JPH09237571A - 電子放出素子の製造方法、及び、該製造方法を用いた電子源及び画像形成装置の製造方法、並びに、これらに用いられる製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電子放出特性が、より優れ、より安定な電子
放出素子を製造するための方法及び、これにより性能の
向上した電子源、画像形成装置の製造方法、及びこれに
用いられる製造装置を提供する。 【解決手段】 電子放出部を有する導電性膜と、該導電
性膜に電圧を印加する電極とを有する電子放出素子の製
造方法において、前記電子放出部を形成する工程が、導
電性膜に有機物質膜を付与する工程と、該導電性膜に少
なくとも通電処理を行い該有機物質膜を炭素化する工程
と、該炭素化する工程の前に該導電性膜に亀裂を形成す
る工程と、を有することを特徴とする電子放出素子の製
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、電子放出素子の製
造方法に関し、さらには、該製造方法を用いた電子源及
び画像形成装置の製造方法、並びに、これらの製造方法
に用いられる製造装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、電子放出素子としては、大別
して熱電子放出素子と冷陰極電子放出素子を用いた２種
類のものが知られている。冷陰極電子放出素子には、電
界放出型（以下、「ＦＥ型」という。）、金属／絶縁層
／金属型（以下、「ＭＩＭ型」という。）や、表面伝導
型電子放出素子等がある。

【０００３】ＦＥ型の例としては、Ｗ．Ｐ．Ｄｙｋｅ
＆ Ｗ．Ｗ．Ｄｏｌａｎ，“Ｆｉｅｌｄ ｅｍｉｓｓｉ
ｏｎ”，Ａｄｖａｎｃｅ ｉｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｐ
ｈｙｓｉｃｓ，８，８９（１９５６）、あるいは、Ｃ．
Ａ．Ｓｐｉｎｄｔ，“ＰＨＹＳＩＣＡＬ Ｐｒｏｐｅｒ
ｔｉｅｓ ｏｆ ｔｈｉｎ−ｆｉｌｍ ｆｉｅｌｄｅｍ
ｉｓｓｉｏｎ ｃａｔｈｏｄｅｓ ｗｉｔｈ ｍｏｌｙ
ｂｄｅｎｉｕｍ ｃｏｎｅｓ”Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙ
ｓ．，４７，５２４８（１９７６）等に開示されたもの
が知られている。

【０００４】ＭＩＭ型の例としては、Ｃ．Ａ．Ｍｅａ
ｄ，“Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｔｕｎｎｅｌ−Ｅｍ
ｉｓｓｉｏｎ Ｄｅｖｉｃｅｓ”，Ｊ．Ａｐｐｌｙ．Ｐ
ｈｙｓ．，３２，６４６（１９６１）等に開示されたも
のが知られている。

【０００５】表面伝導型電子放出型素子の例としては、
Ｍ．Ｉ．Ｅｌｉｎｓｏｎ，Ｒａｄｉｏ Ｅｎｇ．Ｅｌｅ
ｃｔｒｏｎ Ｐｙｓ．，１０，１９２０，（１９６５）
等に開示されたものがある。

【０００６】表面伝導型電子放出素子は、基板上に形成
された小面積の薄膜に、膜面に平行に電流を流すことに
より電子放出が生ずる現象を利用するものである。この
表面伝導型電子放出素子としては、前記エリンソン等に
よるＳｎＯ₂ 薄膜を用いたもの、Ａｕ薄膜によるもの
［Ｇ．Ｄｉｔｔｍｅｒ：“Ｔｈｉｎ Ｓｏｌｉｄ Ｆｉ
ｌｍｓ”，９，３１７（１９７２）］，Ｉｎ₂ Ｏ₃ ／Ｓ
ｎＯ₂ 薄膜によるもの［Ｍ．Ｈａｒｔｗｅｌｌ ａｎｄ
Ｃ．Ｇ．Ｆｏｎｓｔａｄ：“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（１９８３）］等が報告されている。

【０００７】これらの表面伝導型電子放出素子の典型的
な例として、前述のＭ．ハートウェルの素子構成を図２
０に模式的に示す。

【０００８】図２０において、１は基板、２，３は素子
電極、４は導電性膜で、Ｈ型形状のパターンに、スパッ
タで形成された金属酸化物薄膜等からなり、後述の通電
フォーミングと呼ばれる通電処理により電子放出部が形
成される。尚、図中の素子電極間隔Ｌは０．５ｍｍ〜１
ｍｍ、Ｗ′は０．１ｍｍで設定されている。

【０００９】従来、これらの表面伝導型電子放出素子に
おいては、電子放出を行う前に導電性膜４を予め通電フ
ォーミングと呼ばれる通電処理によって電子放出部を形
成するのが一般的であった。即ち、通電フォーミングと
は、前記導電性膜４両端に、直流電圧あるいは非常にゆ
っくりとした昇電圧、例えば１Ｖ／分程度を印加通電
し、導電性膜を局所的に破壊、変形もしくは変質せし
め、電気的に高抵抗な状態にした電子放出部を形成する
ことである。

【００１０】尚、電子放出部は、導電性膜４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る。前記
通電フォーミング処理をした表面伝導型電子放出素子
は、上述の導電性膜４に電圧を印加し、素子に電流を流
すことにより、上述の電子放出部より電子を放出せしめ
るものである。

【００１１】前記表面伝導型電子放出素子において、本
発明者は、表面伝導型電子放出素子の電子放出部に、炭
素、あるいは、ないし、その化合物を、活性化工程と呼
ぶ新規な製造方法によって形成することで、電子放出特
性を著しく改善する提案を行なった（特開平７−２３５
２５５号公報）。

【００１２】ここで、活性化工程とは、前記表面伝導型
電子放出素子の製造方法において、一対の電極と導電性
膜とを形成した素子を、真空雰囲気の中に設置し、フォ
ーミング工程を施した後、真空雰囲気中に、前記電子放
出部に新たな堆積物と少なくとも共通の炭素を有する有
機材料気体を導入し、適宜選択されたパルス状の電圧を
数分から数十分、印加することである。本工程は、電子
放出素子の特性、即ち、電子放出電流Ｉｅが、電圧に対
して、閾値を持ちながら、著しく増加し、改善される工
程である。

【００１３】一方、電子放出素子として用いられるもの
ではないが、炭素材料の一般的形成法において、液相、
気相、固相炭素化は、良く知られている方法である。例
えば、気相炭素化では、メタン、プロパン、ベンゼンな
どの炭化水素ガスを高温域に導入し、それらを気相で熱
分解し、カーボンブラック、グラファイト、炭素繊維等
を形成できることが知られている。また固相炭素化で
は、フェノール樹脂、フラン樹脂等の熱硬化樹脂、セル
ロース、ポリ塩化ビニリデン等からガラス状炭素が得ら
れることが知られている（稲垣道夫、Ｐ５０〜Ｐ８０、
炭素材料工学（日刊工業新聞社））。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記活
性化工程においては、次の様な問題点を生ずる場合があ
った。

【００１５】問題点１．前記活性化工程に伴うガスの導
入においては、最適なガスの圧力で導入する必要があ
り、特に、導入ガスによっては、その圧力が、低圧であ
り、制御の問題があった。また、真空雰囲気と同程度の
圧力の場合は、真空雰囲気に残存する水、酸素、ＣＯ、
ＣＯ₂ 、水素等によって、活性化工程に要する時間が変
動したり、電子放出部に堆積する物質の性状が異なる場
合があった。このことは、電子放出素子を複数配列した
電子源、あるいは、その電子源を用いた画像形成装置に
おいては、複数の電子放出素子間での電子放出特性のば
らつきの原因にもなった。特に、大型の画像形成装置に
おいては、複数の一対の電極と導電性膜と該一対の電極
と接続する配線等を形成した電子源基板と、蛍光体等か
らなるフェイスプレートとを数ｍｍ以下の距離を保っ
て、後述の支持枠、スペーサ等で保持しながら、高温で
張り合わせて真空外囲器を形成した（封着工程と呼ぶ）
後、該配線より電圧を印加し、フォーミングや活性化工
程等の工程を行うために、前記活性化工程に伴うガスの
導入は、該距離が小さいため、ガスに対するコンダクタ
ンスが小さく、よって容器内全域にわたって、一定のガ
スの圧力を得るのに長時間を要する等製造上の問題があ
った。よってこれらのガスによる活性化方法に代わる別
の方法が望まれていた。

【００１６】一方、熱硬化樹脂よりガラス状炭素を得る
例としてセルロースを原材料とする場合、セルロース粉
末を水に分散させ遠心力を利用して成形体とし、乾燥さ
せ、その後１４０ｋｇ／ｃｍ² の圧力下で５００℃まで
焼成、更に常圧下で１３００〜３０００℃に加熱処理し
て作られる。熱分解の時点では、空隙が生成している
が、加熱温度の上昇とともに空隙が小さくなり、１５０
０℃以上で加熱処理すると空隙は少量存在しているにす
ぎない（前記稲垣道夫、Ｐ５０〜Ｐ８０、炭素材料工学
（日刊工業新聞社））。

【００１７】成形体を得ることは、高温、加圧等の工程
を経るなどの理由で、このような炭素材料の一般的製造
方法を上述の表面伝導型電子放出素子の活性化工程に単
純に適用することは、困難であった。＜即ち、後述する
導電性膜は、微粒子から成るため、高温にすると、導電
性膜が凝集し、場合によっては、導電性がなくなってし
まう（凝集した導電性膜材料が孤立した状態となり、電
気的に接続されないために、導電性膜が高抵抗化す
る。）現象を起こしたり、加熱分解により炭素化を行な
ったら電子放出部全体が覆われ、素子電流の増加を発生
し、画像形成装置等に応用した場合、消費電力の増加を
生ずる。＞。

【００１８】問題点２．前記活性化工程を行った後、電
子源の基板、あるいは、画像形成装置を構成する部材、
例えば、蛍光体を有するフェイスプレートには、活性化
工程で用いたガス、及び水、酸素、ＣＯ、ＣＯ₂ 、水素
等が吸着されており、よって電子放出特性の安定化、及
び、残存するガスによる放電等を防ぐには、該吸着され
たガスなどを除去する必要があり、そのためには、真空
中で、高温で長時間ベーキングする安定化工程が必要で
あった。また、この安定化工程は、電子放出素子、電子
源、画像形成装置に用いられる部材の耐熱性によって
は、加熱温度に制限を受けるため、必ずしも十分なもの
でない場合もあった。

【００１９】問題点３．画像形成装置においては、従
来、複数の一対の電極と導電性膜と該一対の電極と接続
する配線等を形成した電子源基板と、蛍光体等からなる
フェイスプレートとを高温で張り合わせ、真空外囲器を
形成した（封着工程と呼ぶ）後、該配線より電圧を印加
し、フォーミング、活性化工程等の工程を行った後、電
子放出特性、画像特性を検査し、真空外囲器を封止して
いた。これらの一連の工程においては、画像形成装置を
組立てた後に前述の封着工程が行われるために、何らか
の原因で、電子源基板において不良が発生した場合、画
像形成装置そのものを全て、不良品とせねばならなくな
るため、画像形成装置を高価なものにしていた。

【００２０】更に、これら問題点を解決し、＜脱ガスし
た各部材への水、酸素、水素、ＣＯ、ＣＯ₂ 等の再吸着
による再汚染のない＞一貫した画像形成装置の製造方法
および製造装置が望まれていた。

【００２１】［発明の目的］本発明は、電子放出特性
が、より優れ、より安定な電子放出素子を製造するため
の方法を提供することを目的とする。

【００２２】また、本発明は、複数の電子放出素子を有
する、電子源並びに画像形成装置において、該電子放出
素子間での電子放出特性のばらつきの低減した電子源、
画像形成装置を製造するための方法を提供することを目
的とする。

【００２３】また、本発明は、電子放出特性の向上のた
めになされる活性化工程を改善することによって、電子
放出特性が、より優れ、より安定な電子放出素子、並び
に、複数の電子放出素子を有し、該電子放出素子間での
電子放出特性のばらつきの低減した電子源及び画像形成
装置を製造するための方法を提供することを目的とす
る。

【００２４】また、本発明は、電子放出特性の向上ため
になされる活性化工程が、困難な制御工程を必要としな
い簡易な活性化工程である電子放出素子、電子源、画像
形成装置の製造方法を提供することを目的とする。

【００２５】また、本発明は、極高温での加熱処理工程
を必要としない電子放出素子、電子源、及び画像形成装
置の製造方法を提供することを目的とする。

【００２６】また、本発明は、電子放出特性の向上のた
めになされる活性化工程、及び、電子放出特性の安定化
と放電防止のためになされる安定化工程が、極高温での
加熱処理を必要としない工程である電子放出素子、電子
源、画像形成装置の製造方法を提供することを目的とす
る。

【００２７】また、本発明は、画像形成装置の製造にお
いて、歩留まりのより向上する製造装置の提供を目的と
する。

【００２８】

【課題を解決するための手段】以上の目的を達成するた
めの本発明は、以下の手段を有する。

【００２９】（１） 電子放出部を有する導電性膜と、
該導電性膜に電圧を印加する電極とを有する電子放出素
子の製造方法において、前記電子放出部を形成する工程
が、導電性膜に有機物質膜を付与する工程と、該導電性
膜に少なくとも通電処理を行い該有機物質膜を炭素化す
る工程と、該炭素化する工程の前に該導電性膜に亀裂を
形成する工程と、を有することを特徴とする電子放出素
子の製造方法。

【００３０】（２） 前記導電性膜に亀裂を形成する工
程が、前記導電性膜に有機物質を付与する工程の前に行
われる上記１に記載の電子放出素子の製造方法。

【００３１】（３） 前記導電性膜に亀裂を形成する工
程は、前記導電性膜に有機物質を付与する工程の後に行
われる上記１に記載の電子放出素子の製造方法。

【００３２】（４） 前記有機物質膜を炭素化する工程
が、該導電性膜への通電処理と該有機物質膜への加熱の
双方を行う工程である上記１〜３のいずれかに記載の電
子放出素子の製造方法。

【００３３】（５） 前記有機物質膜を炭素化する工程
は、該有機物質膜からグラファイトを形成する工程であ
る上記１〜４のいずれかに記載の電子放出素子の製造方
法。

【００３４】（６） 前記有機物質膜を炭素化する工程
は、該有機物質膜からガラス状炭素を形成する工程であ
る上記１〜４のいずれかに記載の電子放出素子の製造方
法。

【００３５】（７） 前記有機物質膜が、熱硬化性樹脂
よりなる上記１〜６のいずれかに記載の電子放出素子の
製造方法。

【００３６】（８） 前記熱硬化性樹脂は、フルフリー
ルアルコール、フラン樹脂、フェノール樹脂、ポリアク
リルニトリル、レーヨンの中より選ばれる上記７に記載
の電子放出素子の製造方法。

【００３７】（９） 前記有機物質膜が、電子線重合レ
ジストよりなる上記１〜６のいずれかに記載の電子放出
素子の製造方法。

【００３８】（１０） 前記電子線重合レジストは、メ
タクリル酸グリシジル−アクリル酸エチル共重合体、ポ
リフタル酸ジアリル、アクリル酸グリシジル−スチレン
共重合体、ポリイミド系ワニス、エポキシ化１，４−ポ
リブタジエン、ポリメタクリル酸グリシジルの中から選
ばれる上記９に記載の電子放出素子の製造方法。

【００３９】（１１） 前記導電性膜が、白金族、鉄族
の中から選ばれる金属元素を含む上記１〜１０のいずれ
かに記載の電子放出素子の製造方法。

【００４０】（１２） 前記導電性膜が、微粒子よりな
る上記１〜１１のいずれかに記載の電子放出素子の製造
方法。

【００４１】（１３） 前記電子放出素子は、表面伝導
型電子放出素子である上記１〜１２のいずれかに記載の
電子放出素子の製造方法。

【００４２】（１４） 複数の電子放出素子を有する電
子源の製造方法において、前記電子放出素子が、上記１
〜１３のいずれかに記載の方法にて製造されることを特
徴とする電子源の製造方法。

【００４３】（１５） 外囲器と、該外囲器内に、複数
の電子放出素子を有する電子源と、該電子源から放出さ
れる電子の照射により画像を形成する画像形成部材とを
有する画像形成装置の製造方法において、前記電子放出
素子が、上記１〜１３のいずれかに記載の方法にて製造
されることを特徴とする画像形成装置の製造方法。

【００４４】（１６） 電子放出部を有する導電性膜
と、該導電性膜に電圧を印加する電極とを有する電子放
出素子の製造方法において、導電性膜に有機物質膜を付
与する工程と、該導電性膜に少なくとも通電処理を行い
該有機物質膜を炭素化する工程と、該炭素化する工程の
前に該導電性膜に亀裂を形成する工程とを有する電子放
出部を形成する工程と、更に、該電子放出素子を反応性
ガスの存在雰囲気中にて加熱する工程とを有することを
特徴とする電子放出素子の製造方法。

【００４５】（１７） 前記反応性ガスは、酸素である
上記１６に記載の電子放出素子の製造方法。

【００４６】（１８） 前記加熱する工程は、大気中に
て行われる上記１６に記載の電子放出素子の製造方法。

【００４７】（１９） 前記加熱する工程は、酸素と不
活性ガスの混合ガス雰囲気中にて行われる上記１６に記
載の電子放出素子の製造方法。

【００４８】（２０） 前記加熱する工程は、大気圧下
で行われる上記１８又は１９に記載の電子放出素子の製
造方法。

【００４９】（２１） 前記加熱する工程は、減圧下で
行われる上記１８又は１９に記載の電子放出素子の製造
方法。

【００５０】（２２） 前記導電膜に亀裂を形成する工
程が、前記導電性膜に有機物質を付与する工程の前に行
われる上記１６〜２１のいずれかに記載の電子放出素子
の製造方法。

【００５１】（２３） 前記導電性膜に亀裂を形成する
工程が、前記導電性膜に有機物質を付与する工程の後に
行われる上記１６〜２１のいずれかに記載の電子放出素
子の製造方法。

【００５２】（２４） 前記有機物質膜を炭素化する工
程は、該導電性膜への通電処理と該有機物質膜への加熱
の双方を行う工程である上記１６〜２３のいずれかに記
載の電子放出素子の製造方法。

【００５３】（２５） 前記有機物質膜を炭素化する工
程は、該有機物質膜からグラファイトを形成する工程で
ある上記１６〜２４のいずれかに記載の電子放出素子の
製造方法。

【００５４】（２６） 前記有機物質膜を炭素化する工
程は、該有機物質膜からガラス状炭素を形成する工程で
ある上記１６〜２４のいずれかに記載の電子放出素子の
製造方法。

【００５５】（２７） 前記有機物質膜が、熱硬化性樹
脂よりなる上記１６〜２６のいずれかに記載の電子放出
素子の製造方法。

【００５６】（２８） 前記熱硬化性樹脂は、フルフリ
ールアルコール、フラン樹脂、フェノール樹脂、ポリア
クリルニトリル、レーヨンの中より選ばれる上記２７に
記載の電子放出素子の製造方法。

【００５７】（２９） 前記有機物質膜が、電子線重合
レジストよりなる上記１６〜２６のいずれかに記載の電
子放出素子の製造方法。

【００５８】（３０） 前記電子線重合レジストは、メ
タクリル酸グリシジル−アクリル酸エチル共重合体、ポ
リフタル酸ジアリル、アクリル酸グリシジル−スチレン
共重合体、ポリイミド系ワニス、エポキシ化１，４−ポ
リブタジエン、ポリメタクリル酸グリシジルの中から選
ばれる上記２９に記載の電子放出素子の製造方法。

【００５９】（３１） 前記導電性膜が、白金族、鉄族
の中から選ばれる金属元素を含む上記１６〜３０のいず
れかに記載の電子放出素子の製造方法。

【００６０】（３２） 前記導電性膜が、微粒子よりな
る上記１６〜３１のいずれかに記載の電子放出素子の製
造方法。

【００６１】（３３） 前記電子放出素子は、表面伝導
型電子放出素子である上記１６〜３２のいずれかに記載
の電子放出素子の製造方法。

【００６２】（３４） 複数の電子放出素子を有する電
子源の製造方法において、前記電子放出素子が、上記１
６〜３３のいずれかに記載の方法にて製造されることを
特徴とする電子源の製造方法。

【００６３】（３５） 外囲器と、該外囲器内に、複数
の電子放出素子を有する電子源と、該電子源から放出さ
れる電子の照射により画像を形成する画像形成部材とを
有する画像形成装置の製造方法において、前記電子放出
素子が、上記１６〜３３のいずれかに記載の方法にて製
造されることを特徴とする画像形成装置の製造方法。

【００６４】（３６） 前記加熱する工程は、前記外囲
器を封着するための加熱工程によって行われる上記３５
に記載の画像形成装置の製造方法。

【００６５】（３７） 上記１５に記載の画像形成装置
の製造方法を実施するための製造装置であって、前記有
機物質膜を炭素化する工程を行う為のチャンバー室と、
前記導電性膜に亀裂を形成する工程を行う為のチャンバ
ー室とを有することを特徴とする製造装置。

【００６６】（３８） 上記３５に記載の画像形成装置
の製造方法を実施するための製造装置であって、前記有
機物質膜を炭素化する工程を行う為のチャンバー室と、
前記導電性膜に亀裂を形成する工程を行う為のチャンバ
ー室と、更に、該電子放出素子を反応性ガスの存在雰囲
気中にて加熱する工程を行う為のチャンバー室とを有す
ることを特徴とする製造装置。

【００６７】（３９） 前記電子放出素子を反応性ガス
の存在雰囲気中にて加熱する工程を行う為のチャンバー
室と前記外囲器を封着する工程を行う為のチャンバー室
とが同一のチャンバー室である上記３８に記載の製造装
置。

【００６８】（４０） 更に、前記外囲器を封着する工
程を行う為のチャンバー室を有する上記３７〜３９のい
ずれかに記載の製造装置。

【００６９】（４１） 更に、前記外囲器を構成する部
材を予めベーキングする工程を行う為のチャンバー室を
有する上記３７〜４０のいずれかに記載の製造装置。

【００７０】（４２） 前記チャンバー室間を、製造部
材を搬送するための搬送手段を有する上記３７〜４１の
いずれかに記載の製造装置。

【００７１】（４３） 前記有機物質膜を炭素化する工
程を行う為のチャンバー室と前記導電性膜に亀裂を形成
する工程を行う為のチャンバー室とが同一のチャンバー
室である上記３７〜４１のいずれかに記載の製造装置。

【００７２】［作用］本発明の、有機材料の塗布工程及
び炭素化工程からなる活性化工程を有する電子放出素子
の製造方法によれば、従来、前記活性化工程において
は、最適なガスの圧力でガスを制御、導入する必要があ
ったが、本発明の電子放出素子の活性化工程の有機材料
の塗布工程は、熱硬化性樹脂、電子線重合レジストを適
当な溶媒で溶解し半重合物を塗布するので、導入ガスの
圧力等の制御が不要となるため、従来の活性化工程での
圧力制御、真空雰囲気に残存するガスの影響が緩和さ
れ、容易に、制御できるようになる。＜＜また、有機材
料は、塗布された被膜であるため、蒸気圧が小であるた
め、活性化工程での加熱も可能となり、活性化工程が、
短縮される。＞＞。

【００７３】また、本発明の電子放出素子の活性化工程
の炭素化工程は、＜通電処理あるいは通電処理と加熱処
理の併用により、前述の有機材料を変質せしめる工程の
時間、エネルギー量（熱の場合は、温度等、通電による
場合は、素子電極の両端に与えるパルスの電圧、幅）、
塗布量の制御によって、炭素化物が電子放出部に少なく
とも、固定されるために、容易に制御できるようにな
る。

【００７４】＜＜また、通電エネルギーが主体の炭素化
であるので、電子放出部に亀裂が維持され、放出電流の
素子電圧に対する非線形特性が維持される。放出電流に
ついても、非線形性が維持されるために消費電力の増加
等がない。＞＞。

【００７５】また、更に、導電性膜材料として、触媒性
材料を選択することで、良質な炭素が、容易に形成され
る。

【００７６】＜また、通電エネルギーは局所的な熱エネ
ルギーないし電子線によるため、導電性膜の全体にわた
る凝集は発生せず、導電性が保持できる。＞。

【００７７】従って、電子放出素子を複数配列した電子
源、あるいは、画像形成装置においては、従来の活性化
工程の制御性に比べ、容易に制御された活性化工程であ
るため、その特性のばらつき等が抑制できるようにな
る。

【００７８】また本発明の、反応性ガス中で加熱を行な
う安定化工程は、前記活性化工程を行なった後に行なわ
れ、前記活性化工程での中間生成物と炭素化物間の反応
性ガスに対する耐性の差を利用するので、中間生成物
は、容易に短時間で取り除かれ、しかも、活性化工程で
著しく改善された表面伝導型電子放出素子の特性を保存
するものである。従って、従来の安定化工程での前述の
問題点が、解決され、放電の抑止、電子放出特性の安定
化がなされる。更に、本発明の安定化工程を前述の封着
工程と同時に行なうことで、熱処理工程が短縮すること
もできる。

【００７９】また本発明の、電子源基板の製造工程、及
びその検査、フェイスプレートの製造工程、及びその検
査、電子源基板と画像形成部材を有するフェイスプレー
トとで真空外囲器を組み立てる工程を有する画像形成装
置の製造方法によれば、電子源とフェイスプレートの検
査された良品のみで後工程の組立を行うことができるた
めに、画像形成装置を、安価に製造できる。

【００８０】また、予め、電子源基板より、活性化工程
で生じた中間生成物が除かれているので、電子源の基
板、蛍光体を有するフェイスプレート等を封着し組み立
てる工程においては、水、酸素、ＣＯ、ＣＯ₂ 、水素等
の除去が主体となるため、容易に、安定な画像形成装置
が製造できる。

【００８１】上述の画像形成装置の製造方法＜を、脱ガ
スした各部材への水、酸素、水素、ＣＯ、ＣＯ₂ 等の再
吸収による汚染がない様に、画像形成装置の製造全体
を、各工程毎に大気中に取り出すことなく、一貫した製
造装置とすることで、特には、一貫して真空中での製造
装置とすることで、＞安定に、歩留りの高い画像形成装
置を実現できる。

【００８２】

【発明の実施の形態】本発明は、表面伝導型電子放出素
子および該電子放出素子を複数配置した電子源の新規な
活性化法および素子特性の安定化法および画像形成装置
の新規な製造法を提供するものである。

【００８３】まず、本発明の表面伝導型電子放出素子の
基本的構成について説明する。

【００８４】図１は、本発明の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。

【００８５】図１において、１は基板、＜２と３は素子
電極、尚本発明の実施例中しばしば、高電位側、低電位
側との表現がされるが、素子電極２に低電位、素子電極
３に高電位が印加されており、電子放出部を境に素子電
極２側の導電性膜を含めて、低電位側、また、電子放出
部を境に素子電極３側の導電性膜を含めて、高電位側と
呼ぶことにする。＞、４は導電性膜、５は電子放出部で
ある。

【００８６】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。

【００８７】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，
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
ら適宜選択することができる。

【００８８】素子電極間隔Ｌ、素子電極長さＷ、導電性
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Ｌは、好ましくは０．１ｎｍの数千
倍から数百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。

【００８９】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。

【００９０】素子電極２，３の膜厚ｄは、０．１ｎｍの
数百倍から数μｍの範囲とすることができる。

【００９１】尚、図１に示した構成だけでなく、基板１
上に、導電性膜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。

【００９２】導電性膜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
ましい。

【００９３】また、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、０．１ｎｍの数倍から０．１ｎｍの数千倍
の範囲とするのが好ましく、より好ましくは１ｎｍより
５０ｎｍの範囲とするのが良い。

【００９４】また、その抵抗値は、Ｒｓが１０² から１
０⁷ Ω／□の値である。なおＲｓは、厚さがｔ、幅がｗ
で長さが１の薄膜の抵抗ＲをＲ＝Ｒｓ（１／ｗ）とおい
たときに表わされる数値である。

【００９５】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。

【００９６】導電性膜４を構成する材料としては、Ｐ
ｄ，Ｐｔ，Ｒｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｔｉ，Ｉｎ，Ｃｕ，Ｃ
ｒ，Ｆｅ，Ｎｉ，Ｚｎ，Ｓｎ，Ｔａ，Ｗ，Ｐｂ等の金
属、ＰｄＯ，ＳｎＯ₂ ，Ｉｎ₂ Ｏ₃ ，ＰｂＯ，Ｓｂ₂ Ｏ
₃ 等の酸化物、ＨｆＢ₂ ，ＺｒＢ₂，ＬａＢ₆ ，ＣｅＢ₆
，ＹＢ₄ ，ＧｄＢ₄ 等の硼化物、ＴｉＣ，ＺｒＣ，Ｈ
ｆＣ，ＴａＣ，ＳｉＣ，ＷＣ等の炭化物、ＴｉＮ，Ｚｒ
Ｎ，ＨｆＮ等の窒化物、Ｓｉ，Ｇｅ等の半導体、カーボ
ン等の中から適宜選択される。このうち、触媒性金属で
あるＰｄ，Ｐｔ等の白金族や、Ｎｉ，Ｃｏ等の鉄族は、
良質の炭素を容易に形成する上では、好ましい。

【００９７】次に、ここで述べる微粒子膜とは、複数の
微粒子が結合した膜であり、その微細構造は、微粒子が
個々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、０．１ｎｍの数倍から
０．１ｎｍの数千倍の範囲、好ましくは、１ｎｍから２
０ｎｍの範囲である。

【００９８】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。

【００９９】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。

【０１００】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。

【０１０１】「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）
では、次のように記述されている。

【０１０２】「本稿で微粒子とい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
に超微粒子というときは粒径が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決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。」（１９５ページ ２２〜２６行目）。

【０１０３】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。

【０１０４】「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１０
０〜１０⁸ 個くらいの原子の集合体ということになる。
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 ２ページ１〜
４行目）「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２ページ１２〜１３行
目）。

【０１０５】上記のような一般的な呼び方を踏まえて、
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、０．１ｎｍの数倍〜１ｎｍ
程度、上限は数μｍ程度のものを指すこととする。

【０１０６】電子放出部５は、＜＜導電性膜４の一部に
形成された高抵抗の亀裂および近傍により構成され、導
電性膜４の膜厚、膜質、材料及び後述する通電フォーミ
ング、活性化等の手法等に依存したものとなる。通電フ
ォーミングで形成された亀裂の内側にさらに、本発明の
活性化によって、炭素を材料とした膜が、さらに形成さ
れ、通電フォーミングで形成された亀裂よりさらに狭
い、炭素材料で構成された亀裂を有する構造である。こ
のため、本発明の素子の放出電流は、素子に印加する電
圧に対して、放出電流が、非線形に依存する非線形素子
である。尚、該炭素は、導電性膜上にも、形成される場
合もあるが、この炭素の被覆の状態は、デバイスの形
状、活性化方法および安定化方法等に依存する。特に、
十分な安定化法によっては、導電性膜上の被覆領域が減
少することから、炭素の質の分布が発生していると考え
られる。炭素材料で構成された亀裂の内部には、０．１
ｎｍの数倍から０．１ｎｍの数百倍の範囲の粒径の導電
性微粒子が存在する場合もある。この導電性微粒子は、
導電性膜４を構成する材料の元素の一部、あるいは全て
の元素および炭素を含有するものとなる。＞＞。

【０１０７】次に、本発明の製造方法について、説明す
る。

【０１０８】図２に、本発明の製造方法のフロー図を示
す。詳細は、実施例において、説明する。

【０１０９】本発明の活性化法は、＜＜前述の導電性膜
のフォーミングを行う前の素子に有機材料を塗布し、通
電フォーミングを行った後、あるいは、前述の導電性膜
のフォーミングを行った素子に有機材料を塗布した後
に、＞＞素子への通電処理、又は、局所的、あるいは、
全体的な加熱と通電処理の併用により、重合、炭素化
し、素子特性を改善するものである。＜＜尚、本発明の
活性化は、通電フォーミングを行ない亀裂を形成した
後、通電で行なわれるから、通電フォーミングで形成さ
れた導電性膜の亀裂に電場の集中が起こり、その亀裂の
端部に通電エネルギーが集中するために、容易に、塗布
された有機材料は、炭化され、また、この通電エネルギ
ーとつりあった炭素材料からなる亀裂が亀裂導電性膜の
亀裂の内側に形成されると考えられる。＞＞。

【０１１０】ここで、有機材料としては、熱硬化性樹脂
あるいは電子線ネガレジスト（電子線重合レジスト）
が、好ましくは用いられる。

【０１１１】熱硬化性樹脂としては、第１に、フルフリ
ールアルコール、フラン樹脂、フェノール樹脂等を適当
な溶媒で溶解した半重合物を、好ましくは、用いる。こ
れらの材料は、一般に、ガラス状炭素を熱的に形成する
ことが良く知られている。ここで、ガラス状炭素とは、
一般的に、結晶子寸法が小さく、乱層構造であり、微細
組織としては、無配向組織をとっているものを指し、一
般的に高い硬度および緻密性が高いと言われているもの
である。これらの材料特性は、表面伝導型電子放出素子
にとっても、寿命、放電等に対して効果的なものである
からである。

【０１１２】第２に、ポリアクリニトリル、レーヨン等
を、好ましくは、用いる。たとえば、ポリアクリルニト
リルの場合、炭素化工程において、その分子骨格がその
まま炭素面に受け継がれるために、容易に、グラファイ
トを形成する。グラファイトもまた、表面伝導型電子放
出素子の特性に有利な材料である。

【０１１３】また、電子線ネガレジスト（電子線重合レ
ジスト）としては、メタクリル酸グリシジル−アクリル
酸エチル共重合体、ポリフタル酸ジアリル、アクリル酸
グリシジル−スチレン共重合体、ポリイミド系ワニス、
エポキシ化１，４−ポリブタジエン、ポリメタクリル酸
グリシジル等があげられ、とりわけ、ネガレジストの感
度に優れるこれらメタクリル酸グリシジル−アクリル酸
エチル共重合体、エポキシ化１，４−ブタジエンが好ま
しい。

【０１１４】電子線ネガレジストは、電子線によって容
易に活性化されるために、後述する炭素化工程で有利で
ある。また、本発明の表面伝導型電子放出素子を駆動す
る際にも、仮に、後述する安定化工程が不十分の場合に
も、電子線によって、重合、炭素化が進むために、放電
の防止等にも効果的である。

【０１１５】これら有機材料を、重合、炭素化するに
は、第１に、素子電極に、図３（ａ），（ｂ）に示され
るパルス状の電圧を繰り返し与えることと通電処理とで
なされる。パルス状の電圧波形は、図３（ａ）に示され
る矩形波だけでなく、図３（ｂ）に示される１パルス毎
に電子電極２，３に印加される電圧が反転する三角波等
でもよく、また、そのパルス幅Ｔ１、パルス周期Ｔ２、
波高値は、重合、炭素化に必要な熱、電子線等のエネル
ギーを設定するもので、適宜設定される。又、パルス電
圧の波高値は、駆動電圧と同一の電圧が好ましく、この
電圧はフォーミング電圧より高い電圧である。この通電
時間は、素子の特性、ここでは、容易に推測できる素子
電流によって、活性化工程の進行の状態を知り、設定さ
れる。また、パルス波形を、活性化時間中に変えても良
い。＜＜尚、炭素の形成は、通電方向への依存性があ
り、高電位を印加した側に主に形成される。このため、
通電方向を反転しながら行なうと導電性膜の亀裂の内側
に、通電方向の依存性がなく、亀裂の両側に形成され
る。＞＞。

【０１１６】第２に、第１の方法である通電処理と同時
に、レーザーによる電子放出部近傍の加熱、恒温槽、ベ
ルト炉、赤外炉等の全体加熱によっても良い。この際の
温度は、レーザーの場合、パワー、パルス時間等で設定
し、上述の材料によって、適宜設定される。＜＜尚、本
炭素化工程は、通電による方法と外部加熱のエネルギー
の合計で、行なわれるので、第１の方法である通電処理
でのエネルギーより十分低くて良い。＜＜また、本発明
で用いた材料は、当然のことながら、気体でなく、半重
合物等の固体であるので、有機気体を用いた従来の活性
化では、加熱すると、活性化速度が落ちるが、むしろ活
性化速度が増加する。このことは、活性化工程での炭化
が、亀裂近傍に存在する（吸着あるいは、塗布された）
有機材料を炭素化していることを示唆していると考えら
れる。このため、気体の有機材料から、亀裂近傍への有
機材料の吸着は、加熱すると抑制され、活性化速度は、
減少すると考えられる。ここで、活性化速度とは、ある
素子電流あるいは放出電流に到達するための時間から定
義されるもので、活性化速度が小であれば、活性化時間
が長くなり、製造法上不利である。活性化速度が大であ
れば、活性化時間が短くなり、製造法上有利である。＞
＞。

【０１１７】本発明の安定化法は、前述の活性化工程の
中間生成物、最終生成物との安定化法に対する耐性差を
利用したものである。図４に中間生成物及び炭素化物の
反応ガスに対する耐性の概念図を示す。横軸は、加熱精
度、縦軸は、反応率である。尚、図４において、反応ガ
ス種、導入分圧等は、一定の場合である。反応率とは、
材料が、反応ガスと反応し、除去される率である。半重
合物、中間生成物、炭素化物の順に、低温で反応除去さ
れるのがわかる。当然のことながら、反応性ガスが存在
しない場合、例えば、真空中では、これらの反応率、温
度の関係は、熱分解になるので、高温側にシフトする。
このため、従来の真空中でのベーキングによる安定化工
程では、長時間要したりする。

【０１１８】従って、本発明の安定化法によれば、半重
合物等の有機物質膜、中間生成物、炭素化物等が、混合
した状態で、活性化を終了した場合においても、半重合
物等の有機物質膜、中間生成物が除去され、炭素化物が
保存されるので、半重合物等の有機物質膜、中間生成物
から発生するガスに起因して、発生する放電、寿命の短
縮、素子特性の不安定性等の駆動中に生ずる様々な問題
が解消される。

【０１１９】尚、従来、本発明者等による真空中での安
定化工程では、電子放出素子に使用される材料の温度耐
性によっては、高温に上げられず、これらの問題を生ず
る場合があった。

【０１２０】また、反応性ガスとしては、有機材料と反
応し、二酸化炭素、一酸化炭素、水に変化させる酸素が
好適である。また、そのガス種、分圧等は、使用される
材料に応じて、適宜設定される。特に、大気を反応性ガ
スとした場合、あるいは酸素、窒素の混合ガスによれ
ば、後述する画像形成装置の組立において、封着時点で
同時に行えば、封着時の熱工程と兼ねることができ、工
程短縮の上で有利である。尚、封着温度は、フリットガ
ラスの選定で３５０〜４５０℃のものが、下記の炭素の
耐性に応じて適宜選択される。また、大気圧下で行え
ば、減圧する必要がないので、有利である。

【０１２１】なお、グラファイトは、大気中、５００℃
程度から除去されるが、中間生成物は、２００℃位から
除去され始める。４００℃では、ほぼ完全に中間生成物
は除去される。半重合物等の有機物質膜も同様に除去さ
れる。こうして、電子放出素子が、駆動した際にガスを
発生し、放電等の要因となる中間生成物が除かれ、素子
特性が安定する。＜ここであげた温度は、あくまでも、
大気中でかつ十分に厚い膜の場合であり、薄膜化してい
くと、低下傾向にある。このため、加熱温度、酸素分圧
は、条件に合わせて設定される。また、加熱温度を高温
にし、酸素を低分圧にすることで、加熱温度を低温に
し、酸素分圧を上げることで、同様の安定化工程条件に
設定できる傾向があるため、画像形成装置の封着温度
に、本工程は、ある程度、自由度を持たせることができ
る。＞。

【０１２２】次に、画像形成装置の製造時、特に、組立
工程における本発明について述べる。本発明の画像形成
装置の製造工程と製造装置について説明する。製造方法
の一例のフロー図を図５に示す。本発明では、電子源基
板の製造工程、その検査、フェイスプレートの製造工
程、その検査、電子源基板と画像形成部材を有するフェ
イスプレートとで真空外囲器を組み立てる工程とに、分
割される。尚、本製造フローは、安定化工程と封着工程
を別途設けた例である。表示パネル、画像形成装置の言
葉が入り交じるが、駆動回路等設けられる前の形態を表
示パネルと呼ぶ。

【０１２３】まず、製造方法を説明する。

【０１２４】フェイスプレートの作成工程 （工程１）（フェイスプレートの作成と検査） フェイスプレートは、実施例で詳細に述べるが、蛍光体
を、印刷法やスラリー法で、ガラス基板に形成した後、
蛍光体パターンの検査を行なう。表示パネルの容器を構
成する支持枠を予め、フェイスプレートの周縁部にフリ
ットガラスにて接着する。また、同時に、大型の表示パ
ネルを構成した場合は、スペーサと呼ばれる耐大気圧構
造体を、フェイスプレート側に接着するのが、好まし
い。さらに、支持枠のリアプレートとの接着部には、シ
ートフリットを配置する。

【０１２５】さらに、（フェイスプレートのベーキング
工程）フェイスプレートに吸着された水、酸素、ＣＯ、
ＣＯ₂ 、水素等を除く工程であり、適宜加熱温度と加熱
時間が設定され、真空中でベーキングする。

【０１２６】リアプレートの作成工程 （工程２）（リアプレート） 本工程で、基板上に、導電性膜、形成された状態の複数
の電子放出素子、配線等を作成する。尚、前述したよう
に、この状態で有機材料が塗布された状態の場合がある
（図２参照）。

【０１２７】さらに、（リアプレートベーキング工程）
を行う。リアプレートに吸着された水、ＣＯ、ＣＯ₂ 等
を除く工程であり、適宜加熱温度と加熱時間が設定さ
れ、真空中でベーキングする。

【０１２８】（工程３）（フォーミング工程）前述のフ
ォーミングを行う。

【０１２９】（工程４）（有機材料の塗布工程）前述の
有機材料を塗布する。

【０１３０】（工程５）（炭素化工程）積層された有機
材料を炭素化する工程を通電することで行なう。炭素化
工程終了後、素子電流の検査を行ない、電子源基板の検
査とすることもできる。尚、これは、素子電流と放出電
流が一定の関係で結ばれていることによる。また、前述
したように、通電の際、加熱することも炭素化工程を進
めるには有効である。

【０１３１】（工程６）（安定化工程）前述の安定化工
程を行う。安定化工程のあとに、素子電流と放出電流等
の電子源基板の検査を行う。

【０１３２】尚、この際は、測定環境を真空とする。

【０１３３】（工程７）（封着工程）リアプレートとフ
ェイスプレートを、支持枠を予め設置したフリットガラ
スにより接着する。

【０１３４】（工程８）排気管がある場合は、排気管を
封止する。ここで、表示パネル内の真空度を維持するた
めに、ゲッタをフラッシュする。

【０１３５】（工程９）こうして作成した表示パネルの
電気検査をする。ここでは、各素子の素子電流と放出電
流や各画素の蛍光体の輝度等を検査する。

【０１３６】こうして作成した表示パネルを駆動回路、
周辺回路等で実装し画像形成装置を完成する。

【０１３７】このような電子源基板の製造工程は、上述
した本発明の表面伝導型電子放出素子製造方法によれ
ば、素子電極の形成、導電性膜に形成、有機材料の塗布
及び炭素化工程からなる活性化工程、安定化工程を終え
た段階で、電子源基板が完成するため、各電子放出素子
の特性の検査がなされ、電子源としての検査がなされ
る。従って、電子源とフェイスプレートの検査された良
品のみで後工程の組立を行うことができるため、安価な
画像形成装置が実現できる。尚、フェイスプレートの製
法については、実施例で詳述する。

【０１３８】次に、画像形成装置の本発明の製造工程を
実現する製造工程について説明する。

【０１３９】表示パネルの製造方法は、脱ガスした各部
への水、酸素、水素、ＣＯ、ＣＯ₂等の再吸着による汚
染防止のために、ロードロック方式真空チャンバーから
構成される。基本的には、（リアプレートロード室）、
（リアプレートベーキング室）、（フォーミング室）、
（炭素化室）、（安定化室）、（封着室）、（フェイス
プレートロード室）、（フェイスプレートベーキング
室）、（徐冷室）から構成されており、各チャンバー
は、チャンバー間を仕切られ、各チャンバー間で独立に
真空が保持でき、各チャンバーでの工程を終えると次の
チャンバーに基板は、搬送される様になっている。

【０１４０】リアプレートは、（リアプレートロード
室）から投入され、（安定化室）、各工程を行ない搬送
される。一方、フェイスプレートは、（フェイスプレー
トロード室）から投入され、（フェイスプレートベーキ
ング室）を経て、前述の（封着室）に搬送され、安定化
工程を終えたリアプレートとで表示パネルが組み立てら
れる。最後に組み立てられた容器は、徐冷室に搬送さ
れ、室温まで徐冷される。各室、オイルフリーの真空ポ
ンプから構成される排気系を付帯している。また、（フ
ォーミング室）（炭素化室）（安定化室）においては、
各電気的処理だけではなく、電気検査も行える。安定
化、封着室には、安定化を行なうためのガスが導入でき
る様になっている。また、フォーミング、炭素化工程の
同一チャンバーで行ったり、安定化工程、封着工程を同
一チャンバーで行ったりすることで、工程の短縮の効果
等が得られる。

【０１４１】尚、本製造装置は、一例であり、これに限
るわけでなく、前述の各工程を満足すれば良い。

【０１４２】

【実施例】

［実施例１］図１は、本発明の実施例１の表面伝導型電
子放出素子の構造を示す図であり、図１（ａ）は平面
図、図１（ｂ）はその断面模式図である。

【０１４３】図１において、１は基板、２，３は素子電
極、４は導電性膜、５は電子放出部である。

【０１４４】また図６は、本実施例の製造工程を示す図
である。以下、本発明の製造方法の手順を示す図６を用
いて、本発明を具体的に説明する。

【０１４５】また、比較例１としての表面伝導型電子放
出素子も作製した。

【０１４６】本発明の表面伝導型電子放出素子を形成す
る基板をＡ基板、比較例の表面伝導型電子放出素子を形
成する基板をＢ基板と、これ以降呼ぶことにする。

【０１４７】尚、基板上には、同一形状の素子が、４個
形成される。

【０１４８】まず、本発明の基板Ａの工程を示す。

【０１４９】（工程１）：（基板洗浄／素子電極形成工
程）基板１を洗剤、純水および有機溶剤により十分に洗
浄後、Ｐｔを素子電極材料として、スパッタ法により、
素子電極２，３として、マスクを用いて、基板上に、そ
れぞれ３０ｎｍ堆積した。

【０１５０】その後、更に、導電性膜４のパターニング
の目的でリフトオフ用のＣｒ膜を１００ｎｍの膜厚で真
空蒸着した（図６ａ）。

【０１５１】また素子電極間隔Ｌ、素子電極長Ｗは、そ
れぞれ、１０μｍ、１００μｍとした。

【０１５２】（工程２）：（導電性膜形成工程）基板１
上に形成された素子電極２と素子電極３との間に、有機
パラジウム溶液（奥野製薬製ＣＣＰ４２３０）をスピン
ナーにより回転塗布して放置することにより、有機金属
薄膜を形成した。

【０１５３】この後、この有機金属薄膜を３００℃で１
０分間大気中で加熱焼成処理した。こうして形成された
主としてＰｄＯよりなる微粒子からなる導電性膜４の膜
厚は、約１０ｎｍ、シート抵抗値は５×１０⁴ Ω／□で
あった。

【０１５４】その後、Ｃｒ膜および焼成後の導電性膜４
を酸エッチャントによりウエットエッチングして所望の
パターンに形成した（図６ｂ）。

【０１５５】（工程３）：（有機材料塗布工程）次に、
本発明の特徴的工程となる有機材料７を塗布する（図６
（ｃ））。本実施例では、ジメチルホルアミドを溶媒と
して熱硬化型樹脂であるポリアクリルニトリルを用い
て、スピンナーで、２０ｎｍの厚みになるように、基板
全面に塗布した後、１００℃でプリベークした。なお、
有機材料の塗布は、基板全面でなくとも、導電性膜上に
塗布すれば良い。ここではリフトオフを用いた。

【０１５６】（工程４）：（フォーミング工程）続い
て、基板Ａを図７の真空処理装置に設置し、真空排気
後、素子電極２，３間に、パルス状電圧を印加して、フ
ォーミングと呼ばれる通電処理を行なった（図６ｄ）。

【０１５７】なお、フォーミング電圧波形は、パルス幅
Ｔ１を１ミリ秒とパルス間隔Ｔ２を１０ミリ秒の矩形波
で、パルス波高値を次第に増加させながら、１０^-5Ｐａ
の真空雰囲気下で行なった。

【０１５８】図７は、真空処理装置を示す模式図であ
り、測定評価装置としての機能も兼ね備えている。

【０１５９】図７において、７５は真空容器であり、７
６は排気ポンプである。真空容器７５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は導電性膜、５は
電子放出部である。７１は、電子放出素子に素子電圧Ｖ
ｆを印加するための電源、７０は素子電極２，３間の導
電性膜４を流れる素子電流Ｉｆを測定するための電流
計、７４は素子の電子放出部５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。７３はアノ
ード電極７４に電圧を印加するための高圧電源、７２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。

【０１６０】また、真空容器７５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、所望の真空雰囲気下での測定評価を行えるように
なっている。排気ポンプ７６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。更に、本発明の安定化工程を行なうための酸素ボ
ンベ７７、あるいは、酸素等の混合ガスボンベが、配置
されている。また、活性化材料であるアセトンのアンプ
ル７８である。

【０１６１】また、図７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４５０℃
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。

【０１６２】（工程５）：（炭素化工程）次に、駆動電
圧１５Ｖ、図３（ａ）に示したＴ１＝１ｍｓ、Ｔ２＝１
０ｍｓの矩形波パルスで、１０^-5Ｐａの真空度で、１５
分間通電した。この間、素子電流Ｉｆを測定した。素子
電流Ｉｆは、通電時間とともに増加し、１５分後に、
１．２ｍＡに達した（図６ｄ）。尚、別途、更に通電す
ると、電流値が飽和した。

【０１６３】（工程６）：（安定化工程）次に、図７の
真空処理装置に、大気を導入し、大気圧下で、４１０℃
で１０分間熱処理を行った。尚、導電性膜は、大気中で
加熱したために、微粒子の変形等は観察されなかった。
次に、真空排気を行ない、１０^-6Ｐａとした後、室温で
水素を導入し、導電性膜の還元処理を行ない、導電性膜
の抵抗を低減した。尚、以下の実施例でも、特に、こと
わりのない限り、同様に還元したものである。その後、
基板Ａの各表面伝導型電子放出素子の素子電流Ｉｆ、及
び放出電流Ｉｅを測定した（図６ｅ）。

【０１６４】［比較例１］次に、比較例１の基板Ｂの工
程を示す。

【０１６５】（工程１）：（基板洗浄／素子電極形成工
程）基板Ａの工程１と同様。

【０１６６】（工程２）：（導電性膜形成工程）基板Ａ
の工程２と同様。

【０１６７】（工程３）：（フォーミング工程）基板Ａ
の工程３は、基板Ｂにおいては、ない）。

【０１６８】（工程４）：（活性化工程）次に、アセト
ンを１０^-2ｐａの圧力で、図７の真空処理装置に導入
後、駆動電圧１５Ｖ、図３（ａ）のＴ１＝１ｍｓ、Ｔ２
＝１０ｍｓの矩形波パルスで、３０分間通電した。この
間、素子電流Ｉｆを測定した。２０分後には、素子電流
Ｉｆは、２ｍＡになった。

【０１６９】（工程５）：（真空中での安定化工程）次
に、図７の真空処理装置に、真空排気を行ない、１０^ー6
Ｐａとした後、不図示の加熱装置により、基板Ｂを２３
０℃で１５時間加熱した後、室温に戻し、基板Ｂの各表
面伝導型電子放出素子の素子電流Ｉｆ、及び放出電流Ｉ
ｅを測定した。

【０１７０】基板Ａ，Ｂとも測定条件は同一で、アノー
ド電極の電圧は１ｋＶ、アノード電極と電子放出素子と
の距離Ｈは５ｍｍ、測定素子電圧１５Ｖで測定した。

【０１７１】基板Ｂでは、素子電流Ｉｆは１．３ｍＡ±
１５％、放出電流Ｉｅは、１．０μＡ±１５％であっ
た。一方、基板Ａでは、素子電流Ｉｆは、０．７ｍＡ±
５％、放出電流Ｉｅは、０．９５μＡ±４．５％と、基
板Ｂと比較し、放出電流Ｉｅが同等で、素子電流Ｉｆが
減少し、素子特性のばらつきも減少した。

【０１７２】続いて、上述の特性の測定後、測定評価装
置内で、上記の測定条件下で、連続駆動を行ったとこ
ろ、基板Ｂにおいては、一定時間後に、放出電流Ｉｅ
が、上述の測定値の５６％に減少したが、基板Ａでは、
２５％の減少であった。

【０１７３】次に、基板Ａ，Ｂとも、電子顕微鏡、ラマ
ン分光法等で、電子放出部３を観察した。

【０１７４】電子顕微鏡で観察した基板Ａ，Ｂの素子の
電子放出部５の形態を図８、図２１に示す。尚、基板Ａ
の素子については、図８、基板Ｂの素子については図２
１に示した。基板Ｂの素子では、（工程４）での素子へ
の電圧の印加方向に依存して、特に、電子放出部の一部
より高電位側を主として、被膜が形成されていた。更に
高倍率で観察すると、この被膜は、金属微粒子の周囲及
び微粒子間にも形成されているようであった。一方、基
板Ａの素子では、（工程５）での素子への電圧の印加方
向に依存して、特に電子放出部の一部より高電位側の導
電性膜の先端を主として、炭素が形成されていた。更に
高倍率で観察すると、この被膜は、金属微粒子の周囲及
び微粒子間にも形成されているようであった。また、導
電性膜上の炭素は、基板Ａの方が、少なく、素子間の分
布が少なかった。

【０１７５】更に、透過型電子顕微鏡、ラマン分光法で
観察すると、基板Ａの素子は、グラファイトからなる
が、基板Ｂの素子は、その炭素被膜の結晶性がやや低
く、水素を一部含有することが判明した。

【０１７６】尚、比較例１の（工程５）の安定化工程を
真空中でなく、本実施例の（工程６）と同様に行ない、
測定評価を行なったところ、素子電流、放出電流とも本
実施例と比べ少なめであるが、本発明の安定化工程は適
用できることが判明した。また、素子の形態は、図８の
ものと同様であった。

【０１７７】［実施例２］本実施例は、実施例１の基板
Ａの工程と工程（４）〜（６）を除いて、同等である。

【０１７８】（工程１）：（基板洗浄／素子電極形成工
程）実施例１の基板Ａの（工程１）と同様。

【０１７９】（工程２）：（導電性膜形成工程）実施例
１の基板Ａの（工程２）と同様。

【０１８０】（工程３）：（フォーミング工程）実施例
１の基板Ａの（工程４）と同様。

【０１８１】（工程４）：（有機材料塗布工程）次に、
測定評価装置より基板を取り出した後、予め作成したフ
ルフリールアルコールの半重合物を、スピンナーで、２
５ｎｍの厚みになるように、塗布した後、１００℃でベ
ークし、硬化させた。尚、この半重合物は、水分１％以
下のフルフリールアルコール（ＯＨＣ：ＣＨＣＨ：ＣＣ
Ｈ₂ ＯＨ）にトルエンスルホン酸を添加し、７０〜９０
℃の恒温水浴中で加熱、撹拌し作成した。

【０１８２】（工程５）：（炭素化工程）次に、基板を
再び、測定評価装置に戻し、１０^-5Ｐａの真空度まで、
真空排気後、駆動電圧１５Ｖ、図３（ｂ）のＴ１＝２ｍ
ｓ、Ｔ２＝１０ｍｓの三角波パルスで、かつ１パルス毎
に素子電極の高電位側と低電位側を反転しながら、２０
分間通電した。この間、素子電流Ｉｆを測定した。素子
電流Ｉｆは、通電時間とともに増加し、２０分後には、
４個の素子の平均は、１．４ｍＡに達した。

【０１８３】（工程６）：（安定化工程）次に、基板を
２分割し、これを、Ａ−１，Ａ−２基板と呼ぶことにす
る。

【０１８４】Ａ−１基板は、図７の真空処理装置に大気
を導入し、大気圧下で、３８０℃で２０分間熱処理を行
った。次に、真空排気を行ない、１０^-6Ｐａとした後、
基板Ａの各表面伝導型電子放出素子の素子電流Ｉｆ、及
び放出電流Ｉｅを測定した。

【０１８５】一方、Ａ−２基板では、図７の真空処理装
置に、真空排気を行ない、１０^-6Ｐａとした後、不図示
の加熱装置により、基板Ａ−２を２００℃で１５時間加
熱した後、室温に戻し、基板上の各表面伝導型電子放出
素子の素子電流Ｉｆ、及び放出電流Ｉｅを測定した。

【０１８６】基板Ａ−１、Ａ−２とも測定条件は同一
で、アノード電極の電圧は１ｋＶ、アノード電極と電子
放出素子との距離Ｈは５ｍｍ、素子電圧１５Ｖで測定し
た。基板Ａ−２では、素子電流Ｉｆは、１．２ｍＡ±８
％、放出電流Ｉｅは、１．０μＡ±８．５％であった。
一方、基板Ａ−１では、素子電流Ｉｆは、０．８ｍＡ±
４．５％、放出電流Ｉｅは、０．９５μＡ±４．５％
と、基板Ａ−１と比較し、放流電流Ｉｅが同等で、素子
電流Ｉｆが減少し、素子特性のばらつきも減少した。

【０１８７】また、上記測定条件で、素子電圧Ｖｆを変
え、基板Ａ−１，Ａ−２の素子の放出電流Ｉｅ、素子電
流Ｉｆの素子電圧Ｖｆ依存性を調べた。

【０１８８】図９に放出電流Ｉｅ、素子電流Ｉｆの素子
電圧Ｖｆ依存性を示す。図９に示される様に、素子電流
Ｉｆ、放出電流Ｉｅとも、素子電圧Ｖｆに対して単調増
加の特性を示す。放出電流は、しきい値電圧（Ｖｔｈ）
を有し、しきい値電圧以上で増加するのがわかる。基板
Ａ−２の素子が、Ａ−１の素子に比べ大きく、素子電流
Ｉｆにおいて、リーク電流が発生している様である。
尚、リーク電流は、電子放出部の一部が電気的に短絡さ
れた状態と推定される。

【０１８９】続いて、上述の特性の測定後、測定評価装
置内で、上述の測定条件下で、連続駆動を行なったとこ
ろ、基板Ａ−１，Ａ−２の素子とも１５％の減少であっ
た。

【０１９０】次に、基板Ａ−１，Ａ−２とも、電子顕微
鏡、ラマン分光法等で、電子放出部５を観察した。

【０１９１】電子顕微鏡で観察した基板Ａ−１，Ａ−２
の素子の電子放出部の形態を、図１０、図２２に示す。
基板Ａ−１の素子は、図１０に示すように、電子放出部
５の導電性膜の先端部分に、低電位側、高電位側の双方
に同様の炭素が形成されていた。一方、基板Ａ−２の素
子は、図２２に示すように、電子放出部５および導電性
膜の上に、低電位側、高電位側の双方に被膜が形成され
ていた。

【０１９２】基板Ａ−１，Ａ−２の素子とも、透過型電
子顕微鏡、ラマン分光法で観察すると、電子放出部およ
び近傍に、主として、ガラス状カーボンであることが判
明した。また、基板Ａ−２の素子では、一部にわずかな
がら、炭素、水素の化合物があった。ここで、ガラス状
カーボンとは、一般的に、結晶子寸法が小さく乱層構造
であり、微細組織としては、無配向組織をとっているも
のを指し、一般的に高い硬度をとると言われているもの
である。＜＜尚、ラマン分光法での観察は、アルゴンレ
ーザーの５１４．５ｎｍの発振線を用いて測定したが、
１５９０／ｃｍおよび１３５５／ｃｍにラマン線が観測
され、その半値幅も、グラファイト構造のＨＯＰＧ（Ｈ
ｉｇｈｌｙ Ｏｒｉｅｎｔｅｄ Ｐｙｒｏｌｙｔｉｃ
Ｇｒａｐｈｉｔｅの１５８１／ｃｍのラマン線）と比
べ、著しく大きかった。＞＞。 ［実施例３］本実施例は、ネガ型電子線レジストを用い
た例である。基板は、実施例１と同様に、Ａ，Ｂの２枚
を用意した。また、工程１から工程５は、実施例１の工
程と同様の部分が多いので、図６の製造工程図を参照し
ながら説明する。

【０１９３】（工程１）：（基板洗浄／素子電極形成工
程）基板１を洗剤、純水および有機溶剤により十分に洗
浄後、スパッタ法によりＰｔを素子電極材料として、素
子電極２，３として、マスクを用いて、基板Ａ，Ｂにそ
れぞれ３０ｎｍ堆積した。その後、更に、導電性膜２の
パターニングの目的でリフトオフ用のＣｒ膜を１００ｎ
ｍの膜厚で真空蒸着した（図６ａ）。

【０１９４】また素子電極間間隔Ｌ、素子電極長Ｗは、
それぞれ、１０μｍ、１００μｍとした。

【０１９５】（工程２）：（導電性膜形成工程）素子電
極２，３を形成した基板上に、Ｐｔをスパッタ法で堆積
することにより、導電性膜４を形成した。こうして形成
されたＰｔよりなる微粒子からなる導電性膜４の膜厚
は、約３ｎｍ、シート抵抗値は３×１０⁴ Ω／□であっ
た。

【０１９６】その後Ｃｒ膜および焼成後の導電性膜４を
エッチャントによりウェットエッチングして所望のパタ
ーンに形成した（図６ｂ）。

【０１９７】（工程３）：（有機材料塗布工程）次に、
本発明の特徴的工程となる有機材料を塗布する。本実施
例では、有機材料として、ネガ型電子線レジストである
エポキシ化１，４−ポリブタジエンを、スピンナーで、
４０ｎｍの厚みになるように基板上に、少なくとも導電
性膜４を覆うように塗布した後、１００℃でプリベーク
した（図６ｃ）。

【０１９８】（工程４）：（フォーミング工程）続い
て、基板Ａを、図７の真空処理装置に設置し、真空排気
後、不図示の電源によるパルス状電圧を、素子電極２，
３間に印加してフォーミング通電処理を行なった（図６
ｄ）。

【０１９９】なお、フォーミング電圧波形は、パルス幅
Ｔ１を１ミリ秒とパルス間隔Ｔ２を１０ミリ秒の矩形波
で、パルス波高値を次第に増加させながら、１０^-5Ｐａ
真空雰囲気下で行なった。

【０２００】（工程５）：（炭素化工程）次に、駆動電
圧１５Ｖ、図３（ａ）のＴ１＝１ｍｓ、Ｔ２＝１０ｍｓ
の矩形波パルスで、１０^-5Ｐａの真空度で、１２分間通
電した。この間、素子電流Ｉｆを測定した。素子電流Ｉ
ｆは、通電時間とともに増加し、基板Ａ，Ｂの素子と
も、１２分後には１．５ｍＡに達したが、更に、１０分
間通電し続けたが、素子電流Ｉｆは、ほぼ一定であっ
た。

【０２０１】（工程６）：（安定化工程）次に、基板Ａ
は、図７の真空処理装置に大気を導入し、大気圧下で、
４００℃で２０分間熱処理を行なった。次に、真空排気
を行ない、１０^-6Ｐａとした後、基板Ａの各表面伝導型
電子放出素子の素子電流Ｉｆ、及び放出電流Ｉｅを測定
した。

【０２０２】一方、基板Ｂは、図７の真空処理装置にお
いて、１０^-5Ｐａの真空度で、２００℃、１５時間熱処
理を行なった。次に、真空排気を行ない、１０^-6Ｐａと
した後、基板Ｂの各表面伝導型電子放出素子の素子電流
Ｉｆ、及び放出電流Ｉｅを測定した。

【０２０３】測定条件は同一で、アノード電極の電圧は
１ｋＶ、アノード電極と電子放出素子との距離Ｈは５ｍ
ｍ、測定素子電圧１５Ｖで測定した。

【０２０４】基板Ａの素子の素子電流Ｉｆは、０．８ｍ
Ａ±４．５％、放出電流Ｉｅは、１．０μＡ±４．５％
と、基板Ｂの素子の素子電流Ｉｆは、０．９ｍＡ±４．
７％、放出電流Ｉｅは、１．０μＡ±４．９％とほぼ同
等の特性であった。

【０２０５】続いて、上述の特性の測定後、測定評価装
置内で、アノード電極の電圧を１０ｋＶとした以外は、
上述の測定条件下で連続駆動を行ったところ、基板Ａ，
Ｂの素子とも、平均で２３％の減少であった。また、こ
の際、放電は、前記駆動時間中には、発生しなかった。

【０２０６】一方、実施例１の基板Ｂの場合は、放電の
発生が起こる場合があった。また、基板Ｂの素子におい
て、基板Ａと同様に、放電が発生しないのは、ネガ型電
子線レジストの場合は、十分な炭素化工程をとった場
合、ほぼ完全な炭素化が起こり、駆動中にもガス等が発
生しないか、あるいは、駆動中において、電子線が、た
とえ中間生成物があっても、分解反応でなく、重合、炭
素化工程が進行するためと考えられる。一方、同一の真
空を用いた安定化工程である実施例１の比較例で、放電
が発生したのは、十分に活性化工程で形成された中間生
成物が除去されていないからと考えられる。

【０２０７】次に、基板Ａ，Ｂとも、電子顕微鏡、ラマ
ン分光法等で、電子放出部５を観察した。

【０２０８】電子顕微鏡で観察した電子放出部５の形態
は、基板Ａについては、実施例１の図８と同様であっ
た。また、基板Ｂについては、図２１と同様であった。

【０２０９】更に、透過型電子顕微鏡、ラマン分光法で
観察すると、その被膜は、主に、グラファイトからなる
が、実施例１と同様の結晶性であることが、判明した。

【０２１０】［実施例４］本実施例は、実施例３の製造
工程とほぼ同じである。但し、基板は一枚とした。

【０２１１】（工程１）：（基板洗浄方法／素子電極形
成工程）実施例３の工程１と同様。

【０２１２】（工程２）：（導電性膜形成工程）実施例
３の工程２と同様。

【０２１３】（工程３）：（有機材料塗布工程）次に、
ネガ型電子線レジストであるメタクリル酸グリシジル−
アクリル酸エチル共重合体を、スピンナーで、３５ｎｍ
の厚みになるように、塗布した後、９０℃でプリベーク
した。

【０２１４】（工程４）：（フォーミング工程）実施例
３の工程４と同様。

【０２１５】（工程５）：（炭素化工程）次に、基板
を、再び測定評価装置に戻し、１０^-5Ｐａの真空度まで
真空排気後、駆動電圧１５Ｖ、図３（ａ）のＴ１＝１．
５ｍｓ、Ｔ２＝１０ｍｓの矩形波パルスで、かつ１パル
ス毎に素子電極の高電位側と低電位側を反転しながら１
５分間通電した。この間、素子電流Ｉｆを測定した。素
子電流Ｉｆは、通電時間とともに増加し、１５分後に
は、４個の素子の平均は、１．６ｍＡに達した。

【０２１６】（工程６）：（安定化工程）実施例３の工
程６と同じ。

【０２１７】他の実施例と同様に、測定条件は同一で、
アノード電極の電圧は１ｋＶ、アノード電極と電子放出
素子との距離Ｈは５ｍｍ、測定素子電圧１５Ｖで測定し
た。

【０２１８】素子電流Ｉｆは０．８ｍＡ±４．５％、放
出電流Ｉｅは１．０μＡ±４．５％と、実施例１の比較
例１と比べ、放出電流Ｉｅが同等で、素子電流Ｉｆが減
少し、素子特性のばらつきも減少した。

【０２１９】続いて、上述の特性の測定後、測定評価装
置内で、上述の条件下で連続駆動を行ったところ、４個
の素子とも放出電流Ｉｅは、２５％以下の減少であっ
た。これは、実施例１の基板Ａと同等である。

【０２２０】次に、電子顕微鏡、ラマン分光法等で、電
子放出部３を観察した。

【０２２１】電子顕微鏡で観察した素子の電子放出部の
形態は、図１０の形態と同様に、電子放出部５の導電性
膜の先端部分に、低電位側、高電位側の双方に炭素が形
成されていた。更に、透過型電子顕微鏡、ラマン分光法
で観察すると、その被膜は、主に、グラファイトからな
るが、実施例１と同様に結晶性であることが、判明し
た。

【０２２２】［実施例５］本実施例は、実施例１の基板
Ａと材料、工程とも、工程５、工程６を除き同様である
ので、その他の工程は省略する。

【０２２３】（工程５）：（炭素化工程）次に、基板
を、再び、測定評価装置に戻し、１０ ^-5Ｐａの真空度ま
で、真空排気後、測定評価装置の窓から、レーザー光
を、電子放出部近傍にパルス状に照射し、局部加熱しな
がら、駆動電圧１５Ｖ、図３（ｂ）のＴ１＝０．３ｍ
ｓ、Ｔ２＝１０ｍｓの三角波パルスで、かつ１パルス毎
に素子電極の高電位側と低電位側を反転しながら、１０
分間通電したところ、素子電流は、１．２ｍＡであっ
た。Ｔ１は、レーザーによる加熱を加えたため短くした
が、問題なく素子電流Ｉｆが増加したことから、前述し
たとおり、合計のエネルギーで行なわれたと考えられ
る。尚、レーザー光による導電性膜の温度上昇は、別途
測定したところ２００℃であった。

【０２２４】（工程６）：（安定化工程）次に、図７の
真空処理装置に、８０％Ｎ₂ 、２０％Ｏ₂ のガスを、測
定評価装置に１０^-1Ｐａ導入した後、４４０℃で２０分
間熱処理を行なった。尚、減圧下としたため、やや、熱
処理温度を高くしたが、電気特性、観察の結果からも問
題がなかった。次に、真空排気を行ない、１０^-6Ｐａと
した後、各表面伝導型電子放出素子の素子電流Ｉｆ、及
び放出電流Ｉｅを測定した。他の実施例と同様に、測定
条件は同一で、アノード電極の電圧は１ｋＶ、アノード
電極と電子放出素子との距離Ｈは５ｍｍ、測定素子電圧
１５Ｖで測定した。

【０２２５】素子電流Ｉｆは、０．９ｍＡ±５．５％、
放出電流Ｉｅは、０．９μＡ±５．２％と、実施例１の
比較例１と比べ、放出電流Ｉｅが同等で、素子電流Ｉｆ
が減少し、素子特性のばらつきも減少した。

【０２２６】続いて、上述の特性の測定後、測定評価装
置内で、上述の測定条件下で、連続駆動を行ったとこ
ろ、４個の素子とも、放出電流Ｉｅは、２５％以下の減
少であった。これは、実施例１の基板Ａと同等である。

【０２２７】次に、電子顕微鏡、ラマン分光法等で電子
放出部５を観察した。

【０２２８】電子顕微鏡で観察した素子の電子放出部の
形態は、それぞれ、図１０と同様に、電子放出部の導電
性膜の先端に、低電位側、高電位側の双方に炭素が形成
されていた。更に、透過型電子顕微鏡、ラマン分光法で
観察すると、その被膜は、主に、グラファイトからなる
が、実施例１と同様の結晶性であることが、判明した。

【０２２９】［実施例６］本実施例は、実施例１、２の
工程と導電性膜の形成工程を除いて、同等である。

【０２３０】（工程１）：（基板洗浄／素子電極形成工
程）実施例１の基板Ａの（工程１）と同様。

【０２３１】（工程２）：（導電性膜形成工程）基板１
上に形成された素子電極２と素子電極３との間に、触媒
性金属として、Ｐｔ、Ｎｉ、比較例として、非触媒性金
属として、Ｗをスパッタ法で、フォーミングを考慮した
膜厚で適宜形成した。他は、実施例１の基板Ａの（工程
２）と同様。

【０２３２】（工程３）：（有機材料塗布工程）実施例
１の基板Ａの（工程３）と同様。

【０２３３】（工程４）：（フォーミング工程）実施例
１の基板Ａの（工程４）と同様。

【０２３４】（工程５）：（炭素化工程）実施例２の
（工程５）と同様。

【０２３５】（工程６）：（安定化工程）実施例２の
（工程６）と同様。

【０２３６】こうして作成した素子を、実施例２の測定
条件で、それぞれ測定、また電子放出部を同様に観察し
た。測定結果および電子放出部の観察結果を表１に示
す。

【０２３７】表１より明らかな様に、触媒性金属Ｐｔ，
Ｎｉを導電性膜として用いた素子と比べ、非触媒性金属
Ｗを用いた素子は、電子放出部５、低電位側、高電位側
の導電性膜の先端部分の双方に、ガラス状炭素が形成さ
れているが、電子放出長方向に部分的に存在しており、
その影響で、素子電流Ｉｆ、放出電流Ｉｅが共に小さい
と推定される。＜尚、ここで電子放出長方向とは、図１
のＷ方向である。＞。

【０２３８】

【表１】 ［実施例７］本実施例は、実施例１の本発明の多数の表
面伝導型電子放出素子を単純にマトリックス配置した画
像形成装置を構成した例であり、いわゆるカラーフラッ
トディスプレーを構成した例である。

【０２３９】電子源の一部の平面図を図１１に示す。ま
た、図中のＡ−Ａ′断面図を図１２に示す。また製造方
法を図１３〜図１５に示す。但し、図１１、図１２、図
１３、図１５において、同じ記号で示したものは、同じ
ものを示す。図において、１は基板、１１２はＤｘｎに
対応するＸ方向配線（下配線とも呼ぶ）、１１３はＤｙ
ｎに対応するＹ方向配線（上配線とも呼ぶ）、４は導電
性膜、２，３は素子電極、１２１は層間絶縁層、１２２
は、素子電極２と下配線１１２との電気的接続のための
コンタクトホールである。

【０２４０】次に、製造方法を図１３〜図１５に示す
（ａ）〜（ｌ）の工程順に従って具体的に説明する。

【０２４１】（工程ａ）：清浄化した青板ガラス上に厚
さ０．５ミクロンのシリコン酸化膜をスパッタ法で形成
した基板１上に、真空蒸着により厚さ５ｎｍのＣｒ、厚
さ６００ｎｍ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１１２のレジストパターンを形成し、Ａｕ／Ｃｒ
堆積膜をウエットエッチングして、所望の形状の下配線
１１２を形成する。

【０２４２】（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１２１をＲＦスパッタ法
により堆積する。

【０２４３】（工程ｃ）：次に、工程ｂで堆積したシリ
コン酸化膜にコンタクトホール１２２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１２１エッチングしてコンタクトホール１２２を
形成する。エッチングはＣＦ ₄ とＨ₂ ガスを用いたＲＩ
Ｅ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）法に
よった。

【０２４４】（工程ｄ）：その後、素子電極２，３と素
子電極間ギャップＬとなるべきパターンをホトレジスト
形成し、真空蒸着法により、厚さ５ｎｍのＴｉ、厚さ４
０ｎｍのＮｉを順次堆積した。ホトレジストを、有機溶
剤で溶解し、Ｎｉ／Ｔｉ堆積膜を、リフトオフした後、
素子電極３を除いて、ホトレジストで覆い、更に、Ｎｉ
を１００ｎｍ堆積し、素子電極３の厚みを１４０ｎｍと
した。素子電極間隔Ｌは５μｍとし、素子電極の幅Ｗを
２００μｍとした素子電極２，３を形成した。

【０２４５】（工程ｅ）：次に、素子電極２，３の上に
上配線１１３のホトレジストパターンを形成した後、厚
さ５ｎｍのＴｉ、厚さ５００ｎｍ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１１３を形成した。

【０２４６】（工程ｆ）：次に、素子間電極ギャップＬ
およびこの近傍に開口を有するマスクにより、膜厚１０
０ｎｍのＣｒ膜を真空蒸着により堆積・パターニング
し、その上に有機Ｐｄ（ｃｃｐ４２３０奥野製薬（株）
社製）をスピンナーにより回転塗布、３００℃で１２分
間の加熱焼成処理をした。また、こうして形成された主
としてＰｄＯよりなる微粒子からなる電子放出部形成用
薄膜４の膜厚は７ｎｍ、シート抵抗値は２×１０⁴ Ω／
□であった。

【０２４７】（工程ｇ）：次に、予め作成したフルフリ
ールアルコールの半重合物１３１を、スピンナーで、２
０ｎｍの厚みになるように塗布した後、１００℃でベー
クし、硬化させた。

【０２４８】（工程ｈ）：Ｃｒ膜および焼成後の電子放
出部形成用薄膜４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。

【０２４９】（工程ｉ）：コンタクトホール１２２部分
以外にレジストを塗布するようなパターンを形成し、真
空蒸着により厚さ５ｎｍのＴｉ、厚さ５００ｎｍ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１２２を埋め込んだ。

【０２５０】（工程ｊ）：１０^-4Ｐａまで真空排気後、
基板を、測定評価装置と同様な構成で、各配線Ｄｘｎ，
Ｄｙｍより各素子に電圧を供給できる製造装置で、ライ
ン毎に、フォーミングを行なった。フォーミングの条件
は、実施例２と同様である。

【０２５１】（工程ｋ）：実施例３と同様の駆動条件
で、各ライン毎に、１２分間通電した。この間、素子電
流Ｉｆを測定し、各ラインの１素子あたりの素子電流Ｉ
ｆが、１．３ｍＡに到達したとき、通電を終えた。

【０２５２】（工程ｌ）：工程ｋまで終えた基板を前述
製造装置より取り出し、８０％Ｎ₂，２０％Ｏ₂ のガス
を１０^-1Ｐａ導入したクリーンオーブンで、４２０℃で
１０分間ベーキングを行なった。

【０２５３】以上の工程により、作成された電子源基板
を、後述する駆動回路を用いた検査装置によって、電子
放出特性等の電子源の検査を行なった。この検査工程に
おいて、電子源基板の最終検査が行なわれ、検査に合格
したものは、後述する画像形成装置の組み立て工程に移
される。

【０２５４】次にフェイスプレートを形成した。フェイ
スプレートは、ガラス基板の内面に蛍光体が配置された
蛍光膜とメタルバックが形成されて構成される。蛍光膜
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ックスな
どと呼ばれる黒色導電材と蛍光体とから構成することが
できる。ブラックストライプ、ブラックマトリックスを
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
射の少ない材料を用いることができる。

【０２５５】ガラス基板に蛍光体を塗布する方法は、モ
ノクローム、カラーによらず、沈澱法、印刷法等が採用
できる。蛍光膜の内面側には、通常メタルバックが設け
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イスプレート側へ鏡面反射させ
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。）を行ない、その後Ａｌを真空蒸
着等を用いて堆積させることで作製できる。また、フェ
イスプレートには、更に蛍光膜の導電性を高めるため、
蛍光膜の外面側に透明電極を設けてもよい。

【０２５６】こうして本実施例では、ストライブ状の蛍
光膜をもつフェイスプレートを形成した。

【０２５７】つぎに、以上のようにして作製した電子源
基板とフェイスプレートを用いて図１６に示す表示装置
を組み立てた。

【０２５８】図１６において、１１０は電子放出素子、
１１２，１１３はそれぞれＸ方向及びＹ方向の素子配線
である。

【０２５９】多数の表面伝導型電子放出素子を作製した
基板１をリアプレート１４１上に固定した後、基板１の
５ｍｍ上方に、フェイスプレート１４４（ガラス基板１
４７の内面にストライプ形状の蛍光体が配置された蛍光
膜１４８とメタルバック１４９が形成されて構成され
る）を支持枠１４６を介して配置し、フェイスプレート
１４４、支持枠１４６、リアプレート１４５の接合部に
フリットガラスを塗布し、カラーの各色蛍光体と電子放
出素子とを対応させ、十分な位置合わせを行ない、次に
大気中で４００℃で１５分焼成することで封着した。
尚、外囲器は、上述の如く、フェイスプレート１４４、
支持枠１４６、リアプレート１４５で構成される。リア
プレート１４５は主に基板１の強度を補強する目的で設
けられるため、基板１自体で十分な強度を持つ場合は別
体のリアプレート１４５は不要とすることができる。即
ち、基板１に直接支持枠１４６を封着し、フェイスプレ
ート１４４、支持枠１４６及び基板１で外囲器を構成し
ても良い。一方、フェイスプレート１４４、リアプレー
ト１４５間に、スペーサと呼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
囲器を構成することもできる。

【０２６０】続いて、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１０^-5Ｐａまで排気
し、容器を構成する部材等に含まれる水、酸素、ＣＯ、
ＣＯ ₂ 、水素等を除くために、１５０℃で２時間加熱し
ながら排気した後、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ない、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
なった。尚、本実施例では、安定化工程で除去するもの
が、主に、低温で除去できる水、酸素、ＣＯ、ＣＯ₂ 、
水素が対象なので、低温かつ短時間でベーキングをおこ
なった。

【０２６１】以上の様にして作成した単純マトリックス
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なう
為の駆動回路の構成例について、図１７を用いて説明す
る。

【０２６２】図１７において、１５１は画像表示パネ
ル、１５２は走査回路、１５３は制御回路、１５４はシ
フトレジスタである。１５５はラインメモリ、１５６は
同期信号分離回路、１５７は変調信号発生器、Ｖｘおよ
びＶａは直流電圧源である。

【０２６３】表示パネル１５１は、端子Ｄｏｘ１乃至Ｄ
ｏｘｍ、端子Ｄｏｙ１乃至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。

【０２６４】端子Ｄｙ１乃至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１
０ｋ［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の加速電圧で
ある。

【０２６５】走査回路１５２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乃至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１５１の端子Ｄｏｘ１ないしＤｏｘｍと電気的
に接続される。Ｓ１乃至Ｓｍの各スイッチング素子は、
制御回路１５３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ことにより構成することができ
る。

【０２６６】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。

【０２６７】制御回路１５３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な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１５３は、同期
信号分離回路１５６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の各信号を発生する。

【０２６８】同期信号分離回路１５６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１５６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は便宜上ＤＡＴＡ信号と表し
た。該ＤＡＴＡ信号はシフトレジスタ１５４に入力され
る。

【０２６９】シフトレジスタ１５４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１５３より送られる制御信号Ｔｓｆｔに基づいて動
作する（即ち、制御信号Ｔｓｆｔは、シフトレジスタ１
５４のシフトロックであるというもできる。）。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乃至
ＩｄｎのＮ個の並列信号として前記シフトレジスタ１５
４より出力される。

【０２７０】ラインメモリ１５５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１５３より送られる制御信号Ｔｍｒｙに従
って適宜Ｉｄ１乃至Ｉｄｎの内容を記憶する。記憶され
た内容は、Ｉ′ｄ１乃至Ｉ′ｄｎとして出力され、変調
信号発生器１５７に入力される。

【０２７１】変調信号発生器１５７は、画像データＩ′
ｄ１乃至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源であり、その
出力信号は、端子Ｄｏｙ１乃至Ｄｏｙｎを通じて表示パ
ネル１５１内の表面伝導型電子放出素子に印加される。

【０２７２】ここでは、パルス幅変調方式によって変調
を行なった。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１５７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。

【０２７３】シフトレジスタ１５４やラインメモリ１５
５は、デジタル信号式のものもアナログ信号式のものも
採用できる。画像信号のシリアル／パラレル変換や記憶
が所定の速度で行なわれれば良いからである。

【０２７４】このような駆動動作により、表示パネルの
各電子放出素子に、容器外端子Ｄｏｘ１乃至Ｄｏｘｍ，
Ｄｏｙ１乃至Ｄｏｙｎ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１４９、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１４８に衝突し、発光が生じ
て画像が形成される。

【０２７５】以上のようにして完成した本発明の画像形
成装置において、ＮＴＳＣ信号を入力したところ、テレ
ビジョン画像が表示された。

【０２７６】［実施例８］本実施例は、実施例７の画像
形成装置の製造方法において、特に、表示パネルの製造
方法、装置の例である。また、本実施例では、リアプレ
ートは、電子源基板で兼ねた例である。以下、図１８の
工程フロー図と図１９の装置模式図を用いて説明する。

【０２７７】まず、装置について説明する。

【０２７８】表示パネルの製造装置は、ロードロック方
式真空チャンバーから構成される。（リアープレートロ
ード室）、（リアープレートベーキング室）、（フォー
ミング、炭素化室）、（安定化、封着室）、（フェイス
プレートロード室）、（フェイスプレートベーキング
室）、（徐冷室）から構成されており、各チャンバー
は、チャンバー間を仕切られ、各チャンバー間で独立に
真空が保持でき、各チャンバーでの工程を終えると次の
チャンバーに基板は、搬送される様になっている。リア
プレートは、（リアプレートロード室）から投入され、
安定化、封着室まで、各工程を行ない搬送される。一
方、フェイスプレートは、（フェイスプレートロード
室）から投入され、（フェイスプレートベーキング室）
を経て、前述の（安定化、封着室）に搬送され、安定化
工程を終えたリアプレートとで表示パネルが組み立てら
れる。最後に組み立てられた容器は、徐冷室に搬送さ
れ、室温まで徐冷される。各室、オイルフリーの真空ポ
ンプから構成される排気系を付帯している。また、（フ
ォーミング、炭素化室）においては、各電気的処理だけ
でなく、電気検査も行なえる。安定化、封着室には、安
定化をおこなうためのガスが導入できる様になってい
る。

【０２７９】次に製造方法を説明する。

【０２８０】フェイスプレートの作成工程 （工程１）（フェイスプレートの作成と検査）実施例７
と同様にして作成後、検査を行なった。

【０２８１】この際、支持枠をフェイスプレートの周縁
部にフリットガラスにて接着した。また、支持枠のリア
プレートとの接着部には、シートフリットを配置した。
尚、工程１を終えたリアプレートは、図１９の装置のロ
ード室に投入される。ロード室では、複数枚のリアプレ
ートが、真空中で保存される。

【０２８２】（工程２）（フェイスプレートのベーキン
グ）フェイスプレートに吸着された水、酸素ＣＯ、ＣＯ
₂ 、水素等を除く工程であり、４００℃で１０分、真空
中でベーキングした。尚、（工程６）のリアプレートと
温度を揃えるため４００℃で保持した。尚、装置内の真
空度は、１×１０^-5Ｐａであった。

【０２８３】リアプレートの作成工程 （工程３）（リアプレート（本実施例では、電子源基
板）の形成）実施例７（ａ）〜（ｉ）の工程と同様。

【０２８４】本工程で、電子源基板上に、単純マトリク
ス配線に接続された素子電極間に導電性膜、および有機
材料が積層された状態である。尚、工程１を終えたリア
プレートは、図１９の装置のロード室に投入される。ロ
ード室は、複数枚のリアプレートを真空中で保存する。

【０２８５】（工程４）：（リアプレートベーキング）
リアプレートに吸着された水、酸素、ＣＯ、ＣＯ₂ 、水
素等を除く工程であり、２００℃で１時間、真空中でベ
ーキングした。尚、装置内の真空度は１×１０^-5Ｐａで
あった。

【０２８６】（工程５）（フォーミング、炭素化工程）
まず、実施例７と同様にフォーミングをおこなった。つ
づいて、炭素化工程をおこなった。尚、本工程は、同一
のチャンバー内でおこなった。また、基板を全体加熱で
２００℃とした。また、ここで、炭素化工程終了後、素
子電流の検査を行ない、電子源基板の検査とした。

【０２８７】（工程６）：（安定化、封着工程）酸素／
Ｎ₂ ＝１：４の混合ガスを１Ｐａで導入し、４４０℃
で、加熱１０分間行なった。また、この温度を保持し
た。次に、（工程２）を終えたフェイスプレートを（安
定化、封着室）に搬送し、フェイスプレートとリアプレ
ートの位置合わせを行ない、加圧しながら、リアプレー
ト、フェイスプレートを接着した。＜尚、導入ガスは、
フリットに残留するバインダーを除去するため、封着時
も残留させたが、その後排気し、チャンバー内圧力が、
１０^-7Ｐａになったとき、封着した。＞。

【０２８８】（工程７）（徐冷工程）工程６で形成した
表示パネルを、ここで、室温まで徐冷した後、徐冷室か
ら取り出した。

【０２８９】（工程８）ここで、表示パネル内の真空度
を維持するために、ゲッタをフラッシュした。

【０２９０】（工程９）こうして作成した表示パネルを
電気検査した。

【０２９１】（工程１０）次に、工程９での良品を、実
施例７の駆動回路等を実装し、画像形成装置を作成し
た。

【０２９２】こうして作成された画像形成装置によっ
て、実施例７と同様に画像表示を行なったところ、画像
表示がされた。

【０２９３】

【発明の効果】以上説明した様に、本発明によれば、電
子放出素子の製造方法において、有機材料の塗布工程及
び炭素化工程からなる活性化工程を有するため、電子放
出特性に優れた安定な特性を有する表面伝導型電子放出
素子を、容易な工程で作成することができた。更に、触
媒性金属を用いれば、一層良質の炭素を形成できる。

【０２９４】また、反応性ガス中で加熱を行なう本発明
の電子放出素子の安定化工程は、前記活性化工程を行な
った後に行なわれ、前記活性化工程での中間生成物と炭
素化物間の反応性ガスに対する耐性の差を利用するの
で、中間生成物は、容易に低温で取り除かれ、しかも、
活性化工程で著しく改善された表面伝導型電子放出素子
の特性を保存するものである。従って、従来の安定化工
程での前述の問題点が解決され、放電の抑止、電子放出
特性の安定化がなされる。

【０２９５】従って、電子放出素子を複数配列した電子
源、あるいは、画像形成装置においては、従来の活性化
工程の制御性に比べ、制御が容易な活性化工程であるた
め、その特性のばらつき等が抑制される。

【０２９６】また、電子源基板の製造工程、その検査、
フェイスプレートの製造工程、その検査、電子源基板と
画像形成部材を有するフェイスプレートとで真空外囲器
を組み立てる工程を有する本発明の画像形成装置の製造
方法によれば、電子源とフェイスプレートの検査された
良品のみで後工程の組み立てを行うことができるため
に、画像形成装置を、安価に製造できる。

【０２９７】また、予め、電子源基板より、活性化工程
で生じた中間生成物が除かれているので、電子源の基
板、蛍光体を有するフェイスプレート等を封着し組み立
てる工程においては、水、酸素、ＣＯ、ＣＯ₂ 、水素等
の除去が主体となるため、容易に、安定な画像形成装置
を製造できる。

【０２９８】上述の画像形成装置の製造方法＜を、脱ガ
スした各部材への水、酸素、水素、ＣＯ、ＣＯ₂ 等の再
吸着による汚染がない様に、画像形成装置の製造全体
を、各工程毎に大気中に取り出すことなく、一貫した製
造装置とすることで、＞安定に、歩留まりの高い画像形
成装置を実現できた。

【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構成を示す
模式的平面図（ａ）及び模式的断面図（ｂ）である．

【図２】本発明の表面伝導型電子放出素子の製造方法を
示す製造フロー図である。

【図３】本発明の表面伝導型電子放出素子の製造時の活
性化工程に用いられる電圧波形の一例を示す模式図であ
る。

【図４】本発明の製造方法の安定化工程の原理を示す図
であり、有機材料の中間生成物、炭素化物と反応ガスと
の反応率の関係を示す図である。

【図５】本発明の画像形成装置の製造方法の一例を示す
製造フロー図である。

【図６】実施例１の製造工程図である。

【図７】測定評価機能を備えた真空処理装置の一例を示
す模式図である。

【図８】実施例１で形成した表面伝導型電子放出素子の
構造を示す模式図である。

【図９】実施例２の表面伝導型電子放出素子についての
放出電流Ｉｅ、素子電流Ｉｆと素子電圧Ｖｆの関係の一
例を示すグラフである。

【図１０】実施例２で形成した表面伝導型電子放出素子
の構造を示す模式図である。

【図１１】実施例６における本発明を適用可能な単純マ
トリクス配置した電子源の一例を示す平面図である。

【図１２】実施例６における本発明を適用可能な単純マ
トリクス配置した電子源の一例を示す断面図である。

【図１３】実施例６の製造工程図である。

【図１４】実施例６の製造工程図である。

【図１５】実施例６の製造工程図である。

【図１６】本発明を適用可能な画像形成装置の表示パネ
ルの一例を示す模式図である。

【図１７】画像形成装置にＮＴＳＣ方式のテレビ信号に
応じて表示を行なうための駆動回路の一例を示すブロッ
ク図である。

【図１８】実施例８での画像形成装置の製造フロー図で
ある。

【図１９】実施例８で用いた製造装置の模式図である。

【図２０】従来の表面伝導型電子放出素子の一例を示す
模式図である。

【図２１】実施例１で形成した比較例の表面伝導型電子
放出素子の構造を示す模式図である。

【図２２】実施例２で形成した比較例の表面伝導型電子
放出素子の構造を示す模式図である。

【符号の説明】

１ 基板 ２，３ 素子電極 ４ 導電性膜 ５ 電子放出部 ７０ 素子電極２，３間の導電性膜４を流れる素子電
流Ｉｆを測定するための電流計 ７１ 電子放出素子に素子電圧Ｖｆを印加するための
電源 ７２ 素子の電子放出部５より放出される放出電流Ｉ
ｅを測定するための電流計 ７３ アノード電極７４に電圧を印加するための高圧
電源 ７４ 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 ７５ 真空装置 ７６ 排気ポンプ ７７ 安定化工程用のガスのボンベ ７８ 活性化工程用のアンプル １１２ Ｘ方向配線（下配線） １１３ Ｙ方向配線（上配線） １１０ 表面伝導型電子放出素子 １４１ フェイスプレート １４５ リアプレート

Claims (43)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電子放出部を有する導電性膜と、該導電
   性膜に電圧を印加する電極とを有する電子放出素子の製
   造方法において、 前記電子放出部を形成する工程が、導電性膜に有機物質
   膜を付与する工程と、該導電性膜に少なくとも通電処理
   を行い該有機物質膜を炭素化する工程と、該炭素化する
   工程の前に該導電性膜に亀裂を形成する工程と、を有す
   ることを特徴とする電子放出素子の製造方法。
2. 【請求項２】 前記導電性膜に亀裂を形成する工程が、
   前記導電性膜に有機物質を付与する工程の前に行われる
   請求項１に記載の電子放出素子の製造方法。
3. 【請求項３】 前記導電性膜に亀裂を形成する工程は、
   前記導電性膜に有機物質を付与する工程の後に行われる
   請求項１に記載の電子放出素子の製造方法。
4. 【請求項４】 前記有機物質膜を炭素化する工程が、該
   導電性膜への通電処理と該有機物質膜への加熱の双方を
   行う工程である請求項１〜３のいずれかに記載の電子放
   出素子の製造方法。
5. 【請求項５】 前記有機物質膜を炭素化する工程は、該
   有機物質膜からグラファイトを形成する工程である請求
   項１〜４のいずれかに記載の電子放出素子の製造方法。
6. 【請求項６】 前記有機物質膜を炭素化する工程は、該
   有機物質膜からガラス状炭素を形成する工程である請求
   項１〜４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】 前記有機物質膜が、熱硬化性樹脂よりな
   る請求項１〜６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】 前記熱硬化性樹脂は、フルフリールアル
   コール、フラン樹脂、フェノール樹脂、ポリアクリルニ
   トリル、レーヨンの中より選ばれる請求項７に記載の電
   子放出素子の製造方法。
9. 【請求項９】 前記有機物質膜が、電子線重合レジスト
   よりなる請求項１〜６のいずれかに記載の電子放出素子
   の製造方法。
10. 【請求項１０】 前記電子線重合レジストは、メタクリ
    ル酸グリシジル−アクリル酸エチル共重合体、ポリフタ
    ル酸ジアリル、アクリル酸グリシジル−スチレン共重合
    体、ポリイミド系ワニス、エポキシ化１，４−ポリブタ
    ジエン、ポリメタクリル酸グリシジルの中から選ばれる
    請求項９に記載の電子放出素子の製造方法。
11. 【請求項１１】 前記導電性膜が、白金族、鉄族の中か
    ら選ばれる金属元素を含む請求項１〜１０のいずれかに
    記載の電子放出素子の製造方法。
12. 【請求項１２】 前記導電性膜が、微粒子よりなる請求
    項１〜１１のいずれかに記載の電子放出素子の製造方
    法。
13. 【請求項１３】 前記電子放出素子は、表面伝導型電子
    放出素子である請求項１〜１２のいずれかに記載の電子
    放出素子の製造方法。
14. 【請求項１４】 複数の電子放出素子を有する電子源の
    製造方法において、前記電子放出素子が、請求項１〜１
    ３のいずれかに記載の方法にて製造されることを特徴と
    する電子源の製造方法。
15. 【請求項１５】 外囲器と、該外囲器内に、複数の電子
    放出素子を有する電子源と、該電子源から放出される電
    子の照射により画像を形成する画像形成部材とを有する
    画像形成装置の製造方法において、 前記電子放出素子が、請求項１〜１３のいずれかに記載
    の方法にて製造されることを特徴とする画像形成装置の
    製造方法。
16. 【請求項１６】 電子放出部を有する導電性膜と、該導
    電性膜に電圧を印加する電極とを有する電子放出素子の
    製造方法において、 導電性膜に有機物質膜を付与する工程と、該導電性膜に
    少なくとも通電処理を行い該有機物質膜を炭素化する工
    程と、該炭素化する工程の前に該導電性膜に亀裂を形成
    する工程とを有する電子放出部を形成する工程と、更
    に、該電子放出素子を反応性ガスの存在雰囲気中にて加
    熱する工程とを有することを特徴とする電子放出素子の
    製造方法。
17. 【請求項１７】 前記反応性ガスは、酸素である請求項
    １６に記載の電子放出素子の製造方法。
18. 【請求項１８】 前記加熱する工程は、大気中にて行わ
    れる請求項１６に記載の電子放出素子の製造方法。
19. 【請求項１９】 前記加熱する工程は、酸素と不活性ガ
    スの混合ガス雰囲気中にて行われる請求項１６に記載の
    電子放出素子の製造方法。
20. 【請求項２０】 前記加熱する工程は、大気圧下で行わ
    れる請求項１８又は１９に記載の電子放出素子の製造方
    法。
21. 【請求項２１】 前記加熱する工程は、減圧下で行われ
    る請求項１８又は１９に記載の電子放出素子の製造方
    法。
22. 【請求項２２】 前記導電膜に亀裂を形成する工程が、
    前記導電性膜に有機物質を付与する工程の前に行われる
    請求項１６〜２１のいずれかに記載の電子放出素子の製
    造方法。
23. 【請求項２３】 前記導電性膜に亀裂を形成する工程
    が、前記導電性膜に有機物質を付与する工程の後に行わ
    れる請求項１６〜２１のいずれかに記載の電子放出素子
    の製造方法。
24. 【請求項２４】 前記有機物質膜を炭素化する工程は、
    該導電性膜への通電処理と該有機物質膜への加熱の双方
    を行う工程である請求項１６〜２３のいずれかに記載の
    電子放出素子の製造方法。
25. 【請求項２５】 前記有機物質膜を炭素化する工程は、
    該有機物質膜からグラファイトを形成する工程である請
    求項１６〜２４のいずれかに記載の電子放出素子の製造
    方法。
26. 【請求項２６】 前記有機物質膜を炭素化する工程は、
    該有機物質膜からガラス状炭素を形成する工程である請
    求項１６〜２４のいずれかに記載の電子放出素子の製造
    方法。
27. 【請求項２７】 前記有機物質膜が、熱硬化性樹脂より
    なる請求項１６〜２６のいずれかに記載の電子放出素子
    の製造方法。
28. 【請求項２８】 前記熱硬化性樹脂は、フルフリールア
    ルコール、フラン樹脂、フェノール樹脂、ポリアクリル
    ニトリル、レーヨンの中より選ばれる請求項２７に記載
    の電子放出素子の製造方法。
29. 【請求項２９】 前記有機物質膜が、電子線重合レジス
    トよりなる請求項１６〜２６のいずれかに記載の電子放
    出素子の製造方法。
30. 【請求項３０】 前記電子線重合レジストは、メタクリ
    ル酸グリシジル−アクリル酸エチル共重合体、ポリフタ
    ル酸ジアリル、アクリル酸グリシジル−スチレン共重合
    体、ポリイミド系ワニス、エポキシ化１，４−ポリブタ
    ジエン、ポリメタクリル酸グリシジルの中から選ばれる
    請求項２９に記載の電子放出素子の製造方法。
31. 【請求項３１】 前記導電性膜が、白金族、鉄族の中か
    ら選ばれる金属元素を含む請求項１６〜３０のいずれか
    に記載の電子放出素子の製造方法。
32. 【請求項３２】 前記導電性膜が、微粒子よりなる請求
    項１６〜３１のいずれかに記載の電子放出素子の製造方
    法。
33. 【請求項３３】 前記電子放出素子は、表面伝導型電子
    放出素子である請求項１６〜３２のいずれかに記載の電
    子放出素子の製造方法。
34. 【請求項３４】 複数の電子放出素子を有する電子源の
    製造方法において、前記電子放出素子が、請求項１６〜
    ３３のいずれかに記載の方法にて製造されることを特徴
    とする電子源の製造方法。
35. 【請求項３５】 外囲器と、該外囲器内に、複数の電子
    放出素子を有する電子源と、該電子源から放出される電
    子の照射により画像を形成する画像形成部材とを有する
    画像形成装置の製造方法において、前記電子放出素子
    が、請求項１６〜３３のいずれかに記載の方法にて製造
    されることを特徴とする画像形成装置の製造方法。
36. 【請求項３６】 前記加熱する工程は、前記外囲器を封
    着するための加熱工程によって行われる請求項３５に記
    載の画像形成装置の製造方法。
37. 【請求項３７】 請求項１５に記載の画像形成装置の製
    造方法を実施するための製造装置であって、前記有機物
    質膜を炭素化する工程を行う為のチャンバー室と、前記
    導電性膜に亀裂を形成する工程を行う為のチャンバー室
    とを有することを特徴とする製造装置。
38. 【請求項３８】 請求項３５に記載の画像形成装置の製
    造方法を実施するための製造装置であって、前記有機物
    質膜を炭素化する工程を行う為のチャンバー室と、前記
    導電性膜に亀裂を形成する工程を行う為のチャンバー室
    と、更に、該電子放出素子を反応性ガスの存在雰囲気中
    にて加熱する工程を行う為のチャンバー室とを有するこ
    とを特徴とする製造装置。
39. 【請求項３９】 前記電子放出素子を反応性ガスの存在
    雰囲気中にて加熱する工程を行う為のチャンバー室と前
    記外囲器を封着する工程を行う為のチャンバー室とが同
    一のチャンバー室である請求項３８に記載の製造装置。
40. 【請求項４０】 更に、前記外囲器を封着する工程を行
    う為のチャンバー室を有する請求項３７〜３９のいずれ
    かに記載の製造装置。
41. 【請求項４１】 更に、前記外囲器を構成する部材を予
    めベーキングする工程を行う為のチャンバー室を有する
    請求項３７〜４０のいずれかに記載の製造装置。
42. 【請求項４２】 前記チャンバー室間を、製造部材を搬
    送するための搬送手段を有する請求項３７〜４１のいず
    れかに記載の製造装置。
43. 【請求項４３】 前記有機物質膜を炭素化する工程を行
    う為のチャンバー室と前記導電性膜に亀裂を形成する工
    程を行う為のチャンバー室とが同一のチャンバー室であ
    る請求項３７〜４１のいずれかに記載の製造装置。