放出素子の製造方法、及を、それを用いた
電子源と画像表示装置等の画像形成装置の提供を目的と
する。【構成】対向する電極間に、電子放出部を含む導電性
膜を有する電子放出素子の製造方法において、炭素化合
物の存在する雰囲気下にて、電極間に形成された、電子
放出部を含む導電性膜に、印加電圧パルスの休止時間Ｔ
（秒）が該炭素化合物の分圧Ｐ（ｔｏｒｒ）に対し、Ｔ
＞１０^-8／Ｐの関係を満たす電圧パルスを印加する工程
を有することを特徴とする電子放出素子の製造方法、及
び、該素子を用いた電子源と画像形成装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子放出素子の製造方
法と、該製造方法にて製造される電子放出素子を有する
電子源及び表示装置等の画像形成装置に関する発明であ
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。上記冷陰極電子源
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】上記ＦＥ型の例としては、Ｗ. Ｐ. Ｄｙｋ
ｅ＆Ｗ. Ｗ. Ｄｏｌａｎ、”Ｆｉｅｌｄｅｍｉｓｓｉ
ｏｎ”、ＡｄｖａｎｃｅｉｎＥｌｅｃｔｒｏｎＰ
ｈｙｓｉｃｓ、８、８９（１９５６）あるいは、Ｃ.
Ａ. Ｓｐｉｎｄｔ、”ＰＨＹＳＩＡＣＬＰｒｏｐｅｒ
ｔｉｅｓｏｆｔｈｉｎ−ｆｉｌｍｆｉｅｌｄｅ
ｍｉｓｓｉｏｎｃａｔｈｏｄｅｓｗｉｔｈｍｏｌ
ｙｂｄｅｎｕｍｃｏｎｅｓ”、Ｊ. Ａｐｐｌ. Ｐｈｙ
ｓ. 、４７、５２４８（１９７６）等が知られている。

【０００４】上記ＭＩＭ型の例としては、Ｃ. Ａ. Ｍｅ
ａｄ、”Ｔｈｅｔｕｎｎｅｌ−ｅｍｉｓｓｉｏｎａ
ｍｐｌｉｆｉｅｒ、Ｊ. Ａｐｐｌ. Ｐｈｙｓ. 、３２、
６４６（１９６１）等が知られている。

【０００５】また上記表面伝導型電子放出素子の例とし
ては、Ｍ. Ｉ. Ｅｌｉｎｓｏｎ、ＲａｄｉｏＥｎｇ.
ＥｌｅｃｔｒｏｎＰｙｓ. 、１０、（１９６５）等
がある。

【０００６】上記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（Ｍ．Ｉ．Ｅｌｉｎｓｏｎ）等によるＳｎＯ₂ 薄膜
を用いたもの、Ａｕ薄膜によるもの［Ｇ. Ｄｉｔｔｍｅ
ｒ：”ＴｈｉｎＳｏｌｉｄＦｉｌｍｓ”、９、３１
７（１９７２）］、Ｉｎ₂ Ｏ₃ ／ＳｎＯ₂ 薄膜によるも
の［Ｍ. ＨａｒｔｗｅｌｌａｎｄＣ. Ｇ. Ｆｏｎｓ
ｔａｄ：”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（１９
８３）］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（Ｍ．Ｈａ
ｒｔｗｅｌｌ）の素子構成を図２８に示す。

【０００８】図２８において、２０１は基板であり、ま
た２０２は導電性膜で、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２０３
が形成される。尚、図２８中の素子電極間隔Ｌは０. ５
〜１. ０ｍｍ、Ｗ’は０. １ｍｍで設定されている。ま
た、電子放出部２０３の位置及び形状については不明で
あるので、模式図として表した。

【０００９】従来、これらの表面伝導型電子放出素子に
おいては、前述したように電子放出を行う前に導電性膜
２０２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２０３を形成するのが一般的であった。

【００１０】即ち、この通電フォーミングとは前記導電
性膜２０２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１Ｖ/ 分程度を印加通電し、導電性
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２０３を形成することで
ある。尚、例えば電子放出部２０３は、導電性膜２０４
の一部に発生した亀裂を有し、その亀裂付近から電子放
出が行われる。前記通電フォーミング処理をした表面伝
導型電子放出素子は、上記導電性膜２０４に電圧を印加
し、該素子に電流を流すことにより、上記電子放出部２
０３より電子を放出せしめるものである。

【００１１】以上述べた表面伝導型電子放出素子は、そ
の構造が単純であり、しかも、その製造が容易であるこ
と等から、大面積にわたり、多数の該素子を配列形成出
来るという利点を有する。そこで、このような利点を生
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。

【００１２】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、後述するように梯子型配置と呼ぶ、並
列に表面伝導型電子放出素子を配列し、個々の該素子の
両端を配線（これを共通配線とも呼ぶ）でそれぞれ結線
した行を、多数行配列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１−２８３
７４９号公報、特開平１−２５７５５２号公報等）。

【００１３】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、ＣＲ
Ｔに替わって普及してきたが、この液晶を用いた平板型
表示装置は、自発光型でないために、バックライトを持
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。自発光型の表示装置の例と
しては、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る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
成装置が挙げられる（米国特許５０６６８８３号公報
等）。

【００１４】

【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、前
記電子源及び画像形成装置などに用いられる表面伝導型
電子放出素子の真空中での挙動は、殆どわかっておら
ず、より安定で制御された電子放出特性と、電子放出効
率の一層の向上が望まれてきた。

【００１５】ここで、上記効率とは、表面伝導型電子放
出素子の一対の素子電極間に電圧を印加したときに該素
子に流れる電流（以下、素子電流Ｉｆという）に対する
放出される電流（以下、放出電流Ｉｅという）の電流比
（（Ｉｆ／Ｉｅ）×１００［％］）を指す。つまり、上
記素子電流Ｉｆはでき得るだけ小さく、一方、放出電流
Ｉｅはでき得るだけ大きいことが望ましい。

【００１６】また、表面伝導型電子放出素子は、長時間
の電子放出を続けた場合、電子放出部の近傍に過剰に堆
積したコンタミが電子放出特性を劣化させることが判明
し（特開平６−２０５９０号公報）、これは、真空排気
系からくるオイルが分解したものがコンタミであり、そ
の形状、材質、組成などが制御できないために特性を劣
化させているものと考えられる。

【００１７】以上の通り、安定で制御された電子放出特
性と効率の向上がなされれば、例えば、蛍光対を画像形
成部材とする画像形成装置においては、低電流で明る
く、高精細で高品位の画像形成装置、例えば、フラット
テレビが実現できる上に、更には、低電流化に伴い、画
像形成装置の駆動回路等も安価になるものと期待でき
る。

【００１８】本発明は、以上の点に鑑み成された発明で
あって、主として、安定で制御された電子放出特性と電
子放出効率の高い電子放出素子の製造方法、及び、それ
を用いた電子源と画像表示装置等の画像形成装置の提供
を目的とする。

【００１９】更に本発明は、上記電子放出特性の制御に
より、複数の電子放出素子間での該特性の均一化をも目
的とするものである。

【００２０】

【課題を解決するための手段】以上の目的を達成する本
発明は、対向する電極間に、電子放出部を含む導電性膜
を有する電子放出素子の製造方法において、炭素化合物
の存在する雰囲気下にて、電極間に形成された、電子放
出部を含む導電性膜に、印加電圧パルスの休止時間Ｔ
（秒）が該炭素化合物の分圧Ｐ（ｔｏｒｒ）に対し、Ｔ
＞１０^-8／Ｐの関係を満たす電圧パルスを印加する工程
を有することを特徴とする電子放出素子の製造方法。

【００２１】更に本発明は、上記製造方法にて製造され
る電子放出素子を有し、入力信号に応じて電子を放出す
る電子源である。

【００２２】更に本発明は、上記製造方法にて製造され
る電子放出素子を有する電子源と、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であ
る。

【００２３】以下に、本発明について更に詳述する。

【００２４】本発明は、活性化処理により、電子放出素
子の電子放出効率及び電子放出量の向上を図ることがで
きると共に、その活性化処理条件、電圧パルス印加条件
を制御することにより、一層の電子放出効率の向上と電
子放出量の向上とを図ることができるとの知見に基づく
発明である。

【００２５】ここで、上記活性化処理とは、炭素化合物
の存在する雰囲気下にて電子放出素子を駆動して、該素
子に、炭素あるいは炭素化合物を堆積させる処理工程の
ことである。

【００２６】まず、一般に、真空中において、ある有機
物質を剛球分子（分子量Ｍ、半径ｄ）と仮定した際、そ
の剛球分子が、ある物質の表面上を、その第一層をもっ
て完全に被覆するのに要する時間ｔ（秒）は、ｔ＝１．
７×１０^-23 ×（（ＭＴ’）^1/2 ／ＳＰｄ² ）で表され
る。但し、Ｍは炭素化合物（有機物質）の分子量、Ｓは
炭素化合物（有機物質）の該導電性膜への温度Ｔ’にお
ける吸着確率、Ｐは炭素化合物（有機物質）の分圧（ｔ
ｏｒｒ）、ｄは炭素化合物（有機物質）を剛球と仮定し
たときの半径を示す。

【００２７】即ち、上記関係式から分かる通り、ある有
機物質分子が、ある物質表面上を被覆するのに要する時
間は、その有機物質の分圧Ｐに反比例する。

【００２８】仮に、上記素子駆動による活性化処理の過
程が、素子に印加される電圧パルスの休止時間（以下、
パルスＯＦＦ時間という）Ｔにおいて、素子基板表面上
に吸着した有機物質分子が、パルスＯＮ時間（パルス幅
に相当する）において分解してカーボン被膜を形成する
ものと考えれば、パルスＯＦＦ時間Ｔは、上記ｔよりも
大きいほうが有効である。

【００２９】ここで、図１に、活性化処理に際し、上記
パルスＯＦＦ時間を種々変化させた場合の放出電流Ｉ
ｅ、素子電流Ｉｆ、及び電子放出効率の実験結果を示
す。尚、この際の印化電圧パルスは、波高値１４Ｖの矩
形波（ＯＮ電圧が１４Ｖ、ＯＦＦ電圧が０Ｖ）を用い、
そのパルス幅は３０マイクロ秒である。また、活性化処
理の雰囲気は、１×１０^-6ｔｏｒｒの真空度において、
１×１０^-7ｔｏｒｒの炭素化合物が存在しており、この
炭素化合物は、ロータリーポンプから発生されるオイル
バックによると考えられる。

【００３０】この図１から分かるように、上記パルスＯ
ＦＦ時間が長い方が、Ｉｅ及び効率は大きい。また、効
率については特に、上記パルスＯＦＦ時間が、ある時間
以上で（図１ではほぼ１秒以上で）最大の一定値が得ら
れる。

【００３１】以上の通り、本発明者は、活性化処理にお
ける、パルスＯＦＦ時間の変化に伴う素子特性の変化に
関しての種々の実験データを基に、パルスＯＦＦ時間Ｔ
は、有機物質（炭素化合物）分圧Ｐの逆数のある倍数よ
りも大きい時に、活性化処理により、著しい、電子放出
素子の電子放出効率及び電子放出量の向上を図ることが
できることを見出し、特に、ロータリーポンプ等の真空
排気系からのオイルバックによる有機物質（炭素化合
物）を用いた活性化処理、または、アセトン等の後述す
る既知の有機物質（炭素化合物）を用いた活性化処理に
おいて、Ｔ＞１０^-8／Ｐの条件を満たすことが、電子放
出素子の電子放出効率及び電子放出量の一層の向上を図
ることができるとの知見を得た。尚、炭素化合物の存在
する雰囲気下、電子放出部を含む導電性膜にパルス電圧
を印加することにより得行われる活性化処理において、
上記Ｔは該パルス電圧のパルスＯＦＦ時間（秒）、Ｐは
該炭素化合物の分圧（ｔｏｒｒ）を意味する。

【００３２】また、図２には、Ｔ＞１０^-8／Ｐの範囲に
おける、炭素化合物の分圧Ｐと電圧パルスのパルスＯＦ
Ｆ時間Ｔとの関係を示す。

【００３３】図２から分かるように、活性化処理の際の
炭素化合物の分圧Ｐが大きければ、大きなＩｅ及び効率
を得るための上記パルスＯＦＦ時間Ｔは小さくでき、こ
のことは、活性化処理時間の短縮化につながる。

【００３４】以下に、本発明の好ましい実施態様につい
て詳述する。

【００３５】まず、本発明の電子放出素子の製造方法に
ついて、図３の（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）を用いて説明
する。尚、図３は、該製造方法を工程順に示した素子断
面図である。

【００３６】本発明の電子放出素子の製造方法は、（Ａ）まず、基板上の一対の素子電極間に配置された導
電性膜に、フォーミング処理を行う工程を有する。

【００３７】１）基板１を、洗剤、純粋、及び有機溶剤
により充分に洗浄した後、真空蒸着法、スパッタ法等に
より、電極材料を堆積し、次いで、フォトグラフィー技
術により該基板１上に素子電極５及び６を形成する（図
３の（ａ））。

【００３８】２）素子電極５、６を設けた基板１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。この後、有機金属薄膜を加熱焼成処理し、
更に、リフトオフ、エッチング等によりパターニング
し、導電性膜２を形成する（図３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
限られるものではなく、真空蒸着法、スパッタ法、化学
的気相堆積法、分散塗布法、ディッピング法、スピンナ
ー法等によって形成される場合もある。

【００３９】３）次に、フォーミング処理を行う。

【００４０】このフォーミング処理は、導電性膜２を局
所的に破壊、変形もしくは変質せしめることにより、該
導電性膜２に構造の変化した部位を形成するための工程
であり、例えば、素子電極５及び６間に、不図示の電源
により通電して、導電性膜２の部位に構造の変化した電
子放出部３を形成する通電フォーミング処理である（図
３の（ｃ））。このように、通電フォーミングにより導
電性膜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と呼ぶ。

【００４１】このフォーミング処理以降の電気的処理
は、図４に示すような測定評価装置内で行うことができ
る。以下にこの測定評価装置について説明する。

【００４２】図４において、３１は素子に電圧を印加す
るための電源、３０は素子電極間の導電性膜に流れる素
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より放出され
る放出電流Ｉｅを測定するための電流計、３５は真空装
置、３６は排気ポンプである。尚、排気ポンプ３６は、
ターボポンプ、ロータリーポンンプからなる通常の高真
空装置系と、更には、イオンポンプなどからなる超高真
空装置系とからなる。

【００４３】また、真空装置３５内には、製造工程段階
での上記電気的処理が施される素子、あるいは特性の評
価が行われる電子放出素子が配置されるが、同図におい
て、１は基体、５及び６は素子電極、４は電子放出部を
含む導電性膜、３は電子放出部を示す。

【００４４】また、真空装置３５には、不図示の真空計
等の機器が具備されており、所望の真空下にて素子の測
定評価を行えるようになっている。

【００４５】また、真空装置全体あるいは素子基板は、
不図示のヒーターにより２００℃まで加熱できる。

【００４６】尚、アノード電極の電圧は、１ｋＶ〜１０
ｋＶ、アノード電極と素子との距離Ｈは、２ｍｍ〜８ｍ
ｍの範囲で測定される。

【００４７】さて、上記フォーミング処理は、パルス波
高値を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り、こ
の通電フォーミングの電圧波形の例を図５の（ａ）、
（ｂ）に示す。

【００４８】電圧波形は、特に、パルス波形が好まし
く、図５の（ａ）が、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場合の例を示し、図５の（ｂ）
が、パルス波高値を増加させながら電圧パルスを印加す
る場合の例を示している。

【００４９】まず、パルス波高値を定電圧とした場合
（図５の（ａ））について説明する。

【００５０】図５の（ａ）において、Ｔ１、Ｔ２はそれ
ぞれ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〜１０
０ミリ秒とし、三角波の波高値（通電フォーミング時の
ピーク電圧）は、作成する電子放出素子の形態に応じて
適宜選択し、適当な真空度、例えば、１０^-5ｔｏｒｒ程
度の真空雰囲気下で数秒から数十分印加する。尚、前記
素子電極間に印加するパルス波形は、三角波に限られる
ものではなく、矩形波等、所望の波形を用いても良い。

【００５１】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（図５の（ｂ））について説明す
る。

【００５２】図５の（ｂ）において、Ｔ１、Ｔ２は前述
の図５の（ａ）と同様であるが、三角波の波高値（通電
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、適当な真空雰囲気下で印加す
る。

【００５３】尚、この場合の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、例えば、０．１Ｖ程度の電
圧で、上記素子電流Ｉｆを測定し、抵抗値を求めて、例
えば、１Ｍオーム以上の抵抗を示した時に通電フォーミ
ングを終了とする。

【００５４】（Ｂ）更に、活性化処理を行う工程を有す
る。

【００５５】４）前述の通りフォーミング処理を行った
素子に対し、活性化処理を行うが、この活性化処理は、
所望の真空度で、通電フォーミング同様に、波高値を定
電圧としたパルスの印加を繰り返す処理工程であり、か
かる処理工程により、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が、上記素子に堆積して、素子
電流Ｉｆ及び放出電流Ｉｅが著しく変化する。

【００５６】ここで、前述した炭素あるいは炭素化合物
とは、ＴＥＭ、ラマン等の結果から、グラファイト（但
し、単結晶及び多結晶の双方を含む）、非晶質カーボン
（但し、非晶質カーボンと多結晶グラファイトとの混合
物も含む）等であり、その堆積物の膜厚は、好ましく
は、５００オングストローム以下であり、より好ましく
は、３００オングストローム以下である。

【００５７】本発明の製造方法における上記活性化処理
は、以上の工程により、電極間に形成された、電子放出
部を含む導電性膜に、炭素化合物の存在する雰囲気下に
て、印加電圧パルスのパルスＯＦＦ時間Ｔ（秒）が該炭
素化合物の分圧Ｐ（ｔｏｒｒ）に対し、Ｔ＞１０^-8／Ｐ
の関係を満たす電圧パルスを印加する工程を有すること
を特徴とする。

【００５８】以下で、本発明を特徴付ける上記活性化処
理について詳述する。

【００５９】本発明の製造方法においては、上記フォー
ミング処理後の素子を、例えば、有機物質の存在する雰
囲気下に配置し、図６に示すような、ＯＮとＯＦＦの繰
り返しからなり、しかも、雰囲気中の有機物質分圧Ｐに
応じて、上記Ｔ＞１０^-8／Ｐの関係を満たすパルスＯＦ
Ｆ時間Ｔを有するパルス電圧を上記素子の導電性膜に印
加する。尚、パルス波形としては、矩形波、台形波、三
角波、正弦波等が挙げられる。

【００６０】更に、上記印加電圧パルスのＯＮ状態の電
圧（パルスＯＮ電圧）は、電圧制御型負性抵抗特性領域
以上の電圧であることが好ましく、特に、８Ｖ以上であ
ることが好ましい。また、パルスＯＦＦ電圧としては、
２Ｖ以下、好ましくは０Ｖとする。

【００６１】即ち、図７に、活性化処理が、フォーミン
グ処理電圧に比べて、十分に高いパルス電圧を印加して
行われる場合（高抵抗活性化処理）と、フォーミング処
理電圧に比べて、十分に低いパルス電圧を印加して行わ
れる場合（低抵抗活性化処理）の素子電流Ｉｆと放出電
流Ｉｅの時間変化を示す。尚、上記高抵抗活性化処理及
び低抵抗活性化処理は、後述する電圧制御型負性抵抗を
示す開始電圧（ＶＰ）をほぼ境界として分類される。

【００６２】図７から明らかなように、高抵抗活性化処
理では、低抵抗活性化処理に比べ、Ｉｆの増加傾向は小
さく、Ｉｅの増加傾向は大きい。また、低抵抗活性化処
理では、高抵抗活性化処理に比べ、Ｉｆの増加傾向は著
しく大きいが、Ｉｅがほとんど増加していない。

【００６３】以上のように、上記活性化処理は、高抵抗
活性化処理が好ましく、上記印加電圧パルスのＯＮ電圧
は、電圧制御型負性抵抗特性領域以上の電圧であること
が好ましい。

【００６４】また、図８には、上記高抵抗活性化処理し
た場合（図８の（ａ））及び低抵抗活性化処理した場合
（図８の（ｂ））の各素子の形態変化を観察した模式図
（断面図）を示す。尚、観察は、ＦＥＳＥＭ、ＴＥＭ等
により行われる。

【００６５】まず、高抵抗活性化処理（図８の（ａ））
では、前述の炭素あるいは炭素化合物（図８の６１）は
主に、導電性膜４の構造の変化した部位３の一部と、該
部位３の一部から導電性膜４上に、素子電極５及び６の
うちの主として高電位側の素子電極５に向けて堆積して
いる。更にこれを高倍率で観察すると、該部位３の微粒
子の周囲及び周辺にも堆積している。また、素子電極間
距離によっては素子電極上にも堆積する場合もある。

【００６６】一方、低抵抗活性化処理（図８の（ｂ））
では、前述の炭素あるいは炭素化合物は主に、導電性膜
４の構造の変化した部位３に堆積している。更にこれを
高倍率で観察すると、やはり、該部位３の微粒子の周囲
及び周辺にも堆積している。

【００６７】また、上記活性化処理の際の雰囲気と真空
度について以下に説明する。

【００６８】まず、活性化処理時の雰囲気は、有機物質
の存在雰囲気下に設定されるが、該有機物質について
は、真空排気系に起因するポンプオイルのオイルバック
からくる炭化水素重合体や、あるいは、従来公知の有機
材料をその分圧を制御して用いることができ、例えば、
アルカン、アルケン、アルキンの脂肪族炭化水素類、芳
香族炭化水素類、アルコール類、アルデヒド類、ケトン
類、アミン類、フェノール、カルボン、スルホン酸等の
有機酸類、さらに、これらの有機材料の誘導体が挙げら
れる。

【００６９】具体的には、メタン、エタン、エチレン、
アセチレン、プロピレン、ブタジエン、ｎ−ヘキサン、
１−ヘキセン、ｎ−オクタン、ｎ−デカン、ｎ−ドデカ
ン、ベンゼン、ニトロベンゼン、トルエン、ｏ−キシレ
ン、ベンゾニトリル、クロロエチレン、トリクロロエチ
レン、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコー
ル、エチレングリコール、グリセリン、ホルムアルデヒ
ド、アセトアルデヒド、プロパナール、アセトン、エチ
ルメチルケトン、ジエチルケトン、メチルアミン、エチ
ルアミン、エチレンジアミン、フェノール、蟻酸、酢
酸、プロピオン酸等が好ましい例として挙げられる。

【００７０】上記有機物質の存在下での活性化処理は、
好ましくは、活性化処理する素子をオイル成分を含まな
い真空雰囲気中に保持し、その後、上述のような有機材
料を気体として導入して行われ、更には、有機材料の導
入分圧としては、その化合物の基板における吸着滞在時
間等によって適当な条件範囲が存在するが、１０^-2ｔｏ
ｒｒ〜１０^-7ｔｏｒｒに設定されるのが好ましい。ま
た、活性化処理時の真空度は、１０^-2ｔｏｒｒ〜１０^-7
ｔｏｒｒにおいて設定可能であり、活性化に適した有機
化合物分圧に強く依存する。

【００７１】以上のように作成された電子放出素子は、
好ましくは、前記通電フォーミング処理あるいは前記活
性化処理での真空度より高い真空度の真空雰囲気にて動
作駆動され、より好ましくは、８０〜１５０℃にて加熱
後、このより高い真空度の真空雰囲気下で動作駆動され
る。尚、前記通電フォーミング処理あるいは前記活性化
処理での真空度より高い真空度の真空雰囲気とは、例え
ば、約１０^-6ｔｏｒｒ以上の真空度であり、より好まし
くは、前記炭素及び炭素化合物が新たにほぼ堆積しない
ような超高真空系である。このような超高真空系におい
ては、これ以上の炭素及び炭素化合物の堆積を抑制する
ことが可能であり、よって、素子電流Ｉｆ、放出電流Ｉ
ｅは安定する。

【００７２】次に、以上の本発明の製造方法にて作成さ
れる電子放出素子の基本特性について、図９を用いて説
明する。

【００７３】図９は、前述の図４に示した測定評価装置
により測定された、放出電流Ｉｅ及び素子電流Ｉｆと、
素子電圧Ｖｆの関係の典型的な例を示したものである。
尚、図９は、放出電流Ｉｅ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。

【００７４】図９からも明らかなように、本発明の製造
方法にて作成される電子放出素子は、放出電流Ｉｅに対
する三つの特徴的な性質を有する。

【００７５】まず第一に、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に対する明確な閾値電圧Ｖｔｈを持っ
た非線形素子である。

【００７６】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。

【００７７】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。

【００７８】尚、図９に示される通り、素子電流Ｉｆ
は、素子電圧Ｖｆに対して単調増加する特性（ＭＩ特性
と呼ぶ）（図９の実線）と、電圧制御型負性抵抗特性
（ＶＣＮＲ特性と呼ぶ）（図９の破線）を示す両場合が
あるが、これら素子電流の特性は、その製法及び真空装
置内の真空雰囲気条件等に依存する。本発明において、
より好ましい態様は、上記ＭＩ特性を示す態様である。

【００７９】以上のように作成される電子放出素子は、
基本的には、以下に述べるような構成を有し、平面型表
面伝導型電子放出素子と垂直型表面伝導型電子放出素子
の二つに大別される。

【００８０】まず、平面型表面伝導型電子放出素子につ
いて説明する。

【００８１】図１０の（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、平
面型表面伝導型電子放出素子の基本構成を示す模式的平
面図及び断面図である。図１０において、１は基板、５
及び６は素子電極、４は導電性膜、３は電子放出部を示
す。

【００８２】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。

【００８３】対向する素子電極５、６の材料としては、
一般的な導体材料が用いられ、例えば、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａ
ｕ、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、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。

【００８４】素子電極間隔Ｌ１、素子電極長さＷ１、導
電性膜４の形状等は、かかる電子放出素子の応用形態等
により適宜設計されるが、素子電極間隔Ｌ１は、好まし
くは、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、より好ましくは、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、数マイクロメートル
より数十マイクロメートルである。

【００８５】尚、導電性膜４と素子電極５、６の積層順
序は、図１０に示される態様に限られず、基板１上に、
導電性膜４、対向する素子電極５、６の順に積層構成し
ても良い。

【００８６】導電性膜４は、良好な電子放出特性を得る
ためには、微粒子で構成された微粒子膜が特に好まし
く、その膜厚は、素子電極５、６へのステップカバレー
ジ、素子電極５、６間の抵抗値、及び前述した通電フォ
ーミング条件等によって適宜設定され、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〜５００オングストロ
ームであって、その抵抗値は、１０³ 〜１０⁷ オーム／
□のシート抵抗値である。

【００８７】また、導電性膜４を構成する材料は、Ｐ
ｄ、Ｒｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｔｉ、Ｉｎ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｆ
ｅ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｗ、Ｐｂ等の金属、ＰｄＯ、Ｓ
ｎＯ₂ 、Ｉｎ₂ Ｏ₃ 、ＰｂＯ、Ｓｂ₂ Ｏ₃ 等の酸化物、
ＨｆＢ₂ 、ＺｒＢ₂ 、ＬａＢ₆ 、ＣｅＢ₆ 、ＹＢ₄ 、Ｇ
ｄＢ₄ 等の硼化物、ＴｉＣ、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、カーボン等が挙げられ
る。

【００８８】尚、ここで述べる微粒子膜とは、複数の微
粒子が集合した膜であり、その微細構造として、微粒子
が個々に分散配置した状態のみならず、微粒子が互いに
隣接、あるいは重なり合った状態（島状も含む）の膜を
指しており、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、好ましくは、１０オングストロ
ーム〜２００オングストロームである。

【００８９】電子放出部３は、例えば、導電性膜４の一
部に形成された高抵抗の亀裂であり、導電性膜４の膜
厚、膜質、材料及び前述した通電フォーミング等の製法
に依存して形成される。また、数オングストロームより
数百オングストロームの粒径の導電性微粒子を有するこ
ともある。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、あるいは該元素の全てを含むもので
ある。また、電子放出部３及びその近傍の導電性膜４に
は、炭素あるいは炭素化合物を有する。

【００９０】次に、前記垂直型表面伝導型電子放出素子
について説明する。

【００９１】図１１は、垂直型表面伝導型電子放出素子
の基本的な構成を示す模式的図面であり、図１０と同一
の符号を付した部材は、図１０のものと同様である。

【００９２】基板１、素子電極５及び６、導電性膜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
子と同様の材料にて構成されたものであるが、段差形成
部２１は、真空蒸着法、印刷法、スパッタ法などで形成
されたＳｉＯ₂ などの絶縁性材料で構成され、段差形成
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Ｌ１に対応し、数百オングストロー
ムから数十マイクロメートルであり、該段差形成部の製
法、及び素子電極間に印加する電圧と電子放出し得る電
界強度により適宜設定されるが、好ましくは、数百オン
グストロームから数マイクロメートルとされる。

【００９３】導電性膜４は、素子電極５及び６と段差形
成部２１の作成後に形成されるために、素子電極５及び
６の上に積層される。なお、電子放出部３は、図１１に
おいては、段差形成部２１に直線状に示されているが、
作成条件及び前述の通電フォーミング条件などに依存し
て、その形状及び位置共にこれに限るものではない。

【００９４】以上のような本発明の製造方法にて作成さ
れる電子放出素子は、前述の三つの特徴的性質を有する
ので、入力信号に応じて、電子放出特性が、複数の電子
放出素子を配置した電子源及び画像形成装置等において
も容易に制御できることとなり、多方面への応用ができ
る。

【００９５】次に、本発明の製造方法にて作成される電
子放出素子を用いた電子源及び画像形成装置の基本的な
構成について述べる。

【００９６】本発明の製造方法により作成される電子放
出素子を、好ましくは複数個、基板上に配列して、電子
源及び画像形成装置が構成される。上記基板上での電子
放出素子の配列方式は、例えば、従来例で述べた、多数
の表面伝導型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設置された制御
電極（グリッドと呼ぶ）により電子を制御駆動する配列
法、及びつぎに述べる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下呼ぶ。

【００９７】まず、単純マトリクスについて詳述する。

【００９８】本発明にかかわる電子放出素子の前述した
３つの基本的特性の特徴によれば、単純マトリクス配置
された表面伝導型電子放出素子においても、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
で制御される。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、上記パルス状電圧を
適宜印加すれれば、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、制御できること
となる。

【００９９】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１２を用いて説明する。尚、図１２
において、７１は複数の表面伝導型電子放出素子が配列
された基板（以下、電子源基板という）、７２はＸ方向
配線、７３はＹ方向配線、７４は表面伝導型電子放出素
子、７５は結線である。尚、表面伝導型電子放出素子７
４は、前述した平面型あるいは垂直型のどちらであって
も良い。

【０１００】図１２において、電子源基板７１は、前述
したガラス基板等であり、用途に応じて設置される表面
伝導型電子放出素子の個数及び個々の素子の設計上の形
状が、適宜設定される。

【０１０１】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
ッタ法等で形成した導電性金属等である。また、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。

【０１０２】Ｙ方向配線７３は、ＤＹ1 、ＤＹ
２、．．、ＤＹｎのｎ本の配線よりなり、Ｘ方向配線７
２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。

【０１０３】これらｍ本のＸ方向配線７２とｎ本のＹ方
向配線７３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、マトリックス配線を構成する。尚、
ｍ及びｎは共に正の整数である。

【０１０４】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７２を形成した基板７１の全面、あるいはその一
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様に、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。

【０１０５】更に、表面伝導型電子放出素子７４の対向
する電極（不図示）が、ｍ本のＸ方向配線７２及びｎ本
のＹ方向配線７３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７５とによっ
て電気的に接続されているものである。

【０１０６】ここで、ｍ本のＸ方向配線７２、ｎ本のＹ
方向配線７３、結線７５、及び、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その構成元素
の全部が同一であっても、また、それぞれ異なっても良
く、前述した素子電極と同様の材料等から適宜選択され
る。尚、これら素子電極への配線は、素子電極と配線材
料とが同一である場合は、これらを素子電極と総称する
場合もある。

【０１０７】また、表面伝導型電子放出素子は、基板７
１あるいは、不図示の層間絶縁層上のどちらに形成して
も良い。

【０１０８】また、詳しくは、後述するが、前記Ｘ方向
配線７２には、Ｘ方向に配列する表面伝導型電子放出素
子７４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と電気
的に接続されている。

【０１０９】一方、Ｙ方向配線７３には、Ｙ方向に配列
する表面伝導型電子放出素子７４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ている。

【０１１０】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。

【０１１１】以上のような構成により、単純なマトリク
ス配線だけで、個別の電子放出素子を選択して、独立に
駆動可能となる。

【０１１２】次に、以上のようにして作成した単純マト
リクス配置による電子源を用いた、表示等に用いる画像
形成装置について、図１３、図１４、及び図１５を用い
て説明する。

【０１１３】図１３は画像形成装置の表示パネルの基本
構成図、図１４は蛍光膜を示す図、図１５は画像形成装
置をＮＴＳＣ方式のテレビ信号に応じて表示を行う例の
駆動回路のブロック図である。

【０１１４】図１３において、７１は、上述のようにし
て電子放出素子を作製した電子源基板、８１は、電子源
基板７１を固定したリアプレート、８６は、ガラス基板
８３の内面に蛍光膜８４とメタルバック８５等が形成さ
れたフェースプレート、８２は支持枠であり、リアプレ
ート８１、支持枠８２及びフェースプレート８６をフリ
ットガラス等を塗布し、大気中あるいは、窒素中で、４
００〜５００℃で１０分以上焼成することで、封着し
て、外囲器８８を構成する。

【０１１５】尚、図１３において、７４は、図１２にお
ける電子放出素子に相当し、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。

【０１１６】外囲器８８は、上述の如く、フェースープ
レート８６、支持枠８２、リアプレート８１で外囲器８
８を構成したが、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は不要で
あり、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、基板７１にて外囲器８８を構
成しても良い。また、不図示ではあるが、更に、フェス
プレート８６とリアプレート８１間に、スペーサーと呼
ばれる支持体を設置することで、大気圧に対して十分な
強度を持つ外囲器８８のの構成にすることもできる。

【０１１７】図１４は蛍光膜である。蛍光膜８４は、モ
ノクロームの場合は蛍光体のみから成るが、カラーの蛍
光膜の場合は、蛍光体の配列によりブラックストライプ
あるいはブラックマトリクスなどと呼ばれる黒色導電材
９１と蛍光体９２とで構成される。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。

【０１１８】ここで、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
法が用いられる。

【０１１９】また、蛍光膜８４の内面側には通常メタル
バック８５が設けられる。メタルバックの目的は、蛍光
体の発光のうち内面側への光をフェースプレート８６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。

【０１２０】フェースプレート８６には、更に蛍光膜８
４の導伝性を高めるため、蛍光膜８４の外面側に透明電
極（不図示）を設けても良い。

【０１２１】また、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なう必要がある。

【０１２２】外囲器８８は、不図示の排気管を通じ、１
０^-7ｔｏｒｒ程度の真空度にされ、封止が行われる。ま
た、外囲器８８の封止後の真空度を維持するために、ゲ
ッター処理を行う場合もある。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
波加熱等の加熱法により、外囲器８８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。

【０１２３】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、１０^-5〜１０^-7ｔｏ
ｒｒの真空度を維持するものである。

【０１２４】次に、前述の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を、ＮＴＳＣ方式のテレビ
信号に基づきテレビジョン表示を行うための駆動回路の
概略構成を図１５のブロック図を用いて説明する。

【０１２５】図１５において、１０１は前記表示パネル
であり、また、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、１０
６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。

【０１２６】以下、各部の機能を説明してゆくが、ま
ず、表示パネル１０１は、端子Ｄｏｘ１〜Ｄｏｘｍ、端
子Ｄｏｙ１〜Ｄｏｙｎ、及び、高圧端子Ｈｖを介して外
部の電気回路と接続している。このうち、端子Ｄｏｘ１
〜Ｄｏｘｍには、前記表示パネル内に設けられている電
子源、即ち、Ｍ行Ｎ列の行列状にマトリクス配線された
表面伝導型電子放出素子群を一行（Ｎ素子）づつ順次駆
動していくための操作信号が印加される。一方、端子Ｄ
ｏｙ１〜Ｄｏｙｎには、前記走査信号により選択された
一行の表面伝導型電子放出素子の各素子の出力電子ビー
ムを制御するための変調信号が印加される。また、高圧
端子Ｈｖには、直流電圧源Ｖａより、例えば、１０ｋＶ
の直流電圧が供給されるが、これは、表面伝導型電子放
出素子より出力される電子ビームに、蛍光体を励起する
のに充分なエネルギーを付与するための加速電圧であ
る。

【０１２７】次に、走査回路１０２について説明する。

【０１２８】走査回路１０２は、その内部にＭ個のスイ
ッチング素子（同図中、Ｓ１〜Ｓｍで模式的に示してい
る）を備えるもので、各スイッチング素子は、直流電圧
源Ｖｘの出力電圧もしくは０Ｖ（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
〜Ｄｏｘｍと電気的に接続するものである。Ｓ１〜Ｓｍ
の各スイッチング素子は、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だが、実際に
は、例えば、ＦＥＴのようなスイッチング素子を組み合
わせることにより容易に構成することが可能である。

【０１２９】尚、前記直流電圧源Ｖｘは、本実施態様に
おいては、前記表面伝導型電子放出素子の特性（電子放
出の閾値電圧）に基づき、走査されない素子に印加され
る駆動電圧が、電子放出の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。

【０１３０】また、制御回路１０３は、外部より入力す
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働きを持つものであり、以下に説
明する同期信号分離回路１０６より送られる同期信号Ｔ
ｓｙｎｃに基づいて、各部に対して、Ｔｓｃａｎ、Ｔｓ
ｆｔ、及び、Ｔｍｒｙの各制御信号を発生する。

【０１３１】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回路で、良く知られているよ
うに周波数分離（フィルター）回路を用いれば、容易に
構成できるものである。同期信号分離回路１０６により
分離された同期信号は、良く知られるように、垂直同期
信号と水平同期信号よりなるが、ここでは説明の便宜
上、Ｔｓｙｎｃ信号として図示した。一方、前記テレビ
信号から分離された画像の輝度信号成分を、便宜上、Ｄ
ＡＴＡ信号と示すが、同信号はシフトレジスタ１０４に
入力される。

【０１３２】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良い。シ
リアル／パラレル変換された画像１ライン分（電子放出
素子のＮ素子分の駆動データに相当する）のデータは、
Ｉｄ１〜ＩｄｎのＮ個の並列信号として前記シフトレジ
スタ１０４より出力される。

【０１３３】ラインメモリ１０５は、制御回路１０３よ
り送られる制御信号Ｔｍｒｙにしたがって、適宜Ｉｄ１
〜Ｉｄｎの内容を記憶する。記憶された内容は、Ｉ’ｄ
１〜Ｉ’ｄｎとして出力され、変調信号発生器１０７に
入力される。

【０１３４】変調信号発生器１０７は、前記画像データ
Ｉ’ｄ１〜Ｉ’ｄｎの各々に応じて、表面伝導型電子放
出素子の各々に適切に駆動変調するための信号源で、そ
の出力信号は、端子Ｄｏｙ１〜Ｄｏｙｎを通じて表示パ
ネル１０１内の表面伝導型電子放出素子に印加される。

【０１３５】本発明に係る電子放出素子は、前述した通
り、放出電流Ｉｅに対して、以下の基本特性を有してい
る。即ち、前述したように、電子放出には明確な閾値電
圧Ｖｔｈがあり、Ｖｔｈ以上の電圧を印加された時のみ
電子放出が生じる。

【０１３６】また、電子放出の閾値電圧以上の電圧に対
しては、素子への印加電圧の変化に応じて、放出電流も
変化していく。尚、電子放出素子の材料や構成、製造方
法を変えることにより、電子放出の閾値電圧Ｖｔｈの値
や、印加電圧に対する放出電流の変化の度合いが変わる
場合もあるが、いずれにしても以下のようなことが言え
る。

【０１３７】即ち、本電子放出素子に、パルス状の電圧
を印加する場合、例えば、電子放出の閾値電圧以下の電
圧を印加しても電子放出は生じないが、電子放出の閾値
電圧以上の電圧を印加すると電子は放出される。その
際、第一には、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。第二には、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。

【０１３８】したがって、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、パルス幅
変調方式等が挙げられ、電圧変調方式を実施するには、
変調信号発生器１０７としては、一定の長さの電圧パル
スを発生するが入力されるデータに応じて適宜パルスの
波高値を変調するような電圧変調方式の回路を用いる。

【０１３９】また、パルス幅変調方式を実施するには、
変調信号発生器１０７としては、一定の波高値の電圧パ
ルスを発生するが、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
用いるものである。

【０１４０】以上説明した一連の動作により、表示パネ
ル１０１を用いてテレビジョンの表示を行える。尚、上
記説明中、特に記載しなかったが、シフトレジスタ１０
４やラインメモリ１０５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差し支えなく、要するに、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
行われれば良い。

【０１４１】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
することが必要であるが、これは、同期信号分離回路１
０６の出力部にＡ／Ｄ変換器を備えれば容易に可能であ
ることは言うまでもない。また、これと関連して、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のも言うまでもない。

【０１４２】即ち、デジタル信号の場合には、電圧変調
方式においては、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
け加えれば良い。また、パルス幅変調方式おいては、変
調信号発生器１０７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）、更
に、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れば、
当業者であれば容易に構成できる。必要に応じて、比較
器の出力するパルス幅変調された変調信号を表面伝導型
電子放出素子の駆動電圧にまで電圧増幅するための増幅
器を付け加えても良い。

【０１４３】一方、アナログ信号式を用いる場合には、
電圧変調方式においては、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用いれば良
く、必要に応じて、レベルシフト回路等を付け加えても
良い。また、パルス幅変調方式においては、例えば、電
圧制御型発振回路（ＶＣＯ）を用いれば良く、必要に応
じて、表面伝導型電子放出素子の駆動電圧にまで電圧増
幅するための増幅器を付け加えても良い。

【０１４４】以上のように完成した本発明の画像形成装
置において、こうして、各電子放出素子には、容器外端
子Ｄｏｘ１〜Ｄｏｘｍ、Ｄｏｙ１〜Ｄｏｙｎを通じて電
圧を印加することにより電子放出させ、高圧端子Ｈｖを
通じてメタルバック８５あるいは不図示の透明電極に高
圧を印加して電子ビームを加速し、蛍光膜８４に電子ビ
ームを衝突させ、蛍光体を励起・発光させることで画像
を表示することができる。

【０１４５】以上述べた構成は、表示等に用いられる画
像形成装置を作成する上で必要な概略構成であり、例え
ば、各部材の材料等、詳細な部分は上述の内容に限定さ
れるものではなく、画像形成装置の用途に適するように
適宜選択される。また、入力信号の例として、ＮＴＳＣ
方式を挙げたが、これに限るものではなく、他のＰＡ
Ｌ、ＳＥＣＡＭ方式等の諸方式でも良い。また、更に
は、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方式でも
良い。

【０１４６】次に、前述した梯子型配置の電子源及び画
像形成装置の基本的な構成について、図１６び図１７用
いて説明する。

【０１４７】図１６において、１１０は電子源基板、１
１１は電子放出素子、１１２は、Ｄｘ１〜Ｄｘ１０より
なる前記電子放出素子を配線するための共通配線であ
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る（これを素子行と呼ぶ）。この
素子行が複数行配置されて電子源を構成している。

【０１４８】このような電子源は、各素子行の共通配線
間（Ｄｘ１−Ｄｘ２間、Ｄｘ３−Ｄｘ４間、Ｄｘ５−Ｄ
ｘ６間、Ｄｘ７−Ｄｘ８間、Ｄｘ９−Ｄｘ１０間）に適
宜、駆動電圧を印加することで、各素子行を独立に駆動
することが可能である。即ち、電子ビームを放出したい
素子行には、電子放出の閾値電圧以上の電圧を印加し、
電子ビームを放出させない素子行には、電子放出の閾値
電圧以下の電圧を印加すれば良い。また、各素子行間
で、それぞれ一方の共通配線を同一配線とする（例え
ば、Ｄｘ２とＤｘ３、Ｄｘ４とＤｘ５、Ｄｘ６とＤｘ
７、Ｄｘ８とＤｘ９をそれぞれ同一配線とする）ように
しても良い。

【０１４９】図１７は、梯子型配置の電子源を備えた画
像形成装置の表示パネル構造を示すための図である。１
２０はグリッド電極、１２１は電子が通過するための空
孔、１２２は、Ｄｏｘ１、Ｄｏｘ２、・・・、Ｄｏｘｍ
よりなる容器外端子、１２３は、グリッド電極１２０と
接続されたＧ１、Ｇ２、・・・、Ｇｎからなる容器外端
子、１１０は、図１６に示した前述の電子源基板であ
る。尚、図１６及び図１７の同一符号のものは同じもの
を示す。

【０１５０】図１７の表示パネルは、前述の単純マトリ
クス配置の画像形成装置（図１３）と比較し、電子源基
板１１０とフェースプレート８６との間にグリッド電極
１２０を備えている点で大きく異なっている。

【０１５１】図１７において、基板１１０とフェースプ
レート８６との間にはグリッド電極１２０が設けられて
いるが、このグリッド電極１２０は、表面伝導型電子放
出素子から放出された電子ビームを変調することのでき
る電極で、梯子配置の各素子行とは直交してストライプ
状に設けられており、更に、電子ビームを通過させるた
めに、各素子に対応して１個ずつ円形の空孔１２１が設
けられている。尚、このグリッド電極の形状及び設置位
置は必ずしも図１７に示す態様に限られるものではな
く、電子放出素子の周辺や近傍に配置されていれば良
く、また、空孔１２１もメッシュ状に多数の通過口が設
けられた態様であっても良い。

【０１５２】尚、容器外端子１２２及びグリッド容器外
端子１２３は、不図示の制御回路と電気的に接続されて
いる。

【０１５３】以上の画像形成装置は、素子行を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ラインずつ表示することができる。

【０１５４】以上述べた、本発明の思想によれば、テレ
ビジョン放送の表示装置のみならず、テレビ会議システ
ム、コンピューター等の表示装置として、好適な画像形
成装置が提供される。更には、感光性ドラム等とで構成
された光プリンターとしての画像形成装置としても用い
ることもできる。

【０１５５】

【実施例】以下に、実施例を挙げて本発明を更に詳述す
る。

【０１５６】（実施例１）本実施例の電子放出素子の製
造方法を、図１０の（ａ）、（ｂ）及び図３の（ａ）〜
（ｃ）を用いて以下に順を追って説明する。尚、本実施
例においては、図１８に示すように、図１０の表面伝導
型電子放出素子を４個作成した。

【０１５７】工程−ａ基板１として清浄化した青板ガラスを用い、該青板ガラ
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、更に、素子電極と素子電極間ギャップのパ
ターンをホトレジスト（ＲＤ−２０００Ｎ−４１、日立
化成社製）形成して、真空蒸着法により、厚さ５０オン
グストロームのＴｉ、厚さ１０００オングストロームの
Ｎｉを順次堆積した。次に、ホトレジストパターンを有
機溶剤で溶解し、Ｎｉ／Ｔｉ堆積膜をリフトオフし、素
子電極間隔Ｌ１が３ミクロン、素子電極の幅Ｗ１が３０
０ミクロンの素子電極５、６を形成した（図３の
（ａ））。

【０１５８】工程−ｂ素子間電極ギャップＬ１及びこの近傍に開口を有するマ
スクを用い、膜厚１０００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、その上に有機Ｐ
ｄ（ｃｃｐ４２３０奥野製薬（株）社製）溶液をスピン
ナーにより回転塗布、３００℃で１０分間の加熱焼成処
理をした。以上のようにして、Ｐｄを主元素とする微粒
子よりなる、膜厚が１００オングストローム、シート抵
抗値が２×１０⁴ オーム／□の導電性膜を形成した。

【０１５９】尚、ここで述べる微粒子膜とは、上述した
ように、複数の微粒子が集合した膜であり、その微細構
造として、微粒子が個々に分散配置した状態のみなら
ず、微粒子が互いに隣接、あるいは、重なり合った状態
（島状も含む）の膜を指し、その粒径とは、前記状態で
粒子形状が認識可能な微粒子についての径をいう。

【０１６０】工程−ｃ次に、Ｃｒ膜および焼成後の導電性膜を酸エッチャント
によりエッチングして所望のパターンの導電性膜２を形
成した（図３の（ｂ））。

【０１６１】以上の工程により、素子電極間に導電性膜
を有する４個の素子を、基板上に形成した。

【０１６２】工程- ｄ次に、上記基板を図４に示した測定評価装置内に設置
し、該装置内を真空ポンプにて排気して２×１０^-5ｔｏ
ｒｒr の真空度にした後、電源３１より、上記４素子の
各々の素子電極５、６間にそれぞれ電圧Ｖｆを印加し、
通電処理（フォーミング処理）して、導電性膜２に局所
的な変形（亀裂）部分３を形成した（図３の（ｃ））。

【０１６３】このフォーミング処理の電圧波形を図５の
（ｂ）に示す。

【０１６４】図５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１
ミリ秒、Ｔ２を１０ミリ秒とし、矩形波の波高値（フォ
ーミング時のピーク電圧）は、０．１Ｖステップで昇圧
してフォーミング処理を行なった。

【０１６５】また、フォーミング処理中は同時に、パル
ス間隔Ｔ２間に、抵抗測定用パルス電圧０．１Ｖ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。そ
れぞれの素子のフォーミング電圧ＶＦは、５．１Ｖ及び
５．０Ｖであった。

【０１６６】工程−ｅ続いて、フォーミング処理した素子をそれぞれ活性化処
理した。

【０１６７】本実施例において、この活性化処理は、上
記４素子のうちの２個の素子（素子Ａという）について
は、上記フォーミング処理後に、前記図４の装置の真空
度を１×１０^-5ｔｏｒｒとし、図６の矩形波で、その波
高値が１４Ｖ、パルス幅が１００マイクロ秒、繰り返し
周波数が１Ｈｚのパルス電圧を、素子電極５、６間に５
分間、印加することで行った。

【０１６８】尚、この活性化処理は、素子電流Ｉｆと放
出電流Ｉｅとを検出しながら行った。即ち、図４の評価
装置において、アノード電極３４と電子放出素子間の距
離Ｈを４ｍｍ、アノード電極の電位を１ｋＶとし、上記
４個の素子それぞれの素子電極５、６の間に上記パルス
電圧を印加し、その時に流れる素子電流Ｉｆ及び上記ア
ノード電極に捕捉される放出電流Ｉｅを測定しながら
行った。

【０１６９】一方、上記４素子のうち残りの２個の素子
（素子Ｂという）については、比較用サンプルとして、
上記素子Ａに対して、パルス電圧の繰り返し周波数を１
００Ｈｚとした以外は上記素子Ａと同様の条件にて行っ
た。

【０１７０】図２７に、この活性化処理時のＩｅ及びＩ
ｆの時間変化を示す。尚、図２７中、Ａ−Ｉｅ及びＡ−
Ｉｆは、上記素子Ａの放出電流及び素子電流を示し、Ｂ
−Ｉｅ及びＢ−Ｉｆは、上記素子Ｂの放出電流及び素子
電流を示す。

【０１７１】この図２７から分かるように、素子Ａ、Ｂ
共に、活性化処理駆動初期においてＩｅ及びＩｆが急激
に増加し、その後も、その増加傾向は鈍りながらも増加
するのが観察されたが、Ｉｅ、Ｉｆいずれも上記素子Ａ
の方が、上記素子Ｂよりも大きかった。

【０１７２】次に、以上のように作成した電子放出素子
（素子Ａ、素子Ｂ）について、上記活性化処理時の真空
度よりも高い真空度、１×１０^-6ｔｏｒｒとし、上記パ
ルス電圧の繰り返し周波数を１００Ｈｚとした以外は同
様の条件にて、上記評価装置内で引き続き駆動（定常駆
動）を行った。

【０１７３】この定常駆動時のＩｅ及びＩｆの時間変化
についてもまた図１０に示す。

【０１７４】この図１０から分かるように、上記素子Ａ
は、Ｉｅ（Ａ−Ｉｅ）は減少するが、上記素子ＢのＩｅ
（Ｂ−Ｉｅ）よりも大きく、しかも、Ｉｆ（Ａ−Ｉｆ）
は、上記素子ＢのＩｆ（Ｂ−Ｉｆ）よりも小さくなる。
結果として、上記素子Ａは、上記素子Ｂに比べ、高Ｉｅ
で高効率となる。

【０１７５】尚、活性化処理後の素子Ａは、Ｉｅ＝１．
３マイクロＡ、Ｉｆ＝１．１ミリＡ、電子放出効率は
０．１２％であり、上記１００Ｈｚの定常駆動後もＩｅ
＝１．０マイクロＡ、Ｉｆ＝１．０ミリＡ、電子放出効
率は０．１０％であった。

【０１７６】一方、活性化処理後の素子Ｂは、Ｉｅ＝
０．４マイクロＡ、Ｉｆ＝０．８ミリＡ、電子放出効率
は０．０５％であり、上記１００Ｈｚの定常駆動、１５
分間で、Ｉｅ＝０．６マイクロＡ、Ｉｆ＝１．２ミリ
Ａ、電子放出効率は０．０５％であった。

【０１７７】また、本実施例においては、上記電子放出
素子Ａ及びＢの各１素子づつを電子顕微鏡で観察した結
果、素子Ａ、Ｂ共に、活性化処理時の素子への電圧の印
加方向に依存して、特に、導電性膜４の変形（亀裂）部
分の一部より主として高電位側に被膜が形成されてい
た。

【０１７８】更に、より高倍率のＦＥＳＥＭにてで観察
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。しかも、素子ＡとＢと
を比較すると、素子Ａの方が、上記導電性膜４の変形部
分の一部より高電位側を主として、より多くの被膜が形
成されていた。

【０１７９】また、ＴＥＭ、ラマン等で更に観察する
と、この被膜は、グラファイト、アモルファスカーボン
からなる炭素被膜であることが確認できた。

【０１８０】以上より、本実施例に係る素子Ａの方が、
放出電流Ｉｅに寄与するような、電気的に切断された炭
素被膜がより多く形成され、素子電流Ｉｆに寄与するよ
うな炭素被膜はより少なく形成されているように考えら
れる。よって、本発明の活性化処理工程を採ることによ
って、放出電流Ｉｅ及び効率の大きな電子放出素子が作
成できた。

【０１８１】（実施例２）本実施例は、上述の実施例１
における活性化処理において、アセトン雰囲気中にて該
活性化処理を行った例を示すものである。

【０１８２】尚、本実施例においては、図４の測定評価
装置には、図１９に示すように、ニードルバルブ４０を
介して、有機材料を有するアンプル、ガスボンベ等の材
料源４１が接続されており、活性化処理に際しては、該
装置内に有機材料が気体として導入されて素子の活性化
が行われる。尚、有機材料の導入量は、真空計により真
空度を測定しながら、ニードルバルブ４０の開閉量と排
気ポンプの排気量により調整することができるようにな
っている。また、図１９中、４２はバルブ、４３はドラ
イポンプ、４４は磁気浮上ターボポンプ、３５は真空装
置である。

【０１８３】以下に、本実施例の電子放出素子の製造方
法を詳述する。

【０１８４】まず、実施例１の工程ａ〜ｃと同様にし
て、図３の（ｂ）に示すような、素子電極５、６間に導
電性膜２を有する１個の素子を、基板１上に形成した。

【０１８５】次に、上記素子を、上記図４、図１９の測
定評価装置内に設置して、真空ポンプにて該装置内を排
気し、真空度が２×１０^-8ｔｏｒｒに達した後、実施例
１と同様に、図５の（ｂ）に示す電圧波形で、Ｔ１を１
ミリ秒、Ｔ２を１０ミリ秒とし、矩形波の波高値（フォ
ーミング時のピーク電圧）は、０．１Ｖステップで昇圧
してフォーミング処理を行なった。

【０１８６】また、フォーミング処理中は同時に、パル
ス間隔Ｔ２間に、抵抗測定用パルス電圧０．１Ｖ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。本
素子のフォーミング電圧ＶＦは、５．１Ｖであった。

【０１８７】以上のようにして、導電性膜２に局所的な
変形（亀裂）部分を形成した（図３の（ｃ））。

【０１８８】次に、以上のようにして作成された素子
に、アセトンを約１×１０^-5ｔｏｒｒ導入した雰囲気下
で、３０分間、素子電極５、６間に電圧を１０分間印加
して活性化処理を行った。この際、有機材料（アセト
ン）の上記装置内への導入は、ニードルバルブを用いた
導入系（図１９）で、装置内の圧力がほぼ一定になるよ
うに調節した。また、活性化処理の電圧は、図６に示す
矩形波のパルス電圧を用い、Ｔ１（パルスのＯＮ時間）
は１００マイクロ秒、Ｔ３（パルスのＯＦＦ時間）は１
秒、矩形波の波高値は１４Ｖである。

【０１８９】実施例１と同様に、素子に流れる素子電流
Ｉｆと放出電流Ｉｅを検出しながら、１０分間でこの活
性化処理を停止した。尚、本実施例の素子においても、
実施例１同様の炭素被膜の存在が確認された。

【０１９０】その後、電圧印加駆動を行いながら、約１
×１０^-8ｔｏｒｒまで排気を行い、装置内雰囲気中の有
機材料を排気して、上記活性化処理時の真空度より高い
真空度の真空雰囲気中で電子放出素子を駆動することに
よって、素子電流Ｉｆ及び放出電流Ｉｅが一定に安定し
た（図２０）。

【０１９１】以上のようにして得られた電子放出素子の
特性は、図４の測定評価装置において、アノード電極３
４の電圧を１ｋＶ、アノード電極３４と該電子放出素子
との距離Ｈを４ｍｍとし、真空度１×１０^-8ｔｏｒｒ、
パルス幅１００マイクロ秒、繰り返し周波数６０Ｈｚ、
波高値１４Ｖの矩形波にて定常駆動し、測定した。

【０１９２】その結果、本実施例の電子放出素子は、素
子電流は１．０ｍＡ、放出電流は１．０マイクロＡとな
り、電子放出効率は０．１％であり、放出電流が大き
く、高効率の素子であった。

【０１９３】（実施例３）本実施例は、前述した図１１
に示されるような垂直型の表面伝導型電子放出素子の製
造方法に関するものである。

【０１９４】本実施例の電子放出素子の製造方法につい
て、図２１を用い以下で詳述する。

【０１９５】工程−ａ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面上に、真空蒸着法により
Ｎｉを１０００オングストローム積層し、フォトリソお
よびエッチングプロセスによってパターニングして、Ｎ
ｉからなる下部の素子電極５を形成した（図２１の
（ａ））。

【０１９６】工程−ｂ上記下部の素子電極５の上に、ＳｉＯ₂ の層２１をＣＶ
Ｄ法により２ミクロン積層した（図２１の（ｂ））。

【０１９７】工程−ｃ更に、ＳｉＯ₂ 層２１の上にリフトオフ法で厚さ１００
０オングストロームのＮｉからなる上部の素子電極６
（真空蒸着法により堆積）を形成した（図２１の
（ｃ））。

【０１９８】工程−ｄその後、上部の素子電極５をマスクとして、ドライエッ
チング法によりＳｉＯ₂ 層２１を部分的に除去して、Ｓ
ｉＯ₂ 層端面２２を形成し、段差形成層２１とした（図
２１の（ｄ））。尚、上述の素子電極５及び６の幅（図
１０の平面型の表面伝導型電子放出素子のＷ１に相当す
る）は５００ミクロンとした。

【０１９９】工程−ｅ次に、有機パラジウム（ｃｃｐ−４２３０、奥野製薬
（株）製）溶液をスピンコータを用いて塗布した後、３
００℃で１０分間の加熱処理をして、酸化パラジウム
（ＰｄＯ）を主体とする微粒子からなる導電性膜２を素
子電極５及び６間に位置する段差形成層２１の端面２２
を被覆するように形成した（図２１の（ｅ））。ここで
導電性膜２は、その幅Ｗ２（図１０の平面型の表面伝導
型電子放出素子のＷ２に相当する）を３００ミクロンと
した。尚、ここで述べる微粒子膜とは、複数の微粒子が
集合した膜であり、その微細構造として、微粒子が個々
に分散配置した状態のみならず、微粒子が互いに隣接、
あるいは、重なり合った状態（島状も含む）の膜をさ
す。

【０２００】工程−ｆ次に、素子電極５と６の間に電圧を印加し、導電性膜２
を通電処理（フォーミング処理）することにより該導電
性膜に局所的な変形部分３を形成した（図２１の
（ｆ））。

【０２０１】ここで、本実施例におけるフォーミング処
理は図５の（ｂ）に示す波形の電圧を用い、図５の
（ｂ）中、パルス幅Ｔ１を１ミリ秒、パルス間隔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）を０. １Ｖ／秒の昇電圧速度で８Ｖまで増加
させた。また、上記フォーミング処理は、約１×１０^-6
ｔｏｒｒの真空雰囲気下で行った。

【０２０２】以上のように作成された変形部分３は、パ
ラジウム元素を主成分とする網目状のパラジウムが切れ
たような亀裂構造をしており、その内部においてパラジ
ウム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。

【０２０３】工程−ｇ次に、炭素水素化合物分圧１×１０^-7ｔｏｒｒを含む、
１×１０^-6ｔｏｒｒの真空雰囲気下で、素子電極５、６
間にパルス電圧を印加して、活性化処理を行った。尚、
上記炭化水素化合物の存在は、ロータリーポンンプから
発生されるオイルバックに依る。ちなみに、真空排気系
は、ターボ分子ポンプで、２時排気にロータリーポンン
プを用いた。

【０２０４】また、このときの電圧パルス波形は図６に
示す矩形波形を用い、ＯＮ状態１４Ｖ、ＯＦＦ状態０Ｖ
で、パルスＯＮ時間Ｔ１＝０．１マイクロ秒、繰り返し
周波数１Ｈｚ、パルスＯＦＦ時間Ｔ３＝１秒とした。

【０２０５】また、活性化処理は、１００秒間で終了と
した。尚、本実施例の素子も、実施例１の素子Ａ同様の
炭素被膜の存在が確認された。

【０２０６】以上のようにして作成された電子放出素子
について、実施例１で用いた測定評価装置（図４）を用
いて、１×１０^-8ｔｏｒｒの高真空下にて、アノード電
極３４と電子放出素子間の距離Ｈを４ｍｍ、アノード電
極の電位を１ｋＶとし、素子電極５及び６の間に素子電
圧を印加して、その時に流れる素子電流Ｉｆ及び放出電
流Ｉｅを測定した。

【０２０７】その結果、素子電圧１６Ｖでは、素子電流
Ｉｆが１．０ｍＡ、放出電流Ｉｅが１．０マイクロＡと
なり、電子放出効率は０．１％と、放出電流が大きく、
高効率で安定な特性を示した。

【０２０８】（実施例４）本実施例は、多数の表面伝導
型電子放出素子を前述した単純マトリクス配置した電子
源及び画像形成装置の例を示すものである。

【０２０９】電子源の一部の平面図を図２２に示す。ま
た、図２２中のＡ−Ａ’断面図を図２３に、その製造工
程を図２４、図２５に示す。但し、図２２、図２３、図
２４、図２５で、同じ記号で示したものは、同じものを
示す。ここで、１は基板、７２は図１２のＤｘｍに対応
するＸ方向配線（下配線とも呼ぶ）、７３は図１２のＤ
ｙｎに対応するＹ方向配線（上配線とも呼ぶ）、４は電
子放出部を含む導電性膜、５、６は素子電極、１４１は
層間絶縁層、１１２は、素子電極５と下配線７２と電気
的接続のためのコンタクトホールである。

【０２１０】次に、製造方法を図２４の（ａ）〜（ｄ）
及び図２５の（ｅ）〜（ｈ）により工程順に従って具体
的に説明する。

【０２１１】工程−ａ基板１として青板ガラスを用い、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。更にその上に、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（ＡＺ１３７
０、ヘキスト社製）をスピンナーにより回転塗布、ベー
クした後、ホトマスク像を露光、現像して、下配線７２
のレジストパターンを形成し、Ａｕ／Ｃｒ堆積膜をウエ
ットエッチングして、所望の形状の下配線７２を形成し
た（図２４の（ａ））。

【０２１２】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した（図２
４の（ｂ））。

【０２１３】工程−ｃ上記工程ｂで堆積したシリコン酸化膜にコンタクトホー
ル１１２を形成するためのホトレジストパターンを作
り、これをマスクとして層間絶縁層１４１をエッチング
してコンタクトホール１１２を形成した（図２４の
（ｃ））。ここで、エッチングはＣＦ₄ とＨ₂ ガスを用
いたＲＩＥ（ＲｅａｃｔｉｖｅＩｏｎＥｔｃｈｉｎ
ｇ）法によった。

【０２１４】工程−ｄその後、素子電極５と素子電極間ギャップのパターンを
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５０オングストロ
ームのＴｉ、厚さ１０００オングストロームのＮｉを順
次堆積した。

【０２１５】次に、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が３ミクロン、素子電極の幅Ｗ１が３００ミクロン
の素子電極５、６を形成した（図２４の（ｄ））。

【０２１６】工程−ｅ素子電極５、６の上に上配線７３のホトレジストパター
ンを形成した後、厚さ５０オングストロームのＴｉ、厚
さ５０００オングストロームのＡｕを順次真空蒸着によ
り堆積し、リフトオフにより不要の部分を除去して、所
望の形状の上配線７３を形成した（図２５の（ｅ））。

【０２１７】工程−ｆ次に、厚さ１０００オングストロームのＣｒ膜１２１を
真空蒸着により堆積・パターニングし、その上に有機Ｐ
ｄ（ｃｃｐ４２３０、奥野製薬（株）社製）溶液をスピ
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。

【０２１８】また、こうして形成されたＰｄを主元素と
する微粒子からなる導電性膜２の膜厚は１００オングス
トローム、シート抵抗値は５×１０⁴ Ω／□であった。

【０２１９】尚、ここで述べる微粒子膜とは、上述した
ように、複数の微粒子が集合した膜であり、その微細構
造として、微粒子が個々に分散配置した状態のみなら
ず、微粒子が互いに隣接、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２５
の（ｆ））。

【０２２０】工程−ｇＣｒ膜１２１および焼成後の導電性膜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
２５の（ｇ））。

【０２２１】工程−ｈコンタクトホール１１２部分以外にレジストを塗布する
ようなパターンを形成し、真空蒸着により厚さ５０オン
グストロームのＴｉ、厚さ５０００オングストロームの
Ａｕを順次堆積した。リフトオフにより不要の部分を除
去することにより、コンタクトホール１１２を埋め込ん
だ（図２５の（ｈ））。

【０２２２】以上の工程により、基板１上に、下配線７
２、層間絶縁層１４１、上配線７３、素子電極５、６、
導電性膜２等を形成した。

【０２２３】次に、以上の工程で作製された素子基板を
用いて製造された電子源及びそれを用いた画像表示装置
の例を、図１３及び図１４を用いて説明する。

【０２２４】以上のようにして多数の平面型表面伝導電
子放出素子を作製した基板１を、リアプレート８１上に
固定した後、基板１の５ｍｍ上方に、フェースプレート
８６（ガラス基板８３の内面に蛍光膜８４とメタルバッ
ク８５が形成されて構成される）を支持枠８２を介し配
置し、フェースプレート８６、支持枠８２、リアプレー
ト８１の接合部にフリットガラスを塗布し、大気中、４
００℃から５００℃の温度で１０分以上焼成することで
封着した。また、リアプレート８８への基板１の固定も
フリットガラスで行った。尚、図１３において、７４は
電子放出素子、７２、７３はそれぞれＸ方向及びＹ方向
の素子配線である。

【０２２５】また、蛍光膜８４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（図１４の（ａ））を採用し、先にブラックス
トライプを形成し、その間隙部に各色蛍光体を塗布し、
蛍光膜８４を作製した。ここで、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
する材料を用い、ガラス基板８３に蛍光体を塗布する方
法はスラリー法を用いた。

【０２２６】また、蛍光膜８４の内面側には通常メタル
バック８５が設けられる。このメタルバックは、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を真空蒸着す
ることで作製した。

【０２２７】フェースプレート８６には、更に、蛍光膜
８４の導伝性を高めるため、蛍光膜８４の外面側に透明
電極（不図示）が設けられる場合もあるが、本実施例で
は、メタルバックのみで十分な導伝性が得られたので省
略した。

【０２２８】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。

【０２２９】以上のようにして完成したガラス容器（外
囲器）８８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〜ＤｏｘｍとＤｏｙ１〜Ｄｏｙｎを通じ電子
放出素子７４の電極５及び６間に電圧を印加し、導電性
膜２をフォーミング処理することにより、該導電性膜に
局所的な変形（亀裂）部分を形成した。

【０２３０】尚、本実施例において、フォーミング処理
の電圧波形は、図５の（ｂ）に示す波形で行い、Ｔ１を
１ミリ秒、Ｔ２を１０ミリ秒とし、約１×１０^-5ｔｏｒ
ｒの真空雰囲気下で行った。

【０２３１】このように作成された上記局所的な変形
（亀裂）部分は、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。

【０２３２】次に、外囲器８８内の真空度を２×１０^-5
ｔｏｒｒとし、上記フォーミング処理と同様の、波高値
１４Ｖの矩形波電圧を、容器外端子Ｄｏｘ１〜Ｄｏｘｍ
とＤｏｙ１〜Ｄｏｙｎを通じ、素子の電極５、６間に印
加して、各素子の活性化処理を行った。

【０２３３】尚、上記矩形波電圧の印加は、パルス幅を
１００マイクロ秒、繰り返し周波数を１Ｈｚとし、約５
分間、このとき流れる素子電流Ｉｆ及び放出電流Ｉｅを
測定しながら行った。

【０２３４】以上の工程により、多数の電子放出素子
が、基板上に配置された電子源が作製された。

【０２３５】次に、１０^-6ｔｏｒｒ程度の真空度まで排
気し、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。

【０２３６】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。

【０２３７】以上のように作製した表示パネルに、前述
の駆動回路を装着し、本実施例の画像表示装置を完成し
た。この本実施例の画像表示装置は、各電子放出素子に
は、容器外端子Ｄｏｘ１〜Ｄｏｘｍ、Ｄｏｙ１〜Ｄｏｙ
ｎを通じ、走査信号及び変調信号を不図示の信号発生手
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８９に数ｋＶ以上（本実
施例では５ｋＶ）の高圧を印加し、電子ビームを加速
し、蛍光膜８８に衝突させ、励起・発光させることで画
像を表示した。

【０２３８】また、本実施例の画像表示装置は、テレビ
ジョンに要求される輝度、１００ｆＬ〜１５０ｆＬにも
対応できる放出電流を示した。

【０２３９】（実施例５）図２６は、以上説明した表面
伝導型電子放出素子を電子源として用いたディスプレイ
パネルに、例えば、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。

【０２４０】図２６中、５００はディスプレイパネル、
５０１はディスプレイパネルの駆動回路、５０２はディ
スプレイコントローラ、５０３はマチプレクサ、５０４
はデコーダ、５０５は入出力インターフェース回路、５
０６はＣＰＵ、５０７は画像生成回路、５０８および５
０９および５１０は画像メモリーインターフェース回
路、５１１は画像入力インターフェース回路、５１２お
よび５１３はＴＶ信号受信回路、５１４は入力部であ
る。尚、本表示装置は、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、記憶などに関する回路やスピー
カーなどについては説明を省略する。

【０２４１】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。

【０２４２】まず、ＴＶ信号受信回路５１３は、例え
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。

【０２４３】尚、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、
ＳＥＣＡＭ方式等の諸方式でも良い。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。

【０２４４】ＴＶ信号受信回路５１３で受信されたＴＶ
信号は、デコーダ５０４に出力される。

【０２４５】また、ＴＶ信号受信回路５１２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画像信号を受信するための回路
であるが、前記ＴＶ信号受信回路５１３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５０４に出
力される。

【０２４６】また、画像入力インターフェース回路５１
１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５０４に
出力される。

【０２４７】また、画像メモリーインターフェース回路
５１０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５０４に出力され
る。

【０２４８】また、画像メモリーインターフェース回路
５０９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５０４に出力される。

【０２４９】また、画像メモリーインターフェース回路
５０８は、所謂、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５０４
に入力される。

【０２５０】また、入出力インターフェース回路５０５
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等の出力装置とを
接続するための回路であって、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ＣＰＵ５０６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。

【０２５１】また、画像生成回路５０７は、前記入出力
インターフェース回路５０５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ＣＰＵ５
０６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。

【０２５２】本回路により生成された表示用画像データ
は、デコーダ５０４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５０５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。

【０２５３】また、ＣＰＵ５０６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
作業を行うもので、例えば、マルチプレクサ５０３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。

【０２５４】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５０２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
査線の数等、表示装置の動作を適宜制御する。

【０２５５】また、前記画像生成回路５０７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５０５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。

【０２５６】尚、ＣＰＵ５０６は、もちろんこれ以外の
目的の作業にも関わるものであっても良く、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５０５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、数値計算などの作業を外部機器と協同し
て行っても良い。

【０２５７】また、入力部５１４は、前記ＣＰＵ５０６
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
のほか、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事が可能である。

【０２５８】また、デコーダ５０４は、前記５０７乃至
５１３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。尚、同図中に点線で示すように、デコーダ５０
４は内部に画像メモリーを備えるのが望ましく、これ
は、例えば、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。

【０２５９】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５
０７及びＣＰＵ５０６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。

【０２６０】また、マルチプレクサ５０３は、前記ＣＰ
Ｕ５０６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５０３
は、デコーダ５０４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５０１
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。

【０２６１】また、ディスプレイパネルコントローラ５
０２は、前記ＣＰＵ５０６より入力される制御信号に基
づき、駆動回路５０１の動作を制御するための回路であ
る。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、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５０１に対して出力する。

【０２６２】また、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５０１に対して出力す
る。

【０２６３】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５０１に対して出力する場
合もある。

【０２６４】また、駆動回路５０１は、ディスプレイパ
ネル５００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５０３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５０２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。

【０２６５】以上、各部の機能について説明したが、図
２６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５００に表示する事が可能である。

【０２６６】即ち、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５０４において逆変換された
後、マルチプレクサ５０３において適宜選択され、駆動
回路５０１に入入される。一方、デイスプレイコントロ
ーラ５０２は、表示する画像信号に応じて駆動回路５０
１の動作を制御するための制御信号を発生する。

【０２６７】駆動回路５０１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５００に駆動信号を
印加する。これにより、ディスプレイパネル５００にお
いて画像が表示される。

【０２６８】これら一連の動作は、ＣＰＵ５０６により
統括的に制御される。

【０２６９】また、本表示装置においては、前記デコー
ダ５０４に内蔵する画像メモリや画像生成回路５０７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、はめ込み等をはじめとする画像編集を行
う事も可能である。

【０２７０】また、本実施例の説明では特に触れなかっ
たが、上記画像処理や上記画像編集と同様に、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。

【０２７１】従って、本表示装置は、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
ドプロセッサをはじめとする事務用端末機器、ゲーム機
等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。

【０２７２】尚、上記図２６は、表面伝導型電子放出素
子を電子源とするディスプレイパネルを用いた表示装置
の構成の一例を示したに過ぎず、これのみに限定される
ものでない事は言うまでもない。例えば、図２６の構成
要素のうち、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
によっては逆に, 使用目的によってはさらに構成要素を
追加しても良い。

【０２７３】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。

【０２７４】本表示装置においては、とりわけ表面伝導
型電子放出素子を電子源とするデイスプレイパネルの薄
形化が容易なため、表示装置の奥行きを小さくすること
ができる。

【０２７５】それに加えて、表面伝導型電子放出素子を
電子源とするディスプレイパネルは大画面化が容易で輝
度が高く視野角特性にも優れるため、本表示装置は、臨
場感あふれ、迫力にとんだ画像を視認性良く表示するこ
とが可能である。

【０２７６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
製造工程が簡単で、効率の高い電子放出素子が提供さ
れ、しかも多数の素子を有する大面積基板にも適用で
き、更には、良好な階調性を有する高品位な画像形成装
置を提供できるという効果がある。

【０２７７】つまり、活性化処理の電圧パルス印加条件
を制御することにより、より電子放出量の大きな、しか
も、より電子放出効率の大きな電子放出素子を得ること
ができ、また、耐久性等の点でも優れた電子放出素子を
得ることができる。また、本発明によれば、パルス幅依
存性が生じにくい等の動作安定性の優れた素子を得るこ
とができるという効果もある。

【０２７８】以上のようにして、効率が高く、耐久性に
優れ、動作安定性が高く、しかも階調表示に適した、複
数素子を配した画像表示装置等の画像形成装置が提供で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る表面伝導型電子放出素子の活性化
処理における、電圧パルス印加条件と特性変化との関係
を示す図。

【図２】本発明に係る表面伝導型電子放出素子の活性化
処理における、電圧パルス印加条件と有機物質の分圧と
の関係を示す図。

【図３】本発明に係る表面伝導型電子放出素子の製造方
法の例を示す断面図。

【図４】本発明に係る表面伝導型電子放出素子の測定評
価装置の概略構成図。

【図５】本発明に係る表面伝導型電子放出素子のフォー
ミング処理における電圧波形の例を示す図。

【図６】本発明に係る表面伝導型電子放出素子の活性化
処理における電圧波形の例を示す図。

【図７】本発明に係わる表面伝導型電子放出素子の素子
電流Ｉｆ、放出電流Ｉｅの活性化処理時間依存例を示す
図。

【図８】本発明に係る表面伝導型電子放出素子の活性化
処理による形態変化の例を示す模式的断面図。

【図９】本発明に係わる表面伝導型電子放出素子の基本
的な特性を示す図。

【図１０】本発明に係わる表面伝導型電子放出素子の模
式的平面図（ａ）及び断面図（ｂ）。

【図１１】本発明に係わる表面伝導型電子放出素子の別
の態様を示す模式的断面図。

【図１２】単純マトリクス配置の電子源を示す図。

【図１３】画像形成装置の表示パネルの概略構成図。

【図１４】表示パネルに用いられる蛍光膜を示す図。

【図１５】画像形成装置をＮＴＳＣ方式のテレビ信号に
応じて駆動表示を行う例を示す駆動回路のブロック図。

【図１６】梯子配置の電子源を示す図。

【図１７】画像形成装置の表示パネルの別の態様を示す
概略構成図。

【図１８】実施例における表面伝導型電子放出素子を示
す図。

【図１９】活性化処理における炭素化合物の導入方法を
説明するための装置図。

【図２０】炭素化合物を導入して行う活性化処理におけ
る素子電流Ｉｆ、放出電流Ｉｅの活性化処理時間依存例
を示す図。

【図２１】図１１の表面伝導型電子放出素子の製造方法
を説明する断面図。

【図２２】実施例における電子源の平面図である。

【図２３】実施例における電子源の一部断面図である。

【図２４】実施例における電子源の製造方法を説明する
ための断面図。

【図２５】実施例における電子源の製造方法を説明する
ための断面図。

【図２６】実施例における画像形成装置を説明するため
の図。

【図２７】本発明に係る表面伝導型電子放出素子におけ
る、活性化処理及び表示駆動時の特性変化の例を示す
図。

【図２８】従来の電子放出素子を示す模式的平面図。

【符号の説明】

１，２０１基板５，６素子電極２，４，２０２，２０４導電性膜３，２０３電子放出部３１，３３電源３０，３２電流計３４アノード電極３５真空装置３６排気ポンプ２１段差形成部４０ニードルバルブ４１炭素化合物材料源４２バルブ４３ドライポンプ６１炭素あるいは炭素化合物７１，１１０電子源基板７２Ｘ方向配線７３Ｙ方向配線７４，１１１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１１２共通配線１２０変調（グリッド）電極１２１電子通過孔１２２素子配線の容器外端子１２３変調電極の容器外端子１４１層間絶縁層１１２コンタクトホール

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】対向する電極間に、電子放出部を含む導
電性膜を有する電子放出素子の製造方法において、炭素
化合物の存在する雰囲気下にて、電極間に形成された、
電子放出部を含む導電性膜に、印加電圧パルスの休止時
間Ｔ（秒）が該炭素化合物の分圧Ｐ（ｔｏｒｒ）に対
し、Ｔ＞１０^-8／Ｐの関係を満たす電圧パルスを印加す
る工程を有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】前記電圧パルスは、その波高値が電圧制
御型負性抵抗特性領域以上の電圧パルスである請求項１
に記載の電子放出素子の製造方法。
【請求項３】前記炭素化合物は、アルカン、アルケ
ン、アルキンの脂肪族炭化水素類、芳香族炭化水素類、
アルコール類、アルデヒド類、ケトン類、アミン類、フ
ェノール、カルボン、スルホン酸の有機酸類、及びこれ
ら炭素化合物の誘導体から選択される少なくとも一種で
ある請求項１に記載の電子放出素子の製造方法。
【請求項４】前記炭素化合物は、真空排気装置のポン
プオイルあるいはその分解化合物である請求項１に記載
の電子放出素子の製造方法。
【請求項５】前記導電性膜に電圧パルスを印加する工
程は、前記導電性膜に炭素あるいは炭素化合物を堆積さ
せる工程を有する請求項１に記載の電子放出素子の製造
方法。
【請求項６】前記炭素あるいは炭素化合物の堆積物
は、グラファイト、あるいは、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５に記載の電子放
出素子の製造方法。
【請求項７】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において、前記電子放出素子が、
請求項１〜６のいずれかに記載の製造方法にて製造され
る電子放出素子であることを特徴とする電子源。
【請求項８】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において、前記電子放出素子が、
請求項１〜６のいずれかに記載の製造方法にて製造され
る電子放出素子であり、且つ、前記炭素化合物を除去し
た雰囲気下にて駆動されることを特徴とする電子源。
【請求項９】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
し、入力信号に応じて電子を放出する電子源において、
前記電子放出素子が、請求項１〜６のいずれかに記載の
製造方法にて製造される電子放出素子であることを特徴
とする電子源。
【請求項１０】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配列された複数の
電子放出素子を有し、入力信号に応じて電子を放出する
電子源において、前記電子放出素子が、請求項１〜６の
いずれかに記載の製造方法にて製造される電子放出素子
であることを特徴とする電子源。
【請求項１１】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
記電子源が請求項７〜１０のいずれかに記載の電子源で
あることを特徴とする画像形成装置。