JPH09106754A - 電子放出部形成用材料並びに該材料を用いた電子放出素子、電子源、表示素子及び画像形成装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 膜厚が均一で良好な電子放出特性が得られ
る、水溶性の有機金属錯体を含む電子放出部形成用材料
を提供し、更に、この電子放出部形成用材料を用いて電
子放出特性の優れた電子放出素子、電子源、表示素子及
び画像形成装置の製造方法を提供する。 【解決手段】 対向する電極間に電子放出部を有する電
子放出素子で、有機金属化合物を加熱焼成する過程を経
て電子放出部を形成するための電子放出部形成用材料に
おいて、前記有機金属化合物が式１ 【化１】 （但し、Ｒ¹ 、Ｒ² 、Ｒ³ ＝炭素数１〜４のアルキル
基、ｌ＝２〜４の整数、ｍ＝１〜４の整数、ｋ＝１〜２
の整数、ｎ＝０〜１の整数、Ｍ＝金属）で表されること
を特徴とする電子放出部形成用材料並びにこの電子放出
部形成用材料を用いた電子放出特性の優れた電子放出素
子、電子源、表示素子及び画像形成装置の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子放出素子の電
子放出部形成用材料並びに該材料を用いた電子放出素
子、電子源、表示素子及び画像形成装置の製造方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、電子放出素子としては熱電子
源と冷陰極電子源の２種類が知られている。冷陰極電子
源には電界放出型素子（以下ＦＥ型素子と略す）、金属
／絶縁層／金属型素子（以下、ＭＩＭ素子と略す）や表
面伝導型（ＳＣＥ型ともいう）等がある。

【０００３】ＦＥ型の報告例としてはＷ．Ｐ．Ｄｙｋｅ
＆ Ｗ．Ｗ．Ｄｏｌａｎ，“Ｆｉｅｌｄ ｅｍｉｓｓ
ｉｏｎ”，Ａｄｖａｎｃｅ ｉｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ
Ｐｈｙｓｉｃｓ，８，８９（１９５６）、あるいはＣ．
Ａ．Ｓｐｉｎｄｔ，“Ｐｈｙｓｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒ
ｔｉｅｓ ｏｆ ｔｈｉｎ−ｆｉｌｍ ｆｉｅｌｄｅｍ
ｉｓｓｉｏｎ ｃａｔｈｏｄｅｓ ｗｉｔｈ ｍｏｌｙ
ｂｄｅｎｕｍ ｃｏｎｅｓ”，Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙ
ｓ．，４７，５２４８（１９７６）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．Ａ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，３
２，６４６（１９６１）等が知られている。

【０００５】そして表面伝導型の例としては、Ｍ．Ｉ．
Ｅｌｉｎｓｏｎ，Ｒａｄｉｏ Ｅｎｇ．Ｅｌｅｃｔｒｏ
ｎ Ｐｈｙｓ．，１０，（１９６５）等が知られてい
る。

【０００６】ＳＣＥ型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。

【０００７】この表面伝導型電子放出素子としては、上
記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．Ｄｉｔｔｍｅｒ：
“Ｔｈｉｎ Ｓｏｌｉｄ Ｆｉｌｍｓ”，９，３１７
（１９７２）］、Ｉｎ₂ Ｏ₃ ／ＳｎＯ₂ 薄膜によるもの
［Ｍ．Ｈａｒｔｗｅｌｌ ａｎｄ Ｃ．Ｇ．Ｆｏｎｓｔ
ａｄ，”ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．Ｅｄ．Ｃｏｎｆ．”，
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（１９８
３）］等が報告されている。

【０００８】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．ハートウェルの素子構成を
図１６および１７に示す。

【０００９】図１６および１７において１は絶縁性基
板、２、３は素子電極である。６は電子放出部形成用薄
膜で、Ｈ型形状のパターンに、液滴付与手段で形成され
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５が形成される。４は
電子放出部を含む薄膜と呼ぶことにする。また、図１７
中のＬ１は０．５ｍｍ〜１ｍｍ、Ｗは約０．１ｍｍで設
定されている。

【００１０】従来、これらの表面伝導型電子放出素子に
おいては、電子放出部形成用薄膜を予めフォーミングと
呼ばれる通電処理を行うことによって電子放出部５を形
成するのが一般的であった。フォーミングとは上述した
電子放出部形成用薄膜６の両端に電圧を印加通電し、該
薄膜６を局所的に破壊、変形もしくは変質させ、電気的
に高抵抗な状態にした電子放出部５を形成することであ
る。図２では電子放出部形成用薄膜６の一部に亀裂即ち
電子放出部５が発生し、該電子放出部５から電子放出が
行われる。以下フォーミングにより形成した電子放出部
５を含む電子放出部形成用薄膜６を電子放出部を含む薄
膜４と呼ぶ。

【００１１】前記のフォーミング処理をした表面伝導型
電子放出素子は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、電子放出部５より電
子を放出させるものである。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】上述したように電子放
出部形成用薄膜６は、有機金属化合物を有機溶媒に溶解
した溶液を基板に塗布乾燥後、加熱焼成により有機成分
を熱分解除去して金属もしくは金属酸化物としていた。
電子放出部形成用薄膜６の作製工程に有機溶媒を用いる
ことは低コスト化、環境保護などの点から望ましくな
く、水に容易に溶解する有機金属化合物の開発が望まれ
ていた。また、素子の作成工程上、加熱焼成により有機
成分を熱分解除去して金属若しくは金属酸化物とする際
に、より低い温度で電子放出部形成用薄膜６が形成でき
る有機金属化合物の開発も望まれていた。

【００１３】本発明の目的は水溶性が高くかつ熱分解特
性が良好な電子放出部形成用材料並びに該導電性薄膜形
成用材料を用いて、工程が簡素で低コストな、かつ電子
放出特性の良好な電子放出素子、電子源、表示パネル及
び画像形成装置の製造方法を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記課題を
達成するために鋭意検討した結果、特定の有機金属化合
物を含む電子放出部形成用材料を用いることによって、
上記の問題を解決することができる本発明を完成するに
至った。

【００１５】すなわち、電子放出部形成用材料は、対向
する電極間に電子放出部を有する電子放出素子で、有機
金属化合物を加熱焼成する過程を経て電子放出部を形成
するための電子放出部形成用材料において、前記有機金
属化合物が式１

【００１６】

【化２】 （但し、Ｒ¹ 、Ｒ² 、Ｒ³ ＝炭素数１〜４のアルキル
基、ｌ＝２〜４の整数、ｍ＝１〜４の整数、ｋ＝１〜２
の整数、ｎ＝０〜１の整数、Ｍ＝金属）で表されること
を特徴とするものである 本発明はさらに電子放出素子、電子源、表示パネル及び
画像形成装置の製造方法をも含むものである。

【００１７】本発明の電子放出素子の製造方法は、対向
する電極間に電子放出部を有する電子放出素子で、有機
金属化合物を含む溶液を前記電極間に液滴の状態で付与
し、加熱焼成する工程を経て電子放出部を形成する電子
放出素子の製造方法において、前記有機金属化合物に前
記記載の電子放出部形成用材料を用いることを特徴とす
るものである。

【００１８】本発明における電子放出素子は、表面伝導
型の電子放出素子であることが好ましい。

【００１９】本発明電子源の製造方法は、電子放出素子
と該素子への電圧印加手段とを具備した電子源の製造方
法であって、電子放出素子を前記記載の方法で製造する
ことを特徴とするものである。

【００２０】本発明の表示パネルの製造方法は、電子放
出素子及び該素子への電圧印加手段とを具備する電子源
と、該素子から放出される電子を受けて発光する発光体
とを具備する表示パネルの製造方法であって、電子放出
素子を前記記載の方法で製造することを特徴とするもの
である。

【００２１】本発明の画像形成装置の製造方法は、電子
放出素子及び該素子への電圧印加手段とを具備する電子
源と、該素子から放出される電子を受けて発光する発光
体と、外部信号を用いて該素子へ印加する電圧を制御す
る駆動回路とを具備する画像形成装置の製造方法であっ
て、電子放出素子を前記記載の方法で製造することを特
徴とするものである。

【００２２】以下、本発明の電子放出部形成用材料をさ
らに詳細に説明する。

【００２３】本発明において電子放出部形成用材料に用
いられる有機金属化合物としては、主成分として下記式
１

【００２４】

【化３】 （但し、Ｒ¹ 、Ｒ² 、Ｒ³ ＝炭素数１〜４のアルキル
基、ｌ＝２〜４の整数、ｍ＝１〜４の整数、ｋ＝１〜２
の整数、ｎ＝０〜１の整数、Ｍ＝金属）で表される有機
金属錯体を単独または複数含有し、水溶液として用いら
れる。

【００２５】該水溶液の金属濃度範囲は、用いる金属元
素の種類や金属塩の種類によって最適な範囲が多少異な
るが、一般には重量で０．０１％以上１０％以下の範囲
が適当である。金属濃度が低すぎる場合、基板に所望の
量の金属を付与するために多量の前記水溶液の液滴の付
与が必要になり、その結果液滴付与に要する時間が長く
なるのみならず、基板上に無用に大きな液溜りを生じて
しまい所望の位置のみに金属を付与する目的が達成でき
なくなる。逆に前記溶液の金属濃度が高すぎると、基板
に付与された液滴が後の工程で乾燥あるいは焼成される
際に著しく不均一化し、その結果として電子放出部の導
電膜が不均一化になり電子放出素子の特性を悪化させ
る。

【００２６】また有機金属化合物を加熱焼成する過程で
有機物が分解する温度と時間および必要に応じて酸素、
窒素などのガスを与え、有機金属化合物を無機金属ある
いは無機金属酸化物、無機金属窒化物などの金属無機化
合物とし図２（ｂ）に示すような電子放出部形成用薄膜
６とする。

【００２７】有機金属化合物の中心金属としては電圧印
加により電子を放出しやすいもの、すなわち仕事関数の
比較的低いもので且つ安定なもの、例えばＰｔ、Ｐｄ、
Ｎｉ等の白金族、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｔａ、Ｆ
ｅ、Ｗ、Ｐｂ、Ｚｎ、Ｓｎ等の金属が挙げられる。

【００２８】上記の有機金属化合物水溶液を基板に付与
する手段は、液滴を形成し付与することが可能ならば任
意の方法でよいが、特に微小な液滴を効率良く適度な精
度で発生付与でき制御性も良好なインクジェット方式が
便利である。インクジェット方式にはピエゾ素子等のメ
カニカルな衝撃により液滴を発生付与するものや、微小
ヒータ等で液を加熱し突沸により液滴を発生付与するＢ
Ｊ方式があるが、何れの方式でも十ｎｇ程度〜数十μｇ
程度までの微小液滴を再現性良く発生し基板に付与する
ことができる。

【００２９】上記手段で基板に付与された有機金属化合
物溶液は乾燥、焼成工程を経て導電性無機微粒子膜とす
ることにより、基板上に電子放出のための無機微粒子膜
を形成する。なおここで述べる微粒子膜とは複数の微粒
子が集合した膜であり、微視的に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。また微粒子
膜の粒径とは、前記状態で粒子形状が認識可能な微粒子
についての径を意味する。

【００３０】乾燥工程は通常用いられてる自然乾燥、送
風乾燥、熱乾燥等を用いればよい。焼成工程は通常用い
られる加熱手段を用いれば良い。乾燥工程と焼成工程と
は必ずしも区別された別工程として行う必要はなく、連
続して同時に行ってもかまわない。溶液とする際の溶媒
としては、インクジェット及びＢＪ方式のプリンタに使
用されている水系の溶媒であれば使用できるが、特に水
が好ましい。有機金属錯体はアルキルカルボン酸の金属
塩にアルコール置換されたＮ−アルキルあるいはＮ，Ｎ
−ジアルキルアミンを加えられて形成されるが、金属イ
オンの価数または配位形により金属に対して結合するカ
ルボン酸は１から４まで変化する。

【００３１】例えば銀と酢酸の場合には一酢酸銀が一般
的であるし、パラジウムの場合には二酢酸パラジウム
が、イットリウムの場合には三酢酸イットリウムが、ま
た鉛の場合には四酢酸鉛が一般的であることがよく知ら
れている。

【００３２】一般に有機金属錯体は結晶性が高いが、例
えば上記物質の水溶液からの塗布薄膜はＸ線回折の結果
からそれほど結晶性が高くないことを我々は見いだし
た。

【００３３】また酢酸パラジウムのように融点を持た
ず、加熱時に融解しない薄膜のまま熱分解する材料であ
ることも見いだした。

【００３４】電子放出部形成用薄膜の主成分として有機
金属化合物を使用するのは、これらを加熱焼成して金属
あるいは金属酸化物などを得る工程において、有機成分
を含まないハロゲン化物や無機酸塩では融点・沸点・昇
華温度および分解温度が約１０００℃であり、電子放出
素子の基板として一般に用いられるガラスやシリコンウ
エハおよび電極材料などの耐熱温度よりはるかに高く、
電子放出部形成用薄膜を容易には得ることができないか
らである。その点有機金属化合物、例えば酢酸パラジウ
ム−ビス（Ｎ，Ｎ−ジブチルアミノエタノール）では、
分解終了温度は２５３℃であり、基板および電極材料な
どの耐熱温度以下となる。

【００３５】また有機金属化合物は一般に絶縁性であ
り、このままでは以下に述べるフォーミングという電気
的処理を行えない。よって加熱焼成して金属もしくは金
属無機化合物とするのであるが、加熱焼成時に有機物が
９０％以上分解する温度と時間および必要に応じて酸
素、窒素などのガスを与え、有機金属化合物の９０％以
上を無機金属あるいは無機金属酸化物、無機金属窒化物
などの金属無機化合物とすることが必要である。９０％
以上である理由はこの範囲内であれば電気抵抗が低くな
り、フォーミング処理を行なえるからである。また残り
の部分（１０％以下の成分）は有機物もしくはＨ₂ Ｏ、
ＣＯ、ＮＯ_x などであるが、金属によってはこれらを吸
着、吸蔵、配位して完全に除去することは不可能な場合
がある。これらの残査は存在いないほうが好ましいが、
フォーミング処理が可能な電気抵抗にすることが目的な
ので存在してもかまわない。その際、作成工程上から、
より低い温度で電子放出部形成用薄膜が形成できる有機
金属錯体が望ましい。例えば酢酸パラジウム−ビス
（Ｎ，Ｎ−ジブチルアミノエタノール）では、大気中１
５０℃にて２０分間の加熱で、有機成分は８％以下にま
でに減少する。

【００３６】また加熱焼成により得られる金属もしくは
金属無機化合物は後述するように微粒子分散体からなる
薄膜であることが好ましい。

【００３７】

【作用】本発明の電子放出部形成用材料は、分子内にＮ
−アルキルあるいはＮ，Ｎ−ジアルキルアミノ基及び水
酸基を有するアミノアルコールを有機金属化合物分子に
配位させることにより、容易に水に溶解し、かつより低
温での分解を可能とした有機金属錯体とし、インクジェ
ット及びＢＪ方式の製造方法での使用に対応できるよう
にした。

【００３８】このように本発明は、図２（ｂ）に記載さ
れるような電子放出部形成用薄膜６の形成用材料とし
て、上記従来技術の水に殆ど溶解しない有機金属化合物
に替わり、該有機金属化合物に極性の高い配位子を導入
し水に容易に溶解し、かつより低温での分解を可能とし
た有機金属錯体を提供し、該有機金属錯体を用いて、電
子放出素子、電子源、表示パネル及び画像形成装置の製
造方法を提供することができる。

【００３９】以下に本発明にかかわる表面伝導型電子放
出素子の基本的な構成、製造方法、およびその特徴につ
いて、説明する。

【００４０】本発明を適用しうる表面伝導型電子放出素
子の基本的な構成には大別して、平面型及び垂直型の２
つの構成が上げられる。

【００４１】まず、表面伝導型電子放出素子について説
明する。

【００４２】図１は発明を適用可能な表面伝導型電子放
出素子の構成を示す模式図であり、図１（ａ）は平面
図、図１（ｂ）は断面図である。

【００４３】図２において、１は基板、２、３は素子電
極、４は電子放出部を含む薄膜、５は電子放出部であ
る。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及びＳｉ基板等を用いる
ことができる。

【００４４】対向する素子電極２、３の材料としては、
一般的な導体材料を用いることができる。これは例えば
Ｎｉ，Ｃｒ，Ａｕ，Ｍｏ，Ｗ，Ｐｔ，Ｔｉ，Ａｌ，Ｃ
ｕ，Ｐｄ等の金属或は合金およびＰｄ，Ａｇ，Ａｕ，Ｒ
ｕＯ₂ ，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
明電導体およびポリシリコン等の半導体材料等より適宜
選択することができる。素子電極間隔Ｌ１、素子電極長
さＷ、電子放出部を含む薄膜４の形状等は、応用される
形態等を考慮して設計される。素子電極間隔Ｌ１は、好
ましくは、数千Åから数百μｍの範囲とすることがで
き、より好ましくは、素子電極間に印加する電圧等を考
慮して数μｍから数十μｍの範囲とすることができる。

【００４５】素子電極長さＷは、電極の抵抗値、電子放
出特性を考慮して、数μｍから数百μｍの範囲とするこ
とができる。素子電極２、３間の膜厚ｄは、数百Åから
数μｍの範囲とすることができる。

【００４６】尚、図１に示した構成だけでなく、基板１
上に、電子放出部を含む薄膜４、対向する素子電極２、
３の順に積層した構成とすることもできる。

【００４７】電子放出部を含む薄膜４には、良好な電子
放出特性を得るために、微粒子で構成された微粒子膜を
用いるのが好ましく、その膜厚は、素子電極２、３への
ステップカバレージ、素子電極２、３間の抵抗値及び後
述する通電フォーミング条件等を考慮して、適宜設定さ
れるが、通常は数Åから数千Åの範囲とすることが好ま
しく、より好ましくは１０Åより５００Åの範囲とする
のが良い。その抵抗値は、Ｒ_S が１０² から１０⁷ Ω／
□の値である。なおＲ_S は、厚さがｔ、幅がｗで長さが
ｌの薄膜の抵抗Ｒを、Ｒ＝Ｒ_S （ｌ／ｗ）とおいたとき
に現れる。本願明細書において、フォーミング処理につ
いては、通電処理を例に挙げて説明するが、フォーミン
グ処理はこれに限られるものではなく、膜に亀裂を生じ
させて高抵抗状態を形成する処理を包含するものであ
る。

【００４８】電子放出部を含む薄膜４を構成する材料
は、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｕ等の白金族、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、
Ｃｒ、Ｔａ、Ｆｅ、Ｗ、Ｐｂ、Ｚｎ、Ｓｎ、等の金属、
ＰｄＯ、ＳｎＯ₂ 、ＰｂＯ、Ｓｂ₂ Ｏ₃ 等の金属酸化
物、ＺｒＢ₂ 、ＹＢ₄ 、等の金属硼素化物、ＴａＣ、Ｗ
Ｃ等の金属炭化物等の中から適宜選択される。

【００４９】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、その微細構造は、微粒子がここに
分散配置した状態あるいは微粒子が互いに隣接、あるい
は重なり合った状態（いくつかの微粒子が集合し、全体
として島状構造を形成している場合も含む）をとってい
る。微粒子の粒径は、数Åから数千Åの範囲、好ましく
は１０Åから２００Åの範囲である。

【００５０】なお、本明細書では頻繁に「微粒子」とい
う言葉を用いるので、その意味について説明する。

【００５１】小さな粒子を「微粒子」と呼び、これより
も小さなものを「超微粒子」と呼ぶ。「超微粒子」より
もさらに小さく原子の数が数百個程度以下のものを「ク
ラスター」と呼ぶことは広く行われている。

【００５２】しかしながら、それぞれの境は厳密なもの
ではなく、どの様な性質に注目して分類するかにより変
化する。また「微粒子」と「超微粒子」を一括して「微
粒子」と呼ぶ場合もあり、本明細書中での記述はこれに
沿ったものである。

【００５３】「実験物理学講座１４ 表面・微粒子」
（木下是雄 編、共立出版 １９８６年９月１日発行）
において、第１９５頁２２〜２６行には次のように記載
されている。

【００５４】「本稿で微粒子と言うときにはその直径が
だいたい２〜３μｍ程度から１０ｎｍ程度までとし、特
に超微粒子と言うときは粒径が１０ｎｍ程度から２〜３
ｎｍ程度までを意味することにする。両者を一括して単
に微粒子と書くこともあってけっして厳密なものではな
く、だいたいの目安である。粒子を構成する原子の数が
２個から数十〜数百個程度の場合はクラスターと呼ぶ」
付言すると、新技術開発事業団の”林・超微粒子プロ
ジェクト”での「超微粒子」の定義は、粒径の下限はさ
らに小さく、次のようなものであった。

【００５５】「創造科学技術推進制度の”超微粒子プロ
ジェクト”（１９８１〜１９８６）では、粒子の大きさ
（径）がおよそ１〜１００ｎｍの範囲のものを”超微粒
子”（ｕｌｔｒａ ｆｉｎｅ ｐａｒｔｉｃｌｅ）と呼
ぶことにした。すると１個の超微粒子はおよそ１００〜
１０⁸ 個くらいの原子の集合体という事になる。原子の
尺度でみれば超微粒子は大〜巨大粒子である。」（「超
微粒子−創造科学技術−」林主税、上田良二、田崎明
編；三田出版 １９８８年 第２頁１〜４行）「超微粒
子よりさらに小さいもの、すなわち原子が数個〜数百個
で構成される１個の粒子は、ふつうクラスターと呼ばれ
る」（同書第２頁１２〜１３行目）。

【００５６】上記のような一般的な呼び方をふまえて、
本明細書において「微粒子」とは多数の原子・分子の集
合体で、粒径の下限は数Å〜１０Å程度、上限は数μｍ
程度のものを指すこととする。

【００５７】電子放出部５は、電子放出部を含む薄膜４
の一部に形成された高抵抗の亀裂により構成され、電子
放出部を含む薄膜４の膜厚、膜質、材料及び後述する通
電フォーミング等の手法等に依存したものとなる。電子
放出部５の内部には、数Åから数百Åの範囲の粒径の導
電性微粒子が依存する場合もある。この導電性微粒子
は、電子放出部を含む薄膜４を構成する材料の元素の一
部、あるいは全ての元素を含有するものとなる。電子放
出部５およびその近傍の電子放出部を含む薄膜４には、
炭素及び炭素化合物を有することもできる。

【００５８】次に、垂直型表面伝導型電子放出素子につ
いて説明する。

【００５９】図１５は、本発明の表面伝導型電子放出素
子を適用できる垂直型表面伝導型電子放出素子の一例を
示す模式図である。

【００６０】図１５においては、図１に示した部位と同
じ部位には図１に付した符号と同一の符号を付してい
る。１５１は、段差形成部である。基板１、素子電極２
及び３、の電子放出部を含む薄膜４、電子放出部５は、
前述した平面型表面伝導型電子放出素子の場合と同様の
材料で構成することができる。段差形成部１５１は、真
空蒸着法、印刷法、スパッタ法等で形成されたＳｉＯ₂
等の絶縁性材料で構成することができる。段差形成部１
５１の膜厚は、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、数千Åから数十μｍの
範囲とすることができる。この膜厚は、段差形成部の製
法、および、素子電極間に印加する電圧を考慮して設定
されるが、数百Åから数μｍの範囲が好ましい。

【００６１】電子放出部を含む薄膜４は、素子電極２お
よび３と段差形成部１５１作成後に、該素子電極２、３
の上に積層される。電子放出部５は、図１５において
は、段差形成部１５１に形成されているが、作成条件、
フォーミング条件等に依存し、形状、位置ともこれに限
られるものでない。

【００６２】上述の表面伝導型電子放出素子の製造方法
としては様々な方法があるが、その一例を図１に模式的
に示す。

【００６３】以下、図１および図２を参照しながら製造
方法の一例について説明する。図１においても、図２に
示した部位と同じ部位には図２に付した符号と同一の符
号を付している。

【００６４】１）基板１を洗剤、純水および有機溶剤等
を用いて十分に洗浄し、真空蒸着法、スパッタ法等によ
り素子電極材料を堆積後、例えばフォトリソグラフィー
技術を用いて基板１上に素子電極２、３を形成する（図
２（ａ））。

【００６５】２）素子電極２、３を設けた基板１に、有
機金属溶液を塗布して、有機金属薄膜を形成する。有機
金属溶液には、前述の電子放出部を含む薄膜４の材料の
金属を主元素とする有機金属化合物の溶液を用いること
ができる。有機金属薄膜を加熱焼成処理し、リフトオ
フ、エッチング等によりパターニングし、電子放出部形
成用薄膜６を形成する（図２（ｂ））。ここでは、有機
金属溶液の塗布法を挙げて説明したが、電子放出部を含
む薄膜４の形成法は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、ディッピング
法、スピンナー法等を用いることもできる。

【００６６】３）つづいて、フォーミング工程を施す。
このフォーミング工程の方法の一例として通電処理によ
る方法を説明する。素子電極２、３間に不図示の電源を
用いて、通電を行うと、電子放出部を含む薄膜４の部位
に、構造の変化した電子放出部５が形成される（図２
（ｃ））。通電フォーミングによれば電子放出部形成用
薄膜６を局所的に破壊、変形もしくは変質等の構造の変
化した部位が形成される。該部位が電子放出部５を構成
する。通電フォーミングの電圧波形の例を図３に示す。

【００６７】電圧波形は、パルス波形が好ましい。これ
にはパルス波高値を定電圧としたパルスを連続的に印加
する図３（ａ）に示した手法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図３（ｂ）に示した手法が
ある。

【００６８】図３（ａ）におけるＴ１及びＴ２は電圧波
形のパルス幅とパルス間隔である。通常Ｔ１は１μ秒〜
１０ｍ秒、Ｔ２は、１０μ秒〜１００ｍ秒の範囲で設定
される。三角波の波高値（通電フォーミング時のピーク
電圧）は、表面伝導型電子放出素形態に応じて適宜選択
される。このような条件のもと、例えば、数秒から数十
分間電圧を印加する。パルス波形は三角波に限定される
ものではなく、矩形波など所望の波形を採用することが
できる。

【００６９】図３（ｂ）におけるＴ１及びＴ２は、図３
（ａ）に示したのと同様とすることができる。三角波の
波高値（通電フォーミング時のピーク電圧）は、例えば
０．１Ｖステップ程度ずつ、増加させることができる。

【００７０】通電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６を局所的に破壊、
変形しない程度の電圧を印加し、電流を測定して検知す
ることができる。例えば０．１Ｖ程度の電圧印加により
流れる素子電流を測定し、抵抗値を求めて、１Ｍオーム
以上の抵抗を示した時、通電フォーミングを終了させ
る。

【００７１】４）フォーミングを終えた素子には活性化
工程と呼ばれる処理を施すのが好ましい。活性化工程と
は、この工程により、素子電流Ｉｆ、放出電流Ｉｅが、
著しく変化する工程である。

【００７２】活性化工程は、例えば、有機物質のガスを
含有する雰囲気下で、通電フォーミングと同様に、パル
スの印加を繰り返すことで行うことができる。この雰囲
気は例えば油拡散ポンプやロータリーポンプなどを用い
て真空容器内を排気した場合に雰囲気内に残留する有機
ガスを利用して形成することができる他、イオンポンプ
などにより一旦十分に排気した真空中に適当な有機物質
のガスを導入することによっても得られる。このときの
好ましい有機物質のガス圧は、前述の応用の形態、真空
容器の形状や、有機物質の種類などにより異なるため場
合に応じ適宜設定される。適当な有機物質としては、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、スルホン酸等の
有機酸類等を挙げることができ、具体的には、メタン、
エタン、プロパンなどＣ_n Ｈ_2n+2で表される飽和炭化水
素、エチレン、プロピレンなどＣ_n Ｈ_2n等の組成式で表
される不飽和炭化水素、ベンゼン、トルエン、メタノー
ル、エタノール、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒ
ド、アセトン、メチルエチルケトン、メチルアミン、エ
チルアミン、フェノール、蟻酸、酢酸、プロピオン酸等
が使用できる。この処理により、雰囲気中に存在する有
機物質から、炭素あるいは炭素化合物が素子上に堆積
し、素子電流Ｉｆ、放出電流Ｉｅが、著しく変化するよ
うになる。

【００７３】活性化工程の終了判定は素子電流Ｉｆと放
出電流Ｉｅを測定しながら、適宜行う。なお、パルス
幅、パルス間隔、パルス波高値などは適宜設定される。

【００７４】炭素及び炭素化合物とは、グラファイト
（いわゆるＨＯＰＧ，ＰＧ，ＧＣを包含する、ＨＯＰＧ
はほぼ完全なグラファイトの結晶構造、ＰＧは結晶粒が
２００Å程度で結晶構造がやや乱れたもの、ＧＣは結晶
粒が２０Å程度になり結晶構造の乱れがさらに大きくな
ったものを指す。）非晶質カーボン（アモルファスカー
ボン及び、アモルファスカーボンと前記グラファイトの
微結晶の混合物を指す）であり、その膜厚は、５００Å
以下の範囲とするのが好ましい。

【００７５】５）このような工程を経て得られた電子放
出素子は、安定化工程を行うことが好ましい。この工程
は、真空容器内の有機物質を排気する工程である。真空
容器を排気する真空排気装置は、装置から発生するオイ
ルが素子の特性に影響を与えないように、オイルを使用
しないものを用いるのが好ましい。具体的には、ソープ
ションポンプ、イオンポンプ等の真空排気装置を挙げる
ことが出来る。

【００７６】前記活性化の工程で、排気装置として油拡
散ポンプを用い、これから発生するオイル成分に由来す
る有機ガスを用いた場合は、この成分の分圧を極力低く
抑える必要がある。真空容器内の有機成分の分圧は、上
記の炭素及び炭素化合物がほぼ新たに堆積しない分圧で
１×１０^-8Ｔｏｒｒ以下が好ましく、さらには１×１０
^-10 Ｔｏｒｒ以下が特に好ましい。さらに真空容器内を
排気するときには、真空容器全体を加熱して、真空容器
内壁や、電子放出素子に吸着した有機物質分子を排気し
やすくするのが好ましい。このときの加熱条件は８０〜
２００℃で５時間以上が望ましいが、特にこの条件に限
るものではなく、真空容器の大きさや形状、電子放出素
子の構成などの諸条件により適宜選ばれる条件により行
う。真空容器内の圧力は極力低くすることが必要で、１
〜３×１０^-7Ｔｏｒｒ以下が好ましく、さらに１×１０
^-8Ｔｏｒｒ以下が特に好ましい。

【００７７】安定化工程を行った後の駆動時の雰囲気
は、上記安定化処理終了時の雰囲気を維持するのが好ま
しいが、これに限るものではなく、有機物質が十分除去
されていれば、真空度自体は多少低下しても十分安定な
特性を維持することが出来る。このような真空雰囲気を
採用することにより、新たな炭素あるいは炭素化合物の
堆積を抑制でき、結果として素子電流Ｉｆ、放出電流Ｉ
ｅが、安定する。

【００７８】上述した工程を経て得られた本発明を適用
可能な電子放出素子の基本特性について図４、図５を参
照しながら説明する。

【００７９】図４は、真空処理装置の一例を示す模式図
であり、この真空処理装置は測定評価装置としての機能
をも兼ね備えている。図４においても、図１に示した部
位と同じ部位には図１に付した符号と同一の符号を付し
ている。図４において、４５は真空容器である。真空容
器４５内には電子放出素子が配されている。即ち、１は
電子放出素子を構成する基体であり、２及び３は素子電
極、４は電子放出部を含む薄膜、５は電子放出部であ
る。４０は素子電極２・３間の導電性薄膜４を流れる素
子電流Ｉｆを測定するための電流計、４１は電子放出素
子に素子電圧Ｖｆを印加するための電源、４２は素子の
電子放出部５より放出される放出電流Ｉｅを測定するた
めの電流計である。４３はアノード電極４４に電圧を印
加するための高圧電源、４４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で
ある。一例として、アノード電極の電圧を１ｋＶ〜１０
ｋＶの範囲とし、アノード電極と電子放出素子との距離
Ｈを２ｍｍ〜８ｍｍの範囲として測定を行うことができ
る。

【００８０】真空容器４５内には、不図示の真空計等の
真空雰囲気下での測定に必要な機器が設けられていて、
所望の真空雰囲気中での測定評価を行えるようになって
いる。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、イオンポンプ等か
らなる超高真空装置系とにより構成されている。ここに
示した電子源基板を配した真空処理装置の全体は、不図
示のヒーターにより２００度まで加熱できる。従って、
この真空処理装置を用いると、前述の通電フォーミング
以降の工程も行うことができる。

【００８１】図５は図４に示した真空処理装置を用いて
測定された放出電流Ｉｅ、素子電流Ｉｆと素子電圧Ｖｆ
の関係を模式的に示した図である。図５においては、放
出電流Ｉｅが素子電流Ｉｆに比べて著しく小さいので、
任意単位で示している。尚、縦、横軸ともリニアスケー
ルである。

【００８２】図５からも明らかなように、本発明を適用
可能な表面伝導型電子放出素子は、放出電流Ｉｅに関し
て対する三つの特徴的特性を有する。

【００８３】即ち、（ｉ）本素子はある電圧（しきい値
電圧と呼ぶ、図５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、一方しきい値電圧Ｖ
ｔｈ以下では放出電流Ｉｅがほとんど検出されない。つ
まり、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。

【００８４】（ｉｉ）放出電流Ｉｅが素子電圧Ｖｆに単
調増加依存するため、放出電流Ｉｅは素子電圧Ｖｆで制
御できる。

【００８５】（ｉｉｉ）アノード電極４４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４４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。

【００８６】以上の説明により理解されるように、本発
明を適用可能な表面伝導型電子放出素子は、入力信号に
応じて、電子放出特性を容易に制御できることになる。
この性質を利用すると複数の電子放出素子を配して構成
した電子源、画像形成装置等、多方面への応用が可能と
なる。

【００８７】図５においては、素子電流Ｉｆが素子電圧
Ｖｆに対して単調増加する（以下、「ＭＩ特性」とい
う。）例を実線に示した。素子電流Ｉｆが素子電圧Ｖｆ
に対して電圧制御型負性抵抗特性（以下、「ＶＣＮＲ特
性」という。）を示す場合もある（不図示）。また、こ
れら特性は、前述の工程を制御することで制御できる。
本発明を適用可能な電子放出素子の応用例について以下
に述べる。本発明を適用可能な表面伝導型電子放出素子
の複数個を基板上に配列し、例えば電子源あるいは、画
像形成装置が構成できる。

【００８８】電子放出素子の配列については、種々のも
のが採用できる。

【００８９】一例として、並列に配置した多数の電子放
出素子の個々を両端で接続し、電子放出素子の行を多数
個配し（行方向と呼ぶ）、この配線と直行する方向（列
方向と呼ぶ）で、該電子放出素子の上方に配した制御電
極（グリッドとも呼ぶ）により、電子放出素子からの電
子を制御駆動するはしご状配置のものがある。これとは
別に、電子放出素子をＸ方向及びＹ方向に行列状に複数
配し、同じ行に配された複数の電子放出素子の電極の一
方を、Ｘ方向の配線に共通に接続し、同じ列に配された
複数の電子放出素子の電極の他方を、Ｙ方向の配線に共
通に接続するものが挙げられる。このようなものは所謂
単純マトリクス配置である。まず単純マトリクス配置に
ついて以下に詳述する。

【００９０】本発明を適用可能な表面伝導型電子放出素
子については、前述したとおり（ｉ）ないし（ｉｉｉ）
の特性がある。即ち、表面伝導型電子放出素子からの放
出電子は、しきい値電圧以上では、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巾で制御できる。一
方、しきい値電圧以下では、殆ど放出されない。この特
性によれば、多数の電子放出素子を配置した場合におい
ても、個々の素子に、パルス状電圧を適宜印加すれば、
入力信号に応じて、表面伝導型電子放出素子を選択して
電子放出量を制御できる。

【００９１】以下この原理に基づき、本発明を適用可能
な電子放出素子を複数配して得られる電子源基板につい
て、図８を用いて説明する。図８において、８１は電子
源基板、８２はＸ方向配線、８３はＹ方向配線である。
８４は表面伝導型電子放出素子、８５は結線である。
尚、表面伝導型電子放出素子８４は、前述した平面型あ
るいは垂直型のどちらであってもよい。

【００９２】ｍ本のＸ方向配線８２はＤｘ１，Ｄｘ２，
・・・Ｄｘｍからなり、真空蒸着法、印刷法、スパッタ
法等を用いて形成された導電性金属等で構成することが
できる。配線の材料、膜厚、巾は、適宜設定される。Ｙ
方向配線８３はＤｙ１，Ｄｙ２，・・・Ｄｙｎのｎ本の
配線よりなり、Ｘ方向配線８２と同様に形成される。こ
れらｍ本のＸ方向配線８２とｎ本のＹ方向配線８３との
間には、不図示の層間絶縁層が設けられており、両者を
電気的に分離している（ｍ，ｎは、共に正の整数）。

【００９３】不図示の層間絶縁層は、真空蒸着法、印刷
法、スパッタ法等を用いて形成されたＳｉＯ₂ 等で構成
される。例えば、Ｘ方向配線８２を形成した基板８１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８２とＹ方向配線８３の交差部の電位差に耐え得るよ
うに、膜厚、材料、製法が適宜設定される。Ｘ方向配線
８２とＹ方向配線８３は、それぞれ外部端子として引き
出されている。

【００９４】表面伝導型放出素子８４を構成する一対の
電極（不図示）は、ｍ本のＸ方向配線８２とｎ本のＹ方
向配線８３と、導電性金属等からなる結線８５によって
電気的に接続されている。

【００９５】配線８２と配線８３を構成する材料、結線
８５を構成する材料、結線８５を構成する材料、及び一
対の素子電極を構成する材料はその構成元素の一部ある
いは全部が同一であっても、またそれぞれ異なってもよ
い。これら材料は、例えば前述の素子電極の材料より適
宜選択される。素子電極を構成する材料と配線材料が同
一である場合には、素子電極に接続した配線は素子電極
ということもできる。Ｘ方向配線８２には、Ｘ方向に配
列した表面伝導型放出素子８４の行を選択するための走
査信号を印加する不図示の走査信号印加手段が接続され
る。一方、Ｙ方向配線８３には、Ｙ方向に配列した表面
伝導型放出素子８４の各列を入力信号に応じて、変調す
るための不図示の変調信号発生手段が接続される。各電
子放出素子に印加される駆動電圧は、当該素子に印加さ
れる走査信号と変調信号の差電圧として供給される。

【００９６】上記構成においては、単純なマトリクス配
線を用いて、個別の素子を選択し、独立に駆動可能とす
ることができる。

【００９７】このような単純マトリクス配置の電子源を
用いて構成した画像形成装置について、図９と図１０お
よび図１１を用いて説明する。図９は、画像形成装置の
表示パネルの一例を示す模式図であり、図１０は、図９
の画像形成装置に使用される蛍光膜の模式図である。図
１１はＮＴＳＣ方式のテレビ信号に応じて表示を行うた
めの駆動回路の一例を示すブロック図である。

【００９８】図９において、８１は電子放出素子を複数
配した電子源基板、９１は電子源基板８１を固定したリ
アプレート、９６はガラス基板９３の内面に蛍光膜９４
とメタルバック９５等が形成されたフェースプレートで
ある。９２は支持枠であり該支持枠９２には、リアプレ
ート９１、フェースプレート９６がフリットガラス等を
用いて接続されている。９８は外囲器であり、例えば大
気中あるいは、窒素中で、４００〜５００度の温度範囲
で１０分以上焼成することで、封着して構成される。

【００９９】８４、は図１における電子放出部１に相当
する。８２、８３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。

【０１００】外囲器９８は上述の如く、フェースプレー
ト９６、支持枠９２、リアプレート９１で構成される。
リアプレート９１は主に基板８１の強度を補強する目的
で設けられるため、基板８１自体で十分な強度を持つ場
合は別体のリアプレート９１は不要とすることができ
る。即ち、基板８１に直接支持枠９２を封着し、フェー
スプレート９６、支持枠９２及び基板８１で外囲器９８
を構成しても良い。一方、フェースプレート９６、リア
プレート９１間に、スペーサーとよばれる不図示の支持
体を設置することにより、大気圧に対して十分な強度を
もつ外囲器９８の構成することもできる。

【０１０１】図１０は、蛍光膜を示す模式図である。蛍
光膜９４は、モノクロームの場合は蛍光体のみから構成
することができる。カラーの蛍光膜の場合は、蛍光体の
配列によりブラックストライプ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１０１と蛍光体１０２と
から構成することができる。ブラックストライプ、ブラ
ックマトリクスを設ける目的は、カラー表示の場合、必
要となる三原色蛍光体の各蛍光体１０２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９４における外光反射によるコントラストの低下を抑
制することにある。ブラックストライプの材料として
は、通常用いられている黒鉛を主成分とする材料の他、
導電性があり、光の透過及び反射が少ない材料を用いる
ことができる。

【０１０２】ガラス基板９３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、沈殿法、印刷法等が採
用できる。蛍光膜９４の内面側には、通常メタルバック
９５が設けられる。メタルバックを設ける目的は、蛍光
体の発光のうち内面側への光をフェースプレート９６側
へ鏡面反射することにより輝度を向上させること、電子
ビーム加速電圧を印加するための電極として作用させる
こと、外囲器内で発生した負イオンの衝突によるダメー
ジから蛍光体を保護すること等である。メタルバック
は、蛍光膜作製後、蛍光膜の内面側表面の平滑化処理
（通常、「フィルミング」と呼ばれる）を行い、その後
Ａ１を真空蒸着等で堆積することで作製できる。

【０１０３】フェースプレート９６には、更に蛍光膜９
４の導電性を高めるため、蛍光膜９４の外面側に透明電
極（不図示）を設けてもよい。

【０１０４】前述の封着を行う際には、カラーの場合は
各色蛍光体と電子放出素子とを対応させる必要があり、
十分な位置合わせが不可欠となる。

【０１０５】図９に示した画像形成装置は、例えば以下
のようにして製造される。

【０１０６】外囲器９８は、前述の安定化工程と同様
に、適宜加熱しながら、イオンポンプ、ソープションポ
ンプなどのオイルを使用しない排気装置により不図示の
排気管を通じて排気し、１０^-7Ｔｏｒｒ程度の真空度の
有機物質の十分少ない雰囲気にした後、封止が成され
る。外囲器９８の封止後の真空度を維持するために、ゲ
ッター処理をおこなうこともできる。これは、外囲器９
８の封止を行う直前あるいは封止後に、抵抗加熱あるい
は高周波加熱等を用いた加熱により、外囲器９８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ないしは１×１０^-7Ｔｏｒｒの真空度を維持する
ものである。ここで、表面伝導型電子放出素子のフォー
ミング処理以降の工程は、適宜設定できる。

【０１０７】次に、単純マトリクス配置の電子源を用い
て構成した表示パネルに、ＮＴＳＣ方式のテレビ信号に
基づいたテレビジョン表示を行う為の駆動回路の構成例
について、図１１を用いて説明する。図１１において、
１１１は画像表示パネル、１１２は走査回路、１１３は
制御回路、１１４はシフトレジスタである。１１５はラ
インメモリ、１１６は同期信号分離回路、１１７は変調
信号発生器、ＶｘおよびＶａは直流電圧源である。

【０１０８】表示パネル１１１は、端子Ｄｏｘ１ないし
Ｄｏｘｍ、端子Ｄｏｙ１ないし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。端子Ｄｏ
ｘ１ないしＤｏｘｍには、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）ずつ順
次駆動する為の走査信号が印加される。

【０１０９】端子Ｄｙ１ないしＤｙｎ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為の変調信号が印加さ
れる。高圧端子Ｈｖには、直流電圧源Ｖａより、例えば
１０Ｋ［Ｖ］の直流電圧が供給されるが、これは表面伝
導型電子放出素子から放出される電子ビームに蛍光体を
励起するのに十分なエネルギーを付与する為に加速電圧
である。

【０１１０】走査回路１１２について説明する。同回路
は、内部にＭ個のスイッチング素子を備えたもので（図
中、Ｓ１ないしＳｍで模式的に示している）ある。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
０［Ｖ］（グランドレベル）のいずれか一方を選択し、
表示パネル１１１の端子Ｄｘ１ないしＤｘｍと電気的に
接続される。Ｓ１ないしＳｍの各スイッチング素子は、
制御回路１１３が出力する制御信号Ｔｓｃａｎに基づい
て動作するものであり、例えばＦＥＴのようなスイッチ
ング素子を組み合わせる事により構成する事ができる。

【０１１１】直流電圧源Ｖｘは、本例の場合には表面伝
導型電子放出素子の特性（電子放出しきい値電圧）に基
づき、走査されていない素子に印加される駆動電圧が電
子放出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。

【０１１２】制御回路１１３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
を整合させる機能を有する。制御回路１１３は、同期信
号分離回路１１６より送られる同期信号Ｔｓｙｎｃに基
づいて、各部に対してＴｓｃａｎおよびＴｓｆｔおよび
Ｔｍｒｙの各制御信号を発生する。

【０１１３】同期信号分離回路１１６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、一般的な周波数
分離（フィルター）回路等を用いて構成できる。同期信
号分離回路１１６により分離された同期信号は、垂直同
期信号と水平同期信号より成るが、ここでは説明の便宜
上、Ｔｓｙｎｃ信号として図示した。前記テレビ信号か
ら分離された画像の輝度信号成分を便宜上ＤＡＴＡ信号
と表した。該ＤＡＴＡ信号はシフトレジスタ１１４に入
力される。

【０１１４】シフトレジスタ１１４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１１３より送られる制御信号Ｔｓｆｔに基づいて
動作する（すなわち、制御信号Ｔｓｆｔは、シフトレジ
スタ１１４のシフトクロックであると言うこともでき
る）。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Ｎ素子分の駆動データに相当）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１１４より出力される。

【０１１５】ラインメモリ１１５は、画像１ライン分の
データを必要時間の間だけ記憶する為の記憶装置であ
り、制御回路１１３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１１７に入力される。

【０１１６】変調信号発生器１１７は、前記画像データ
Ｉ’ｄ１ないしＩ’ｄｎの各々に応じて、表面電動型電
子放出素子の各々を適切に駆動変調する為の信号源であ
り、その出力信号は、端子Ｄｏｙ１ないしＤｏｙｎを通
じて表示パネル１１１内の表面伝導型電子放出素子に印
加される。

【０１１７】前述したように、本発明を適用可能な電子
放出素子は放出電流Ｉｅに対して以下の基本特性を有し
ている。即ち、電子放出には明確なしきい値電圧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。電子放出しきい値以上の電圧に対しては、素
子への印加電圧の変化に応じて放出電流も変化する。こ
のことから、本素子にパルス状の電圧を印加する場合、
例えば電子放出しきい値以下の電圧を印加しても電子放
出は生じないが、電子放出しきい値の電圧を印加する場
合には電子ビームが出力される。その際、パルスの波高
値Ｖｍを変化させることにより出力電子ビームの強度を
制御する事が可能である。また、パルスの幅Ｐｗを変化
させる事により出力される電子ビームの電荷の総量を制
御する事が可能である。

【０１１８】従って、入力信号に応じて、電子放出素子
を変調する方式としては、電圧変調方式、パルス幅変調
方式等が採用できる。電圧変調方式を実施するに際して
は、変調信号発生器１１７として、一定長さの電圧パル
スを発生し、入力されるデータに応じて適宜パルスの波
高値を変調するような電圧変調方式の回路を用いること
ができる。

【０１１９】パルス幅変調方式を実施するに際しては、
変調信号発生器１１７として、一定の波高値の電圧パル
スを発生し、入力されるデータに応じて適宜電圧パルス
の幅を変調するようなパルス幅変調方式の回路を用いる
ことができる。

【０１２０】シフトレジスタ１１４やラインメモリ１１
５は、デジタル信号式のものでもアナログ信号式のもの
でも採用できる。画像信号のシリアル／パラレル変換や
記憶が所定の速度で行われれば良いからである。

【０１２１】デジタル信号式を用いる場合には、同期信
号分離回路１１６の出力信号ＤＡＴＡをデジタル信号化
する必要があるが、これは１１６の出力部にＡ／Ｄ変換
器を設ければ良い。これに関連してラインメモリ１１５
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１１７に用いられる回路が若干異なったも
のとなる。即ち、デジタル信号を用いた電圧変調方式の
場合、変調信号発生器１１７には、例えばＤ／Ａ変換回
路を用い、必要に応じて増幅回路などを付加する。パル
ス幅変調方式の場合、変調信号発生器１１７には、例え
ば、高速の発振器およ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）を組み合せ
た回路を用いる。必要に応じて、比較器の出力するパル
ス幅変調された変調信号を表面電動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加すること
もできる。

【０１２２】アナログ信号を用いた電圧変調方式の場
合、変調信号発生器１１７には、例えばオペアンプなど
を用いた増幅回路を採用でき、必要に応じてレベルシフ
ト回路などを付加することもできる。パルス幅変調方式
の場合には、例えば、電圧制御型発振回路（ＶＣＯ）を
採用でき、必要に応じて表面伝導型電子放出素子の駆動
電圧まで電圧増幅するための増幅器を付加することもで
きる。

【０１２３】このような構成をとり得る本発明を適用可
能な画像表示装置においては、各電子放出素子に、容器
外端子Ｄｏｘ１ないしＤｏｘｍ、Ｄｏｙ１ないしＤｏｙ
ｎを介して電圧を印加することにより、電子放出が生ず
る。高圧端子Ｈｖを介して、メタルバック９５、あるい
は透明電極（不図示）に高圧を印加し、電子ビームを加
速する。加速された電子は、蛍光膜９４に衝突し、発光
が生じて画像が形成される。

【０１２４】ここで述べた画像形成装置の構成は、本発
明を適用可能な画像形成装置の一例であり、本発明の技
術思想に基づいて種々の変形が可能である。入力信号に
ついては、ＮＴＳＣ方式をあげたが、入力信号はこれに
限られるものではなく、ＰＡＬ、ＳＥＣＡＭ方式などの
他、これよりも、多数の走査線からなるＴＶ信号（例え
ば、ＭＵＳＥ方式をはじめとする高品位ＴＶ）方式をも
採用できる。

【０１２５】次に、はしご型配置の電子源及び画像形成
装置について図１２、図１３を用いて説明する。

【０１２６】図１２は、はしご型配置の電子源の一例を
示す模式図である。図１２において、１２０は電子源基
板、１２１は電子放出素子である。１２２、Ｄｘ１〜Ｄ
ｘ１０は、電子放出素子１２１を接続するための共通配
線である。電子放出素子１２１は、基板１２０上に、Ｘ
方向に並列に複数個配されている（これを素子行と呼
ぶ）。この素子行が複数個配されて、電子源を構成して
いる。各素子行の共通配線間に駆動電圧を印加すること
で、各素子行を独立に駆動させることができる。即ち、
電子ビームを放出させたい素子行には、電子放出しきい
値以上の電圧を、電子ビームを放出しない素子行には、
電子放出しきい値以下の電圧を印加する。各素子行間の
共通配線Ｄｘ２〜Ｄｘ９は、例えばＤｘ２、Ｄｘ３を同
一配線とすることもできる。

【０１２７】図１３は、はしご型配置の電子源を備えた
画像形成装置におけるパネル構造の一例を示す模式図で
ある。１３０はグリッド電極、１３１は電子が通過する
ための空孔、１３２はＤｏｘ１，Ｄｏｘ２．．．Ｄｏｘ
ｍよりなる容器外端子である。１３３はグリッド電極１
３０と接続されたＧ１、Ｇ２．．．Ｇｎからなる容器外
端子、１３４は各素子行間の共通配線を同一配線とした
電子源基板である。図１３においては、図９、１２に示
した部位と同じ部位には、これらの図に付したのと同一
の符号を付している。ここに示した画像形成装置と図９
に示した単純マトリクス配置の画像形成装置との大きな
違いは、電子源基板１２０とフェースプレート９６の間
にグリッド電極１３０を備えているか否かである。

【０１２８】図１３においては、基板１２０とフェース
プレート９６の間には、グリッド電極１３０が設けられ
ている。グリッド電極１３０は、表面伝導型放出素子か
ら放出された電子ビームを変調するためのものであり、
はしご型配置の素子行と直交して設けられたストライプ
状の電極に電子ビームを通過させるため、各素子に対応
して１個ずつ円形の開口１３１が設けられている。グリ
ッドの形状や設置位置は図１３に示したものに限定され
るものではない。例えば、開口としてメッシュ状に多数
の通過口を設けることもでき、グリッドを表面伝導型放
出素子の周囲や近傍に設けることもできる。

【０１２９】容器外端子１３２およびグリッド容器外端
子１３３は、不図示の制御回路と電気的に接続されてい
る。

【０１３０】本例の画像形成装置では、素子行を１列ず
つ順次駆動（走査）して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。これ
により、各電子ビームの蛍光体への照射を制御し、画像
を１ラインずつ表示することができる。

【０１３１】発明の画像形成装置は、テレビジョン放送
の表示装置、テレビ会議システムやコンピューター等の
表示装置の他、感光性ドラム等を用いて構成された光プ
リンターとしての画像形成装置等としても用いることも
できる。

【０１３２】

【実施例】実施例１ 本実施例で使用する酢酸パラジウム−ビス（Ｎ，Ｎ−ジ
ブチルエタノールアミン）（以下ＰＡＤＢＥと略す）を
以下のようにして合成した。

【０１３３】１０ｇの酢酸パラジウムを２００ｃｍ³ の
ジエチルエーテルに懸濁させ、更に１７ｇのＮ，Ｎ−ジ
ブチルエタノールアミンを加え室温で４時間撹拌させ
た。反応終了後、ジエチルエーテルを減圧留去し、固形
物にｎ−ヘキサンを加え溶解、濾過し、濾液からＰＡＤ
ＢＥを再結晶した。

【０１３４】空気中でのＴＧ測定の結果、ＰＡＤＢＥの
分解終了温度は２５３℃であった。 実施例２ 本実施例で使用する酢酸パラジウム−ジ（Ｎ−ブチルエ
タノールアミン）（以下ＰＡＢＥと略す）を以下のよう
にして合成した。

【０１３５】１０ｇの酢酸パラジウムを２００ｃｍ³ の
アセトンに懸濁させ、更に１１．５ｇのＮ−ブチルエタ
ノールアミンを加え室温で４時間撹拌させた。反応終了
後、アセトンを減圧留去し、固形物にアセトンジエチル
エーテルを加え溶解、濾過し、濾液からＰＡＢＥを再結
晶した。

【０１３６】空気中でのＴＧ測定の結果、ＰＡＢＥの分
解終了温度は２４５℃であった。実施例３ 本実施例の電子放出素子として図１（ａ）（ｂ）に示す
タイプの電子放出素子を作製した。図１（ａ）は本素子
の平面図を、（ｂ）は断面図を示している。また、図１
（ａ）（ｂ）中の記号１は絶縁性基板、２、３は素子に
電圧を印加するための素子電極、４は電子放出部を含む
薄膜、３は電子放出部を示す。なお、図１（ａ）中のＬ
１は素子電極２と素子電極３の素子電極間隔、Ｗは素子
電極の幅、ｄは素子電極の厚さ、Ｗ’は素子の幅を表し
ている。

【０１３７】図１を用いて、本実施例の電子放出素子の
作製方法を述べる。

【０１３８】絶縁性基板１として石英基板を用い、これ
を有機溶剤および純水により充分に洗浄し更に２００℃
の熱風で乾燥した。該基板１面上にＡｕからなる素子電
極２、３を形成した（図２（ａ））。この時、素子電極
間隔Ｌ１は３μｍとし、素子電極の幅Ｗを５００μｍ、
その厚さｄを１０００Åとした。

【０１３９】１．２８ｇのＰＡＤＢＥを１２ｇの水に溶
解しＢＪ付与用水溶液とした（２．０ｗｔ％）。

【０１４０】ＢＪ方式のインクジェット装置（Ｃａｎｏ
ｎ製ＢＪ−１０Ｖ）を用いて、素子電極２、３間にＰＡ
ＤＢＥ水溶液を付与し、乾燥した。

【０１４１】これを大気雰囲気のオーブン中で２５０℃
に加熱して前記ＰＡＤＢＥを基板上で分解堆積させ、酸
化パラジウム微粒子（平均粒経：６５Å）からなる微粒
子膜を形成し、電子放出部形成用薄膜６とした（図２
（ｂ））。酸化パラジウムであることはＸ線分析で確認
した。ここで電子放出部形成用薄膜６は、その幅（素子
の幅）Ｗ’を３００μｍとし、素子電極２、３のほぼ中
央部に配置した。また、この電子放出部形成用薄膜６の
膜厚は１００Å、シート抵抗値は５×１０⁴ Ω／ｃｍ²
であった。

【０１４２】次に、図２（ｃ）に示すように、電子放出
部５を素子電極２、３間に電圧を印加し、電子放出部形
成用薄膜６を通電処理（フォーミング処理）することに
より、電子放出部５を作製した。フォーミング処理の電
圧波形を図３に示す。

【０１４３】図３中、Ｔ１およびＴ２は電圧波形のパル
ス幅とパルス間隔であり、本実施例ではＴ１を１ｍ秒、
Ｔ２を１０ｍ秒とし、三角波の波高値（フォーミング時
のピーク電圧）は５Ｖとし、フォーミング処理は約１×
１０^-6ｔｏｒｒの真空雰囲気下で６０秒間行った。

【０１４４】以上のようにして作成された素子につい
て、その電子放出特性の測定を行った。図４に測定評価
装置の概略構成図を示す。

【０１４５】図４において、１は絶縁性基板、２および
３は素子電極、４は電子放出部を含む薄膜、５は電子放
出部を示し、４１は素子に電圧を印加するための電源、
４０は素子電流Ｉｆを測定するための電流計、４４は素
子より発生する放出電流Ｉｅを測定するためのアノード
電極、４３はアノード電極４４に電圧を印加するための
高圧電源、４２は放出電流を測定するための電流計であ
る。電子放出素子の上記素子電流Ｉｆ、放出電流Ｉｅの
測定にあたっては、素子電極２、３間に電源４１および
電流計４０を接続し、該電子放出素子の上方に電源４３
および電流計４２を接続したアノード電極４４を配置し
ている。また、本電子放出素子およびアノード電極４４
は真空装置内に設置されており、その真空装置には不図
示の排気ポンプおよ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。なお本実施例では、アノード
電極と電子放出素子間の距離を４ｍｍ、アノード電極の
電位を１ｋＶ、電子放出特性測定時の真空装置内の真空
度を１×１０^-7ｔｏｒｒとした。

【０１４６】以上のような測定評価装置を用いて、本電
子放出素子の電極２および３の間に素子電圧を印加し、
その時に流れる素子電流Ｉｆおよび放出電流Ｉｅを測定
したところ、図５に示したような電流−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１６Ｖでは素子電流Ｉｆが
２．４ｍＡ、放出電流Ｉｅが１．２μＡとなり、電子放
出効率η＝Ｉｅ／Ｉｆ（％）は０．０５％であった。

【０１４７】以上説明した実施例中、電子放出部を形成
する際に、素子の電極間に三角波パルスを印加してフォ
ーミング処理を行っているが、素子の電極間に印加する
波形は三角波に限定することはなく、矩形波など所望の
波形を用いても良く、その波高値およびパルス幅・パル
ス間隔等についても上述の値に限ることなく、電子放出
部が良好に形成されれば所望の値を選択することが出来
る。実施例４ 有機金属錯体として１．０３ｇのＰＡＢＥを１２ｇの水
に溶解しＢＪ付与用水溶液とし（２．０ｗｔ％）、実施
例３と同様の電子放出素子製造方法にて電子放出素子を
作製した。

【０１４８】本素子では、素子電圧７．９Ｖ程度から急
激に放出電流Ｉｅが増加し、素子電圧１６Ｖでは素子電
流Ｉｆが２．３ｍＡ、放出電流Ｉｅが１．１μＡとな
り、電子放出効率η＝Ｉｅ／Ｉｆ（％）は０．０４８％
であった。実施例５ 電子源の一部の平面図を図６に、図６中のＡ−Ａ’断面
図を図７に示す。但し、図６および図７において同じ記
号を示したものは同じものを表す。ここで８１は図８の
８１と対応する絶縁性基板、８２は図８のＤｘｍに対応
するＸ方向配線（下配線とも呼ぶ）、８３は図８におけ
るＤｙｎ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薄膜、２、３は素子電極、７１は層
間絶縁層、７２は素子電極２と下配線８２との電気的接
続のためのコンタクトホールである。 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８１上に、真空蒸着に
より厚さ５０ÅのＣｒ、厚さ６０００ÅのＡｕを順次積
層した後、ホトレジスト（ＡＺ１３７０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８２のレジストパターン
を形成し、次いでＡｕ／Ｃｒ堆積膜をウェットエッチン
グして、所望の形状の下配線８２を形成した。 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７１をＲＦスパッタ法により堆積した。 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ール７
２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７１をエッチングしてコンタ
クトホール７２を形成した。エッチングはＣＦ₄ とＨ₂
ガスを用いたＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔ
ｃｈｉｎｇ）法によった。 工程−ｄ その後、素子電極２、３と素子電極間ギャップとなるべ
き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５０ÅのＴ
ｉ、厚さ１０００ÅのＮｉを順次堆積した。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は３μｍとし、素子電極
の幅Ｗを３００μｍとする素子電極２、３を形成した。 工程−ｅ 素子電極２、３の上に上配線８３のホトレジストパター
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８３を形成し
た。 工程−ｆ 図１４に本工程に関わる電子放出素子の電子放出部形成
用薄膜のマスクの平面図の一部を示す。素子間電極ギャ
ップ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膜を真空蒸着により
堆積・パターニングし、その上に実施例３で用いた有機
金属錯体（ＰＡＤＢＥ水溶液）をＢＪ方式のインクジェ
ット装置（Ｃａｎｏｎ製ＢＪ−１０Ｖ）を用いて素子電
極２、３間に付与し、２５０℃で１０分間の加熱焼成処
理をした。また、こう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電子放出部形成用薄膜の膜厚は
１００Å、シート抵抗値は５×１０⁴ Ω／ｃｍ² であっ
た。 工程−ｇ Ｃｒ膜および焼成後の電子放出部形成用薄膜を酸エッチ
ャントによりエッチングして所望のパターンを形成し
た。 工程−ｈ コンタクトホール７２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た後、真空蒸着により厚さ５０Å
のＴｉ、厚さ５０００Å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７２を埋め込んだ。

【０１４９】以上の工程により絶縁性基板８１上に下配
線８２、層間絶縁層７１、上配線８３、素子電極２、
３、電子放出部形成用薄膜等を形成した。

【０１５０】次に、以上のようにして作製した電子源を
用いて表示パネルを構成した例を、図９と図１０を用い
て説明する。

【０１５１】以上のようにして多数の平面型電子放出素
子を作製した基板８１をリアプレート９１上に固定した
後、基板８１の５ｍｍ上方に、フェースプレート９６
（ガラス基板９３の内面に蛍光膜９４とメタルバック９
５が形成されて構成される）を支持枠９８を介して配置
し、フェースプレート９６、支持枠９８、リアプレート
９１の接合部にフリットガラスを塗布し、大気中あるい
は窒素雰囲気中で４００℃〜５００℃で１０分以上焼成
することで封着した（図９）。またリアプレート９１へ
の基板８１の固定もフリットガラスで行った。

【０１５２】図８において、８４は電子放出素子、８
２、８３はそれぞれＸ方向およびＹ方向の配線である。

【０１５３】蛍光膜９４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９４を作製した。ブ
ラックストライプの材料として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９３に蛍光
体を塗布する方法としてはスラリー法を用いた。

【０１５４】また、蛍光膜９４の内面側には通常メタル
バック９５が設けられる。メタルバックは、蛍光膜作製
後、蛍光膜９４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。

【０１５５】フェースプレート９６には、さらに蛍光膜
９４の導電性を高めるため、蛍光膜９４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電性が得られたので省略
した。

【０１５６】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。

【０１５７】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（不図示）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〜Ｄ
ｏｘｍとＤｏｙ１〜Ｄｏｙｎを通じて電子放出素子８４
の電極２、３間に電圧を印加し、電子放出部形成用薄膜
６に実施例３と同様の通電処理（フォーミング処理）を
施すことにより電子放出部５を作製した。フォーミング
処理の電圧波形を図３に示す。

【０１５８】図３中、Ｔ１およびＴ２は電圧波形のパル
ス幅とパルス間隔であり、本実施例ではＴ１を１ｍ秒、
Ｔ２を１０ｍ秒とし、三角波の波高値（フォーミング時
のピーク電圧）は５Ｖとし、フォーミング処理は約１×
１０^-6ｔｏｒｒの真空雰囲気下で６０秒間行った。

【０１５９】このように作成された電子放出部５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３５Åであった。

【０１６０】フォーミングを行い、電子放出部５を形成
し電子放出素子８４を作製した。

【０１６１】次に、１０^-7ｔｏｒｒ程度の真空度で、１
５０℃、５時間安定化工程を行い、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ゲッター処
理を行った。これは、封止を行う直前に、高周波加熱等
の加熱法により、画像形成装置内の所定の位置（不図
示）に配置されたゲッターを加熱し、蒸着膜を形成処理
した。ゲッターはＢａを主成分とした。

【０１６２】以上のように完成した本発明の画像表示装
置において、各電子放出素子には、容器外端子Ｄｏｘ１
〜Ｄｏｘｍ、Ｄｏｙ１〜Ｄｏｙｎを通じ、走査信号およ
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９５に数ｋＶ以上の高圧を印加し、電子ビー
ムを加速し、蛍光膜９４に衝突させ、励起・発光させる
ことによって画像を表示した。また、上述の工程で作製
した平面型電子放出素子の特性を把握するために、同時
に、図２に示した平面型電子放出素子のＬ１、Ｗおよび
Ｗ’等を同様にした標準的な比較サンプルを作製し、そ
の電子放出特性の測定を前述の図４の測定評価装置を用
いて行った。

【０１６３】なお、上記サンプルの測定条件は、アノー
ド電極と電子放出素子間の距離を４ｍｍ、アノード電極
の電位を１ｋＶ、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。

【０１６４】電極２、３間に素子電圧を印加し、その時
に流れる素子電流Ｉｆおよび放出電流Ｉｅを測定したと
ころ、図５に示したような電流−電圧特性が得られた。

【０１６５】本実施例で得られた素子では、素子電圧８
Ｖ程度から急激に放出電流Ｉｅが増加し、素子電圧１６
Ｖでは素子電流Ｉｆが２．０ｍＡ、放出電流Ｉｅが１．
０μＡとなり、電子放出効率η＝Ｉｅ／Ｉｆ（％）は
０．０５％であった。

【０１６６】

【発明の効果】本発明の電子放出部形成用材料を用いて
作製された電子放出素子により、電子放出素子の形成時
に結晶構造の成長が抑制され、電子放出部膜のシート抵
抗値のばらつきを抑さえることができ、フォーミング時
及び電子放出時の電子放出素子間のばらつきも従来より
小さくすることができた。更に画像形成装置とした場合
には輝度むらや電子放出部の欠陥による不良品を少なく
することができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の電子放出素子の作製方法の模式図

【図２】 本発明の電子放出素子の１例を示す模式的平
面図および断面図

【図３】 本発明の電子放出素子フォーミング処理の電
圧波形の一例を示す模式図

【図４】 本発明の電子放出特性測定評価装置の概略構
成図

【図５】 本発明の放出電流Ｉｅおよび素子電流Ｉｆと
素子電圧Ｖｆとの相関を示すグラフ

【図６】 本発明の画像形成装置の電子源の平面図（一
部）

【図７】 本発明の画像形成装置の電子源の図１１の中
のＡ−Ａ′断面図

【図８】 本発明の画像形成装置の電子源基板の構成概
念図

【図９】 本発明の画像形成装置の基本構成図

【図１０】 本発明の画像形成装置の蛍光膜のパターン
図

【図１１】 本発明の画像形成装置を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

【図１２】 本発明の梯子配置の電子源

【図１３】 本発明の画像形成装置の概略構成図

【図１４】 本発明の電子源の一部の平面図

【図１５】 本発明の垂直型表面電動型電子放出素子の
模式的断面図

【図１６】 従来の表面伝導型電子放出素子の製造方法
の１例を示す模式図である。

【図１７】 従来の表面伝導型電子放出素子の１例を示
す模式図

【符号の説明】

１：基板、２，３：素子電極、４：電子放出部を含む薄
膜、５：電子放出部、６：電子放出部形成用薄膜、７：
ノズル、８：液滴、４０：素子電極２，３間の導電性薄
膜４を流れる素子電流Ｉｆを測定するための電流計、４
１：電子放出素子に素子電圧Ｖｆを印加するための電
源、４２：素子の電子放出部５より放出される放出電流
Ｉｅを測定するための電流計、４３：アノード電極４４
に電圧を印加するための高圧電源、４４：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、４５：真空装置、４６：排気ポンプ、７１：
層間絶縁層、７２：コンタクトホール、８１：電子源基
板、８２：Ｘ方向配線、８３：Ｙ方向配線、８４：表面
伝導型電子放出素子、８５：結線、９１：リアプレー
ト、９２：支持枠、９３：ガラス基板、９４：蛍光膜、
９５：メタルバック、９６：フェースプレート、９７：
高圧端子、９８：外囲器、１０１：黒色導電材、１０
２：蛍光体、１１１：表示パネル、１１２：走査回路、
１１３：制御回路、１１４：シフトレジスタ、１１５：
ラインメモリ、１１６：同期信号分離回路、１１７：変
調信号発生器、ＶｘおよびＶａ：直流電圧源、１２０：
電子源基板、１２１：電子放出素子、１２２：Ｄｘ１〜
Ｄｘ１０は、前記電子放出素子を配線するための共通配
線、１３０：グリット電極、１３１：電子が通過するた
めの空孔、１３２：Ｄｏｘ１，Ｄｏｘ２，・・・・・・Ｄｏｘ
ｍよりなる容器外端子、１３３：グリット電極１３０と
接続されたＧ１、Ｇ２、・・・・・・Ｇｎからなる容器外端
子、１３４：電子源基板。

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 対向する電極間に電子放出部を有する電
   子放出素子で、有機金属化合物を加熱焼成する過程を経
   て電子放出部を形成するための電子放出部形成用材料に
   おいて、前記有機金属化合物が式１ 【化１】 （但し、Ｒ¹ 、Ｒ² 、Ｒ³ ＝炭素数１〜４のアルキル
   基、ｌ＝２〜４の整数、ｍ＝１〜４の整数、ｋ＝１〜２
   の整数、ｎ＝０〜１の整数、Ｍ＝金属）で表されること
   を特徴とする電子放出部形成用材料。
2. 【請求項２】 対向する電極間に電子放出部を有する電
   子放出素子で、有機金属化合物を含む溶液を前記電極間
   に液滴の状態で付与し、加熱焼成する工程を経て電子放
   出部を形成する電子放出素子の製造方法において、前記
   有機金属化合物に請求項１に記載の電子放出部形成用材
   料を用いることを特徴とする電子放出素子の製造方法。
3. 【請求項３】 前記有機金属化合物の重量濃度が０．０
   １％から１０％であることを特徴とする請求項２に記載
   の電子放出素子の製造方法。
4. 【請求項４】 前記液滴の付与方法がインクジェット方
   式であることを特徴とする請求項２に記載の電子放出素
   子の製造方法。
5. 【請求項５】 前記液滴の付与方法がバブルジェット方
   式であることを特徴とする請求項２に記載の電子放出素
   子の製造方法。
6. 【請求項６】 前記液滴付与工程において、液滴を連続
   的に付与し電子放出部形成用薄膜を形成する部分を線状
   または面状に形成することを特徴とする請求項２ないし
   ５のいずれかに記載の電子放出素子の製造方法。
7. 【請求項７】 前記電子放出素子が表面伝導型であるこ
   とを特徴とする請求項２ないし６のいずれかに記載の電
   子放出素子の製造方法。
8. 【請求項８】 電子放出素子と該素子への電圧印加手段
   を具備する電子源の製造方法であって、該電子放出素子
   を請求項２ないし７のいずれかに記載の方法で製造した
   ことを特徴とする電子源の製造方法。
9. 【請求項９】 電子放出素子と該素子への電圧印加手段
   を具備する電子源と、該素子から放出される電子を受け
   て発光する発光体とを具備する表示素子の製造方法であ
   って、該電子放出素子を請求項２ないし７のいずれかに
   記載の方法で製造したことを特徴とする表示素子の製造
   方法。
10. 【請求項１０】 電子放出素子と該素子への電圧印加手
    段を具備する電子源と、該素子から放出される電子を受
    けて発光する発光体と、外部信号に基づいて該素子へ印
    加する電圧を制御する駆動回路とを具備する画像形成装
    置の製造方法であって、該電子放出素子を請求項２ない
    し７のいずれかに記載の方法で製造したことを特徴とす
    る画像形成装置の製造方法。