JPH0831315A

JPH0831315A - 電子放出素子、電子源、及びそれを用いた画像形成装置と、それらの製造方法

Info

Publication number: JPH0831315A
Application number: JP18516394A
Authority: JP
Inventors: Shigeki Matsutani; 茂樹松谷; Masahiro Okuda; 昌宏奥田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1994-07-15
Filing date: 1994-07-15
Publication date: 1996-02-02
Anticipated expiration: 2014-03-08
Also published as: JP2866307B2

Abstract

(57)【要約】【目的】素子内の電子放出分布のバラツキを低減し得
る表面伝導型電子放出素子の製造方法を提供する。【構成】基板１上に設けられた素子電極４，５間を連
絡する導電性薄膜３に亀裂を含む電子放出部２が設けら
れた表面伝導型電子放出素子の製造方法において、電子
放出部２の亀裂部分を走査型トンネル顕微鏡の探針によ
り整形することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、表面伝導型電子放出素
子と、該素子を複数備えた電子源、及び該電子源を用い
て構成した表示装置や露光装置等の画像形成装置に関わ
り、特にそれらの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】表面伝導型電子放出素子は、絶縁性の基
板上に形成された導電性薄膜に、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。

【０００３】表面伝導型電子放出素子の典型的な構成例
としては、絶縁性の基板上に設けた一対の素子電極間を
連絡する金属酸化物等の導電性薄膜に、予めフォーミン
グと称される通電処理により電子放出部を形成したもの
が挙げられる。フォーミングは、導電性薄膜の両端に電
圧を印加通電することで通常行われ、導電性薄膜を局所
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を形成する処理であ
る。電子放出は、上記電子放出部が形成された導電性薄
膜に電圧を印加して電流を流すことにより、電子放出部
に発生した亀裂付近から行われる。

【０００４】上記表面伝導型電子放出素子は、構造が単
純で製造も比較的容易であることから、大面積にわたり
多数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。

【０００５】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）にて各々結線した
行を多数行配列（梯型配置とも呼ぶ）した電子源が挙げ
られる（特開昭６４−３１３３２号公報、特開平１−２
８３７４９号公報、特開平１−２５７５５２号公報）。

【０００６】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）。

【０００７】一方、物体表面の微小凹凸あるいは電子状
態を観察できる走査型トンネル顕微鏡（以下、「ＳＴ
Ｍ」と称す。）が開発されている。かかるＳＴＭは、探
針と物体表面間のトンネル電流を計測しながら探針を走
査制御するものであり、主に表面物性分野の実験装置と
して用いられ、現在多くの実験データを提供している。
また、近年ＳＴＭの探針を利用した微細加工が注目を浴
びている。その加工方法には多くの方法が存在し、多く
の報告が行われている。例えば、細木茂行、長谷川剛、
応用物理学会誌第６２巻、第２号（１９９３年）、１５
５頁〜１５９頁には、１）探針で直接物質表面を削る電界蒸発による方法、２）探針と原子との電磁相互作用によって、着目した原
子を探針の先に電気的に吸着，脱離させることにより、
欲する表面物体上位置に着目した原子を移動する方法、３）探針によって、電子または電界を露光させる方法、４）探針の先端の原子を離脱させることによって、原子
群を物質表面に配置させる方法等の記載がある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】前述した表面伝導型電
子放出素子においては、導電性薄膜の膜質、特に強度分
布に関する設計が困難であるため、フォーミングにより
発生する亀裂部分の形状（幅等）にバラツキが生じ易
い。すなわち、１つの素子内において、上記の亀裂から
なる電子放出部の形状にバラツキが生じ、その結果、素
子内の電子放出分布にバラツキが生じる。この様な素子
内のバラツキは、素子自身の大きさが上記亀裂部分の大
きさ（主に幅）に対して十分大きい場合には統計的に処
理でき問題はないが、多数の素子を高密度に配列形成し
た電子源や、該電子源を用いた高精細な画像形成装置を
構成するためには、素子の小型化が必須要件となり、重
大な問題となる。

【０００９】また、上記のように多数の素子を配列形成
した電子源や画像形成装置においては、各素子間のバラ
ツキも問題となる。すなわち、輝度分布のムラや画像ム
ラが発生し、高品質の画像が得られない。

【００１０】本発明は、上記の従来技術が有する問題点
に鑑み、電子放出部が設けられた導電性薄膜を有する表
面伝導型電子放出素子及びそれを用いた電子源並びに画
像形成装置において、素子内の電子放出特性のバラツ
キ、更には多数の素子間の電子放出特性のバラツキを低
減することを目的とするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段及び作用】上記目的を達成
するために成された本発明の構成は以下の通りである。

【００１２】すなわち、本発明の第一は、基板上に設け
られた一対の素子電極間を連絡する導電性薄膜に電子放
出部が設けられた表面伝導型電子放出素子の製造方法に
おいて、上記電子放出部を含む導電性薄膜を微小針によ
り加工する工程を有することを特徴とする電子放出素子
の製造方法にある。

【００１３】上記本発明第一は、さらにその特徴とし
て、前記導電性薄膜の加工工程が、走査型トンネル顕微
鏡の探針により前記電子放出部を整形するものであるこ
とを含む。

【００１４】また、本発明の第二は、一対の素子電極間
を連絡する導電性薄膜に電子放出部が設けられた表面伝
導型電子放出素子を、基板上に複数備えた電子源の製造
方法において、上記複数の電子放出素子のうち少なくと
も１つに対して、上記電子放出部を含む導電性薄膜を微
小針により加工する工程を有することを特徴とする電子
源の製造方法にある。

【００１５】上記本発明第二は、さらにその特徴とし
て、前記導電性薄膜の加工工程が、走査型トンネル顕微
鏡の探針により前記電子放出部を整形するものであるこ
と、前記電子源は、複数の電子放出素子を配列した素子
列を少なくとも１列以上有し、各電子放出素子を駆動す
るための配線がマトリクス配置されていること、前記電
子源は、複数の電子放出素子を配列した素子列を少なく
とも１列以上有し、各電子放出素子を駆動するための配
線が梯状配置されていることをも含む。

【００１６】また、本発明の第三は、一対の素子電極間
を連絡する導電性薄膜に電子放出部が設けられた表面伝
導型電子放出素子を基板上に複数備えた電子源と、該電
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
画像形成部材を有する画像形成装置の製造方法におい
て、上記複数の電子放出素子のうち少なくとも１つに対
して、上記電子放出部を含む導電性薄膜を微小針により
加工する工程を有することを特徴とする画像形成装置の
製造方法にある。

【００１７】上記本発明第三は、さらにその特徴とし
て、前記導電性薄膜の加工工程が、走査型トンネル顕微
鏡の探針により前記電子放出部を整形するものであるこ
と、前記電子源は、複数の電子放出素子を配列した素子
列を少なくとも１列以上有し、各電子放出素子を駆動す
るための配線がマトリクス配置されていること、前記電
子源は、複数の電子放出素子を配列した素子列を少なく
とも１列以上有し、各電子放出素子を駆動するための配
線が梯状配置されていることをも含む。

【００１８】更に本発明は、上記本発明の製造方法によ
り得られた電子放出素子あるいは電子源あるいは画像形
成装置にある。

【００１９】本発明に関わる表面伝導型電子放出素子の
基本的な構成は、図１に示すようなものであり、図中１
は基板、２は電子放出部、３は電子放出部を含む導電性
薄膜、４と５は素子電極である。また、本発明に関わる
表面伝導型電子放出素子は、図２に示されるように、素
子電極４，５と、導電性薄膜３の上下関係が図１の素子
構成と逆の構成であってもよい。

【００２０】基板１としては、例えば石英ガラス、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等が挙げられる。

【００２１】対向する素子電極４，５の材料としては、
一般的導体材料が用いられ、例えばＮｉ，Ｃｒ，Ａｕ，
Ｍｏ，Ｗ，Ｐｔ，Ｔｉ，Ａｌ，Ｃｕ，Ｐｄ等の金属或は
合金、及びＰｄ，Ａｇ，Ａｕ，ＲｕＯ₂ ，Ｐｄ−Ａｇ等
の金属或は金属酸化物とガラス等から構成される印刷導
体、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。

【００２２】素子電極間隔Ｌ、素子電極長さＷ、導電性
薄膜３の形状等は、応用される形態等によって、適宜設
計される。

【００２３】素子電極間隔Ｌは、数百Å〜数百μｍであ
ることが好ましく、より好ましくは、素子電極４，５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
μｍ〜数十μｍである。

【００２４】素子電極長さＷは、電極の抵抗値や電子放
出特性を考慮すると、好ましくは数μｍ〜数百μｍであ
り、また素子電極厚ｄは、数百Å〜数μｍである。

【００２５】導電性薄膜３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であるのが特
に好ましく、その膜厚は、素子電極４，５へのステップ
カバレージ、素子電極４，５間の抵抗値及び後述するフ
ォーミング条件等によって、適宜設定される。この導電
性薄膜３の膜厚は、好ましくは数Å〜数千Åで、特に好
ましくは１０Å〜５００Åであり、その抵抗値は、１０
³ 〜１０⁷ Ω／□のシート抵抗値である。

【００２６】導電性薄膜３を構成する主な材料は、例え
ばＲｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｔｉ，Ｉｎ，Ｃｕ，Ｃｒ，Ｆｅ，
Ｚｎ，Ｓｎ，Ｔａ，Ｗ，Ｐｂ等の金属の酸化物である。

【００２７】尚、上記微粒子膜とは、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）の膜を指す。微
粒子膜である場合、微粒子の粒径は、数Å〜数千Åであ
るのが好ましく、特に好ましくは１０Å〜２００Åであ
る。

【００２８】電子放出部２には亀裂が含まれており、電
子放出はこの亀裂付近から行われる。この亀裂を含む電
子放出部２及び亀裂自体は、導電性薄膜３の膜厚，膜
質，材料及び後述するフォーミング条件、さらには後述
する本発明の大きな特徴である加工工程等の製法に依存
して形成される。従って、電子放出部２の位置及び形状
は図１及び図２に示されるような位置及び形状に特定さ
れるものではない。

【００２９】亀裂は、数Å〜数百Å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、導電性薄
膜３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。また、亀裂を含む電子放出部２及びその近
傍の導電性薄膜３は炭素及び炭素化合物を有することも
ある。

【００３０】表面伝導型電子放出素子の基本構成の製造
方法としては様々な方法が考えられるが、図１に示した
構成の表面伝導型電子放出素子を例に、図３の製造工程
図に基づいてその一例を以下に説明する。尚、以下に示
す工程ａ〜ｃは図３の（ａ）〜（ｃ）に対応する。

【００３１】工程ａ：基板１を洗剤、純水および有機溶
剤により十分に洗浄した後、真空蒸着法，スパッタ法等
により素子電極材料を堆積させた後、フォトリソグラフ
ィー技術により基板１の面上に素子電極４，５を形成す
る。

【００３２】工程ｂ：素子電極４，５を設けた基板１上
に有機金属溶液を塗布して放置することにより、素子電
極４と素子電極５間を連絡して有機金属薄膜を形成す
る。尚、有機金属溶液とは、前述の導電性薄膜３の構成
材料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された導電性薄膜３を形
成する。尚、ここでは、有機金属溶液の塗布法により説
明したが、これに限ることなく、例えば真空蒸着法、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有機金属膜を形成するこ
ともできる。

【００３３】工程ｃ：続いて、フォーミングと呼ばれる
通電処理を施す。素子電極４，５間に不図示の電源より
通電すると、導電性薄膜３の部位に構造の変化した電子
放出部２が形成される。この通電処理により導電性薄膜
３を局所的に破壊、変形もしくは変質せしめ、構造の変
化した部位が電子放出部２である。

【００３４】フォーミングの電圧波形の例を図４に示
す。

【００３５】電圧波形は、特にパルス波形が好ましく、
パルス波高値を定電圧とした電圧パルスを連続的に印加
する場合（図４（ａ））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（図４（ｂ））がある。

【００３６】まず、パルス波高値を定電圧とした場合に
ついて説明する。図４（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り、例えば、Ｔ１を
１μ秒〜１０ｍ秒、Ｔ２を１０μ秒〜１００ｍ秒とし、
波高値（フォ−ミング時のピ−ク電圧）を前述した表面
伝導型電子放出素子の形態に応じて適宜選択して、真空
雰囲気下で、数秒から数十分印加する。尚、印加する電
圧波形は、図示される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用いることができる。

【００３７】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説明する。図４（ｂ）に
おけるＴ１及びＴ２は図４（ａ）と同様であり、波高値
（フォ−ミング時のピ−ク電圧）を、例えば０．１Ｖス
テップ程度づつ増加させ、図４（ａ）の説明と同様の適
当な真空雰囲気下で印加する。

【００３８】尚、パルス間隔Ｔ２中で、導電性薄膜３
（図１及び図２参照）を局所的に破壊、変形もしくは変
質させない程度の電圧、例えば０．１Ｖ程度の電圧で素
子電流を測定して抵抗値を求め、例えば１Ｍオーム以上
の抵抗を示した時にフォーミングを終了する。

【００３９】先述したように、導電性薄膜３の膜質を厳
密に設計することは不可能なため、上記のフォーミング
により形成される亀裂を含む電子放出部２は、導電性薄
膜３の膜質、特に強度分布のバラツキを反映して、直線
状ではなく図１３に示すように一般にランダムに蛇行し
た形状となっている。また、図１３のＡ−Ａ’断面を図
１４に示す。一般に上記亀裂部分の幅Ｗ１についても、
ランダムな場所依存性即ちバラツキが生じている。この
ことが電子放出の際の、電子分布の不均一性を生むこと
となる。

【００４０】本発明は、上記のようなバラツキの有る電
子放出部２を含む導電性薄膜３を、微小針により加工す
ることで、電子放出の際の電子分布の不均一性を実質的
に解消するものであり、この点について以下に説明す
る。

【００４１】上記の微小針による加工工程では、例えば
［従来の技術］で述べたような走査型トンネル顕微鏡
（ＳＴＭ）による加工技術を使用することができる。図
１５はその様子を示したものであり、５０１はＳＴＭの
探針である。

【００４２】図１５に示すように、探針５０１によっ
て、導電性薄膜３に形成されている亀裂部を切削し、亀
裂幅Ｗ１がほぼ一定になるように整形する。この時、予
め亀裂の幅Ｗ１の分布を観察し、その観察結果に基づい
て切削する箇所を決定し、掘削に際してはＳＴＭの探針
５０１と亀裂との位置制御を行う。

【００４３】具体的には、切削する前に、ＳＴＭの顕微
鏡としての性能を利用して、探針５０１と亀裂の位置、
及び亀裂の幅Ｗ１を観察し、これをＳＴＭの制御装置内
にある記憶装置に記憶させ、記憶されたデータのから切
削する箇所を決定し、ＳＴＭの探針５０１を制御して亀
裂を切削する。

【００４４】上記の亀裂部分の観察は、必ずしもＳＴＭ
を利用する必要はなく、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）や
原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）等を用いることもできる。ま
た、亀裂部を切削するに際しても、ＡＦＭの探針を用い
ることもできる。

【００４５】上記加工工程を経た素子の平面図の一例を
図１６に示す。このように、場所によらず幅が一定にな
るように整形された亀裂部からなる電子放出部２では、
電子放出における放出電子の分布がより均一になる。

【００４６】更に活性化工程を施すことが好ましい。

【００４７】活性化工程とは、例えば１０^-4〜１０^-5Ｔ
ｏｒｒ程度の真空度で、フォーミング工程での説明と同
様に、パルス波高値を定電圧としたパルスの印加を繰り
返す処理のことをいい、真空雰囲気中に存在する有機物
質から炭素及び炭素化合物を電子放出部２（図１及び図
２参照）に堆積させることで、素子電流、放出電流の状
態を著しく向上させることができる工程である。この活
性化工程は、例えば素子電流や放出電流を測定しながら
行って、例えば放出電流が飽和した時点で終了するよう
にすれば効果的であるので好ましい。また、活性化工程
でのパルス波高値は、好ましくは素子を駆動する際に印
加する駆動電圧の波高値である。

【００４８】尚、上記炭素及び炭素化合物とは、グラフ
ァイト（単結晶及び多結晶の双方を指す）、非晶質カー
ボン（非晶質カーボン及びこれと多結晶グラファイトと
の混合物を指す）である。また、その堆積膜厚は、好ま
しくは５００Å以下、より好ましくは３００Å以下であ
る。

【００４９】このようにして得られる本発明の表面伝導
型電子放出素子の基本特性を以下に説明する。

【００５０】図５は、表面伝導型電子放出素子の電子放
出特性を測定するための測定評価系の一例を示す概略構
成図で、まずこの測定評価系を説明する。

【００５１】図５において、図１と同じ符号は同じ部材
を示す。また、５１は素子に素子電圧Ｖｆを印加するた
めの電源、５０は素子電極４，５間の導電性薄膜３を流
れる素子電流Ｉｆを測定するための電流計、５４は電子
放出部２より放出される放出電流Ｉｅを捕捉するための
アノ−ド電極、５３はアノ−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、５５は真空装
置、５６は排気ポンプである。

【００５２】表面伝導型電子放出素子及びアノ−ド電極
５４等は真空装置５５内に設置され、この真空装置５５
には不図示の真空計等の必要な機器が具備されており、
所望の真空下で表面伝導型電子放出素子の測定評価がで
きるようになっている。

【００５３】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から構成されている。
また、真空装置５５全体及び表面伝導型電子放出素子の
基板１は、ヒーターにより２００℃程度まで加熱できる
ようになっている。

【００５４】以下に述べる表面伝導型電子放出素子の基
本特性は、上記測定評価系のアノ−ド電極５４の電圧を
１ｋＶ〜１０ｋＶとし、アノ−ド電極５４と表面伝導型
電子放出素子の距離Ｈを２ｍｍ〜８ｍｍとして通常測定
を行う。

【００５５】まず、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図６（図中の実線）
に示す。尚、図６において、放出電流Ｉｅは素子電流Ｉ
ｆに比べて著しく小さいので、任意単位で示されてい
る。

【００５６】図６から明らかなように、表面伝導型電子
放出素子は、放出電流Ｉｅに対する次の３つの特徴的特
性を有する。

【００５７】まず第１に、表面伝導型電子放出素子はあ
る電圧（しきい値電圧と呼ぶ：図６中のＶｔｈ）以上の
素子電圧Ｖｆを印加すると急激に放出電流Ｉｅが増加
し、一方、しきい値電圧Ｖｔｈ以下では放出電流Ｉｅが
殆ど検出されない。即ち、放出電流Ｉｅに対する明確な
しきい値電圧Ｖｔｈを持った非線形素子である。

【００５８】第２に、放出電流Ｉｅが素子電圧Ｖｆに対
して単調増加する特性（ＭＩ特性と呼ぶ）を有するた
め、放出電流Ｉｅは素子電圧Ｖｆで制御できる。

【００５９】第３に、アノード電極５４（図５参照）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。即ち、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。

【００６０】図６に実線で示した特性は、放出電流Ｉｅ
が素子電圧Ｖｆに対してＭＩ特性を有すると同時に、素
子電流Ｉｆも素子電圧Ｖｆに対してＭＩ特性を有してい
るが、図６に破線で示すように、素子電流Ｉｆは素子電
圧Ｖｆに対して電圧制御型負性抵抗特性（ＶＣＮＲ特性
と呼ぶ）を示す場合もある。いずれの特性を示すかは、
素子の製法及び測定時の測定条件等に依存する。但し、
素子電流Ｉｆが素子電圧Ｖｆに対してＶＣＮＲ特性を有
する素子でも、放出電流Ｉｅは素子電圧Ｖｆに対してＭ
Ｉ特性を有する。

【００６１】以上のような本発明の表面伝導型電子放出
素子の特徴的特性のため、複数の素子を配置した電子源
や画像形成装置等でも、入力信号に応じて、容易に放出
電子量を制御することができることとなり、多方面への
応用ができる。

【００６２】次に、本発明の電子源における表面伝導型
電子放出素子の配列について説明する。

【００６３】本発明の電子源における表面伝導型電子放
出素子の配列方式としては、従来の技術の項で述べたよ
うな梯型配置の他、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各々Ｘ方向配線、Ｙ方向配線
を接続した配列方式が挙げられる。これを以後単純マト
リクス配置と呼ぶ。まず、この単純マトリクス配置につ
いて詳述する。

【００６４】前述した表面伝導型電子放出素子の基本的
特性によれば、印加される素子電圧Ｖｆがしきい値電圧
Ｖｔｈを超える場合には、印加するパルス状電圧の波高
値とパルス幅で電子放出量を制御できる。一方、しきい
値電圧Ｖｔｈ以下では、殆ど電子の放出はされない。従
って、多数の表面伝導型電子放出素子を配置した場合に
おいても、単純なマトリクス配線だけで入力信号に応じ
て制御したパルス状電圧を印加し、個々の素子を選択し
て独立に駆動可能となる。

【００６５】単純マトリクス配置は上記原理に基づくも
のであり、本発明の電子源の一例である単純マトリクス
配置の電子源の構成について、図７に基づいて更に説明
する。

【００６６】図７において、基板１は既に説明したよう
なガラス板等であり、この基板１上に配列された表面伝
導型電子放出素子１０４の個数及び形状は用途に応じて
適宜設定されるものである。

【００６７】ｍ本のＸ方向配線１０２は、各々外部端子
ＤＸ１，ＤＸ２，・・・ＤＸｍを有するもので、基板１
上に、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１０４にほぼ均等に電圧が供給されるように、材料、
膜厚、配線幅が設定されている。

【００６８】ｎ本のＹ方向配線１０３は、各々外部端子
ＤＹ１，ＤＹ２，・・・ＤＹｎを有するもので、Ｘ方向
配線１０２と同様に作成される。

【００６９】これらｍ本のＸ方向配線１０２とｎ本のＹ
方向配線１０３間には、不図示の層間絶縁層が設置さ
れ、電気的に分離されて、マトリクス配線を構成してい
る。尚、このｍ，ｎは共に正の整数である。

【００７０】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１０２を形成した基板１の全面或は一部に所望の
形状で形成され、特に、Ｘ方向配線１０２とＹ方向配線
１０３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。また、Ｘ方向配線１０２と
Ｙ方向配線１０３は各々外部端子として引き出されてい
る。

【００７１】更に、表面伝導型電子放出素子１０４の対
向する素子電極（不図示）が、ｍ本のＸ方向配線１０２
と、ｎ本のＹ方向配線１０３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１
０５によって電気的に接続されているものである。

【００７２】ここで、ｍ本のＸ方向配線１０２と、ｎ本
のＹ方向配線１０３と、結線１０５と、対向する素子電
極とは、その構成元素の一部あるいは全部が同一であっ
ても、またそれぞれ異なっていてもよく、前述の素子電
極の材料等より適宜選択される。これら素子電極への配
線は、素子電極と材料が同一である場合には、素子電極
と総称する場合もある。また、表面伝導型電子放出素子
１０４は、基板１あるいは不図示の層間絶縁層上どちら
に形成してもよい。

【００７３】また、詳しくは後述するが、前記Ｘ方向配
線１０２には、Ｘ方向に配列された表面伝導型電子放出
素子１０４の行を入力信号に応じて走査するために、走
査信号を印加する不図示の走査信号印加手段が電気的に
接続されている。

【００７４】一方、Ｙ方向配線１０３には、Ｙ方向に配
列された表面伝導型電子放出素子１０４の列の各列を入
力信号に応じて変調するために、変調信号を印加する不
図示の変調信号印加手段が電気的に接続されている。各
表面伝導型電子放出素子１０４に印加される駆動電圧
は、当該表面伝導型電子放出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。

【００７５】フォーミングは、Ｘ方向配線１０２及びＹ
方向配線１０３を通じ、前述した要領で各表面伝導型電
子放出素子１０４の素子電極４，５間に通電して行う。

【００７６】本発明では、上記複数の全ての表面伝導型
電子放出素子１０４に対して前述の微小針による加工工
程を行うこともできるが、製造コストの兼ね合い等か
ら、他の素子と比べて著しく素子特性が異なるものだけ
に対して行っても良い。これにより、各素子間のバラツ
キを低減することができる。

【００７７】また、特に素子の小型化を図り、多数の素
子を高密度に配列する場合には、１素子内の輝度分布に
バラツキが生じ易いため、一度電子放出を行った後に、
輝度分布にムラのある素子のみに対して前述の微小針に
よる加工工程を行っても良い。

【００７８】次に、以上のような単純マトリクス配置の
本発明の電子源を用いた本発明の画像形成装置の一例
を、図８〜図１０を用いて説明する。尚、図８は表示パ
ネル２０１の基本構成図であり、図９は蛍光膜１１４を
示す図であり、図１０は図８の表示パネル２０１でＮＴ
ＳＣ方式のテレビ信号に応じてテレビジョン表示を行う
ための駆動回路の一例を示すブロック図である。

【００７９】図８において、１は上述のようにして表面
伝導型電子放出素子を配置した電子源の基板、１１１は
基板１を固定したリアプレ−ト、１１６はガラス基板１
１３の内面に画像形成部材であるところの蛍光膜１１４
とメタルバック１１５等が形成されたフェ−スプレ−
ト、１１２は支持枠である。リアプレ−ト１１１，支持
枠１１２及びフェ−スプレ−ト１１６は、これらの接合
部分にフリットガラス等を塗布し、大気中あるいは窒素
雰囲気中で４００℃〜５００℃で１０分間以上焼成する
ことで封着して、外囲器１１８を構成している。

【００８０】図８において、１０２，１０３は表面伝導
型電子放出素子１０４の一対の素子電極４，５（図１及
び図２参照）に接続されたＸ方向配線及びＹ方向配線
で、各々外部端子Ｄｘ１ないしＤｘｍ、Ｄｙ１ないしＤ
ｙｎを有している。

【００８１】外囲器１１８は、上述の如く、フェ−スプ
レ−ト１１６、支持枠１１２、リアプレ−ト１１１で構
成されている。しかし、リアプレ−ト１１１は主に基板
１の強度を補強する目的で設けられるものであり、基板
１自体で十分な強度を持つ場合は別体のリアプレ−ト１
１１は不要であり、基板１に直接支持枠１１２を封着
し、フェ−スプレ−ト１１６、支持枠１１２、基板１に
て外囲器１１８を構成しても良い。また、フェースプレ
ート１１６とリアプレート１１１の間に、スペーサーと
呼ばれる不図示の支持体を更に設置することで、大気圧
に対して十分な強度を有する外囲器１１８とすることも
できる。

【００８２】蛍光膜１１４は、モノクロ−ムの場合は蛍
光体１２２のみから成るが、カラ−の場合は、蛍光体１
２２の配列により、ブラックストライプ（図９（ａ））
あるいはブラックマトリクス（図９（ｂ））等と呼ばれ
る黒色導電材１２１と、蛍光体１２２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を設ける目的
は、カラ−表示の場合必要となる三原色の各蛍光体１２
２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１１４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。黒色導電材１２
１の材料としては、通常よ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他の材料を用いることもでき
る。

【００８３】ガラス基板１１３に蛍光体１２２を塗布す
る方法としては、モノクロ−ム、カラ−によらず、沈殿
法や印刷法が用いられる。

【００８４】また、図８に示されるように、蛍光膜１１
４の内面側には通常メタルバック１１５が設けられる。
メタルバック１１５の目的は、蛍光体１２２（図９参
照）の発光のうち内面側への光をフェ−スプレ−ト１１
６側へ鏡面反射することにより輝度を向上すること、高
圧端子Ｈｖから電子ビ−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１１８内で発生した負イ
オンの衝突によるダメ−ジからの蛍光体１２２の保護等
である。メタルバック１１５は、蛍光膜１１４の作製
後、蛍光膜１１４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。

【００８５】フェ−スプレ−ト１１６には、更に蛍光膜
１１４の導電性を高めるため、蛍光膜１１４の外面側に
透明電極（不図示）を設けてもよい。

【００８６】前述の封着を行う際、カラ−の場合は各色
蛍光体１２２と表面伝導型電子放出素子１０４とを対応
させなくてはいけないため、十分な位置合わせを行う必
要がある。

【００８７】外囲器１１８内は、不図示の排気管を通
じ、１０^-7Ｔｏｒｒ程度の真空度にされ、封止される。
また、外囲器１１８の封止を行う直前あるいは封止後
に、ゲッタ−処理を行う場合もある。これは、抵抗加熱
あるいは高周波加熱等の加熱法により、外囲器１１８内
の所定の位置に配置したゲッタ−（不図示）を加熱し、
蒸着膜を形成する処理である。ゲッタ−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^-7Ｔｏｒｒの真空度を維持するためのものであ
る。

【００８８】尚、前述した活性化工程は、通常、外囲器
１１８の封止直前又は封止後に行われるもので、その内
容は前述の通りである。

【００８９】上述の表示パネル２０１は、例えば図１０
に示されるような駆動回路で駆動することができる。
尚、図１０において、２０１は前記表示パネルであり、
２０２は走査回路、２０３は制御回路、２０４はシフト
レジスタ、２０５はラインメモリ、２０６は同期信号分
離回路、２０７は変調信号発生器、Ｖｘ及びＶａは直流
電圧源である。

【００９０】図１０に示されるように、表示パネル２０
１は、外部端子Ｄｘ１ないしＤｘｍ、外部端子Ｄｙ１な
いしＤｙｎ、及び高圧端子Ｈｖを介して外部の電気回路
と接続されている。このうち、外部端子Ｄｘ１ないしＤ
ｘｍには、前記表示パネル２０１内に設けられている表
面伝導型電子放出素子、すなわちｍ行ｎ列の行列状にマ
トリクス配置された表面伝導型電子放出素子群を１行
（ｎ素子）づつ順次駆動して行くための走査信号が印加
される。

【００９１】一方、外部端子Ｄｙ１ないしＤｙｎには、
前記走査信号により選択された１行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。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。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
十分なエネルギーを付与する為の加速電圧である。

【００９２】走査回路２０２は、内部にｍ個のスイッチ
ング素子（図１０中、Ｓ１ないしＳｍで模式的に示す）
を備えるもので、各スイッチング素子Ｓ１〜Ｓｍ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て、表示パネル２０１の外
部端子Ｄｘ１ないしＤｘｍと電気的に接続するものであ
る。各スイッチング素子Ｓ１〜Ｓｍは、制御回路２０３
が出力する制御信号Ｔｓｃａｎに基づいて動作するもの
で、実際には、例えばＦＥＴのようなスイッチング機能
を有する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。

【００９３】本例における前記直流電圧源Ｖｘは、前記
表面伝導型電子放出素子の特性（しきい値電圧）に基づ
き、走査されていない表面伝導型電子放出素子に印加さ
れる駆動電圧がしきい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。

【００９４】制御回路２０３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
動作を整合させる働きをもつものである。次に説明する
同期信号分離回路２０６より送られる同期信号Ｔｓｙｎ
ｃに基づいて、各部に対してＴｓｃａｎ、Ｔｓｆｔ及び
Ｔｍｒｙの各制御信号を発生する。

【００９５】同期信号分離回路２０６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為の回路で、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２０６
により分離された同期信号は、これも良く知られるよう
に、垂直同期信号と水平同期信号より成る。ここでは説
明の便宜上、Ｔｓｙｎｃとして図示する。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信号と図示する。このＤＡＴＡ信号はシフトレジ
スタ２０４に入力される。

【００９６】シフトレジスタ２０４は、時系列的にシリ
アル入力される前記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２０３より送られる制御信号Ｔｓｆｔに基づいて動
作する。この制御信号Ｔｓｆｔは、シフトレジスタ２０
４のシフトクロックであると言い換えても良い。また、
シリアル／パラレル変換された画像１ライン分（表面伝
導型電子放出素子のｎ素子分の駆動データに相当する）
のデータは、Ｉｄ１ないしＩｄｎのｎ個の並列信号とし
て前記シフトレジスタ２０４より出力される。

【００９７】ラインメモリ２０５は、画像１ライン分の
データを必要時間だけ記憶する為の記憶装置であり、制
御回路２０３より送られる制御信号Ｔｍｒｙに従って適
宜Ｉｄ１ないしＩｄｎの内容を記憶する。記憶された内
容は、Ｉ’ｄ１ないしＩ’ｄｎとして出力され、変調信
号発生器２０７に入力される。

【００９８】変調信号発生器２０７は、前記画像データ
Ｉ’ｄ１ないしＩ’ｄｎの各々に応じて、表面伝導型電
子放出素子の各々を適切に駆動変調する為の信号線で、
その出力信号は、外部端子Ｄｙ１ないしＤｙｎを通じて
表示パネル２０１内の表面伝導型電子放出素子に印加さ
れる。

【００９９】前述したように、表面伝導型電子放出素子
は電子放出に明確なしきい値電圧を有しており、しきい
値電圧を超える電圧が印加された場合にのみ電子放出が
生じる。また、しきい値電圧を超える電圧に対しては、
表面伝導型電子放出素子への印加電圧の変化に応じて放
出電流も変化して行く。表面伝導型電子放出素子の材料
や構成、製造方法の一部を変える事により、しきい値電
圧の値や、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事が
言える。

【０１００】即ち、表面伝導型電子放出素子にパルス状
の電圧を印加する場合、例えばしきい値電圧以下の電圧
を印加しても電子放出は生じないが、しきい値電圧を超
える電圧を印加する場合には電子放出を生じる。その
際、第１には電圧パルスの波高値を変化させることによ
り、出力される電子ビームの強度を制御することが可能
である。第２には、電圧パルスの幅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。

【０１０１】従って、入力信号に応じて表面伝導型電子
放出素子を変調する方式としては、電圧変調方式とパル
ス幅変調方式とが挙げられる。電圧変調方式を行う場
合、変調信号発生器２０７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できる電圧変調方式の回路を用い
る。また、パルス幅変調方式を行う場合、変調信号発生
器２０７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パルス幅を変調で
きるパルス幅変調方式の回路を用いる。

【０１０２】シフトレジスタ２０４やラインメモリ２０
５は、デジタル信号式のものでもアナログ信号式のもの
でもよく、画像信号のシリアル／パラレル変換や記憶が
所定の速度で行えるものであればよい。

【０１０３】デジタル信号式を用いる場合には、同期信
号分離回路２０６の出力信号ＤＡＴＡをデジタル信号化
する必要がある。これは同期信号分離回路２０６の出力
部にＡ／Ｄ変換器を設けることで行える。

【０１０４】また、これと関連して、ラインメモリ２０
５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２０７に設けられる回路が若干異なるも
のとなる。

【０１０５】即ち、デジタル信号で電圧変調方式の場
合、変調信号発生器２０７には、例えば良く知られてい
るＤ／Ａ変換回路を用い、必要に応じて増幅回路等を付
け加えればよい。また、デジタル信号でパルス幅変調方
式の場合、変調信号発生器２０７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
ことで容易に構成することができる。更に、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よい。

【０１０６】一方、アナログ信号で電圧変調方式の場
合、変調信号発生器２０７には、例えばよく知られてい
るオペアンプ等を用いた増幅回路を用いればよく、必要
に応じてレベルシフト回路等を付け加えてもよい。ま
た、アナログ信号でパルス幅変調方式の場合、例えばよ
く知られている電圧制御型発振回路（ＶＣＯ）を用いれ
ばよく、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よ
い。

【０１０７】以上のような表示パネル２０１及び駆動回
路を有する本発明の画像形成装置は、外部端子Ｄｘ１〜
Ｄｘｍ及びＤｙ１〜Ｄｙｎから電圧を印加することによ
り、任意の電子放出素子１０４から電子を放出させるこ
とができ、高圧端子Ｈｖを通じてメタルバック１１５あ
るいは透明電極（不図示）に高電圧を印加して電子ビ−
ムを加速し、加速した電子ビームを蛍光膜１１４に衝突
させることで生じる励起・発光によって、ＮＴＳＣ方式
のテレビ信号に応じてテレビジョン表示を行うことがで
きるものである。

【０１０８】尚、以上説明した構成は、表示等に用いら
れる本発明の画像形成装置を得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
に限られるものではなく、画像形成装置の用途に適する
よう、適宜選択されるものである。また、入力信号例と
してＮＴＳＣ方式を挙げたが、本発明の画像形成装置は
これに限られるものではなく、ＰＡＬ，ＳＥＣＡＭ方式
等の他の方式でもよく、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方式でもよい。

【０１０９】次に、前述の梯型配置の電子源及びこれを
用いた本発明の画像形成装置の一例について、図１１及
び図１２を用いて説明する。

【０１１０】図１１において、１は基板、１０４は表面
伝導型電子放出素子、３０４は表面伝導型電子放出素子
１０４を接続する共通配線で１０本設けられており、各
々外部端子Ｄ１〜Ｄ１０を有している。表面伝導型電子
放出素子１０４は、基板１上に並列に複数個配置され
る。これを素子行と呼ぶ。そしてこの素子行が複数行配
置されて電子源を構成している。

【０１１１】各素子行の共通配線３０４（例えば外部端
子Ｄ１とＤ２の共通配線３０４）間に適宜の駆動電圧を
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、電子ビームを放出させたい素子行にはし
きい値電圧を超える電圧を印加し、電子ビームを放出さ
せたくない素子行にはしきい値電圧以下の電圧を印加す
るようにすればよい。このような駆動電圧の印加は、各
素子行間に位置する共通配線Ｄ２〜Ｄ９について、各々
相隣接する共通配線３０４、即ち相隣接する外部端子Ｄ
２とＤ３，Ｄ４とＤ５，Ｄ６とＤ７，Ｄ８とＤ９の共通
配線３０４を一体の同一配線としても行うことができ
る。

【０１１２】図１２は、上記梯型配置の電子源を備えた
表示パネル３０１の構造を示す図である。

【０１１３】図１２において、３０２はグリッド電極、
３０３は電子が通過するための開口、Ｄ１〜Ｄｍは各表
面伝導型電子放出素子に電圧を印加するための外部端
子、Ｇ１〜Ｇｎはグリッド電極３０２に接続された端子
である。また、各素子行間の共通配線３０４は一体の同
一配線として基板１上に形成されている。

【０１１４】尚、図１２において図８と同じ符号は同じ
部材を示すものであり、図８に示される単純マトリクス
配置の電子源を用いた表示パネル２０１との大きな違い
は、基板１とフェースプレート１１６の間にグリッド電
極３０２を備えている点である。

【０１１５】基板１とフェースプレート１１６の間に
は、上記のようにグリッド電極３０２が設けられてい
る。このグリッド電極３０２は、表面伝導型電子放出素
子１０４から放出された電子ビームを変調することがで
きるもので、梯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に、
各表面伝導型電子放出素子１０４に対応して１個づつ円
形の開口３０３を設けたものとなっている。

【０１１６】グリッド電極３０２の形状や配置位置は、
必ずしも図１２に示すようなものでなくともよく、開口
３０３をメッシュ状に多数設けることもあり、またグリ
ッド電極３０２を、例えば表面伝導型電子放出素子１０
４の周囲や近傍に設けてもよい。

【０１１７】外部端子Ｄ１〜Ｄｍ及びＧ１〜Ｇｎは不図
示の駆動回路に接続されている。そして、素子行を１列
づつ順次駆動（走査）していくのと同期して、グリッド
電極３０２の列に画像１ライン分の変調信号を印加する
ことにより、各電子ビームの蛍光膜１１４への照射を制
御し、画像を１ラインづつ表示することができる。

【０１１８】以上のように、本発明の画像形成装置は、
単純マトリクス配置及び梯型配置のいずれの本発明の電
子源を用いても得ることができ、上述したテレビジョン
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得
られる。更には、感光ドラム等とで構成した光プリンタ
−の露光装置としても用いることができるものである。

【０１１９】

【実施例】以下に実施例を挙げ、本発明を更に説明す
る。

【０１２０】［実施例１］本実施例の電子放出素子とし
て、図１に示した構成の表面伝導型電子放出素子を作製
した。図１（ａ）は本素子の平面図を、図１（ｂ）は断
面図を示している。なお、図中のＷは素子電極４，５の
幅、Ｌは素子電極４，５間の間隔、ｄは素子電極の厚さ
を表している。

【０１２１】図３を用いて、本実施例の表面伝導型電子
放出素子の製造方法を述べる。尚、以下の工程ａ〜ｃは
図３の（ａ）〜（ｃ）に対応する。

【０１２２】工程ａ：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、Ｎｉ
からなる素子電極４，５を形成した。この時、素子電極
間隔Ｌは３μｍ、素子電極の幅Ｗを５００μｍ、その厚
さｄを１０００Åとした。

【０１２３】工程ｂ：有機パラジウム（奥野製薬（株）
製、ｃｃｐ−４２３０）含有溶液を塗布した後、３００
℃で１０分間の加熱処理をして、酸化パラジウム（Ｐｄ
Ｏ）微粒子（平均粒径：７０Å）からなる微粒子膜を形
成し、導電性薄膜３とした。ここで導電性薄膜３は、そ
の幅を３００μｍとし、素子電極４と５のほぼ中央部に
配置した。また、この導電性薄膜３の膜厚は１００Å、
シート抵抗値は５×１０⁴ Ω／□であった。

【０１２４】なお、ここで述べる微粒子の粒径とは、粒
子形状が認識可能な微粒子についての径を言う。

【０１２５】工程ｃ：素子電極４，５間に電圧を印加
し、導電性薄膜３をフォ−ミング処理することにより、
電子放出部２を形成した。フォ−ミング処理には図４
（ａ）に示した電圧波形を用いた。

【０１２６】本実施例ではＴ１を１ｍ秒、Ｔ２を１０ｍ
秒とし、三角波の波高値（フォ−ミング時のピ−ク電
圧）は５Ｖとし、フォ−ミング処理は約１×１０^-6Ｔｏ
ｒｒの真空雰囲気下で６０秒間行った。このようにして
作成された電子放出部２は亀裂を含んでおり、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３０Åであった。

【０１２７】以上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の測定を、図５に示した測定評
価系を用いて行った。

【０１２８】尚、測定条件は、アノ−ド電極５４と表面
伝導型電子放出素子間の距離Ｈを４ｍｍ、アノ−ド電極
５４の電位を１ｋＶ、電子放出特性測定時の真空装置５
５内の真空度を約１×１０^-6Ｔｏｒｒとした。その結
果、本実施例の素子では、図６中の実線で示したような
電流−電圧特性が得られた。本素子では、素子電圧８Ｖ
程度から急激に放出電流Ｉｅが増加し、素子電圧１４Ｖ
で素子電流Ｉｆが２．２ｍＡ、放出電流Ｉｅが１．１μ
Ａとなり、電子放出効率η＝Ｉｅ／Ｉｆ（％）は０．０
５％であった。

【０１２９】また、上記測定評価系において、アノード
電極５４に代えて、図８中に示したフェースプレート１
１６と同様の構成を有するターゲット部材を配置し、表
面伝導型電子放出素子から電子放出させてターゲット部
材上に輝点を形成させた。この輝点の輝度分布を観察し
たところ、電子放出部２の亀裂部分のバラツキが原因と
思われる輝度ムラが確認された。

【０１３０】続いて、上記の表面伝導型電子放出素子に
対して本発明の特徴とする微小針による加工工程を行っ
た。

【０１３１】本実施例では、まずＳＴＭの顕微鏡として
の機能により、電子放出部２の亀裂部分の形状を観察し
た。その結果、図１３に示すようにランダムに蛇行した
亀裂が確認され、この亀裂部分の幅は１０ｎｍ〜２００
ｎｍの範囲でばらついていた。

【０１３２】次に、上記亀裂部分の幅を１００ｎｍに整
形するように、切削する亀裂箇所を決定し、図１５に示
すように、ＳＴＭの探針５０１を制御して亀裂を切削し
た。

【０１３３】整形後の亀裂部分の形状を確認するため、
再度ＳＴＭにより観察したところ、亀裂部分の幅は９０
ｎｍ〜１５０ｎｍの範囲に納まっていた。

【０１３４】また、本実施例では行わなかったが、例え
ば、図２２に示すように、規則正しく、亀裂部分の幅を
制御してもよい。図２２（ａ）は補正前の形状である。
図２２（ｂ）は補正後の形状の例である。例えば、１０
ｎｍの幅の亀裂が５ｎｍ、と５０ｎｍ以上の亀裂が２０
から５０ｎｍ続くようにし、１０ｎｍの幅の亀裂がほぼ
１０００ｎｍに２５箇所できるように制御して形状を補
正した。また、図２２（ｃ）に示した例は三角型の形状
に補正した例である。

【０１３５】このように、本発明の本質は、亀裂形状の
補正にあり、その形状に関しては、その材料、活性化の
方法に依存して、最適なものを選ぶようにする。

【０１３６】以上のようにして得られた本発明の表面伝
導型電子放出素子から電子放出させ、先と同様にターゲ
ット部材上に輝点を形成し、この輝点の輝度分布を観察
したところ、輝度ムラは殆ど無かった。

【０１３７】［実施例２］本実施例では、多数の表面伝
導型電子放出素子を単純マトリクス配置した図７に示し
たような電子源を用いて、図８に示したような画像形成
装置を作製した例を説明する。

【０１３８】電子源の一部の平面図を図１７に示す。ま
た、図中のＡ−Ａ’断面図を図１８に示す。但し、図
７，図８，図１７，図１８において同じ符号は同じ部材
を示す。

【０１３９】ここで、１は基板、１０２はＸ方向配線
（下配線とも呼ぶ）、１０３はＹ方向配線（上配線とも
呼ぶ）、３は導電性薄膜、４，５は素子電極、、４０１
は層間絶縁層、４０２は素子電極４と下配線１０２との
電気的接続のためのコンタクトホ−ルである。

【０１４０】まず、電子源の製造方法を図１９を用いて
工程順に従って具体的に説明する。尚、以下の工程ａ〜
ｈは、図１９の（ａ）〜（ｈ）に対応する。

【０１４１】工程ａ：清浄化した青板ガラス上に厚さ
０．５μｍのシリコン酸化膜をスパッタ法で形成した基
板１上に、真空蒸着により、厚さ５０ÅのＣｒ、厚さ６
０００ÅのＡｕを順次積層した後、ホトレジスト（ＡＺ
１３７０ヘキスト社製）をスピンナ−により回転塗
布、ベ−クした後、ホトマスク像を露光、現像して、下
配線１０２のレジストパタ−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１
０２を形成した。

【０１４２】工程ｂ：次に、厚さ１．０μｍのシリコン
酸化膜からなる層間絶縁層４０１をＲＦスパッタ法によ
り堆積した。

【０１４３】工程ｃ：工程ｂで堆積したシリコン酸化膜
にコンタクトホ−ル４０２を形成するためのホトレジス
トパタ−ンを作り、これをマスクとして層間絶縁層４０
１をエッチングしてコンタクトホ−ル４０２を形成し
た。エッチングはＣＦ₄ とＨ₂ガスを用いたＲＩＥ（Ｒ
ｅａｃｔｉｖｅＩｏｎＥｔｃｈｉｎｇ）法によっ
た。

【０１４４】工程ｄ：その後、素子電極４，５と素子電
極間ギャップＧとなるべきパタ−ンをホトレジスト（Ｒ
Ｄ−２０００Ｎ−４１日立化成社製）で形成し、真空
蒸着法により、厚さ５０ÅのＴｉ、厚さ１０００ÅのＮ
ｉを順次堆積した。ホトレジストパタ−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Ｌが３μｍ、幅Ｗ１が３００μｍの素子電極４，５を
形成した。

【０１４５】工程ｅ：素子電極４，５の上に上配線１０
３のホトレジストパタ−ンを形成した後、厚さ５０Åの
Ｔｉ，厚さ５０００ÅのＡｕを順次真空蒸着により堆積
し、リフトオフにより不要の部分を除去して、所望の形
状の上配線１０３を形成した。

【０１４６】工程ｆ：図２０に本工程に関わる導電性薄
膜３のマスクの平面図の一部を示す。これは素子電極間
ギャップＬおよびこの近傍に開口を有するマスクであ
り、このマスクにより膜厚１０００ÅのＣｒ膜４０３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（ｃｃｐ−４２３０奥野製薬（株）製）をスピンナ
ーにより回転塗布、３００℃で１０分間の加熱焼成処理
をした。このようにして形成された主元素としてＰｄよ
りなる微粒子からなる導電性薄膜３の膜厚は１００Å、
シート抵抗は５×１０⁴ Ω／□であった。

【０１４７】工程ｇ：リフトオフ法によりＣｒ膜４０３
を除去して、所望のパターン形状を有する導電性薄膜３
を形成した。

【０１４８】工程ｈ：全面にレジストを塗布し、マスク
を用いて露光の後現像し、コンタクトホール４０２部分
のみレジストを除去した。この後、真空蒸着により、厚
さ５０ÅのＴｉ、厚さ５０００ÅのＡｕを順次堆積し、
リフトオフにより不要な部分を除去することによりコン
タクトホール４０２を埋め込んだ。

【０１４９】以上の工程により、基板１上に下配線１０
２、層間絶縁層４０１、上配線１０３、素子電極４，
５、導電性薄膜３等を形成し、未フォーミングの電子源
を得た。

【０１５０】次に、下配線１０２及び上配線１０３を通
じ、実施例１に示した要領で各表面伝導型電子放出素子
の素子電極４，５間に電圧を印加し、前述のフォーミン
グ処理を行い、電子放出部２を形成した。

【０１５１】図５に示した測定評価系において、アノー
ド電極５４に代えて、図８中に示したフェースプレート
１１６と同様の構成を有するターゲット部材を配置し、
上記電子源の全ての表面伝導型電子放出素子から電子放
出させてターゲット部材上に多数の輝点を形成させた。
これらの輝点の輝度のバラツキを観察したところ、全輝
点の輝度の平均値の１．３倍以上の輝度を有するものが
５個数％存在していた。

【０１５２】続いて、上記の電子源に対して本発明の特
徴とする微小針による加工工程を行った。

【０１５３】本実施例では、先に観察された全輝点の輝
度の平均値の１．３倍以上の輝度の輝点に対応する表面
伝導型電子放出素子についてのみ、実施例１に示した要
領で電子放出部２の亀裂部分の整形を行った。

【０１５４】以上のようにして得られた本発明の電子源
において、全表面伝導型電子放出素子から電子放出さ
せ、先と同様にターゲット部材上に多数の輝点を形成
し、これらの輝点の輝度のバラツキを観察した。その結
果、亀裂部分の整形を行った表面伝導型電子放出素子の
輝度が低下し、各輝点の輝度のバラツキが低減された。

【０１５５】次に、上記の電子源を用いて画像形成装置
を作製した。作製手順を図８及び図９を参照して以下に
説明する。

【０１５６】まず、電子源の基板１をリアプレ−ト１１
１に固定した後、基板１の５ｍｍ上方に、フェ−スプレ
−ト１１６（ガラス基板１１３の内面に画像形成部材で
あるところの蛍光膜１１４とメタルバック１１５が形成
されて構成される。）を支持枠１１２を介し配置し、フ
ェ−スプレ−ト１１６、支持枠１１２、リアプレ−ト１
１１の接合部にフリットガラスを塗布し、大気中で４０
０℃乃至５００℃で１０分以上焼成することで封着し
た。また、リアプレ−ト１１１への基板１の固定もフリ
ットガラスで行った。

【０１５７】画像形成部材であるところの蛍光膜１１４
は、モノクロ−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９（ａ）参照）を
採用し、先に黒色導電材１２１でブラックストライプを
形成し、その間隙部にスラリー法により各色蛍光体１２
２を塗布して蛍光膜１１４を作製した。黒色導電材１２
１としては、通常よく用いられている黒鉛を主成分とす
る材料を用いた。

【０１５８】また、蛍光膜１１４の内面側にはメタルバ
ック１１５を設けた。メタルバック１１５は、蛍光膜１
１４の作製後、蛍光膜１１４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、Ａ
ｌを真空蒸着することで作製した。

【０１５９】フェ−スプレ−ト１１６には、更に蛍光膜
１１４の導電性を高めるため、蛍光膜１１４の外面側に
透明電極が設けられる場合もあるが、本実施例では、メ
タルバック１１５のみで十分な導電性が得られたので省
略した。

【０１６０】前述の封着を行う際、カラーの場合は各色
蛍光体１２２と電子放出素子１０４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。

【０１６１】この後、不図示の排気管を通じ、外囲器１
１８内を１０^-6.5Ｔｏｒｒ程度の真空度とし、該排気管
をガスバ−ナで熱することで溶着し、外囲器１１８の封
止を行った。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−処理を行った。ゲッターは
Ｂａを主成分とした。

【０１６２】以上のようにして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２０１（図８参照）に
おいて、容器外端子Ｄｘ１ないしＤｘｍとＤｙ１ないし
Ｄｙｎを通じ、走査信号及び変調信号を不図示の信号発
生手段により各々電子放出素子１０４に印加することに
より電子放出させると共に、高圧端子Ｈｖを通じてメタ
ルバック１１５に数ｋＶ以上の高圧を印加して、電子ビ
−ムを加速し、蛍光膜１１４に衝突させ、励起・発光さ
せることで画像表示を行った。その結果、本実施例の電
子源は、各表面伝導型電子放出素子間の電子放出特性の
バラツキが小さく、極めて良好な画像が得られた。

【０１６３】［実施例３］図２１は、実施例２の表示パ
ネル（ディスプレイパネル）２０１（図８参照）を、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本
発明の画像表示装置の一例を示す図である。

【０１６４】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は入出力インターフェース回
路、１００６はＣＰＵ、１００７は画像生成回路、１０
０８，１００９及び１０１０は画像メモリインターフェ
ース回路、１０１１は画像入力インターフェース回路、
１０１２及び１０１３はＴＶ信号受信回路、１０１４は
入力部である。

【０１６５】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。

【０１６６】以下、画像信号の流れに沿って各部を説明
してゆく。

【０１６７】先ず、ＴＶ信号受信回路１０１３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ための回路である。

【０１６８】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、ＳＥ
ＣＡＭ方式などの諸方式でも良い。また、これらよりさ
ら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２０１の利点
を生かすのに好適な信号源である。

【０１６９】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。

【０１７０】画像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などのような有線伝送系を
用いて伝送されるＴＶ画像信号を受信するための回路で
ある。前記ＴＶ信号受信回路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。

【０１７１】画像入力インターフェース回路１０１１
は、例えばＴＶカメラや画像読取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。

【０１７２】画像メモリインターフェース回路１０１０
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。

【０１７３】画像メモリインターフェース回路１００９
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１０
０４に出力される。

【０１７４】画像メモリ−インターフェース回路１００
８は、いわゆる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
に出力される。

【０１７５】入出力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、コンピュータネッ
トワークもしくはプリンタ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
力を行な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なうことも可能である。

【０１７６】画像生成回路１００７は、前記入出力イン
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、或いはＣＰＵ１００６
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や、
画像処理を行なうためのプロセッサなどをはじめとして
画像の生成に必要な回路が組み込まれている。

【０１７７】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
前記入出力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。

【０１７８】ＣＰＵ１００６は、主として本表示装置の
動作制御や、表示画像の生成、選択、編集に関わる作業
を行なう。

【０１７９】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２０１に表示する画像
信号を適宜選択したり組み合わせたりする。また、その
際には表示する画像信号に応じてディスプレイパネルコ
ントローラ１００２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、
或いは前記入出力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をアクセスして画像デー
タや文字・図形情報を入力する。

【０１８０】尚、ＣＰＵ１００６は、むろんこれ以外の
目的の作業にも関わるものであっても良い。例えば、パ
ーソナルコンピュータやワードプロセッサなどのよう
に、情報を生成したり処理する機能に直接関わっても良
い。或いは前述したように、入出力インターフェース回
路１００５を介して外部のコンピューターネットワーク
と接続し、例えば数値計算などの作業を外部機器と協同
して行なっても良い。

【０１８１】入力部１０１４は、前記ＣＰＵ１００６に
使用者が命令やプログラム、或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
など多様な入力機器を用いることが可能である。

【０１８２】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、
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１
００４は内部に画像メモリを備えるのが望ましい。これ
は、例えばＭＵＳＥ方式をはじめとして、逆変換するに
際して画像メモリを必要とするようなテレビ信号を扱う
ためである。

【０１８３】画像メモリを備えることにより、静止画の
表示が容易になる。或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、合成をはじ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。

【０１８４】マルチプレクサ１００３は前記ＣＰＵ１０
０６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
うち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、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。

【０１８５】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。

【０１８６】ディスプレイパネル２０１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２０１
の駆動用電源（不図示）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２０１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、コントラスト、色調、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１０
０１に対して出力する場合もある。

【０１８７】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。

【０１８８】以上、各部の機能を説明したが、図２１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２
０１に表示することが可能である。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１００４
において逆変換された後、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、ディ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。

【０１８９】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ＣＰＵ１００６が関与することにより、単に複数
の画像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
縦横比変換などをはじめとする画像処理や、合成、消
去、接続、入れ替え、はめ込みなどをはじめとする画像
編集を行な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良い。

【０１９０】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、コンピューターの端末機
器、ワードプロセッサをはじめとする事務用端末機器、
ゲーム機などの機能を一台で兼ね備えることが可能で、
産業用或いは民生用として極めて応用範囲が広い。

【０１９１】尚、図２１は、電子放出素子を電子ビーム
源とする表示パネルを用いた画像形成装置とする場合の
構成の一例を示したに過ぎず、本発明の画像形成装置が
これのみに限定されるものでないことは言うまでもな
い。

【０１９２】例えば図２１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
を追加しても良い。例えば、本画像形成装置をテレビ電
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などを構成要素に
追加するのが好適である。

【０１９３】本画像形成装置においては、とりわけ本発
明によるディスプレイパネル２０１の薄型化が容易なた
め、表示装置の奥行きを小さくすることができる。それ
に加えて、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、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。

【０１９４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
電子放出部となる亀裂部分の設計が可能となり、１素子
内の電子放出分布のバラツキを低減させることができ
る。

【０１９５】また、多数の素子をより高密度に配列形成
するために素子を小型化した場合にも、１素子内の電子
放出分布のバラツキを低減させることができると共に、
各素子間の電子放出特性のバラツキを低減させることが
できる。

【０１９６】このため、本発明の電子源を用いた本発明
の画像形成装置は、画像ムラの少ない良好な画像が得ら
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の表面伝導型電子放出素子の一構成例を
示す図である。

【図２】本発明の表面伝導型電子放出素子の別の構成例
を示す図である。

【図３】図１の表面伝導型電子放出素子の製造方法の一
例を説明するための図である。

【図４】フォーミング処理に用いる電圧波形の一例であ
る。

【図５】表面伝導型電子放出素子の電子放出特性を測定
するための測定評価系の概略図である。

【図６】本発明の表面伝導型電子放出素子の、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
な例を示す図である。

【図７】単純マトリクス配置の電子源の概略図である。

【図８】単純マトリクス配置の電子源を備えた表示パネ
ルの概略構成を示す部分切り欠き斜視図である。

【図９】表示パネルに用いる蛍光膜の構成例を示す図で
ある。

【図１０】ＮＴＳＣ方式のテレビ信号に応じて画像表示
を行う画像形成装置の駆動回路の一例を示すブロック図
である。

【図１１】梯型配置の電子源の概略図である。

【図１２】梯型配置の電子源を備えた表示パネルの概略
構成を示す部分切り欠き斜視図である。

【図１３】フォーミングにより形成された亀裂からなる
電子放出部の形状を示す平面図である。

【図１４】フォーミングにより形成された亀裂からなる
電子放出部を示す断面図である。

【図１５】本発明に関わる微小針による加工工程を説明
するための断面図である。

【図１６】本発明に関わる微小針による加工工程を経た
表面伝導型電子放出素子の平面図である。

【図１７】実施例２にて示す単純マトリクス配置の電子
源の部分平面図である。

【図１８】図１７の電子源の部分断面図である。

【図１９】図１７の電子源の製造工程を説明するための
図である。

【図２０】図１７の電子源の製造工程で用いたマスクの
部分平面図である。

【図２１】実施例３にて示す画像形成装置のブロック図
である。

【図２２】本発明による電子放出部の亀裂部分の形状補
正を説明するための図である。

【符号の説明】

１基板２電子放出部３導電性薄膜４，５素子電極５０導電性薄膜３を流れる素子電流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２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２より放出される電子を捕捉するため
のアノ−ド電極５５真空装置５６排気ポンプ１０２Ｘ方向配線１０３Ｙ方向配線１０４表面伝導型電子放出素子１０５結線１１１リアプレ−ト１１２支持枠１１３ガラス基板１１４蛍光膜１１５メタルバック１１６フェ−スプレ−トＨｖ高圧端子１１８外囲器１２１黒色導電材１２２蛍光体２０１表示パネル２０２走査回路２０３制御回路２０４シフトレジスタ２０５ラインメモリ２０６同期信号分離回路２０７変調信号発生器Ｖａ直流電圧源Ｖｘ直流電圧源３０１表示パネル３０２グリッド電極３０３電子が通過するための開口３０４電子放出素子１０４を配線する共通配線４０１層間絶縁層４０２コンタクトホール４０３Ｃｒ膜５０１探針１００１ディスプレイパネル２０１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入出力インターフェース回路１００６ＣＰＵ１００７画像生成回路１００８，１００９，１０１０画像メモリインターフ
ェース回路１０１１画像入力インターフェース回路１０１２，１０１３ＴＶ信号受信回路１０１４入力部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に設けられた一対の素子電極間を
連絡する導電性薄膜に電子放出部が設けられた表面伝導
型電子放出素子の製造方法において、上記電子放出部を含む導電性薄膜を微小針により加工す
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】前記導電性薄膜の加工工程が、走査型ト
ンネル顕微鏡の探針により前記電子放出部を整形するも
の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】請求項１又は２に記載の製造方法により
得られた電子放出素子。
【請求項４】一対の素子電極間を連絡する導電性薄膜
に電子放出部が設けられた表面伝導型電子放出素子を、
基板上に複数備えた電子源の製造方法において、上記複数の電子放出素子のうち少なくとも１つに対し
て、上記電子放出部を含む導電性薄膜を微小針により加
工する工程を有することを特徴とする電子源の製造方
法。
【請求項５】前記導電性薄膜の加工工程が、走査型ト
ンネル顕微鏡の探針により前記電子放出部を整形するも
のであることを特徴とする請求項４に記載の電子源の製
造方法。
【請求項６】前記電子源は、複数の電子放出素子を配
列した素子列を少なくとも１列以上有し、各電子放出素
子を駆動するための配線がマトリクス配置されているこ
とを特徴とする請求項４又は５に記載の電子源の製造方
法。
【請求項７】前記電子源は、複数の電子放出素子を配
列した素子列を少なくとも１列以上有し、各電子放出素
子を駆動するための配線が梯状配置されていることを特
徴とする請求項４又は５に記載の電子源の製造方法。
【請求項８】請求項４〜７いずれかに記載の製造方法
により得られた電子源。
【請求項９】一対の素子電極間を連絡する導電性薄膜
に電子放出部が設けられた表面伝導型電子放出素子を基
板上に複数備えた電子源と、該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を有する
画像形成装置の製造方法において、上記複数の電子放出素子のうち少なくとも１つに対し
て、上記電子放出部を含む導電性薄膜を微小針により加
工する工程を有することを特徴とする画像形成装置の製
造方法。
【請求項１０】前記導電性薄膜の加工工程が、走査型
トンネル顕微鏡の探針により前記電子放出部を整形する
ものであることを特徴とする請求項９に記載の画像形成
装置の製造方法。
【請求項１１】前記電子源は、複数の電子放出素子を
配列した素子列を少なくとも１列以上有し、各電子放出
素子を駆動するための配線がマトリクス配置されている
ことを特徴とする請求項９又は１０に記載の画像形成装
置の製造方法。
【請求項１２】前記電子源は、複数の電子放出素子を
配列した素子列を少なくとも１列以上有し、各電子放出
素子を駆動するための配線が梯状配置されていることを
特徴とする請求項９又は１０に記載の画像形成装置の製
造方法。
【請求項１３】請求項９〜１２いずれかに記載の製造
方法により得られた画像形成装置。