JPH0855563A - 電子放出素子、電子源及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 駆動時における電気的耐性に優れ、安定性及
び電子放出効率に優れる電子放出素子、電子源及び画像
形成装置を提供する。 【構成】 基体上に形成された対向する一対の素子電極
５，６と電子放出部３を有する薄膜４からなる表面伝導
型電子放出素子において、該電子放出部３を有する薄膜
４が導電性微粒子とグラファイトまたは／およびアモル
ファスカーボンを含む電子放出素子。該電子放出素子を
基体上に複数個配置してなる電子源、その電子源を使用
した画像形成装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子源およびその応用
である表示装置等の画像形成装置にかかわり、特に、新
規な構成の表面伝導型電子放出素子、電子源およびその
応用である表示装置等の画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子放出素子として熱電子源と冷
陰極電子源の２種類が知られている。冷陰極電子源には
電界放出型（以下ＦＥ型と略す）、金属／絶縁層／金属
型（以下ＭＩＭ型と略す）や表面伝導型電子放出素子
（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”、Ａｄｖａｎｃｅ ｉｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｐｈ
ｙｓｉｃｓ、第８巻、第８９頁（１９５６年）やＣ.
Ａ. Ｓｐｉｎｄｔ、”Ｐｈｙｓｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒ
ｔｉｅｓ ｏｆ ｔｈｉｎ−ｆｉｌｍ ｆｉｅｌｄ ｅ
ｍｉｓｓｉｏｎ ｃａｔｈｏｄｅｓ ｗｉｔｈ ｍｏｌ
ｙｂｄｅｎｕｍ ｃｏｎｅｓ”、Ｊ. Ａｐｐｌ. Ｐｈｙ
ｓ. 、第４７巻、第５２４８頁（１９７６年）等が知ら
れている。

【０００４】ＭＩＭ型の例としては、Ｃ. Ａ. Ｍｅａ
ｄ、”Ｔｈｅ ｔｕｎｎｅｌ−ｅｍｉｓｓｉｏｎ ａｍ
ｐｌｉｆｉｅｒ”、Ｊ. Ａｐｐｌ. Ｐｈｙｓ. 、第３２
巻、第６４６頁（１９６１年）等が知られている。

【０００５】ＳＣＥ型の例としては、Ｍ. Ｉ. Ｅｌｉｎ
ｓｏｎ、”Ｒａｄｉｏ Ｅｎｇ.Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｐ
ｙｓ. ”、１０、（１９６５）等がある。ＳＣＥ型は基
板上に形成された小面積の薄膜に対して、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
ものであり、ここで用いられる薄膜材料としては、前記
Ｍ. Ｉ. Ｅｌｉｎｓｏｎ等によるＳｎＯ₂ 薄膜、Ａｕ薄
膜［Ｇ. Ｄｉｔｔｍｅｒ：”Ｔｈｉｎ Ｓｏｌｉｄ Ｆ
ｉｌｍｓ”、第９巻、第３１７頁（１９７２年）］、Ｉ
ｎ₂ Ｏ₃ ／ＳｎＯ₂ 薄膜［Ｍ. Ｈａｒｔｗｅｌｌ ａｎ
ｄ Ｃ. Ｇ.Ｆｏｎｓｔａｄ：”ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ.
ＥＤ Ｃｏｎｆ. ”、５１９（１９７５年）］、カ
ーボン薄膜［荒木久 他：真空、第２６巻、第１号、２
２頁（１９８３年）］等が報告されている。

【０００６】これらＳＣＥの典型的例として、前述の
Ｍ. Ｈａｒｔｗｅｌｌの素子構成を図１５に示す。同図
において１は絶縁性基板である。２は電子放出部形成用
薄膜で、Ｈ型形状のパターンにスパッタで形成された金
属酸化物薄膜等からなり、後述のフォーミングと呼ばれ
る通電処理により電子放出部３が形成される。尚、図中
のＬ₁ は０．５〜１ｍｍ、Ｗ₁ は０．１ｍｍに設定され
ている。

【０００７】フォーミングとは、前記電子放出部形成用
薄膜２の両端に直流電圧或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、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、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。

【０００８】従って電子放出部３とは、電子放出部形成
用薄膜２の一部に亀裂が発生し、その亀裂付近から電子
放出が行われ得る部分を指す。以下、フォーミングによ
り形成した電子放出部３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。

【０００９】前記フォーミング処理を施したＳＣＥは、
上述電子放出部を含む薄膜４に電圧を印加し、素子に電
流を流すことにより、上述電子放出部３より電子を放出
せしめるものである。このようなＳＣＥは、構造が単純
で製造も容易であることから、大面積にわたる多数素子
を配列形成できる利点がある。係る多数のＳＣＥを配列
形成した例としては、並列にＳＣＥ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
た電子源がある（例えば、特開平１−０３１３３２号公
報）。

【００１０】このようなＳＣＥを多数配置した電子源の
具体的応用としては、表示装置を挙げることができる。
ここで表示装置に関する動向について言及すれば、近
年、液晶を用いた平板型表示装置がＣＲＴに替わって普
及してきているものの、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、高品
位な表示画像が得られる自発光型の表示装置の開発が望
まれてきた。

【００１１】係る要望に対して、上述したＳＣＥを多数
配置した電子源を用い、係る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、かつ表示品位に優れた自発光型表示
装置といえる（例えば、米国特許第５０６６８８３号明
細書）。

【００１２】尚、従来、多数のＳＣＥより構成された表
示装置において、発光を行わしめる素子の選択は、上述
の多数のＳＣＥを一方向に結線した配線（行方向配線と
呼ぶ）、前記行配線と直交する方向（列方向と呼ぶ）に
結線した列方向配線、及び該ＳＣＥとその上部に非接触
配置された蛍光体間との空間に設置された制御電極（グ
リッドと呼ぶ）とへの適当な駆動信号によるものであ
り、例えば、特開平１−２８３７４９公報等に開示され
ているものである。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】ＳＣＥを実用化するに
あたっては、安定で制御された電子放出特性、及びその
効率の向上が必要とされることはいうまでもない。ここ
で効率とは、ＳＣＥの一対の対向する素子電極に電圧を
印加したとき、流れる電流（以降素子電流Ｉ_f と呼ぶ）
と真空中に放出される電流（以降電子放出電流Ｉ_e と呼
ぶ）との電流比をさす。つまり、素子電流はできるだけ
小さく、電子放出電流はできるだけ大きいことが望まし
い。

【００１４】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、例えば蛍光体を画像形成部材とする画
像形成装置において、低電流で明るい高品位な画像形成
装置、例えばフラットテレビが実現される。また、低電
流化にともない、画像形成装置を構成する駆動回路等も
安価になることも期待できる。

【００１５】ところで安定かつ効率のよい電子放出特性
を有するＳＣＥを作成するには、駆動時における上記素
子電流Ｉ_f 及び電子放出電流Ｉ_e が安定であることが必
要条件となるが、これらの安定性は電子放出部の構造に
依存し、特に素子電流によって構造が変化しないような
電気的耐性が要求される。

【００１６】本発明は、上記問題を鑑み、駆動時におけ
る電気的耐性に優れ、結果として安定性及び電子放出効
率に優れるＳＣＥの新規な構成と製法、及びそれを用い
た電子源及び画像形成装置を提供するものである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、基体上
に形成された対向する一対の素子電極と電子放出部を有
する薄膜からなる表面伝導型電子放出素子において、該
電子放出部を有する薄膜が導電性微粒子とグラファイト
または／およびアモルファスカーボンを含むことを特徴
とする電子放出素子である。

【００１８】また、本発明は、基体上に形成された対向
する一対の素子電極と電子放出部を有する薄膜からなる
表面伝導型電子放出素子の製造方法において、少なくと
も、一対の素子電極を形成する工程と、電子放出部を設
ける薄膜を形成する工程と、フォーミング工程とからな
る電子放出素子の製造方法である。

【００１９】さらに、本発明は、入力信号に応じて電子
を放出する電子源であって、上記の電子放出素子を基体
上に複数個配置してなることを特徴とする電子源であ
る。また、本発明は、入力信号にもとづいて画像を形成
する装置であって、少なくとも、画像形成部材と上記の
電子源より構成されていることを特徴とする画像形成装
置である。

【００２０】以下、本発明を詳細に説明する。本発明の
電子放出素子は、基体上に形成された対向する一対の素
子電極と電子放出部を有する薄膜からなる表面伝導型電
子放出素子において、上記電子放出部を有する薄膜が、
導電性微粒子とグラファイト若しくはアモルファスカー
ボン若しくはそれらの混合物を含むことを特徴とする電
子放出素子である。

【００２１】また、上記電子放出素子の作成法は少なく
とも、電子放出部を設ける薄膜を形成する工程と、一対
の素子電極を形成する工程と、フォーミング工程とから
なる電子放出素子の製法であって、該電子放出部を設け
る薄膜を形成する工程が、金属若しくは金属酸化物若し
くは有機金属化合物を分散させた高分子化合物からなる
薄膜を形成した後、これを６００〜３０００℃で、１０
分〜３時間程度焼成するものである。

【００２２】入力信号に応じて電子を放出する電子源に
おいては、上記の電子放出素子を基体上に複数個配置し
たことを特徴とした電子源であって、詳しくは、基体に
複数の電子放出素子を並列に配置し、個々の素子の両端
を配線に接続した電子放出素子群を複数個有し、更に、
各素子に対する変調手段を有している配置法、或は、基
体に互いに電気的に絶縁された複数本のＸ方向配線と、
これらと交差する方向に設置された複数本のＹ方向配線
が設置され、各Ｘ方向配線と各Ｙ方向配線との交差点毎
に電子放出素子を配置し、各素子の一対の素子電極の一
方を上記Ｘ方向配線に、他方を上記Ｙ方向配線に接続し
た電子源である。

【００２３】また、画像形成装置においては、入力信号
にもとづいて画像を形成する装置であって、少なくと
も、蛍光体等から成る画像形成部材と前記電子源より構
成されたことを特徴とする画像形成装置である。

【００２４】次に、本発明に係わるＳＣＥの基本的な構
成及びその作成方法について説明する。図１（ａ），
（ｂ）は、それぞれ本発明にかかわる基本的なＳＣＥの
構成を示す平面図及び断面図である。また図２は、係る
ＳＣＥの製造方法の一例を説明する図である。

【００２５】以下、図１及び２を用いて、本発明に関わ
る電子放出素子の基本的な構成、及びその製造方法を説
明する。図１，２において、1 は絶縁性基板、２は電子
放出部形成用薄膜、３は電子放出部、４は電子放出部を
含む薄膜、５と６は素子電極である。

【００２６】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を挙げ
ることができるが、後述するように本発明の素子作成工
程においては、６００〜３０００℃での熱処理が必要と
なるので耐熱性に優れる基板材料を利用しなければなら
ない。係る観点から、特に石英、シリコン、アルミナ等
の利用が好ましい。

【００２７】基板 1を洗剤、純水および有機溶剤により
十分に洗浄後、基板 1上に電子放出部形成用薄膜２を形
成する（図２（ａ）参照）。例えば、Ｐｄ、Ｒｕ、Ａ
ｇ、Ａｕ、Ｔｉ、Ｉｎ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｚｎ、Ｓ
ｎ、Ｔａ、Ｗ、Ｐｂ等の金属を混合せしめた高分子化合
物からなる薄膜を形成した後、これを６００℃以上で焼
成し、上記金属若しくはその酸化物及びアモルファスカ
ーボン若しくはグラファイトもしくはそれらの混合物を
含む薄膜を形成する。必要に応じて、係る薄膜をフォト
リソグラフィ技術を用いてパターニングし、電子放出部
形成用薄膜２を形成する。

【００２８】電子放出部形成用薄膜２を構成する材料の
具体例を挙げるならば、Ｐｄ、Ｒｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｔ
ｉ、Ｉｎ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｗ、
Ｐｂ等の金属、ＰｄＯ、ＳｎＯ₂ 、Ｉｎ₂ Ｏ₃ 、Ｐｂ
Ｏ、Ｓｂ₂ Ｏ₃ 等の金属酸化物を含むアモルファスカー
ボン若しくはグラファイトもしくはそれらの混合物であ
る。上記の金属若しくは金属酸化物は、微粒子状になっ
ていてもよい。即ち電子放出部形成用薄膜２は、上記微
粒子状の金属若しくは金属酸化物を含む、アモルファス
カーボン若しくはグラファイトである。係る微粒子の粒
径は、数Åより数千Å、好ましくは、１０〜２００Åで
ある。これらの金属若しくは金属酸化物のうち、特にＰ
ｄ若しくはＰｄＯ₂ の利用が、電子放出特性上の観点か
ら好ましい。

【００２９】ここで利用されるアモルファスカ−ボン若
しくはグラファイトは、高分子化合物を６００〜３００
０℃で焼成することによって得られる。従って、先ず、
予め上述の金属若しくは金属酸化物と高分子化合物とを
混合したものを、基板１上に堆積させる。堆積方法は、
従来公知の方法、例えば回転塗布法、ディップ法、印刷
法の他、ラングミュア・ブロジェット（以下ＬＢと記
す）法等に拠ればよく、本発明はその方法を限定するも
のではないが、堆積された膜の均一性に優れる点で、特
にＬＢ法の利用が好ましい。ＬＢ法の詳細については後
述する。

【００３０】次に、係る膜を上記温度（６００〜３００
０℃）で焼成すれば、本発明の微粒子状の金属若しくは
金属酸化物を含む、アモルファスカーボン若しくはグラ
ファイトもしくはそれらの混合物から成る電子放出部形
成用薄膜２を形成することができる。尚、この場合、高
分子化合物に混合する材料として、上記金属の単体或は
酸化物に加えて、上述金属を含む有機金属化合物（錯
体）を用いることもできる。何故なら、該有機金属化合
物に含まれる有機部位は、焼成工程中に脱着・昇華する
ので、金属、若しくは金属酸化物（酸素雰囲気下にて焼
成した場合、金属が酸化され金属酸化物が形成されるこ
とがある）が残るからである。以下、金属単体若しくは
金属酸化物若しくは有機金属化合物を混合した高分子化
合物を、金属を含む高分子化合物と記すことにする。

【００３１】電子放出部形成用薄膜２をできるだけ均一
に作成することは、素子特性上大切なことであることは
いうまでもない。即ち、金属類（金属単体若しくは金属
酸化物）とアモルファスカ−ボン若しくはグラファイト
が各々極端な凝集状態（マクロな相分離）をとらず、均
一に分散されている状態にあることが重要であり、係る
要請を達成するためには、金属を含む高分子化合物にお
いて、高分子化合物中の特定の置換基（カルボキシル
基、水酸基、アミノ基、エステル基等）が金属に配位し
ていることが望ましい。但し、架橋反応が起こるのはよ
くない。

【００３２】また、焼成工程中に高分子化合物が溶融、
脱着或は昇華しないことが望ましいことはいうまでもな
く、特に後者の観点から、具体的には、例えばポリイミ
ドの使用が特に好ましい。

【００３３】しかしながら、一般にポリイミド材料は有
機溶媒に不溶であるため、これを直接基板上に成膜する
ことは困難である。そこで通常は、対応する前駆体ポリ
アミック酸を成膜した後、化学的或は熱的に脱水・環化
すること（イミド化）によりポリイミド膜を得る。本発
明で利用可能な金属或は金属酸化物が分散されたポリイ
ミド膜を得るための方法としては、ポリアミック酸に所
望の金属若しくは有機金属化合物を混合し、係る混合物
を所望の基板上に成膜した後、イミド化するという方法
を挙げることができる。

【００３４】然し乍ら係る方法は実際には利用不可能で
ある場合が多い。その理由は、ポリアミック酸に上述の
金属類を混合すると、ポリアミック酸中のカルボキシル
基の金属への配位力が強いので、分子内及び、分子間で
架橋反応を起してゲル化してしまうからである。一旦ゲ
ル化した高分子化合物を成膜することは、最早著しく困
難であるといわざるをえない。係る問題点を克服し、ポ
リイミド中に金属、特にパラジウム及び／又は酸化パラ
ジウム、が分散された膜を均一に作成する方法が、本発
明者らによって報告されており、（平成６年８月１１日
出願の特許願、整理番号２７４２００７、発明の名称：
金属及び／又は金属酸化物を含む低抵抗なポリイミド膜
形成方法及び該ポリイミド膜を液晶配向膜として用いた
液晶素子、出願人 キヤノン株式会社）ここに述べられ
ている方法が本発明においても利用出来る。

【００３５】勿論これらに限定されるものではないが、
ここでその内容に触れると、目的とするポリイミドの前
駆体としてポリアミック酸エステルを用い、係るポリア
ミック酸エステルと金属パラジウム若しくは有機パラジ
ウム化合物の混合物、好ましくはパラジウムとポリアミ
ック酸エステルのエステル部位との間に弱い相互作用を
有する錯体化合物からなる材料を基板上に堆積させる工
程と、引き続いて上記ポリアミック酸エステルを化学的
及びまたは熱的にイミド化する工程とによって達成され
る。前記ポリアミック酸エステルの構造は、下記の式
（１）に示される。

【００３６】

【化１】

【００３７】（式（１）中、Ｒ₃ は炭素数１以上のアル
キル基であるが、これを水素に置換したものがポリアミ
ック酸であって、従って、Ｒ₁ ，Ｒ₂ としては、従来公
知のポリアミック酸と同じ構造を有するものを用いるこ
とができるのは勿論、これら以外のものであってもよ
い。

【００３８】Ｒ₁ ，Ｒ₂ の具体例を下記の化２に示す。

【００３９】

【化２】

【００４０】尚、２種以上のポリアミック酸エステルか
らなるコポリマーを用いてもよい。ポリアミック酸エス
テルは従来公知の方法により容易に合成可能であって、
例えば、対応するポリアミック酸を出発物質として、そ
の酸クロライドと所望のアルキル基（この場合Ｒ₃ ）を
有するアルコール或はアルコキサイドと反応させること
によって得られる。

【００４１】Ｒ₃ の炭素数の上限は特に限定されるもの
ではないが、イミド化時において脱離させる必要がある
ので、極端に大きなものは好ましいとはいえず、好まし
くは１以上３０以下、より好ましくは１以上２２以下で
ある。ポリアミック酸エステルは通常、Ｎ，Ｎ−ジメチ
ルアセトアミド（以下ＤＭＡｃと記す）、２−Ｎ−メチ
ルピロリドン（以下ＮＭＰと記す）、γ−ブチルラクト
ン等の極性溶媒、或はこれらを含む混合溶媒に可溶であ
る。

【００４２】つぎに、上述の溶媒に溶かしたポリアミッ
ク酸エステル溶液に金属パラジウム若しくは有機パラジ
ウム化合物を混合し、これらの混合物（以下ポリアミッ
ク酸エステル−Ｐｄ混合物と記す）溶液を調製する。こ
こで、有機溶剤に比較的容易に溶ける点から、金属パラ
ジウムよりも有機パラジウム化合物の利用が好ましい。
有機パラジウム化合物の構造としては、先に述べたよう
に、ポリアミック酸エステルのエステル部との間で弱い
錯体を形成し得るものであることが特に好ましい。

【００４３】すなわち、好ましい有機パラジウム化合物
は２つの配位子を有するものか、或は、４個の配位子を
有していて、少なくともその内の２つが容易に脱離可能
なものである。具体的な構造例を一般式（２）〜（４）
に示す。

【００４４】

【化３】 Ｐｄ²⁺［Ｒ₄ ＣＯＯ^- ］₂ （２） Ｐｄ［Ｒ₅ Ｒ₆ Ｒ₇ Ｎ］₂ （３） Ｐｄ²⁺［Ｒ₄ ＣＯＯ^- ］₂ ［Ｒ₅ Ｒ₆ Ｒ₇ Ｎ］₂ （４）

【００４５】式（２）〜（４）中、Ｒ₄ ，Ｒ₅ ，Ｒ₆ ，
Ｒ₇ は各々炭素数１以上３０以下の炭化水素鎖を示す。
炭化水素鎖としては、例えばメチル基、デシル基、オク
タデシル基等が挙げられる。これらの内、Ｒ₄ は水素で
あってもよい。またＲ₅ ，Ｒ₆ ，Ｒ₇ に関してはこれら
の内の１乃至２つが水素であっても良い。すなわちパラ
ジウムに配位しているアルキルアミンは１級, ２級, ３
級の何れのアミンでも良い。また、上記Ｒ₄ ，Ｒ₅ ，Ｒ
₆ ，Ｒ₇ を構成する水素の一部若しくは全てがフッ素で
置換されていても良い。

【００４６】以上のようにして調製されたポリアミック
酸エステル−Ｐｄ錯体を適当な方法により所望の基板上
に堆積させて、ポリアミック酸エステル−Ｐｄ錯体膜を
得る。ここで、前記ポリアミック酸エステル−Ｐｄ錯体
はゲル化していないので、これを基板上に堆積させる手
法としては、回転塗布法、ディップ法、ラングミュア・
ブロジェット（以下ＬＢと略す）法等、従来公知の各種
薄膜堆積方法を利用することができる。これらの内、回
転塗布法やディップ法に拠るのが最も簡便であるが、基
板上の広い面積にわたって均一な膜を形成することは必
ずしも容易ではない。加えて膜厚の制御性も余りよくな
い。これらに対してＬＢ法に拠れば、均一な膜を比較的
容易に再現性よく得ることができる。

【００４７】以下、ＬＢ法によってポリアミック酸エス
テル−Ｐｄ錯体膜を基板上に堆積する場合に利用可能な
材料の化学構造について述べる。ＬＢ法に用いるのに好
適なポリアミック酸エステル−Ｐｄ錯体は、これを水面
上に展開した際に単分子膜が形成されるように、親疎水
性のバランスがとれていることが重要であり、従って炭
素数８以上３０以下、より好ましくは、炭素数１０以上
２２以下のアルキル鎖を１単量体ユニットあたり０．５
以上の割合で有していることが望ましい。

【００４８】この様なポリアミック酸エステル−Ｐｄの
例としては、ポリアミック酸エステル部の構造（一般式
（１））に関し、例えば、Ｒ₃ の炭素数が８以上３０以
下のもの、より好ましくは、炭素数１０以上２２以下の
ものである。

【００４９】この場合、上記ポリアミック酸エステルに
混合する有機パラジウム化合物の構造は特に限定される
ものではないが、例えば、式（２）〜（４）に示される
ような化合物を利用する場合、Ｒ₄ ，Ｒ₅ ，Ｒ₆ ，Ｒ₇
を構成する炭素数は余り多くなくてもよく、式（５），
（６）のようなものを利用することができる。

【００５０】

【化４】 Ｐｄ²⁺［ＣＨ₃ ＣＯＯ^- ］₂ （５） Ｐｄ²⁺［ＣＨ₃ ＣＯＯ^- ］₂ ［（Ｃ₃ Ｈ₇ ）₂ ＮＣＨ₃ ］₂ （６）

【００５１】逆にポリアミック酸エステルのＲ₃ の炭素
数が少なくても、例えば１であっても、これに混合する
有機パラジウム化合物が炭素数８以上３０以下、好まし
くは炭素数１０以上２２以下のアルキル基を１本以上有
していれば、係るポリアミック酸エステル−Ｐｄ錯体の
単分子膜を形成することができる。炭素数がより少なく
ても差し支えない。従ってこの場合に利用可能な有機パ
ラジウム化合物としては、例えば下記の式（７）〜
（９）のようなものである。

【００５２】

【化５】 Ｐｄ［（Ｃ₁₀Ｈ₂₁）₂ ＮＨ］₂ （７） Ｐｄ［（Ｃ₁₈Ｈ₃₇）₂ ＮＨ］₂ （８） Ｐｄ²⁺［Ｃ₁₇Ｈ₃₅ＣＯＯ^- ］₂ （９）

【００５３】以上述べた材料は、ＬＢ法に限定されるこ
となく他の薄膜形成方法、すなわち、回転塗布法やディ
ップ法において利用しても一向に差し支えない。勿論Ｌ
Ｂ法以外の成膜方法による場合には、上述した材料に加
えて、炭素数のより少ないアルキル基を有するポリアミ
ック酸エステル−Ｐｄ錯体を用いることが可能であるこ
とは申すまでもない。

【００５４】さてポリアミック酸エステル−Ｐｄ錯体を
上述した何れかの方法によって基板上に堆積した後、イ
ミド化を行う。イミド化方法としては、ピリジンと無水
酢酸を含む溶液（以下イミド化溶液）に試料を浸漬して
これを化学的に行う方法と、熱的に行う方法があるが、
前者ではパラジウム或は有機パラジウム化合物がイミド
化溶液に再溶解してしまうことがあるので、後者の方法
によることが好ましい。

【００５５】係るイミド化処理によって、ポリアミック
酸エステルのＲ₃ Ｏ−基が脱離するとともにイミド環化
し、下記の式（１０）で表されるポリイミドが形成され
る。

【００５６】

【化６】

【００５７】イミド化を熱処理によって行う場合、その
処理温度は用いるポリアミック酸エステルの構造にも多
少依存するが、一般には２５０℃〜４００℃で行なわれ
る。係る熱処理を上述してきたポリアミック酸エステル
−Ｐｄ錯体に対して行う場合、特に該ポリアミック酸エ
ステル−Ｐｄ錯体が有機パラジウム化合物を含む場合に
は、有機パラジウム化合物中の配位子が脱離しパラジウ
ムが残る。

【００５８】この際、加熱温度が３００℃以上かつ酸素
存在下であれば、パラジウムが酸化されて酸化パラジウ
ムが形成される。このようにして本発明で利用可能なパ
ラジウム及び/ 又は酸化パラジウムを含むポリイミド膜
が形成される。ここで、ポリイミドとパラジウムとは配
位してはいないが、パラジウム及び/ 又は酸化パラジウ
ムは、ポリイミド中に均一分散されている。尚、イミド
化工程に先だって、膜中に含まれる溶媒除去等の目的
で、低温加熱したり（例えば、１５０℃）、減圧下で放
置してもよい。

【００５９】以上、パラジウムがポリイミドに分散され
た場合の具体例について述べたが、これに限定されるこ
となく、他の金属類及び高分子化合物、例えば、ポリメ
タクリル酸類、ポリエステル類を用いてもよい。

【００６０】何れにせよ、金属を含む高分子化合物から
成る層を基板 1上に堆積した後、該高分子化合物をアモ
ルファスカ−ボン化或はグラファイト化させるために、
引き続き焼成工程を施す。係る、焼成工程においては、
前記高分子化合物の少なくとも一部、好ましくは全てが
炭化すればよく、焼成温度としては、６００〜３０００
℃である。容易に予測できるように、上記焼成温度の範
囲において、低温ではアモルファスカーボンが得られ、
高温になるほどグラファイト化し易い。具体的には、１
８００℃以上の高温焼成によって、グラファイト化（結
晶化）が起り始める。

【００６１】この場合、高温にすればするほど、欠陥の
少ないグラファイトを得ることができるが、２６００℃
で焼成すると、既に略完全にグラファイト化しており、
これ以上の温度で焼成を行っても余り意味はない。本発
明においては、特にグラファイトが必要な訳ではなく、
従って、素子作成上、使用部材（基板 1等）の耐熱性に
関する制約が緩和できる点で、出来るだけ低温で処理す
る方が好ましいことはいうまでもない。

【００６２】また用いる金属の種類によっては、余りに
高温で処理すると蒸発する恐れもあり、係る蒸発温度以
下の温度で処理を行わねばならぬことはいうまでもな
い。以上の点から、焼成温度としては、１５００℃以下
が好適であり、より好ましくは１０００℃以下である。
然しあまりに温度を下げすぎると、アモルファスカーボ
ンを得ることが出来なくなるので、少なくとも６００℃
以上での焼成が必要である。

【００６３】焼成工程は真空下や窒素雰囲気下等、酸素
が稀薄な条件で行うことが望ましい。尚、上記高分子化
合物としてポリイミドを用いた場合に関して、ポリイミ
ドを焼成することにより、アモルファスカーボン或はグ
ラファイトが形成されることは従来公知である（例え
ば、Ｂ．Ｎｙｓｔｅｎらの論文（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｒ
ｅｖｉｅｗ Ｂ，第４８巻１２５２７〜１２５３８頁
（１９９３年参照）。

【００６４】以上のようにして、基板１上に、金属若し
くは金属酸化物を含む、アモルファスカ−ボン或はグラ
ファイト或いはそれらの混合物から成る電子放出部形成
用薄膜２が形成される。電子放出部形成用薄膜２の膜厚
は、好ましくは数Åより数千Åで、特に好ましくは１０
〜５００Åであり、後述する、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、通電処理条件等によって適宜設定される。そのシー
ト抵抗値は、１０³ 〜１０⁷ Ω／ｃｍ² である。

【００６５】また、電子放出部形成用薄膜２は、必要に
応じてパタ−ニングする必要があるが、これは従来公知
のフォトリソグラフィ−技術を利用すればよく、具体的
にはエッチング法やリフトオフ法が利用できる。尚、フ
ォトレジストを剥離層としたリフトオフ法による場合、
通常のフォトレジストの耐熱性は本発明の焼成工程にて
必要な加熱温度以下であるので、焼成工程前、即ち金属
を含む高分子材料からなる膜を基板 1上に堆積した時点
においてパタ−ニングを行っておく必要がある。エッチ
ング法を用いる場合には、焼成工程の前後どちらに行っ
てもよい。特に高分子材料としてポリイミドを使用する
場合、その前駆体の状態でパタ−ニングを行ってもよ
い。

【００６６】引き続き該基板 1上に、その一部、若しく
は全てが上記電子放出部形成用薄膜２面上に堆積される
ように、一対の素子電極５，６を形成する（図２ｂ参
照）。素子電極５，６の材料としては、導電性を有する
ものであればどのようなものであっても構わないが、例
えばＮｉ，Ｃｒ，Ａｕ，Ｍｏ，Ｗ，Ｐｔ，Ｔｉ，Ａｌ，
Ｃｕ，Ｐｄ等の金属或は合金、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 −ＳｎＯ ₂ 等の
透明導電体、及びポリシリコン等の半導体導体材料等が
挙げられる。

【００６７】その堆積方法は従来公知の方法、例えば真
空蒸着法、スパッタ法等に拠ればよい。上記材料を所望
の形状に堆積するか、若しくは堆積後、所望の形状にな
るようにリフトオフ法やエッチング法等のフォトリソグ
ラフィー技術によりパタ−ニングして、素子電極５，６
が形成される。

【００６８】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等
により設定されるが、好ましくは、数μｍより数十μｍ
である。また、電極長さＷ₁ 、素子電極５，６の膜厚ｄ
は、電極の抵抗値、前述したＸ，Ｙ配線との結線、多数
配置された電子源の配置上の問題より適宜設計され、通
常は、素子電極長さＷ₁ は数μｍより数百μｍであり、
素子電極５，６の膜厚ｄは数百Åより数μｍである。

【００６９】素子作成に当たっては、先に基板１上に素
子電極５，６を作成した後に、電子放出部形成用薄膜２
を形成してもかまわないが、この場合、素子電極作成後
に焼成工程を施すことになるので、素子電極に対して耐
熱性が要求されることになる。

【００７０】つづいて、フォーミングと呼ばれる通電処
理を行う。即ち、素子電極５，６間に不図示の電源によ
りパルス状電圧或は、昇電圧を印加すると、電子放出部
形成用薄膜２が局所的に破壊、変形もしくは変質する。
係る構造変化部位を電子放出部３と呼ぶ（図２ｃ参
照）。また電子放出部３が形成された後の電子放出部形
成用薄膜２のことを、電子放出部を含む薄膜４と呼ぶこ
とにする。

【００７１】電子放出部３は、好ましくは、数Åより数
百Å、特に好ましくは、１０〜５００Åの粒径を有する
導電性微粒子多数個を含むものであり、電子放出部を含
む薄膜 4の膜厚及び後述する通電処理条件等の製法に依
存しており、適宜設定される。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、或は全てと同様の物である。

【００７２】図１，２では、電子放出部は対向する素子
電極５，６間の一部に形成されているが、製法によって
は、対向する素子電極５，６間全てが電子放出部として
機能する場合もある。

【００７３】上記フォーミング処理及びそれ以降の電気
的処理は、図３に示す測定評価装置内で行なう。以下に
測定評価装置を説明する。図３は、図１で示した構成を
有する素子の電子放出特性を測定するための測定評価装
置の概略構成図である。図３において、１は基板、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Ｖ_f 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Ｉ_f を測定するための電
流計、３４は電子放出部３より放出される電子放出電流
Ｉ_e 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は前記電
子放出電流Ｉ_e を測定するための電流計である。

【００７４】電子放出素子の上記素子電流Ｉ_f 、電子放
出電流Ｉ_e の測定にあたっては、素子電極５，６に電源
３１と電流計３０とを接続し、該電子放出素子の上方に
電源３３と電流計３２とを接続したアノード電極３４を
配置している。また、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。

【００７５】尚、排気ポンプはターボポンプ、ロータリ
ーポンプからなる通常の高真空装置系と、更に、イオン
ポンプからなる超高真空装置系とからなる。また、真空
装置全体及び電子放出素子は、不図示のヒーターにより
２００℃まで加熱できる。尚、アノード電極３４の電圧
は１〜１０ｋＶ、アノード電極と電子放出素子との距離
Ｈは２〜８ｍｍの範囲で測定した。

【００７６】フォーミング処理は、１０^-5ｔｏｒｒ程度
の真空雰囲気下で行ったが、波高値が一定の電圧パルス
を印加する場合と、波高値を増加させながら電圧パルス
を印加する場合とがある。まず、波高値が一定の電圧パ
ルスを印加する場合の電圧波形を図４（ａ）に示す。

【００７７】図４（ａ）中、Ｔ₁ 及びＴ₂ は電圧波形の
パルス幅とパルス間隔であり、Ｔ₁を１μｓｅｃ〜１０
ｍｓｅｃ、Ｔ₂ を１０μｓｅｃ〜１００ｍｓｅｃとし、
三角波の波高値（フォーミング時のピーク電圧）は適宜
選択した。波高値を増加させながら電圧パルスを印加す
る場合の電圧波形を図４（ｂ）に示す。

【００７８】図４（ｂ）中、Ｔ₁ 及びＴ₂ は電圧波形の
パルス幅とパルス間隔であり、Ｔ₁を１μｓｅｃ〜１０
ｍｓｅｃ、Ｔ₂ を１０μｓｅｃ〜１００ｍｓｅｃとし、
三角波の波高値（フォーミング時のピーク電圧）は、例
えば０．１Ｖづつ増加させた。

【００７９】尚、フォーミング処理の終了は、パルス間
隔Ｔ₂ 中に、電子放出部形成用薄膜２が局所的に破壊、
変形されない程度の電圧、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、１ＭΩ以上
の抵抗を示した時、フォーミング処理を終了した。この
時の電圧をフォーミング電圧Ｖ_F と呼ぶことにする。

【００８０】以上説明したフォーミング処理では三角波
パルスを用いているが、パルス波形は三角波に限定され
ることはなく、矩形波など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
に限られることなく、電子放出部が良好に形成される様
に、電子放出素子の抵抗値等にあわせて適切な値を選択
すればよい。

【００８１】こうして作成した電子放出素子をより高い
真空度の真空雰囲気にて駆動する。より高い真空度の真
空雰囲気とは、約１０^-6以上の真空度を有する真空雰囲
気のことであり、より好ましくは超高真空系である。

【００８２】上述のような素子構成と製造方法によって
作成された本発明にかかわるＳＣＥの基本特性につい
て、図５を用いて説明する。図５は、図３に示した測定
評価装置により測定された電子放出電流Ｉ_e 及び素子電
流Ｉ_f と、素子電圧Ｖ_f との関係の典型的な例を示すも
のである。尚、図５において電子放出電流Ｉ_e 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。

【００８３】図５から明らかなように、本電子放出素子
は電子放出電流Ｉ_e に関して三つの特性を有する。まず
第一に、本素子はある電圧（しきい値電圧と呼ぶ、図５
中のＶ_th以上の素子電圧を印加すると急激に電子放出電
流Ｉ_e が増加するが、しきい値電圧Ｖ_th以下では、電子
放出電流Ｉ_e はほとんど検出されない。すなわち、電子
放出電流Ｉ_e に対する明確なしきい値電圧Ｖ_thを持った
非線形素子である。

【００８４】第二に、電子放出電流Ｉ_e が素子電圧Ｖ_f
に依存するため、電子放出電流Ｉ_eは素子電圧Ｖ_f で制
御できる。

【００８５】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Ｖ_f 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Ｖ_f を印加する時間により制御できる。

【００８６】一方、素子電流Ｉ_f は素子電圧Ｖ_f に対し
て単調増加する特性（ＭＩ特性と呼ぶ、図５の実線）を
示す場合と、電圧制御型負性抵抗特性（ＶＣＮＲ特性と
呼ぶ、図５の破線）を示す場合とがあるが、こういった
素子電流の特性は素子作成方法に依存する。

【００８７】以上、ＳＣＥの基本的な構成、製法につい
て述べたが、前述の電子放出電流Ｉ_e に関する３つの特
徴を有するものであれば、上述の構成等に限定されるこ
とはなく、後述する電子源、表示装置等の画像形成装置
に於ても適用できる。

【００８８】次に、本発明の電子源及び画像形成装置に
ついて述べる。先に述べた、本発明にかかわるＳＣＥの
３つの基本的特性の特徴によれば、ＳＣＥからの放出電
子は、しきい値電圧Ｖ_th以上では、対抗する素子電極間
に印加するパルス状電圧の波高値と巾で制御される。一
方、しきい値電圧Ｖ_th以下では放出電子は殆ど放出され
ない。従って、多数のＳＣＥを配置し、個々の素子に上
記パルス状電圧を適宜印加すれば、特定のＳＣＥの電子
放出量を制御することが可能となる。即ち、本発明のＳ
ＣＥを複数個、基板上に配列すれば、電子源或は画像形
成装置が構成できる。

【００８９】基板上へのＳＣＥの配列方式並びに駆動方
式には、例えば従来例で述べた、多数のＳＣＥを並列に
配置し、個々の素子の両端を配線に接続したＳＣＥ群を
複数個有し、更に該ＳＣＥの上方の空間に設置された制
御電極（グリッドと呼ぶ）により放出される電子量を制
御駆動する配列法と、基体に互いに電気的に絶縁された
複数本のＸ方向配線と、これらと交差する方向に設置さ
れた複数本のＹ方向配線が層間絶縁層を介して設置さ
れ、各Ｘ方向配線と各Ｙ方向配線との交差点毎にＳＣＥ
を配置し、各素子の一対の素子電極の一方を上記Ｘ方向
配線に、他方を上記Ｙ方向配線に接続した配列法を挙げ
ることができる。後者の配列法を単純マトリックス配置
と呼ぶ。

【００９０】以下，単純マトリックス配置により構成し
た電子源について、図６を用いてその構成を説明する。
図６中、６１は電子放出部を含むＳＣＥを表している。
６２，６３はＳＣＥ６１の一対の素子電極に接続された
配線であり、その設置方向の違いに基づいて、Ｘ方向配
線６２及びＹ方向配線６３に分類することにする。これ
らＸ方向配線６２とＹ方向配線６３との幾何学的配置と
して、必ずしも図６の如き直交関係にある必要はない
が、通常は直交関係にある。また、Ｘ方向配線６２及び
Ｙ方向配線６３自身が、各ＳＣＥの素子電極を兼用（一
体形成）していてもよい。

【００９１】以下、図６の如き単純マトリックス配置に
より構成した電子源基板の作成方法の一例を述べる。絶
縁性基板１上に、本発明の導電性微粒子とグラファイト
若しくはアモルファスカーボン若しくはそれらの混合物
とからなる電子放出部形成用薄膜を所望のパタ−ン状に
堆積する。その手法は、ＳＣＥの作成方法で述べたもの
と同じである。

【００９２】つぎに、Ｄｘ１，Ｄｘ２，・・・・，Ｄｘ
ｍとからなるｍ本のＸ方向配線６２を、上記電子放出部
形成用薄膜を有する基板１上に、真空蒸着法、印刷法、
スパッタ法等で形成する。更に不図示の層間絶縁層を設
置した後、Ｘ方向配線と同様の方法により、Ｄｙ１，Ｄ
ｙ２，・・・・，Ｄｙｎのｎ本のＹ方向配線６３を形成
する。尚、上記ｍ，ｎは共に正の整数である。尚、パタ
ーニングされた電子放出部形成用薄膜は、各々Ｘ方向配
線及びＹ方向配線と電気的に接触若しくは接続されるよ
うに、パターニング形態、並びに、Ｘ及びＹ方向配線の
パターンはデザインされる。加えて、上記パターニング
された電子放出部形成用薄膜の各々に、略均一な電圧印
加ができるように、Ｘ及びＹ方向配線の材料、膜厚、配
線巾が設定される。

【００９３】不図示の前記層間絶縁層は、真空蒸着法、
印刷法、スパッタ法等により形成されたＳｉＯ₂ 膜等で
あり、Ｘ方向配線６２及びパターニングされた電子放出
部形成用薄膜を含む基板１の全面、或は一部に所望の形
状で形成され、特に駆動時における、Ｘ方向配線６２と
Ｙ方向配線６３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。その後、パターニン
グされた電子放出部形成用薄膜の各々にフォーミング処
理を施し、ＳＣＥ６１を形成することになるが、詳しく
は後述する。

【００９４】前記Ｘ方向配線６２とＹ方向配線６３は、
それぞれ外部端子として引き出されており、詳しくは後
述するが、Ｘ方向配線６２は、Ｘ方向に配列するＳＣＥ
６１の各行に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。一方、Ｙ方向
配線６３は、Ｙ方向に配列するＳＣＥ６１の各列に変調
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。ＳＣＥ６１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。

【００９５】つぎに、以上のようにして作成した電子源
を用いた画像形成装置について、図７と図８を用いて説
明する。図７は画像形成装置の基本構成図であり、図８
は蛍光膜である。

【００９６】図７において、９は上述のようにしてマト
リックス配置によって構成された電子源基板であり、基
板１、ＳＣＥ６１、Ｘ方向配線６２及びＹ方向配線６３
からなる。７１は電子源基板９を固定したリアプレー
ト、７６はガラス基板７３の電子源基板９と対向する面
に、蛍光膜７４とメタルバック７５等が形成されたフェ
ースプレート、７２は支持枠であり、リアプレート７
１、支持枠７２及びフェースプレート７６にフリットガ
ラス等を塗布し、大気中或は窒素雰囲気中で４００〜５
００℃で１０分以上焼成することで封着し、外囲器７８
を構成する。

【００９７】ここで外囲器７８に含まれるリアプレート
７１は、主に電子源基板９の強度を補強する目的で設け
られるため、電子源基板９自体が十分な強度を持つ場合
には別体のリアプレート７１は不要であり、電子源基板
９に直接支持枠７２を封着し、フェースプレート７６、
支持枠７２、電子源基板９にて外囲器７８を構成しても
良い。各Ｘ方向配線６２及びＹ方向配線６３とは、容器
外端子Ｄｏｘ１〜ＤｏｘｍとＤｏｙ１〜Ｄｏｙｎに接続
されている。

【００９８】図８は、蛍光膜７４の詳細である。蛍光膜
７４は、モノクローム表示の場合は蛍光体のみから成る
が、カラー表示の場合は、ブラックストライプ（図８
ａ）、或はブラックマトリックス（図８ｂ）などと呼ば
れる黒色導伝材８１と、蛍光体８２とで構成される。ブ
ラックストライプないしはブラックマトリックスが設け
られる理由は、カラー表示の場合に必要となる三原色蛍
光体の各蛍光体８２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７４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ためである。

【００９９】ブラックストライプないしはブラックマト
リックスの材料としては、通常一般に用いられている黒
鉛を主成分とする材料だけでなく、導電性があり、かつ
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。ガラス基板７３に蛍光体８２を塗布する方
法は、モノクローム表示、カラー表示によらず、沈澱法
や印刷法が用いられる。

【０１００】また、蛍光膜７４の内面側（電子源基板９
と対向する面）には、通常メタルバック 7５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７６側へ鏡面反射することに
より輝度を向上せしめること、放出電子への加速電圧を
印加するための電極として利用せしめること、外囲器７
８内で発生した負イオンの衝突による蛍光体８２の損傷
を軽減せしめる等である。メタルバック 7５は、蛍光膜
７４作製後、蛍光膜７４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、更にその後、ア
ルミニウムを真空蒸着等で堆積することで作製できる。
フェースプレート７６には、更に蛍光膜７４の導伝性を
高めるため、蛍光膜７４の外面側に透明電極（不図示）
を設けてもよい。

【０１０１】前述の封着を行う際、カラー表示の場合は
各色蛍光体とＳＣＥとを対応させなくてはいけないた
め、両者の十分な位置合わせを行なう必要がある。

【０１０２】引き続き、不図示の排気管を通じ、例えば
ロータリーポンプ、ターボポンプによって構成された通
常の真空排気系を用いて、外囲器７８内部を１０^-6ｔｏ
ｒｒ程度の真空度にした後、容器外端子Ｄｏｘ１〜Ｄｏ
ｘｍとＤｏｙ１〜Ｄｏｙｎを通じパターニングされた電
子放出部形成用薄膜に電圧を印加しフォーミングを行い
ＳＣＥ６１を形成する。

【０１０３】その後、８０〜１５０℃でベーキングを３
〜１５時間行いながら、真空排気系を、例えばイオンポ
ンプ等のポンプ系とする超高真空排気系に切り替える。
超高真空排気系への切り替え及びベーキングは、前述し
たＳＣＥの素子電流Ｉ_f 、電子放出電流Ｉ_e の単調増加
特性（ＭＩ特性）を満足させるために行うものであり、
その方法、条件はこれに限るものでない。

【０１０４】係る処理の後、外囲器７８は封止される
が、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７８の封止を行う直
前或は封止直後に、抵抗加熱或は高周波加熱等の加熱法
により、外囲器７８内の所定の位置（不図示）に配置さ
れたゲッターを加熱し、蒸着膜を形成する処理である。
ゲッターは通常Ｂａ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^-5〜１×１０^-7ｔｏｒｒ
の真空度を維持するものである。

【０１０５】以上のようにして完成した本発明の画像表
示装置において、各ＳＣＥ６１に容器外端子Ｄｏｘ１〜
ＤｏｘｍとＤｏｙ１〜Ｄｏｙｎを通して、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、メタ
ルバック 7５、或は蛍光膜７４上に形成した透明電極
（不図示）に数ｋＶ以上の高圧を印加し、放出電子（電
子ビーム）を加速し、蛍光膜７４に衝突させ、蛍光体８
２を励起・発光させることで画像を表示が可能となる。

【０１０６】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。

【０１０７】

【実施例】以下に、実施例をあげて、本発明をさらに詳
述する。

【０１０８】実施例１ 本実施例に係わる基本的なＳＣＥの構成は、図１ａ及び
図１ｂの平面図及び断面図と略同様であり、その製造法
は、基本的には図２にて示したものと同様である。

【０１０９】以下、順を追ってＳＣＥ製造方法の説明を
図２に基づいて説明する。 工程−ａ 式（１１）に示すポリアミック酸メチルエステルのＤＭ
Ａｃ溶液（単量体換算濃度：２ｍｍｏｌ／ｌ）と式
（５）に示した酢酸パラジウムのクロロホルム溶液（濃
度：４０ｍｍｏｌ／ｌ）とを２０：１（ｖ／ｖ）に混合
した（こうして調製した混合物を以下、混合物Ｉと記
す）。

【０１１０】

【化７】

【０１１１】係る混合物Ｉを回転塗布法により、清浄化
した石英基板１上に成膜した。回転塗布条件は１０００
ｒｐｍ，３０秒であった。

【０１１２】次にこの試料に対して、赤外線加熱炉を用
いて窒素フロー下、１５０℃で３０分間加熱し、引続き
３００℃で３０分間加熱し、ポリイミド（式（１０））
と酸化パラジウムとから成る膜を形成した。更に引き続
き、７００℃で２０分間焼成し、アモルファスカーボン
と酸化パラジウムとからなる電子放出部形成用膜２を得
た。その膜厚は１００Åであり、シ−ト抵抗値は、２×
１０⁴ Ω／ｃｍ² であった。

【０１１３】係る電子放出部形成法薄膜２をＣＦ₄ ガス
を用いてドライエッチングし、所望のパターンを得た。
係る電子放出部形成用薄膜２を有する基板１上に、対向
する一対の素子電極５，６を、素子電極間隔Ｌ₁ が３μ
ｍ、素子電極の幅Ｗ₁ が３００μｍとなるようにリフト
オフ法を用いて形成した。即ち、フォトレジスト（ＲＤ
−２０００Ｎ−４１、日立化成社製）で所望のパターン
を形成した後、真空蒸着法により、厚さ５０ÅのTi膜、
厚さ１０００ÅのＮｉ膜を順次堆積した後、フォトレジ
ストパターンを有機溶剤で溶解し、Ｎｉ／Ｔｉ堆積膜の
一部をリフトオフし、所望の形状を有するＮｉ／Ｔｉか
らなる素子電極５，６を得た。

【０１１４】工程−ｂ 次に、図３の測定評価装置に上記素子を設置して真空ポ
ンプにて排気し、２×１０^-5ｔｏｒｒの真空度に達した
後、素子に素子電圧を印加するための電源３１を用い
て、素子電極５，６間に各々電圧を印加し、通電処理
（フォーミング処理）行った。フォーミ ング処理の電
圧波形を図４ｂに示す。

【０１１５】図４ｂ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１ｍｓｅ
ｃ、Ｔ₂ を１０ｍｓｅｃとし、矩形波の波高値（フォー
ミング時のピーク電圧）を０．１Ｖステップで昇圧し、
フォーミング処理を行なった。

【０１１６】この際、同時に、０．１Ｖの電圧でＴ₂ 間
に抵抗測定パルスを挿入し抵抗を測定した。抵抗測定パ
ルスでの測定値が約１ＭΩ以上になった時、フォーミン
グ処理を終了した。それぞれの素子のフォーミング電圧
Ｖ_F は、５．１Ｖであった。

【０１１７】こうして電子放出部３を形成した。作成さ
れた電子放出部３を、走査型電子線顕微鏡（ＳＥＭ））
や電子線顕微鏡（ＴＥＭ）で観察したところ、パラジウ
ム元素を主成分とする微粒子がアモルファスカ−ボン中
に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。

【０１１８】以上のようにして作成されたＳＣＥの電子
放出特性を、上述の図３の測定評価装置を用いて測定し
た。なお、アノード電極と電子放出素子間の距離を４ｍ
ｍ、アノード電極の電位を１ｋＶ、電子放出特性測定時
の真空装置内の真空度を１×１０^-6ｔｏｒｒとした。素
子に三角波を０．００５Ｈｚ程度の掃印速度で電圧印加
を行った際における、素子電圧Ｖ_f と素子電流Ｉ_f 並び
に電子放出電流Ｉ_e との関係を図９に示す。

【０１１９】素子電流Ｉ_f は、素子電圧Ｖ_f の増加に伴
って単調増加した後、Ｖ_f = ５Ｖ以上では電圧制御型負
性抵抗を示した。またＶ_f ＝１０Ｖ以上では、素子電流
Ｉ_fは素子電流の最大値の数分の一の１ｍＡ程度であっ
た。両素子の電極５及び６の間に素子電圧を１４Ｖ印加
したところ、最初から安定した素子電流Ｉ_f 及び電子放
出電流Ｉ_e が観察され、具体的には、素子電流Ｉ_f が
２．０ｍＡ、電子放出電流Ｉ_e は１．０μＡとなり、電
子放出効率η＝Ｉ_e ／Ｉ_f は０．０５％であった。

【０１２０】実施例２ 実施例1 における電子放出部形成用薄膜２の材料、及び
作成方法を以下に示すように変更した以外は実施例1 と
同様にして、ＳＣＥを作成した。式（１２）に示すポリ
アミック酸オクタデシルエステルのＤＭＡｃ溶液（単量
体換算濃度：２ｍｍｏｌ）と式（５）に示した酢酸パラ
ジウムのクロロホルム溶液（濃度：４０ｍｍｏｌ）とを
２０：１（ｖ／ｖ）に混合した（こうして調製した混合
物を以下、混合物ＩＩと記す）。

【０１２１】

【化８】

【０１２２】係る混合物ＩＩをＬＢ法により、石英基板
１上に成膜した。以下、ＬＢ法の詳細について述べる。

【０１２３】混合物ＩＩのＤＭＡｃ−クロロホルム（２
０：１）混合溶液を２０℃の純水上に展開した後、表面
圧を２０ｍＮ／ｍにまで高め、混合物ＩＩの単分子膜を
上記純水上に形成した。係る表面圧を保持したまま、予
めヘキサメチルジシラザン雰囲気に曝露して表面を疎水
性とした石英基板１を、速度６ｍｍ／ｍｉｎにて前記単
分子膜を横切る方向に静かに浸漬し、引き続き同じ速度
でこれを引き上げて、混合物ＩＩの２層ＬＢ膜を石英基
板１上に積層した。係る浸漬・引き上げ操作を繰り返し
て、混合物ＩＩからなる５０層のＬＢ膜を形成させた。

【０１２４】次にこの試料に対して、電気炉を用いて減
圧下、３００℃で３０分間加熱した後、引き続き常圧に
戻し（空気置換）、３５０℃で１５分間加熱を行った。
更に引き続き、窒素雰囲気下にて、７００℃で２０分間
焼成し、アモルファスカーボンと酸化パラジウムとから
なる電子放出部形成用薄膜２を得た。その膜厚は１００
Åであり、シ−ト抵抗値は２×１０⁴ Ω／ｃｍ² であっ
た。

【０１２５】係る電子放出部形成法薄膜２をＣＦ₄ ガス
を用いてドライエッチングし、所望のパターンを得た。
係る電子放出部形成用薄膜２を有する基板１上に、実施
例1 と同様の素子電極５，６を同様の手法を用いて形成
した。

【０１２６】次に、実施例１と全く同様の方法によりフ
ォーミング処理を行い、ＳＣＥを作成した。係るＳＣＥ
の電子放出部３を、ＳＥＭやＴＥＭで観察したところ、
パラジウム元素を主成分とする微粒子がアモルファスカ
−ボン中に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】係るＳＣＥの電子放出特性を実施例１と同
様にして測定したところ、最初から安定した素子電流Ｉ
_f 及び電子放出電流Ｉ_e が観察された。具体的には、素
子電圧が１４Ｖの時、素子電流Ｉ_f が２．０ｍＡ、電子
放出電流Ｉ_e は１．４μＡとなり、電子放出効率η＝Ｉ
_e ／Ｉ_f は０．０７％であった。

【０１２８】実施例３ 実施例１における電子放出部形成用薄膜２の材料、及び
作成方法を以下に示すように変更した以外は実施例１と
同様にして、ＳＣＥを作成した。式（１１）に示したポ
リアミック酸メチルエステルのＤＭＡｃ溶液（単量体換
算濃度：２ｍｍｏｌ）と式（７）に示したビス（ドデシ
ルアミン）パラジウム錯体のクロロホルム溶液（濃度：
４０ｍｍｏｌ）とを２０：１（ｖ／ｖ）に混合した（こ
うして調製した混合物を以下、混合物ＩＩＩと記す）。
係る混合物ＩＩＩをＬＢ法により、石英基板１上に成膜
した。

【０１２９】以下、ＬＢ法の詳細について述べる。混合
物ＩＩＩのＤＭＡｃ−クロロホルム（２０：１）混合溶
液を２０℃の純水上に展開した後、表面圧を２０ｍＮ／
ｍにまで高め、混合物ＩＩＩの単分子膜を上記純水上に
形成した。係る表面圧を保持したまま、予めヘキサメチ
ルジシラザンで表面を疏水処理した石英基板１を、速度
１０ｍｍ／ｍｉｎにて前記単分子膜を横切る方向に静か
に浸漬し、引き続き同じ速度でこれを引き上げて混合物
ＩＩＩの２層ＬＢ膜を石英基板１上に積層した。係る浸
漬・引き上げ操作を繰り返して、混合物ＩＩＩからなる
７０層のＬＢ膜を形成させた。

【０１３０】次にこの試料に対して、電気炉を用いて減
圧下、３００℃で３０分間加熱した後、引き続き常圧に
戻し（空気置換）、３５０℃で１５分間加熱を行った。
更に引き続き、窒素雰囲気下にて、７００℃で２０分間
焼成し、アモルファスカーボンと酸化パラジウムとから
なる電子放出部形成用膜２を得た。その膜厚は１００Å
であり、シ−ト抵抗値は２×１０⁴ Ω／ｃｍ² であっ
た。

【０１３１】係る電子放出部形成法薄膜２をＣＦ₄ ガス
を用いてドライエッチングし、所望のパターンを得た。
係る電子放出部形成用薄膜２を有する基板１上に、実施
例１と同様の素子電極 5,6を同様の手法を用いて形成し
た。

【０１３２】次に 実施例１と全く同様の方法によりフ
ォーミング処理を行い、ＳＣＥを作成した。係るＳＣＥ
の電子放出部３を、ＳＥＭやＴＥＭで観察したところ、
パラジウム元素を主成分とする微粒子がアモルファスカ
−ボン中に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。

【０１３３】係るＳＣＥの電子放出特性を実施例１と同
様にして測定したところ、最初から安定した素子電流Ｉ
_f 及び電子放出電流Ｉ_e が観察された。具体的には、素
子電圧が１４Ｖの時、素子電流Ｉ_f が２．０ｍＡ、電子
放出電流Ｉ_e は１．４μＡとなり、電子放出効率η＝Ｉ
_e ／Ｉ_f は０．０７％であった。

【０１３４】実施例４ 基板を石英に代えてサファイヤとして他は実施例２と同
様にして、サファイヤ基板上に混合物ＩＩをＬＢ法を用
いて成膜した（５０層）。

【０１３５】次にこの試料に対して、電気炉を用いて減
圧下、３００℃で３０分間加熱をした後、引き続き常圧
に戻し（空気置換）、３５０℃で１５分間加熱を行っ
た。

【０１３６】更に引き続き、アルゴン雰囲気下にて、１
８００℃で２０分間焼成し、一部グラファイト化したカ
ーボンと酸化パラジウムとからなる電子放出部形成薄膜
２を得た。

【０１３７】その膜厚は１００Åであり、シート抵抗値
は１×１０⁴Ω／ｃｍ²であった。部分的なグラファイト
の形成はＴＥＭ及びＳＴＭを用いて確認した。

【０１３８】以下、実施例２で記した方法に従ってＳＣ
Ｅを作成した。

【０１３９】係るＳＣＥの電子放出特性を実施例１と同
様にして測定したところ、最初から安定した素子電流Ｉ
ｆ及び電子放出電流Ｉｅが観察された。

【０１４０】具体的には素子電圧が１４Ｖの時、素子電
流Ｉｆが２．２ｍＡ、電子放出電流は１．８μＡとな
り、電子放出効率η＝Ｉｅ／Ｉｆは０．０８％であっ
た。

【０１４１】実施例５ 実施例４におけるサファイヤ基板を酸化マグネシウム基
板に変更し、加熱処理の内、アルゴン雰囲気下にて１８
００℃、２０分間の処理を行った工程を２２００℃、２
０分間に変更した他は、実施例４記載の方法と全く同様
にしてＳＣＥを作成した。

【０１４２】電子放出部形成用薄膜２がグラファイトと
酸化パラジウムで構成されていることをＴＥＭ及びＳＴ
Ｍを用いて確認した。

【０１４３】係るＳＣＥの電子放出特性を実施例１と同
様にして測定したところ、素子電圧が１４Ｖの時、素子
電流Ｉｆが２．４ｍＡ、電子放出電流は１．９μＡとな
り電子放出率η＝Ｉｅ／Ｉｆは０．０８％であった。

【０１４４】実施例６ 本実施例は、多数のＳＣＥを単純マトリックス配置した
画像形成装置の例である。電子源の一部の平面図を図１
０に示す。また、図中のＡ−Ａ′断面図を図１１に示
す。但し、図１０，１１で同じ記号で示したものは、同
じ部材を示す。ここで１は基板、６２は図７のＤｘｍに
対応するＸ方向配線（下配線とも呼ぶ）、６３は図のＤ
ｙｎに対応するＹ方向配線（上配線とも呼ぶ）、３は電
子放出部、４は電子放出部を含む薄膜、５，６は素子電
極、１２３は層間絶縁層、１２４は素子電極６と上配線
６３とを電気的に接続したり、電子放出を行わしめるた
めの開口部である。

【０１４５】次に製造方法を図１２，図１３を用い、工
程順に従って具体的に説明する。 工程−ａ 清浄化した石英基板１上に、電子放出部形成用薄膜２を
所定の形状にパターニングするために、開口部を有する
膜厚１０００ÅのＣｒ膜１２１を、マスクを介して真空
蒸着することにより堆積した（図１２（ａ）参照）。

【０１４６】工程−ｂ この上に、実施例２で用いた材料、並びに手法（ＬＢ
法）を用いて、混合物ＩＩからなる５０層のＬＢ膜を堆
積させた後、電気炉を用いて減圧下、３００℃で３０分
間加熱し、引き続き常圧に戻し（空気置換）、３５０℃
で１５分間加熱を行い、酸化パラジウムとポリイミドか
らなる膜１２２を形成した（図１２（ｂ）参照）。

【０１４７】工程−ｃ Ｃｒ膜１２１および酸化パラジウムとポリイミドからな
る膜１２２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、引き続きこれを窒素雰囲気下、
１０００℃で２０分間焼成し、アモルファスカーボンと
酸化パラジウムとからなる電子放出部形成用膜２を得た
（図１２（ｃ）参照）。

【０１４８】工程−ｄ 素子電極５，６と素子電極間隔（Ｌ₁ ）となるべきパタ
ーンをフォトレジスト（ＲＤ−２０００Ｎ−４１、日立
化成社製）形成し、真空蒸着法により、厚さ５０ÅのＴ
ｉ、厚さ１０００ÅのＮｉを順次堆積した。フォトレジ
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 ＝３μｍ、素子電極の
幅Ｗ₁ ＝３００μｍの素子電極５，６を形成した（図１
２（ｄ）参照）。

【０１４９】工程−ｅ 下配線６２のフォトレジストパターンを形成した後、厚
さ５０ÅのＴｉ、厚さ５０００ÅのＡｕを順次真空蒸着
により堆積し、リフトオフにより不要の部分を除去し
て、所望の形状の下配線６２を形成した（図１２（ｅ）
参照）。

【０１５０】工程−ｆ 次に、厚さ１．０μｍのシリコン酸化膜からなる層間絶
縁層１２３を、ＲＦスパッタ法により堆積した（図１３
（ｆ）参照）。

【０１５１】工程−ｇ 工程ｆで堆積したシリコン酸化膜に電子放出用、及び後
述する上配線６３と電子放出部形成用薄膜２とを電気的
に接続させるための開口部１２４を形成した。即ち、開
口部１２４を形成するためのフォ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１２３をエッチン
グして開口部１２４を形成した。エッチングはＣＦ₄ と
Ｈ₂ ガスを用いたＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ
Ｅｔｃｈｉｎｇ）法によった（図１３（ｇ）参照）。

【０１５２】工程−ｈ 素子電極５，６の上に上配線６３のフォトレジストパタ
ーンを形成した後、厚さ５０ÅのＴｉ、厚さ５０００Å
のＡｕを順次真空蒸着により堆積し、リフトオフにより
不要の部分を除去して、所望の形状の上配線６３を形成
した（図１３（ｈ）参照）。

【０１５３】以上の工程により石英基板１上に下配線６
２、層間絶縁層１２３、上配線６３、素子電極５，６、
電子放出部形成用薄膜２を形成した。つぎに、以上のよ
うにして作成した電子源を用いて表示装置を構成した例
を、図６と図７を用いて説明する。

【０１５４】上述の作成工程を経た基板１をリアプレー
ト７１上に設置した後、基板１の５ｍｍ上方に、フェー
スプレート７６（ガラス基板７３の内面に蛍光膜６１と
メタルバック７５が形成されて構成される）を支持枠７
２を介して配置し、フェースプレート７６、支持枠７
２、リアプレート７１の接合部にフリットガラスを塗布
し、大気中或は窒素雰囲気中で４００℃ないし５００℃
で１０分以上焼成することで封着した（図７）。

【０１５５】この時同時に、フリットガラスを用いて、
リアプレート７１と基板１の固定も行った。図７におい
て、６１は電子放出素子、６２，６３はそれぞれＸ方向
及びＹ方向の素子配線である。

【０１５６】蛍光膜７４は、モノクロームの場合は蛍光
体のみから成るが、本実施例では蛍光体はストライプ形
状を採用し、先にブラックストライプを形成し、その間
隙部に各色蛍光体を塗布し、蛍光膜７４を作製した。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た。ガラス基板７３
に蛍光体を塗布する方法はスラリー法を用いた。また、
蛍光膜７４の内面側には通常メタルバック７５が設けら
れる。メタルバックは、蛍光膜作製後、蛍光膜の内面側
表面の平滑化処理（通常フィルミングと呼ばれる）を行
い、その後Ａｌを真空蒸着することにより作製した。

【０１５７】フェースプレート７６には、更に蛍光膜７
４の導伝性を高めるため、蛍光膜７４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。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るため、十分
な位置合わせを行った。

【０１５８】以上のようにして完成したガラス容器内の
雰囲気を排気管（図示せず）を通じ真空ポンプにて排気
し、十分な真空度に達した後、容器外端子Ｄｏｘ１ない
しＤｏｘｍとＤｏｙ１ないしＤｏｙｎを通じ電子放出素
子６１の電極５，６間に電圧を印加し、電子放出部形成
用薄膜２をフォーミング処理することにより、電子放出
部３を作成した。

【０１５９】フォーミング処理の電圧波形は図４ｂと同
様であり、本実施例ではＴ₁ を１ｍｓｅｃ、Ｔ₂ を１０
ｍｓｅｃとし、約１×１０^-5ｔｏｒｒの真空雰囲気下で
行った。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。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。

【０１６０】以上のように完成した本発明の画像表示装
置において、各電子放出素子に容器外端子Ｄｏｘ１ない
しＤｏｘｍとＤｏｙ１ないしＤｏｙｎを通じて、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
て、メタルバック７５、或は透明電極（不図示）に数ｋ
Ｖ以上の高圧を印加して電子ビームを加速し、これを蛍
光膜７４に衝突させて蛍光体を励起・発光させることで
画像を表示した。

【０１６１】実施例７ 図１４は、実施例６で説明したＳＣＥを電子ビーム源と
して用いたディスプレイパネルに、たとえば、テレビジ
ョン放送をはじめとする種々の画像情報源より提供され
る画像情報を表示できるように構成した表示装置の一例
を示すためのブロック図である。

【０１６２】図中１３０はディスプレイパネル、１３１
はディスプレイパネルの駆動回路、１３２はディスプレ
イパネルコントローラ、１３３はマルチプレクサ、１３
４はデコーダ、１３５は入出力インターフェース回路、
１３６はＣＰＵ、１３７は画像生成回路、１３８および
１３９および１４０は画像メモリーインターフェース回
路、１４１は画像入力インターフェース回路、１４２お
よび１４３はＴＶ信号受信回路、１４４は入力部であ
る。

【０１６３】なお、本表示装置は、たとえばテレビジョ
ン信号のように映像情報と音声情報の両方を含む信号を
受信する場合には、当然映像の表示と同時に音声を再生
するものであるが、本発明の特徴と直接関係しない音声
情報の受信、分離、再生、処理、記憶などに関する回路
やスピーカーなどについては説明を省略する。

【０１６４】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。まず、ＴＶ信号受信回路１４３は、た
とえば電波や空間光通信などのような無線伝送系を用い
て伝送されるＴＶ画像信号を受信する為の回路である。
受信するＴＶ信号の方式は特に限られるものではなく、
たとえば、ＮＴＳＣ方式、ＰＡＬ方式、ＳＥＣＡＭ方式
などの諸方式でもよい。また、これらよりさらに多数の
走査線よりなるＴＶ信号（たとえばＭＵＳＥ方式をはじ
めとするいわゆる高品位ＴＶ）は、大面積化や大画素数
化に適した前記ディスプレイパネルの利点を生かすのに
好適な信号源である。

【０１６５】ＴＶ信号受信回路１４３で受信されたＴＶ
信号は、デコーダ１３４に出力される。ＴＶ信号受信回
路１４２は、たとえば同軸ケーブルや光ファイバーなど
のような有線伝送系を用いて伝送されるＴＶ画像信号を
受信するための回路であるが、前記ＴＶ信号受信回路１
４３と同様に、受信するＴＶ信号の方式は特に限られる
ものではない。本回路で受信されたＴＶ信号もデコーダ
１３４に出力される。

【０１６６】画像入力インターフェース回路１４１は、
たとえばＴＶカメラや画像読み取りスキャナーなどの画
像入力装置から供給される画像信号を取り込むための回
路で、取り込まれた画像信号はデコーダ１３４に出力さ
れる。画像メモリーインターフェース回路１４０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１３４に出力される。

【０１６７】画像メモリーインターフェース回路１３９
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１３
４に出力される。画像メモリーインターフェース回路１
３８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１３４
に入力される。

【０１６８】入出力インターフェース回路１３５は、本
表示装置と外部のコンピュータもしくはコンピュータネ
ットワークもしくはプリンターなどの出力装置とを接続
するための回路である。画像データや文字・図形情報の
入出力を行うのはもちろんのこと、場合によっては本表
示装置の備えるＣＰＵ １３６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。

【０１６９】画像生成回路１３７は、前記入出力インタ
ーフェース回路１３５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、或はＣＰＵ １３６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。

【０１７０】本回路の内部には、たとえば画像データや
文字・図形情報を蓄積するための書き換え可能メモリー
や、文字コードに対応する画像パターンが記憶されてい
る読み出し専用メモリーや、画像処理を行うためのプロ
セッサーなどをはじめとして画像の生成に必要な回路が
組み込まれている。

【０１７１】本回路により生成された表示用画像データ
はデコーダ１３４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１３５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。

【０１７２】ＣＰＵ １３６は主として、本表示装置の
動作制御や、表示画像の選択・編集に関わる作業を行
う。一例を挙げれば、マルチプレクサ１３３に制御信号
を出力し、ディスプレイパネルに表示する画像信号を適
宜選択したり組み合わせたりする。また、その際には表
示する画像信号に応じて、ディスプレイパネルコントロ
ーラ１３２に対して制御信号を発生し、画面表示周波数
や走査方法（たとえばインターレースかノンインターレ
ースか）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。

【０１７３】また、前記画像生成回路１３７に対して画
像データや文字・図形情報を直接出力したり、或は前記
入出力インターフェース回路１３５を介して外部のコン
ピュータやメモリーをアクセスして画像データや文字・
図形情報を入力する。なお、ＣＰＵ １３６は無論これ
ら以外の目的の作業にも関わるものであって良い。たと
えば、パーソナルコンピュータやワードプロセッサなど
のように、情報処理する機能に直接関わっても良い。或
は、前述したように入出力インターフェース回路１３５
を介して外部のコンピュータネットワークと接続し、た
とえば数値計算などの作業を外部機器と協同して行って
も良い。

【０１７４】入力部１４４は、前記ＣＰＵ １３６に使
用者が命令やプログラム、或はデータなどを入力するた
めのものであり、たとえばキーボードやマウスのほか、
ジョイスティック、バーコードリーダー、音声認識装置
など多様な入力機器を用いる事が可能である。

【０１７５】デコーダ１３４は、前記１３７ないし１４
３より入力される種々の画像信号を３原色信号、または
輝度信号とＩ信号、Ｑ信号に逆変換するための回路であ
る。なお、同図中に点線で示すように、デコーダ１３４
は内部に画像メモリーを備えるのが望ましい。これは、
たとえばＭＵＳＥ方式をはじめとして、逆変換するに際
して画像メモリーを必要とするようなテレビ信号を扱う
ためである。

【０１７６】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ったり、或は前記画像生成回路１
３７およびＣＰＵ １３６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。

【０１７７】マルチプレクサ１３３は、前記ＣＰＵ １
３６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。すなわち、マルチプレクサ１３３
は、デコーダ１３４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１３１
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。

【０１７８】ディスプレイパネルコントローラ１３２
は、前記ＣＰＵ １３６より入力される制御信号に基づ
き、駆動回路１３１の動作を制御するための回路であ
る。その基本的動作は、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１３１に対して出力したり、画面表
示周波数や走査方法（たとえばインターレースかノンイ
ンターレースか）制御するための信号を駆動回路１３１
に対して出力したりするものである。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
１３１に対して出力する場合もある。

【０１７９】駆動回路１３１は、ディスプレイパネル１
３０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１３３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１３２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。

【０１８０】以上、各部の機能を説明したが、図１４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
１３０に表示する事が可能である。すなわち、テレビジ
ョン放送をはじめとする各種の画像信号はデコーダ１３
４において逆変換された後、マルチプレクサ１３３にお
いて適宜選択され、駆動回路１３１に入力される。

【０１８１】一方、デイスプレイコントローラ１３２
は、表示する画像信号に応じて駆動回路１３１の動作を
制御するための制御信号を発生する。駆動回路１３１
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１３０に駆動信号を印加する。これにより、ディス
プレイパネル１３０において画像が表示される。これら
の一連の動作は、ＣＰＵ １３６により統括的に制御さ
れる。

【０１８２】また、本表示装置においては、前記デコー
ダ１３４に内蔵する画像メモリや、画像生成回路１３７
および情報の中から選択したものを表示するだけでな
く、表示する画像情報に対して、たとえば拡大、縮小、
回転、移動、エッジ強調、間引き、補間、色変換、画像
の縦横比変換などをはじめとする画像処理や、合成、消
去、接続、入れ換え、はめ込みなどをはじめとする画像
編集を行う事も可能である。また、本実施例の説明では
特に触れなかったが、上記画像処理や画像編集と同様
に、音声情報に関しても処理や編集を行なうための専用
回路を設けても良い。

【０１８３】したがって、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、静止画像およ
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、
ゲーム機などの機能を一台で兼ね備えることが可能で、
産業用或は民生用として極めて応用範囲が広い。

【０１８４】なお、上記図１４は、ＳＣＥを電子ビーム
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
一例を示したにすぎず、係る構成のみに限定されるもの
でない事は言うまでもない。たとえば、図１４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略
しても差し支えない。

【０１８５】また、これとは逆に, 使用目的によっては
さらに構成要素を追加しても良い。たとえば、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など
を構成要素に追加するのが好適である。

【０１８６】本表示装置においては、とりわけＳＣＥを
電子ビーム源とするディ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。
これに加えて、ＳＣＥを電子ビーム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にあふれ迫力に富んだ
画像を視認性良く表示する事が可能である。

【０１８７】

【発明の効果】以上説明した様に、本発明によれば、基
体上に形成された対向する一対の素子電極と電子放出部
を有する薄膜からなる表面伝導型電子放出素子におい
て、上記電子放出部が、金属或は金属酸化物等の導電性
微粒子と、グラファイト或はアモルファスカーボン或は
それらの混合物でできており、電子放出特性の安定性並
びに、電子放出効率に優れた電子放出素子を作成できる
ようになった。

【０１８８】さらには、入力信号に応じて電子を放出す
る電子源においては、上記の電子放出素子を基体上に複
数個配置した電子源とすることで、安定かつ歩どまりよ
く作成できるようになった。また、電子放出効率の向上
により消費電力が少なくなり、加えて周辺回路等の負担
も軽減され、安価な装置を提供できるに至った。

【０１８９】また画像形成装置においては、入力信号に
もとづいて画像を形成する装置であって、少なくとも、
画像形成部材と前記電子源より構成されたことを特徴と
する画像形成装置であるため、安定で制御された電子放
出特性と電子放出効率の向上がなされ、例えば蛍光体を
画像形成部材とする画像形成装置においては、低電流で
明るい高品位な画像形成装置例えば、カラーフラットテ
レビを実現するに至った。

【図面の簡単な説明】

【図１】平面型表面伝導電子放出素子を示す構成図であ
る。

【図２】表面伝導型電子放出素子の製造方法の一例を工
程図である。

【図３】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装置の概略構成図である。

【図４】表面伝導型電子放出素子の通電処理の電圧波形
を示す図である。

【図５】表面伝導型電子放出素子の基本的な特性図であ
る。

【図６】単純マトリックス配置により構成した電子源を
示す構成図である。

【図７】画像形成装置を示す基本構成図である。

【図８】蛍光膜を示す説明図である。

【図９】表面伝導型電子放出素子の基本的な特性図であ
る。

【図１０】電子源を示す概略平面図である。

【図１１】図１０の電子源のＡ−Ａ′線断面図である。

【図１２】電子源の製造方法の前半を示す部分工程図で
ある。

【図１３】電子源の製造方法の後半を示す部分工程図で
ある。

【図１４】表示装置の一例を示すブロック図である。

【図１５】従来の電子放出素子の構成を示す概略図であ
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４ ５，６ 素子電極 ９ 電子源基板 ３０，３２ 電流計 ３１ 電源 ３３ 高圧電源 ３４ アノード電極 ６１ 電子放出部を含むＳＣＥ ６２ Ｘ方向配線（下配線） ６３ Ｙ方向配線（上配線） ７１ リアプレート ７２ 支持枠 ７３ ガラス基板 ７４ 蛍光膜 ７５ メタルバック ７６ フェースプレート ７８ 外囲器 ８１ 黒色伝導材 ８２ 蛍光体 １２１ Ｃｒ膜 １２２ ＰｄＯとポリイミドからなる膜 １２３ 層間絶縁層 １２４ 開口部 １３０ ディスプレイパネル １３１ 駆動回路 １３２ ディスプレイパネルコントローラ １３３ マルチプレクサ １３４ デコーダ １３５ 入出力インターフェース回路 １３６ ＣＰＵ １３７ 画像生成回路 １３８，１３９，１４０ 画像メモリーインターフェー
ス回路 １４１ 画像入力インターフェース回路 １４２，１４３ ＴＶ信号受信回路 １４４ 入力部

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基体上に形成された対向する一対の素子
   電極と電子放出部を有する薄膜からなる表面伝導型電子
   放出素子において、該電子放出部を有する薄膜が導電性
   微粒子とグラファイトまたは／およびアモルファスカー
   ボンを含むことを特徴とする電子放出素子。
2. 【請求項２】 導電性微粒子が金属或は金属酸化物であ
   る請求項１記載の電子放出素子。
3. 【請求項３】 導電性微粒子がパラジウム或は酸化パラ
   ジウムである請求項１または２記載の電子放出素子。
4. 【請求項４】 基体上に形成された対向する一対の素子
   電極と電子放出部を有する薄膜からなる表面伝導型電子
   放出素子の製造方法において、少なくとも、一対の素子
   電極を形成する工程と、電子放出部を設ける薄膜を形成
   する工程と、フォーミング工程とからなる電子放出素子
   の製造方法。
5. 【請求項５】 先ず基板上に電子放出部を設ける薄膜を
   形成した後、一対の素子電極を形成し、次にフォーミン
   グ工程を行う請求項４記載の電子放出素子の製造方法。
6. 【請求項６】 電子放出部を設ける薄膜を形成する工程
   が、金属、金属酸化物若しくは有機金属化合物を分散さ
   せた高分子化合物からなる薄膜を形成した後、該薄膜を
   ６００℃乃至３０００℃で焼成するものである請求項４
   または５記載の電子放出素子の製造方法。
7. 【請求項７】 高分子化合物がポリイミドである請求項
   ６記載の電子放出素子の製造方法。
8. 【請求項８】 金属若しくは金属酸化物がパラジウム若
   しくは酸化パラジウムである請求項６記載の電子放出素
   子の製造方法。
9. 【請求項９】 ６００℃乃至３０００℃での焼成工程が
   窒素雰囲気下で行なわれる請求項６記載の電子放出素子
   の製造方法。
10. 【請求項１０】 ６００℃乃至３０００℃での焼成工程
    が１０分間乃至２時間行なわれる請求項６記載の電子放
    出素子の製造方法。
11. 【請求項１１】 入力信号に応じて電子を放出する電子
    源であって、請求項１記載の電子放出素子を基体上に複
    数個配置してなることを特徴とする電子源。
12. 【請求項１２】 基体に複数の電子放出素子を複数個並
    列に配置し、個々の素子の両端を配線に接続した電子放
    出素子群からなる列を複数本持ち、更に変調手段を有す
    る請求項１１記載の電子源。
13. 【請求項１３】 基体上に互いに電気的に絶縁された１
    本以上のＸ方向配線と、これらに対して異なる方向に配
    線された１本以上のＹ方向配線が形成されており、電子
    放出素子の一対の素子電極の一方を該Ｘ方向配線に、他
    方を該Ｙ方向配線に接続せしめた電子放出素子を複数個
    配列した請求項１１記載の電子源。
14. 【請求項１４】 入力信号にもとづいて画像を形成する
    装置であって、少なくとも、画像形成部材と請求項１１
    記載の電子源より構成されていることを特徴とする画像
    形成装置。