JPH09265894A

JPH09265894A - 電子放出素子及びこれを用いた画像形成装置

Info

Publication number: JPH09265894A
Application number: JP7250396A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Okuda; 昌宏奥田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1996-03-27
Filing date: 1996-03-27
Publication date: 1997-10-07

Abstract

(57)【要約】【課題】電子放出素子の効率の高い電子放出素子の新
規な構成とそれを用いた電子放出素子及び画像形成装置
を提供することにある。【解決手段】基体上に形成された対向する陰極側素子
電極と陽極側素子電極、及び、前記の素子電極の間に形
成された電子放出部を有する薄膜からなる電子放出素子
において、少なくとも電子放出部より、陽極側の電子放
出部形成用薄膜あるいは陽極側素子電極の表面が負の電
子親和力をもった材料で被覆されていることを特徴とす
る。また、少なくとも前記電子放出部形成用薄膜が、そ
のシート抵抗率が１×１０⁴Ω／□以上を有する高抵抗
材料で構成されていることを特徴とする。また、画像形
成装置は、電子放出素子を基体上に配置し、入力信号に
応じて電子を放出する電子源として、複数個をマトリク
ス状に配置したことを特徴とする。電子放出素子と画像
形成部材とにより構成されたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子放出素子及び
マトリクス状電子放出素子及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、新規な構成の電子
放出素子及びそれを複数個配列したマトリクス状電子放
出素子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】

【背景技術】従来、電子放出素子として熱電子放出素子
と冷陰極電子放出素子の２種類が知られている。冷陰極
電子放出素子には電界放出型（以下ＦＥ型と略す）、金
属／絶縁層／金属型（以下ＭＩＭ型と略す）や表面伝導
型電子放出素子等がある。

【０００３】ＦＥ型の例としてはW.P.Dyke and W.W.Dol
an、"Field emission"、Advance in Electron Phys ics、
8、89(1956)、あるいはC.A.Spindt、"PHYSICAL Propertie
s ofthin-film field emission cat hodes with molybd
enium cones"、J.Appl.Phys.、47、5248(1976)等が知られ
ている。ＭＩＭ型の例としてはC.A.Mead、"The tunnel-e
mission amplifier、J.Appl.Phys.、32、64 6(1961)等が
知られている。表面伝導型電子放出素子の例としては、
M.I.Elinson、Radio Eng. Electron Pys.、10、(1965)等
がある。

【０００４】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 Films"、9、317(192)]、Ｉｎ₂Ｏ₃／
ＳｎＯ₂薄膜によるもの[M. Hartwell and C.G.Fonsta
d:"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。

【０００５】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１５に示す。同図において、２０１は絶縁性基板であ
る。２０２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２０３が形成される。２０４は電子放出部を含む
薄膜と呼ぶことにする。尚、図中のＬ１は、０．５〜１
ｍｍ、Ｗ１は、０．１ｍｍに設定されている。

【０００６】図１５に示す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電子放出部形成用
薄膜２０２を予めフォーミングと呼ばれる通電処理によ
って電子放出部２０３を形成するのが一般的である。こ
こで、フォーミングとは前記電子放出部形成用薄膜２０
２の両端に直流電圧あるいは非常にゆっくりとした昇電
圧、例えば１Ｖ／分程度を印加通電し、電子放出部形成
用薄膜を局所的に破壊、変形もしくは変質せしめ、電気
的に高抵抗な状態にした電子放出部２０３を形成するこ
とである。なお、電子放出部２０３は電子放出部形成用
薄膜２０２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。以下フォーミングにより形成した電子
放出部を含む電子放出部形成用薄膜２０２を電子放出部
２０３を含む薄膜２０４と呼ぶ。前記フォーミング処理
をした表面伝導型電子放出素子は、上述電子放出部２０
３を含む薄膜２０４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２０３より電子を放出せし
めるものである。

【０００７】これら従来の表面伝導型電子放出素子にお
いては、実用化にあったて、様々の問題があったが、本
出願人等は、後述する様な様々な改善を鋭意施し、実用
化上の様々な問題点を解決してきた。

【０００８】上述の表面伝導型電子放出素子は、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。そこで、この特徴を
生かせるようないろいろな応用が研究されている。例え
ば、荷電ビーム源、表示装置等があげられる。多数の表
面伝導型電子放出素子を配列形成した例としては、並列
に表面伝導型電子放出素子を配列し、個々の素子の両端
を配線にてそれぞれ結線した行を多数行配列した電子放
出素子があげられる（例えば、本出願人の特開平１−０
３１３３２号）。また、特に表示装置等の画像形成装置
においては、近年、液晶を用いた平板型表示装置が、Ｃ
ＲＴに替わって、普及してきたが、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、自発光型の表示装置の開発が、望まれてきた。
表面伝導型電子放出素子を多数配置した電子放出素子
と、電子放出素子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
かつ表示品位の優れた自発光型表示装置である（例え
ば、本出願人による米国特許ＵＳＰ５０６６８８３）。

【０００９】尚、従来、多数の表面伝導型電子放出素子
より構成された電子放出素子より電子放出をさせ、蛍光
体の発光をさせる素子の選択は、上述の多数の表面伝導
型電子放出素子を並列に配置し結線した配線（行方向配
線と呼ぶ）と、行配線と直交する方向に（列方向と呼
ぶ）結線した配線と、該電子放出素子と蛍光体間の空間
に設置された制御電極（グリッドと呼ぶ）と、列方向配
線への適当な駆動信号によるものである（例えば、本出
願人の特開平１−２８３７４９号公報等）。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記電
子放出素子、画像形成装置等に用いられる電子放出素子
の真空中の挙動は、殆ど判っておらず、安定で制御され
た電子放出特性、及びその効率の向上が望まれてきた。

【００１１】ここで電子放出素子の効率とは、表面伝導
型電子放出素子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（以下、素子電流Ｉfと呼ぶ）に
対する真空中に放出される電流（以下、電子放出電流Ｉ
eと呼ぶ）との電流比［Ｉe／Ｉf］をさす。つまり、素
子電流Ｉfはできるだけ小さく、放出電流Ｉeはできるだ
け大きくして、効率が良いことが望ましい。

【００１２】ところが、従来の電子放出素子において
は、その構造から明らかなように、表面伝導型電子放出
素子の亀裂部付近から一旦真空中へ放出された電子のほ
とんどが、陽極に吸い込まれて、再び真空中へ放出され
ることがない。このことが、効率を落している要因の一
つになっている。電子放出効率の低い電子放出素子を画
像形成装置に用いると、必要な放出電流を得るために大
きな素子電流Ｉfが必要となり、その結果、消費電力が
大きくなってしまったり、配線抵抗による電圧効果が大
きくなり、輝度むらが生じる原因になる。

【００１３】本発明の目的は、上記問題に鑑み、効率の
高い電子放出素子の新規な構成とそれを用いた電子放出
素子及び画像形成装置を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的は、以下の構成
を有する電子放出素子、及び当該電子放出素子を縦横に
配列したマトリクス状電子放出素子、更にそれを用いた
画像形成装置により達成される。

【００１５】すなわち、本発明の電子放出素子は、基体
上に形成された対向する陰極側素子電極と陽極側素子電
極、及び前記の素子電極の間に形成された電子放出部を
有する薄膜からなる電子放出素子であり、電子放出部が
亀裂部を有していて、少なくとも電子放出部付近、特に
前記亀裂部より陽極側において構成する材料が負の電子
親和力を持っている材料で覆われていることを特徴とす
る電子放出素子であり、さらに望ましくは亀裂部より陽
極側における素子電極あるいは電子放出部を有する薄膜
が、高抵抗材料で構成されていて、素子を流れる電流に
よって電圧降下が生じていることを特徴とする電子放出
素子である。

【００１６】さらに、本発明の電子放出素子は入力信号
に応じて電子を放出する電子放出素子であって、上記電
子放出素子を基体上に複数個配置したことを特徴として
いて、好ましくは、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
放出素子の行を複数もち、更に、変調手段を有すること
を特徴とするマトリクス状電子放出素子である。

【００１７】更に好ましくは、基体に、互いに電気的に
絶縁されたｍ本のＸ方向配線とｎ本のＹ方向配線とに、
該電子放出素子の一対の素子電極とを接続した電子放出
素子を複数個配列したことを特徴とする電子放出素子で
ある。

【００１８】また、基体に互いに絶縁された２ｍ本のＸ
方向配線とｎ本のＹ方向配線を持ち、該２ｍ本のＸ方向
配線のうち、２本づつを組として片方のＸ方向配線に陽
極側の素子電極を、もう片方のＸ方向配線に陰極側の素
子電極を接続して多数の電子放出素子を梯子状にｎ個並
べ、さらに、ｎ本のＹ方向配線にそれぞれ、電子放出素
子付近に配置された電極を接続したことを特徴とする電
子放出素子である。

【００１９】また、本発明の画像形成装置は入力信号に
基づいて、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放出素子より構成されたこと
を特徴とする画像形成装置である。

【００２０】さらに、本発明の画像形成装置は、電子放
出素子を一面に複数個設け、対向して電子発光材を備え
たことを特徴とする。ここで、電子発光材としては例え
ば蛍光材が用いられる。

【００２１】ここで、図１、図２及び図３を用いて本発
明の原理について説明する。図１は本発明の基本的素子
構成の平面図を示す。図において、１１は基板、１２、
１３は素子電極である。該素子電極１２、１３上にはあ
る程度の抵抗を有する電子放出部を含む薄膜１４が形成
されており、前述のフォーミング工程を経て、亀裂１５
が形成されている。ここで、素子電極１２、１３の間に
駆動電圧Ｖfを印加することにより、電子放出部が形成
され、該電子放出部から電子が出射されることになる。
次に、図１におけるａ−ａ’断面における素子構成を図
２（ａ）に、また同断面における電子放出部付近のバン
ド構造を図２（ｂ）に示す。

【００２２】また、比較のために、従来例の構成におけ
る素子構成を図３（ａ）に、また、同断面における電子
放出部付近のバンド構造を図３（ｂ）に示す。図３
（ａ）において、２１は基板、２２、２３は素子電極で
ある。該素子電極２２、２３上にはある程度の抵抗を有
する電子放出部を含む薄膜２４が形成されており、フォ
ーミング工程を経て、亀裂２５が形成されている。かか
る構成により、素子電極２２、２３の間に駆動電圧Ｖf
を印加することにより、素子電流Ｉfに対する真空中に
放出される電子放出電流Ｉeが流れる。本従来例では、
電流比［Ｉe／Ｉf］の小さい効率で電子を放出する。こ
の亀裂２５を含む電子放出部が形成され、該電子放出部
から電子が出射されることになる。

【００２３】図３のように、従来の表面伝導型電子放出
素子の場合には、陰極（例えば素子電極２２とする）か
ら放出された電子は陽極（例えば素子電極２３とする）
に到達し、一部の電子はエネルギーを失わずに散乱され
て、再び陽極の外部へ放出されるが、大部分の電子は、
陽極２３でエネルギーを失う散乱を受けて、そのまま外
部へ放出されることなく、陽極２３を流れる電流とな
る。このとき、図３（ｂ）に示すように、散乱の過程で
一部の電子は陽極の価電子帯の電子を上部の伝導帯へ励
起するが、励起された電子の大部分は、通常、真空準位
よりも低いエネルギーしか持っていないため、伝導帯の
底付近のエネルギーに留まり、しばらく時間が経過した
後は再び価電子帯に落ち込んでしまう。上記の現象は半
導体で表面伝導型電子放出素子の亀裂部２５の陽極側が
構成されている場合に起こることであるが、金属で構成
されている場合も同様に、フェルミ面付近の電子が上の
伝導帯へ励起されることを除けば、ほとんど同じ事が起
こり得る。すなわち、従来の表面伝導型電子放出素子で
は、陰極２２から陽極２３へ放出された電子の大部分
は、陽極２３でエネルギーを失い、再び真空中へ放出さ
れず、その過程で生じて励起された電子も大部分は、真
空準位よりもエネルギーが低いため、真空中へ放出され
る事なく、陽極を流れる電流、つまり、素子電流Ｉfと
なってしまう。

【００２４】これに対して、本発明の表面伝導型電子放
出素子では、少なくとも、陽極（例えば素子電極１３と
する）の表面が負の電子親和力をもった材料２０で覆わ
れているので、図２（ｂ）のようにバンド構造が変化す
る事になる。この結果、陰極（例えば素子電極１２とす
る）から陽極１３へ入射した電子によって、価電子帯か
ら伝導帯へ励起された電子は、すでに真空準位よりも高
いエネルギーを持っているので自然に真空中へ放出され
ることになる。ここで、電子親和力とは真空準位と伝導
帯の底のエネルギー差であり、ＧａＰ，ＧａＡｓなどの
半導体にＣｓ^-Ｏ，Ｒｂ^-Ｏ，Ｂａ^-Ｏが数原子層積層さ
れた構造において、電子親和力が負となる現象が知られ
ている。また、ダイヤモンドの（１００）面において
も、光電子放出スペクトロスコピーによって、負の電子
親和力が確認されている。

【００２５】さらに、素子電極１２、１３あるいは、薄
膜２０が高抵抗材料によって構成されている場合は、図
２（ｃ）のように、膜面方向に対して電界が印加される
事になる。この電界印加のため、伝導帯に励起された電
子は価電子帯に再び落ちることなく、膜面に沿って伝導
し、この電子放出素子の上部に設けたアノードに印加さ
れた電圧と表面伝導型電子放出素子に印加された電圧に
よって生ずる電場の特異点を越えた地点まで移動するこ
とになり、その地点でアノード板の電界によってアノー
ド板に引き寄せられるようになる（図２（ｄ）参照）。
この結果、本発明の表面伝導型電子放出素子では、従来
の表面伝導型電子放出素子において、アノード板に届く
ことなく素子電流Ｉfとなっていた電子（二次電子）を
アノード板に引き寄せる事が可能となったため、効率が
大幅に改善される。

【００２６】

【発明の実施の態様】次に本発明の好ましい実施の態様
を示す。本発明に係わる表面伝導型電子放出素子の基本
的な構成について説明する。

【００２７】図１において、基板１１として、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
等があげられる。対向する素子電極１２、１３の材料及
び、補正電極２０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ず、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、Ｐ
ｄ−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、Ｉｎ₂Ｏ₃−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が挙げられる。

【００２８】素子電極１２、１３の間隔Ｇ１は、数百オ
ングストロームより数百マイクロメートルである。この
値は、素子電極１２、１３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１２、１３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、数マイクロメートルより数十マイクロメートルであ
る。素子電極１２、１３の長さＬ１、素子電極１２、１
３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放出素子の配置上の問題より
適宜設計され、通常は、素子電極１２、１３の長さＬ１
は、数マイクロメートルより数百マイクロメートルであ
り、素子電極１２、１３の膜厚ｄは、数百オングストロ
ームより数マイクロメートルである。また、素子電極１
２の幅Ｗ１、素子電極１３の幅Ｗ２は数百ナノメーター
から数百ミクロンの程度であり、素子電圧、アノード電
圧、アノード板までの距離等のパラメーターに関連して
適宜、決められる。

【００２９】また、電子放出部を含む薄膜１４の膜厚
は、好ましくは、数オングストロームより数千オングス
トロームで、特に好ましくは１０オングストロームより
５００オングストロームであり、素子電極１２、１３へ
のステップカバレージ、電子放出部１６と素子電極１
２、１３間の抵抗値及び、後述する通電処理条件等によ
って、適宜設定される。その抵抗値は、１０の３乗より
１０の７乗オーム／□のシート抵抗値を示す。電子放出
部１６を含む薄膜１４を構成する材料の具体例を挙げる
ならばＰｄ、Ｒｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｔｉ、Ｉｎ、Ｃｕ、Ｃ
ｒ、Ｆｅ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｗ、Ｐｂなどの金属や、
ＰｄＯ、ＳｎＯ₂、Ｉｎ₂Ｏ₃、ＰｂＯ、Ｓｂ₂Ｏ₃などの
酸化物や、ＨｆＢ₂、ＺｒＢ₂、ＬａＢ₆、ＣｅＢ₆、ＹＢ
₄、ＧｄＢ₄などの硼化物、ＴｉＣ、ＺｒＣ、ＨｆＣ、Ｔ
ａＣ、ＳｉＣ、ＷＣ等の炭化物、ＴｉＮ、ＺｒＮ、Ｈｆ
Ｎなどの窒化物、Ｓｉ、Ｇｅなどの半導体、カーボンか
らなる。なおここで述べる薄膜１４に用いる微粒子膜と
は、複数の微粒子が集合した膜であり、その微細構造と
して、微粒子が個々に分散配置した状態のみならず、微
粒子が互いに隣接、あるいは重なり合った状態（島状も
含む）の膜をさす。微粒子径は、数オングストロームよ
り数千オングストローム、好ましくは、１０オングスト
ロームより２００オングストロームである。また、電子
放出部１６は、好ましくは、数オングストロームより数
百オングストローム、特に好ましくは、１０オングスト
ロームより５００オングストロームの粒径の導電性微粒
子多数個からなり、電子放出部１６を含む薄膜１４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。

【００３０】電子放出部１６を有する電子放出素子の製
造方法としては様々な方法が考えられる。その一例を図
４に示す。電子放出部形成用薄膜１４は、例えば微粒子
膜が挙げられる。その他の番号は図１と同じものに対応
する。以下、順をおって製造方法の説明を図４に基づい
て説明する。

【００３１】（１）基板１１を洗剤、純水および有機溶
剤により十分に洗浄後、真空蒸着法、スパッタ法等によ
り素子電極材料を堆積後、フォトリソグラフィー技術に
より該絶縁性基板１１の面上に素子電極１２、１３を形
成する（図４（ａ））。

【００３２】（２）絶縁性基板１１上に設けられた素子
電極１２と素子電極１３との間に、素子電極１２と１３
を形成した絶縁性基板１１上に有機金属溶液を塗布して
放置することにより、有機金属薄膜１４を形成する。な
お、有機金属溶液とは、前述のＰｄ、Ｒｕ、Ａｇ、Ａ
ｕ、Ｔｉ、Ｉｎ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｔ
ａ、Ｗ、Ｐｂ等の金属を主元素とする有機化合物の溶液
である。この後、有機金属薄膜１４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１９を形成する（図４（ｂ））。な
お、ここでは、有機金属溶液の塗布法により説明した
が、これに限るものでなく、真空蒸着法、スパッタ法、
化学的気相堆積法、分散塗布法、ディッピング法、スピ
ンナー法等によって形成することも可能である。

【００３３】（３）つづいて、フォーミングと呼ばれる
通電処理を素子電極１２、１３間に対して行う。これ
は、電圧を不図示の電源によりパルス状あるいは、昇電
圧による通電処理であり、この結果、電子放出部形成用
薄膜１４の部位に構造変化した電子放出部１６が形成さ
れる（図４（ｃ））。この通電処理により電子放出部形
成用薄膜１４は局所的に破壊、変形もしくは変質する。
この構造の変化した部位を電子放出部１６と呼ぶ。先に
説明したように、電子放出部１６は導電性微粒子で構成
されていることを本出願人らは観察している。

【００３４】フォーミング処理以降の電気的処理は、図
５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。

【００３５】図５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５において、１１は基体、１２及び１３は
素子電極、１４は電子放出部を含む薄膜、１６は電子放
出部を示す。また、５１は素子に素子電圧Ｖｆを印加す
るための電源、５２は素子電極１２、１３間の電子放出
部を含む薄膜１４を流れる素子電流Ｉ_fを測定するため
の電流計、１８は素子の電子放出部より放出される放出
電流Ｉ_eを捕捉するためのアノード電極、５３はアノー
ド電極１８に電圧を印加するための高圧電源、５４は素
子の電子放出部１６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。また、６０は本電子放出素子
を内装した真空装置である。電子放出素子の上記の素子
電流Ｉf、放出電流Ｉeの測定にあたっては、素子電極１
２、１３に電源５１と電流計５２とを接続し、該電子放
出素子の上方に電源５３と電流計５４とを接続したアノ
ード電極１８を配置している。尚、真空装置６０の排気
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
真空装置系からなる。また、真空装置６０全体、及び電
子放出素子基板は、不図示のヒーターにより２００度ま
で加熱できる。なお、アノード電極１８の電圧は１ｋＶ
〜１０ｋＶ、アノード電極１８と電子放出素子との距離
Ｈは２ｍｍ〜８ｍｍの範囲で測定した。

【００３６】フォーミング処理は、素子電極１２、１３
間に印加する電圧パルスの波高値を一定に保つ場合と、
素子電極１２、１３間に印加する電圧パルスの波高値を
増加させながら行う場合がある。まず、電圧パルスの波
高値を一定に保つ場合の電圧波形の例をを図６（ａ）に
示す。

【００３７】図６（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は１マイクロ秒〜１
０ミリ秒、Ｔ２は１０マイクロ秒〜１００ミリ秒とし
た。また、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、気圧１０^ー5Ｔｏｒｒ程度の真空雰囲
気下で印加した。

【００３８】電圧パルス波高値を増加させながら、フォ
ーミングする場合の電圧波形図６（ｂ）に示す。図６
（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１マイクロ秒〜１０ミリ秒、Ｔ２を
１０マイクロ秒〜１００ミリ秒とし、三角波の波高値
（フォーミング時のピーク電圧）は、例えば０.１Ｖス
テップ程度づつ増加させた。なお、フォーミング中の真
空雰囲気は気圧１０^ー5Ｔｏｒｒ程度に保った。

【００３９】フォーミング処理の終了は、パルス間隔Ｔ
２中に電子放出部形成用薄膜１４が局所的に破壊、変形
しない程度の電圧、例えば０.１Ｖ程度の電圧で、素子
電流Ｉfを測定して抵抗値を求め、例えば、１Ｍオーム
以上の抵抗を示した時、フォーミング終了とした。この
時の電圧を、フォーミング電圧Ｖformと呼ぶことにす
る。以上説明したように、フォーミング処理は素子の電
極間に三角波パルスを印加して行っているが、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値に限ることなく、電
子放出部が良好に形成される様に、電子放出部形成用薄
膜の抵抗値等にあわせて、所望の値を選択する。

【００４０】（４）次に、フォーミング終了した素子に
活性化処理と呼ぶ処理を施す。活性化処理とは、１０^-4
〜１０^-5Ｔｏｒｒ程度の真空度で、フォーミング同様、
電圧パルスの波高値が一定のパルスを繰りかえし印加す
る処理のことを言い、真空中に存在する有機物質から、
炭素及び炭素化合物を堆積することで、素子電流Ｉf、
放出電流Ｉeを著しく変化させる処理である。素子電流
Ｉfと放出電流Ｉeを測定しながら、例えば、放出電流Ｉ
eが飽和した時点で、活性化処理を終了する。活性化処
理の進行の程度は、真空度、素子に印加するパルス電圧
等に依存している。この処理によって、フォーミングに
よって、変形、変質した薄膜の近傍の被膜の形成状態が
変化する。

【００４１】（５）次に、活性化した素子を成膜装置の
中に移動し、表面全面に負の電子親和力を持つ材料をコ
ーティングする。負の電子親和力材料としては、ダイヤ
モンドライクカーボン、セシウムー酸素を表面にコーテ
ィングしたガリウム砒素などがあげられる。

【００４２】（６）こうして作製した電子放出素子を活
性化処理した真空度より高い真空度の真空雰囲気にして
駆動する。また活性化処理した真空度より高い真空度の
真空雰囲気とは、約１０^-6Ｔｏｒｒ以上の真空度を有す
る真空度であり、より好ましくは、超高真空系であり、
炭素、及び炭素化合物が新たに、ほぼ堆積しない真空度
である。従って、これによって、これ以上の炭素及び炭
素化合物の堆積を抑制する事が可能となり、素子電流Ｉ
f、放出電流Ｉeが一定に安定する。

【００４３】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電子放出素子の基本特性に
ついて図５、図７を用いて説明する。図５に示した測定
評価装置により測定された放出電流Ｉeおよび素子電流
Ｉfと素子電圧Ｖｆの関係の典型的な例を図７に示す。
なお、図７は放出電流Ｉeは素子電流Ｉfに比べて著しく
小さいので、任意単位で示されている。

【００４４】図７からも明らかなように、本電子放出素
子は放出電流Ｉeと素子電圧Ｖｆの関係に対して次の三
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７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
Ｖth以下では放出電流Ｉeがほとんど検出されない。す
なわち、放出電流Ｉeに対する明確なしきい値電圧Ｖth
を持った非線形素子である。第二に、放出電流Ｉeが素
子電圧Ｖｆに依存するため、放出電流Ｉeは素子電圧Ｖ
ｆで制御できる。第３に、アノード電極１８に捕捉され
る放出電荷量は、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１８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。一
方、素子電流Ｉfは素子電圧Ｖｆに対して単調に増加す
る（ＭＩ特性と呼ぶ）特性（図７の実線）、または、電
圧制御型負性抵抗（ＶＣＮＲ特性と呼ぶ）特性（図７の
破線）を示す場合があるが、これら素子電流の特性は、
その製法、および、素子を駆動するときの雰囲気に依存
する。またＶＣＮＲ特性を示す境界電圧をＶｐと呼ぶ。

【００４５】更に第８図に本電子放出素子の放出電流Ｉ
eの印加電圧依存性と従来例の表面伝導型電子放出素子
の印加電圧依存性を示す。

【００４６】第８図から明らかなように、本発明の表面
伝導型電子放出素子では、従来のの表面伝導型の電子放
出素子に比べて大幅に電子放出効率の改善が認められ
た。

【００４７】次に、本発明の電子放出素子及び画像形成
装置について述べる。本発明の電子放出素子を複数個基
板上に配列して、画像形成装置が構成できる。基板上の
配列の方式には、例えば、前述の表面伝導型電子放出素
子を並列に配置し、個々の素子の両端をそれぞれ配線
（行配線と呼ぶ）にて結線したものを多数配列し、この
配線と直交する方向の配線（列配線と呼ぶ）に該電子放
出素子の上方の空間に設置された制御電極（グリッドと
呼ぶ）、及び、ｍ本のＸ方向配線の上にｎ本のＹ方向配
線を、層間絶縁層を介して設置し、表面伝導型電子放出
素子の一対の素子電極にそれぞれ、Ｘ方向配線、Ｙ方向
配線を接続した配列法があげられる。以後、後者を単純
マトリクス配置と呼ぶ。以下、単純マトリクスについて
詳述する。

【００４８】本発明にかかわる表面伝導型電子放出素子
の３つの基本的特性の特徴は以下のような点である。即
ち、第一に、本素子はある電圧（しきい値電圧と呼ぶ、
図７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Ｖth以下では放出
電流Ｉeがほとんど検出されない。すなわち、放出電流
Ｉeに対する明確なしきい値電圧Ｖthを持った非線形素
子である。第二に、放出電流Ｉeが素子電圧Ｖｆに依存
するため、放出電流Ｉeは素子電圧Ｖｆで制御できる。
第三に、アノード電極１８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。

【００４９】上記の特性によれば、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Ｖth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
で制御される．一方、しきい値電圧以下では殆ど放出さ
れない．従って、多数の電子放出素子を配置した場合に
おいても、個々の素子に上記パルス状電圧を適宜印加す
れば、入力信号に応じて、表面伝導型電子放出素子を選
択し、その電子放出量が制御出来る事となる．以下この
原理に基づき構成した電子放出素子基板の構成につい
て、第１０図を用いて説明する。

【００５０】ｍ本のＸ方向配線１０２は、ＤＸ１、ＤＸ
２、．．ＤＸｍからなり、絶縁性基板１０１上に、真空
蒸着法、印刷法、スパッタ法等で形成し、所望のパター
ンとした導電性金属等からなり、多数の表面伝導型素子
にほぼ均等な電圧が供給される様に、材料、膜厚、配線
巾が設定される。

【００５１】Ｙ方向配線１０３は、ＤＹ１、ＤＹ２．．
ＤＹｎのｎ本の配線よりなり、Ｘ方向配線１０２と同様
に、真空蒸着法、印刷法、スパッタ法等で形成し、所望
のパターンとした導電性金属等からなり、多数の表面伝
導型素子にほぼ均等な電圧が供給される様に、材料、膜
厚、配線巾等が設定される。

【００５２】これらｍ本のＸ方向配線１０２とｎ本のＹ
方向配線１０３には、不図示の層間絶縁層が設置され、
電気的に分離されて、マトリクス配線を構成する（この
ｍ、ｎは、共に正の整数）。

【００５３】不図示の層間絶縁層は、真空蒸着法、印刷
法、スパッタ法等で形成されたＳｉＯ₂等であり、Ｘ方
向配線１０２を形成した絶縁性基板１０１の全面或は一
部に所望の形状で形成され、特に、Ｘ方向配線１０２と
Ｙ方向配線１０３の交差部の電位差に耐え得る様に、膜
厚、材料、製法が適宜設定される。

【００５４】Ｘ方向配線１０２とＹ方向配線１０３は、
それぞれ外部端子として引き出されている。

【００５５】更に、表面伝導型電子放出素子１０４の対
向する電極（不図示）はそれぞれ、Ｘ方向配線１０２と
Ｙ方向配線１０３、及び真空蒸着法、印刷法、スパッタ
法等で形成された導電性金属等からなる結線１０５を介
して電気的に接続されている。

【００５６】ここで、ｍ本のＸ方向配線１０２と、ｎ本
のＹ方向配線１０３と、不図示のｎ本の補正電極配線１
０６と、素子電極結線用配線１０５とは、その構成元素
の一部あるいは全部が同一であっても、またそれぞれ異
なってもよく、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｕ、Ｍｏ、Ｗ、Ｐｔ、Ｔ
ｉ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｐｄ等の金属、あるいは合金及びＰ
ｄ、Ａｇ、Ａｕ、ＲｕＯ₂、Ｐｄ−Ａｇ等の金属、ある
いは金属酸化物とガラス等から構成される印刷導体、Ｉ
ｎ₂Ｏ₃−ＳｎＯ₂等の透明導体及びポリシリコン等の半
導体導体材料等より適宜選択される。

【００５７】また表面伝導型電子放出素子は、絶縁性基
板１０１、あるいは、不図示の層間絶縁層上どちらに形
成してもよい。また、詳しくは、後述するが、前記Ｘ方
向配線１０２には、Ｘ方向に配列する表面伝導型電子放
出素子１０４の行を、入力信号に応じて走査するための
走査信号を印加するための不図示の走査信号印加手段と
電気的に接続されている。一方、Ｙ方向配線１０３に
は、Ｙ方向に配列する表面伝導型電子放出素子１０４の
列の各列を入力信号に応じて、変調するための変調信号
を印加するための不図示の変調信号発生手段と電気的に
接続されている。更に、表面伝導型電子放出素子にの各
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。

【００５８】次に、以上のようにして作成した電子放出
素子を用いた表示等にもちいる画像形成装置について図
１０と図１１を用いて説明する。図１０は、画像形成装
置の基本構成図であり、図１１は、蛍光体とブラック材
を塗布した蛍光膜の構成図である。

【００５９】図１０において、１１１は上述のようにし
て電子放出素子を作製した電子放出素子基板、１１２は
電子放出素子基板１１１を固定したリアプレート、１１
３は、ガラス基板１１４の内面に蛍光膜１１５とメタル
バック１１６等が形成されたフェースプレート、１１７
は支持枠であり、リアプレート１１２、支持枠１１７及
びフェースプレート１１３をフリットガラス等を塗布
し、大気中あるいは窒素中で、４００〜５００度で１０
分以上焼成することで真空封着して、外囲器１１８を構
成する。また図１０において、１１９は図１における電
子放出部に相当する。１０２、１０３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（図９と同様）。また、これら素子電
極への配線は、素子電極と配線材料が同一である場合
は、素子電極と呼ぶ場合もある。外囲器１１８は、上述
の如く、フェースープレート１１３、支持枠１１７、リ
アプレート１１２で構成したが、リアプレート１１２は
主に基板１１１の強度を補強する目的で設けられるた
め、基板１１１自体で十分な強度を持つ場合は別体のリ
アプレート１１２は不要であり、基板１１１に直接支持
枠１１７を封着し、フェースプレート１１３、支持枠１
１７、基板１１１にて外囲器１１８を構成しても良い。

【００６０】図１０において、蛍光膜１１５は、モノク
ロームの場合は蛍光体のみから成るが、カラーの蛍光膜
の場合は、蛍光体の配列によりブラックストライプ（図
１１（ａ））あるいはブラックマトリクス（図１１
（ｂ））などと呼ばれる黒色導伝材（図１１中符号１２
１）と蛍光体（図１１中符号１２２）とで構成される。
ブラックストライプ、ブラックマトリクスが設けられる
目的は、カラー表示の場合必要となる三原色蛍光体の各
蛍光体１２１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１１５における外光反射
によるコントラストの低下を抑制することである。ブラ
ックストライプの材料としては、通常良く用いられてい
る黒鉛を主成分とする材料だけでなく、導電性があり、
光の透過及び反射が少ない材料であればこれに限るもの
ではない。ガラス基板１１４に蛍光体を塗布する方法は
モノクローム、カラーによらず、沈澱法や印刷法が用い
られる。また、蛍光体としては、ＣＲＴのフェースプ
レートの底面に塗布される薄層の蛍光体粉末と同様に、
主に硫化亜鉛や混晶硫化物、希土類蛍光体（酸化硫化イ
ットリウム又は酸化イットリウムにユーロピウムを加え
たもの）等がもちいられ、蛍光体の発光の明るさは、ア
ノード電圧や、素子電流、電子放出素子に対応する蛍光
体の距離や面積、フェースプレートガラスの光透過率、
蛍光面の発光効率等に左右される。また蛍光体の発光に
ついては、蛍光体のエネルギー準位中禁止帯の中のごく
少量の不純物原子による不純物準位と充満帯にあった電
子が伝導帯にたたき上げられ、この電子がエネルギーの
低い安定な状態の不純物準位に戻ろうとするとき蛍光と
して放射すると考えられているもので、この場合、蛍光
体の残光特性をも考慮して、電子放出素子の素子電流Ｉ
f、放出電流Ｉeが定められる。

【００６１】また、蛍光膜１１５の内面側には通常メタ
ルバック１１６が設けられる。メタルバック１１６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１１３側へ鏡面反射することにより輝度を向上する
ことと、電子ビーム加速電圧を印加するための電極とし
て作用すること、外囲器１１８内で発生した負イオンの
衝突によるダメージからの蛍光体の保護等である。メタ
ルバック１１６は、蛍光膜１１５作製後、蛍光膜１１５
の内面側表面の平滑化処理（通常フィルミングと呼ばれ
る）を行い、その後Ａｌを真空蒸着等で堆積することで
作製できる。

【００６２】フェースプレート１１３には、更に蛍光膜
１１５の導伝性を高めるため、蛍光膜１１５の外面側に
透明電極（不図示）を設けてもよい。前述の封着を行う
際、カラーの場合は各色蛍光体と電子放出素子とを対応
させなくてはいけないため、十分な位置合わせを行なう
必要がある。

【００６３】外囲器１１８は、不図示の排気管を通じ、
１０^ー6Ｔｏｒｒトール程度の真空度にされ、封止が行わ
れる。尚、不図示の排気管を通じ、例えばロータリーポ
ンプ、ターボポンプをポンプ系とする様な通常の真空装
置系で、１０^-6Ｔｏｒｒ程度の真空度中で、容器外端子
Ｄｏｘ１乃至Ｄｏｘｍと、Ｄｏｙ１乃至Ｄｏｙｎを通じ
素子電極１０２、１０３間に電圧を印加し、上述のフォ
ーミングを行った後、活性化処理をし、電子放出部１１
９を形成し電子放出素子を作製した。その後、８０度〜
１５０度でベーキングを３〜１５時間行いながら、例え
ば、イオンポンプ等のポンプ系とする超高真空装置系に
きりかえる。超高真空系の切り替え、及びベーキング
は、前述の表面伝導型電子放出素子の素子電流Ｉf、放
出電流Ｉeの単調増加特性（ＭＩ特性）を満足するため
であり、その方法、条件は、これに限るものでない。

【００６４】また、外囲器１１８の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１１８の封止を行う直前あるいは封止後に、
抵抗加熱あるいは高周波加熱等の加熱法により、外囲器
１１８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１０^-5乃至は１０^-7Ｔｏｒｒの真空度を維持す
るものである。

【００６５】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Ｄｏｘ
１ないしＤｏｘｍ、Ｄｏｙ１ないしＤｏｙｎを通じ、電
圧を印加して、電子放出させた。また、高圧端子Ｈｖを
通じ、メタルバック１１６、あるいは透明電極（不図
示）に数ｋＶ以上の高圧を印加し、放出された電子ビー
ムを加速し、蛍光膜１１５に衝突させ、励起・発光させ
ることで画像を表示するものである。

【００６６】以上述べた構成は、表示等に用いられる好
適な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。

【００６７】

【実施例】以下に、実施例を示して、本発明をさらに詳
述する。

【００６８】｛実施例１｝本発明にかかわる基本的な表
面伝導型電子放出素子の構成は、図１ないし図３の平面
図及び断面図と同様である。尚、基板１１上には、同一
形状の素子が、４個形成されている。図１ないし図３と
同一の番号は同一のものを示す。本発明に係わる表面伝
導型電子放出素子の製造法は、基本的には図４と同様で
ある。以下、図１ないし図３、図４を用いて、本発明に
関わる素子の基本的な構成及び製造法を説明する。

【００６９】図１において１１は基板、１２、１３は素
子電極、１４は電子放出部を含む薄膜で、１５は後述の
フォーミング工程によって形成された亀裂であり、１６
は電子放出部である。また、２０は負の電子親和力をも
った材料である。

【００７０】［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１１の上に素子電極１２、１３、補正電極２０
のパターンをホトレジスト（ＲＤ−２０００−Ｎ−４１
日立化成社製）で形成し、真空蒸着法により厚さ５０
オングストロームのＴｉ、厚さ１０００オングストロー
ムのＮｉを順次堆積した。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て、素
子電極１２、１３を形成した。素子電極間隔Ｇ１は２ミ
クロンとし、電子放出部形成用薄膜の長さＬ２を３００
ミクロンとした。また、陰極側、および陽極側の素子電
極１２、１３の幅ｗ１、ｗ２は１ミリとした。

【００７１】［工程−ｂ］続いて、素子間電極ギャップ
Ｇ１およびこの近傍に開口を有するマスクを用い、その
上に膜厚１０００オングストロームのＣｒ膜を真空蒸着
により堆積・パターニングし、その上に有機Ｐｄ（ｃｃ
ｐ４２３０奥野製薬（株）社製）をスピンナーにより回
転塗布、３００℃で１０分間の加熱焼成処理をした。こ
こで、Ｌ２は２５０ミクロンとした。また、こうして形
成された主として酸化パラジウムよりなる微粒子からな
る電子放出部形成用薄膜（後述のフォーミング工程後は
電子放出部を含む薄膜と呼ぶ）１４の膜厚は１００オン
グストローム、シート抵抗値は２×１０の４乗Ω／□で
あった。なおここで述べる微粒子膜とは、上述したよう
に、複数の微粒子が集合した膜であり、その微細構造と
して、微粒子が個々に分散配置した状態のみならず、微
粒子が互いに隣接、あるいは、重なり合った状態（島状
も含む）の膜をさし、その粒径とは、前記状態で粒子形
状が認識可能な微粒子ついての径をいう。

【００７２】［工程−ｃ］Ｃｒ膜を酸エッチャントによ
りエッチングして所望の電子放出部形成用薄膜１４のパ
ターンを形成した。

【００７３】［工程−ｄ］次に、図５の測定評価装置に
設置し、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Ｖｆを印加するため
の電源５１より、素子電極１２、１３間にそれぞれ電圧
を印加し、通電処理（フォーミング処理）を行った。フ
ォーミング処理の電圧波形を図６（ｂ）に示す。図６
（ｂ）中、Ｔ１及びＴ２は電圧波形のパルス幅とパルス
間隔であり、本実施例ではＴ１を１ミリ秒、Ｔ２を１０
ミリ秒とし、矩形波の波高値（フォーミング時のピーク
電圧）は０.１Ｖステップで昇圧し、フォーミング処理
を行なった。また、フォーミング処理中は、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。尚フォーミング処理の終了は、抵抗測
定パルスでの測定値が、約１Ｍオーム以上になった時と
し、同時に、素子への電圧の印加を終了した。素子のフ
ォーミング電圧は、５.０Ｖ程度であった。

【００７４】［工程−ｅ］続いて、フォーミング処理し
た素子に、上記工程ｄにおけるＴ２と同じ周期でパルス
幅Ｔ１の矩形波を印加して活性化処理を行った。ここ
で、矩形波の波高値を１４Ｖとした。なお、この時、図
５の測定評価装置内の真空度は１.５×１０^- ⁵Ｔｏｒｒ
であった。約３０分で活性化処理を終了した。こうし
て、電子放出部１６を形成し電子放出素子を作製した。

【００７５】［工程−ｆ］次に、この素子の表面、特に
陽極側の素子電極、電子放出部形成用薄膜の表面に負の
電子親和力をもった材料を覆うために、成膜装置の中に
素子を保持した。成膜に用いた真空装置は、スクロール
ポンプと磁気浮上のターボポンプを用いたオイルフリー
の真空装置で、負の電子親和力をもった材料としては、
ダイヤモンドの薄膜を用いた。できあがった素子を以
後、素子Ａと呼ぶ。また、比較のために、上記ａからｅ
までの工程は同様にして、負の電子親和力材料をを設け
ていない従来の構造を持つ電子放出素子を作製した。以
下、これを素子Ｂと呼ぶ。

【００７６】前述の工程で作製した表面伝導電子放出素
子の特性を把握するために、素子Ａ、Ｂを各１個づつ、
その電子放出特性の測定を上述の図５の測定評価装置を
用いて行った。

【００７７】なお、アノード電極と電子放出素子間の距
離を５ｍｍとし、アノード電極の電位を５ｋＶ、電子放
出特性測定時の真空装置内の真空度を１×１０^-5Ｔｏｒ
ｒとした。素子Ａ、Ｂとも、電極１２、１３の間に素子
電圧を１６Ｖ印加して、その時に流れる素子電流Ｉf及
び放出電流Ｉeを測定した。素子Ａ、Ｂともに、測定初
期より安定した素子電流Ｉf、放出電流Ｉeが観測され
た。

【００７８】はじめに、素子Ａにおいて素子電極に加え
る電圧を変えながら放出電流を測定した。この結果を図
８に示す。素子電圧１６Ｖで、素子電流Ｉfが０.８ミリ
アンペア、放出電流は８マイクロアンペアであったの
で、電子放出効率はおよそ１.０％となった。

【００７９】素子Ｂにおいては、Ｉfが０.８ミリアンペ
ア、Ｉeが０.８マイクロアンペアと測定され、効率は
０.１％であった。以上より、素子Ａは、素子Ｂに比べ
て最大で１０倍程度の高い電子放出効率を示したことに
なる。つまり、素子Ａでは、陰極から陽極に入射した電
子によって伝導帯に励起された電子がアノード板に届く
ようになったためと考えられる。

【００８０】｛実施例２｝実施例１においては、電子放
出部形成用薄膜の抵抗率はおよそ、シート抵抗値Ｒｓで
２×１０⁴Ω／□であった。このため、この電子放出部
形成用薄膜上での電界Ｅは、素子電流をＩf、素子長を
ｌとすると、Ｅ＝（Ｒｓ×Ｉf）／ｌと表せる。つま
り、Ｉf＝０.８ｍＡ、ｌ＝３００μｍとすると、この電
界Ｅの値は約５.３×１０²（Ｖ／ｃｍ）となる。この電
界のために、陽極側の負の電子放出材料内で伝導帯に励
起された電子は陽極内を亀裂から遠ざかる方向へ移動す
るが、大部分の電子は陽極側電極上にできた電場の特異
点の位置に到達する前に、価電子帯へ落ち込んでしま
い、伝導電流Ｉfとなってしまう。

【００８１】これに対して、本実施例では、電子放出部
形成用薄膜の抵抗率をシート抵抗値で１×１０⁶（Ω／
□）としている。このときの電子放出部形成用薄膜上で
の電界は電極に沿った方向で約５.３×１０⁴（Ｖ／ｃ
ｍ）となった。この結果、電極部に沿った方向に電子は
加速され、充分な速度で伝導帯を伝導するようになり、
大部分の電子は再び価電子帯に落ちることなく、陽極側
電極上にできた電場の特異点の位置を越えて伝導するよ
うになった。この特異点であるよどみ点を越えた電子は
アノード板に印加した電圧によってアノード板に引き寄
せられるようになり、電子放出効率は大きくなった。

【００８２】本実施例の素子の電子放出特性を第５図の
装置を用いて計測したところ、素子への印加電圧が２５
Ｖの時の電子放出効率は約５％となった。なお、本実施
例では、電子放出部形成用薄膜の抵抗率は１×１０
⁶（Ω／□）としたが、シート抵抗率はあまり、高すぎ
るとフォーミング工程に支障をきたしたり、素子の駆動
電圧が非常に高くなりすぎて不適当となる。また、あま
り低くしすぎると本実施例で述べたような効果が小さく
なる。シート抵抗率は１×１０⁴（Ω／□）〜１×１０⁸
（Ω／□）の範囲にあることが望ましく、さらには１×
１０⁵（Ω／□）〜１×１０⁷（Ω／□）の範囲にあるこ
とがより望ましい。

【００８３】｛実施例３｝本実施例は、多数の表面伝導
電子放出素子を単純マトリクス配置した画像形成装置の
例である。電子放出素子としては、実施例１と同等のも
のを使用した。電子放出素子の一部の平面図を図１２
（ａ）に、断面図を図１２（ｂ）に示す。また、図中の
Ａ−Ａ’断面図を図１３に示す。但し、図１２、図１３
で、同じ記号を示したものは同じものを示す。ここで１
１は基板、１０２は図９のＤxnに対応するＸ方向配線、
１０３は図９のＤynに対応するＹ方向配線、１４は電子
放出部を含む薄膜、１２、１３は素子電極、１５１は層
間絶縁層であり、１５２は素子電極１２と下配線１０２
との電気的接続のためのコンタクトホールである。

【００８４】次に本画像形成装置の製造方法を工程順に
従って具体的に説明する。

【００８５】［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１１上に、真空蒸着により厚さ５０オングスト
ロームのＣｒ、厚さ６０００オングストロームのＡｕを
順次積層した後に、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、Ｘ方向配線１０
２、Ａｕ／Ｃｒ堆積膜をウエットエッチングして、所望
の形状のＹ方向配線１０３を形成する（図１３
（ａ））。

【００８６】［工程−ｂ］次に厚さ１.０ミクロンのシ
リコン酸化膜からなる層間絶縁層１５１をＲＦスパッタ
法により堆積する（図１３（ａ））。

【００８７】［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１５２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
１５１をエッチングしてコンタクトホール１５２を形成
する。エッチングはＣＦ４とＨ２ガスを用いたＲＩＥ
（Re-active Ion Etching）法によった（図１３
（ｂ））。

【００８８】［工程−ｄ］その後、素子電極１２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（Ｒ
Ｄ−２０００Ｎ−４１日立化成社製）により形成し、
真空蒸着法により、厚さ５０オングストロームのＴｉ、
厚さ１０００オングストロームのＮｉを順次堆積した。
次にホトレジストパターンを有機溶剤で溶解し、Ｎｉ／
Ｔｉ堆積膜をリフトオフし、素子電極１２、１３を形成
した。なお、ここでギャップの形状は実施例２と同様と
した（図１３（ｂ））。

【００８９】［工程−ｅ］素子電極１２、１３の上にＸ
方向配線１０２のホトレジストパターンを形成した後、
厚さ５０オングストロームのＴｉ、厚さ５０００オング
ストロームのＡｕを順次真空蒸着により堆積し、リフト
オフにより不要の部分を除去して、所望の形状のＸ方向
配線１０２を形成した（図１３（ｂ））。

【００９０】［工程−ｆ］次に、電子放出部形成用薄膜
を形成するために、メタルマスクにより膜厚１０００オ
ングストロームのＣｒ膜１６１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、３０
０℃で１０分間の加熱焼成処理をした。また、こうして
形成された主として酸化パラジウムよりなる微粒子から
なる電子放出部形成用薄膜１４の膜厚は１００オングス
トローム、シート抵抗値は５×１０⁶（Ω／□）であっ
た。なおここで述べる微粒子膜とは、上述したように、
複数の微粒子が集合した膜であり、その微細構造とし
て、微粒子が個々に分散配置した状態のみならず、微粒
子が互いに隣接、あるいは、重なり合った状態（島状も
含む）の膜をさし、その粒径とは、前記状態で粒子形状
が認識可能な微粒子についての径をいう（図１３
（ｃ））。

【００９１】［工程−ｇ］Ｃｒ膜１６１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（図１３（ｃ））。

【００９２】［工程−ｈ］コンタクトホール１５２部分
以外にレジストを塗布するようなパターンを形成し、真
空蒸着により厚さ５０オングストロームのＴｉ、厚さ５
０００オングストロームのＡｕを順次堆積した。リフト
オフにより不要の部分を除去することにより、コンタク
トホール１５２を埋め込んだ（図１３（ｄ））。

【００９３】次に、以上のようにして作成した電子放出
素子を用いて表示装置を構成した例を、図１０と図１１
を用いて説明する。

【００９４】以上のようにして多数の平面型表面伝導電
子放出素子を作製した基板１１１をリアプレート１１２
上に固定した後、基板１１１の５ｍｍ上方にフェースプ
レート１１３（ガラス基板１１４の内面に蛍光膜１１５
とメタルバック１１６が形成されて構成されている）を
支持枠１１７を介し配置し、フェースプレート１１３、
支持枠１１７、リアプレート１１２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
℃ ないし５００℃で１０分以上焼成することで封着し
た。

【００９５】またリアプレート１１２への基板１１１の
固定もフリットガラスで行った。蛍光膜１１５は、モノ
クロームの場合は蛍光体のみから成るが、本実施例では
蛍光体はストライプ形状（図１１（ａ））を採用し、先
にブラックストライプを形成し、その間隙部に各色蛍光
体を塗布し、蛍光膜１１５を作製した。

【００９６】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１１４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１１５の内面側にメタルバック
１１６が設けた。

【００９７】メタルバック１１６は、蛍光膜作製後、蛍
光膜の内面側表面の平滑化処理（通常フィルミングと呼
ばれる）を行い、その後、Ａｌを真空蒸着することで作
製した。

【００９８】フェースプレート１１３には、更に蛍光膜
１１５の導伝性を高めるため、蛍光膜１１５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なくてはいけないた
め、十分な位置合わせを行った。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Ｄｘｏ１乃至Ｄｏｘｍと、Ｄｏｙ１乃至Ｄｏｙｎ
を通じ電子放出素子の電極間に電圧を印加しフォーミン
グ処理を行うことによって、電子放出部１１９を作成し
た。

【００９９】フォーミング処理の電圧波形は、図６
（ｂ）と同様である。本実施例ではＴ１を１ミリ秒、Ｔ
２を１０ミリ秒とし、約１×１０^-5Ｔｏｒｒの真空雰囲
気下で行った。このように作成された電子放出部１１９
は、パラジウム元素を主成分とする微粒子が分散配置さ
れた状態となり、その微粒子の平均粒径は３０オングス
トロームであった。

【０１００】次にフォーミングと同一のＴ１、Ｔ２を有
する矩形波（波高１４Ｖ）で、真空度２×１０^-5の真空
度で、素子電流Ｉf、放出電流Ｉeを測定しながら、高抵
抗活性化処理を行った。

【０１０１】次に１０^-6Ｔｏｒｒ程度の真空度まで、排
気し、ＣＶＤ法によって電極部分に、選択的に負の電子
親和力を持つ材料を被覆した。被覆した膜の厚さは２０
０オングストロームとした。また、負の電子親和力材料
としてはダイヤモンドライクカーボンを用いた。

【０１０２】最後に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い、さらに、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。

【０１０３】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Ｄｘ１乃
至Ｄｘｍ、Ｄｙ１乃至Ｄｙｎを通じ、走査信号及び変調
信号を不図示の信号発生手段よりそれぞれ、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１１９に数ｋＶ以上の高圧を印加し、電子ビーム
を加速し、蛍光膜１１５に衝突させ、励起・発光させる
ことで画像を表示した。

【０１０４】｛実施例４｝図１４は、前記説明の表面伝
導型電子放出素子を電子ビーム源として用いたディスプ
レイパネルに、例えばテレビジョン放送をはじめとする
種々の画像情報源より提供される画像情報を表示できる
ように構成した表示装置の一例を示すための図である。

【０１０５】図中１７００は上記説明したディスプレイ
パネル、１７０１はディスプレイパネル１７００の駆動
回路、１７０２はディスプレイコントローラ、１７０３
はマルチプレクサ、１７０４はデコーダ、１７０５は入
出力インターフェース回路、１７０６はＣＰＵ、１７０
７は画像生成回路、１７０８、１７０９および１７１０
は画像メモリインターフェース回路、１７１１は画像入
力インターフェース回路、１７１２および１７１３はＴ
Ｖ信号受信回路、１７１４は入力部である。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。

【０１０６】以下、画像信号の流れに沿って各部の機能
を説明する。

【０１０７】まず、ＴＶ信号受信回路１７１３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（例えばＭＵＳＥ方式をはじめと
するいわゆる高品位ＴＶ）は、大面積化や大画素数化に
適した前記ディスプレイパネルの利点を生かすのに好適
な信号源である。ＴＶ信号受信回路１７１３で受信され
たＴＶ信号は、デコーダ１７０４に出力される。ＴＶ信
号受信回路１７１２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。

【０１０８】前記ＴＶ信号受信回路１７１３と同様に、
受信するＴＶ信号の方式は特に限られるものではなく、
また本回路で受信されたＴＶ信号もデコーダ１７０４に
出力される。画像入力インターフェース回路１７１１
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１７０４に
出力される。

【０１０９】画像メモリーインターフェース回路１７１
０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１７０４に出力される。画
像メモリーインターフェース回路１７０９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１７０４に出力さ
れる。画像メモリーインターフェース回路１７０８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１７０４に入力
される。

【０１１０】入出力インターフェース回路１７０５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ＣＰＵ１７０６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。

【０１１１】画像生成回路１７０７は、前記入出力イン
ターフェース回路１７０５を介して外部から入力される
画像データや文字・図形情報や、あるいはＣＰＵ１７０
６より出力される画像データや文字・図形情報にもとず
き同期回路等により他の画像信号とマッチさせるデータ
表示用画像データを生成するための回路である。

【０１１２】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や、画像処理を行うためのプロセ
ッサなどをはじめとして画像の生成に必要な回路が組み
込まれている。

【０１１３】本回路により生成された表示用画像データ
は、デコーダ１７０４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１７０５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。

【０１１４】また、ＣＰＵ１７０６は、主として本表示
装置の動作制御や、表示画像の生成や選択や編集に関わ
る作業を行う。例えば、マルチプレクサ１７０３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。

【０１１５】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１７０２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等）や一画面の走
査線の数など表示装置の動作を適宜制御する。また、前
記画像生成回路１７０７に対して画像データや文字・図
形情報を直接出力したり、あるいは前記入出力インター
フェース回路１７０５を介して外部のコンピュータやメ
モリをアクセスして画像データや文字・図形情報を入力
する。なお、ＣＰＵ１７０６は、むろんこれ以外の目的
の作業にも関わるものであって良い。例えば、パーソナ
ルコンピュータやワードプロセッサなどのように、情報
を生成したり処理する機能に直接関わっても良い。ある
いは、前述したように入出力インターフェース回路１７
０５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。入力部１７１４は、前記ＣＰＵ１７０６
に使用者が命令やプログラム、あるいはデータなどを入
力するためのものであり、例えばキーボードやマウスの
ほか、ジョイスティック、バーコードリーダー、音声認
識装置など多様な入力機器を用いる事が可能である。

【０１１６】また、デコーダ１７０４は、画像生成回路
１７０７乃至ＴＶ信号受信回路１７１３より入力される
種々の画像信号を３原色信号、または輝度信号と搬送色
信号のＩ信号、Ｑ信号に逆変換するための回路である。
なお、同図デコーダ１７０４中に点線で示すように、デ
コーダ１７０４は内部に画像メモリ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を必要とするようなテレビ
信号を扱うためである。また、画像メモリを備える事に
より、静止画の表示が容易になる、あるいは前記画像生
成回路１７０７およびＣＰＵ１７０６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。

【０１１７】マルチプレクサ１７０３は、前記ＣＰＵ１
７０６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１７０
３はデコーダ１７０４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１７
０１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、表示
領域によって異なる画像を表示することも可能である。

【０１１８】ディスプレイパネルコントローラ１７０２
は、前記ＣＰＵ１７０６より入力される制御信号に基づ
き駆動回路１７０１の動作を制御するための回路であ
る。まず、ディスプレイパネルの基本的な動作に関わる
ものとして、たと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１７０１に対して出力する。また、ディスプレ
イパネルの駆動方法に関わるものとして、例えば画面表
示周波数や走査方法（例えばインターレースかノンイン
ターレースか）を制御するための信号を駆動回路１７０
１に対して出力する。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１７０１に対して出
力する場合もある。

【０１１９】駆動回路１７０１は、ディスプレイパネル
１７００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１７０３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１７０２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。

【０１２０】ディスプレイパネル１７００は図１０に示
す平面型表面伝導電子放出素子のパネルであり、信号発
生手段である駆動回路１７０１から走査信号及び変調信
号を容器外端子Ｄｘ１乃至Ｄｘｍ、Ｄｙ１乃至Ｄｙｎに
印加することにより、各々の電子放出素子に電子放出
し、高圧端子Ｈｖを通じ、メタルバック１１９に数ｋＶ
以上の高圧を印加し、電子ビームを加速し、蛍光膜１１
５に衝突させ、励起・発光させる。

【０１２１】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
１７００に表示することが可能である。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
１７０４におて逆変換された後、マルチプレクサ１７０
３において適宜選択され、駆動回路１７０１に入力され
る。

【０１２２】一方、デイスプレイパネルコントローラ１
７０２は、表示する画像信号に応じて駆動回路１７０１
の動作を制御するための制御信号を発生する。駆動回路
１７０１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１７００に駆動信号を印加する。これによ
り、ディスプレイパネル１７００において画像が表示さ
れる。これらの一連の動作は、ＣＰＵ１７０６により統
括的に制御される。

【０１２３】また、本表示装置においては、前記デコー
ダ１７０４に内蔵する画像メモリや、画像生成回路１７
０７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
る画像編集を行うことも可能である。また、本実施例の
説明では特に触れなかったが、上記画像処理や画像編集
と同様に、音声情報に関しても処理や編集を行なうため
の専用回路を設けても良い。

【０１２４】従って、本表示装置は、テレビジョン放送
の表示機器、テレビ会議の端末機器、静止画像および動
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
あるいは民生用として極めて応用範囲が広い。

【０１２５】なお、上記図１４は、表面伝導形放出素子
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、これのみに限定さ
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
路は省いても差し支えない。またこれとは逆に、使用目
的によってはさらに構成要素を追加しても良い。例え
ば、本表示装置をテレビ電話機として応用する場合に
は、テレビカメラ、音声マイク、照明機、モデムを含む
送受信回路などを構成要素に追加するのが好適である。

【０１２６】本表示装置においては、とりわけ表面伝導
型電子放出素子を電子ビーム源とするデイスプレイパネ
ルの薄形化が容易なため、表示装置の奥行きを小さくす
ることができる。それに加えて、表面伝導型電子放出素
子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
示することが可能である。

【０１２７】

【発明の効果】以上説明した様に、本発明によれば、表
面伝導型電子放出素子の表面、特に亀裂よりも陽極側の
部分に、負の電子親和力材料を被覆したことにより、電
子放出効率を向上させることができた。また、陽極側の
電子放出部形成用薄膜に高抵抗材料を用いることによ
り、さらに電子放出効率を上げることが可能になった。

【０１２８】さらには、入力信号に応じて電子を放出す
る電子放出素子においては、上記の電子放出素子を、基
体上に、複数個配置した電子放出素子であって、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の行を複数も
ち、さらに、変調手段を有している配置法、あるいは、
基体に、互いに、電気的に、絶縁されたｍ本のＸ方向配
線とｎ本のＹ方向配線とに、該電子放出素子の一対の素
子電極とを接続した電子放出素子を複数個配列した配置
とする電子放出素子とすることで、安定で、かつ、歩留
まりよく作成できるようになる。

【０１２９】また、効率の向上により、消費電力が少な
く周辺回路等の負担も軽減され安価な装置が提供でき
る。

【０１３０】また、画像形成装置においては、入力信号
に基づいて、画像を形成する装置であり、少なくとも、
画像形成部材と前記電子放出素子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
レビが実現される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる平面型表面伝導型電子放出素子
の基本構成図である。

【図２】本発明に係わる表面伝導型電子放出素子の原理
を説明する図である。

【図３】従来の表面伝導型電子放出素子の原理電子放出
の原理を説明する図である。

【図４】本発明に係わる表面伝導型電子放出素子の基本
的な製法図である。

【図５】本発明に係わる表面伝導型電子放出素子の基本
的な測定評価装置である。

【図６】本発明に係わる表面伝導型電子放出素子の通電
伝処理の電圧波形である。

【図７】本発明に係わる表面伝導型電子放出素子の基本
的な特性を示す図である。

【図８】本発明に係わる表面伝導型電子放出素子の基本
的な特性を示す図である。

【図９】本発明の電子放出素子のマトリクス構成図であ
る。

【図１０】本発明の画像形成装置図である。

【図１１】蛍光膜の説明図である。

【図１２】本発明による実施例３の画像形成装置の平面
図と断面図である。

【図１３】本発明による実施例３の画像形成装置の製法
図である。

【図１４】本発明による実施例５の表示装置のブロック
図である。

【図１５】従来の表面伝導型電子放出素子の基本構成図
である。

【符号の説明】

１１基板１２、１３素子電極１４電子放出部を含む薄膜１５亀裂１６電子放出部１７放出電子の方向１８アノード電極１９電子放出部形成用薄膜２０負の電子親和力をもった材料５１電源５２、５４電流計５３高圧電源１０１絶縁性基板１０２Ｘ方向配線１０３Ｙ方向配線１０４表面伝導型電子放出素子１０５結線１１１電子放出素子基板１１２リアプレート１１３フェースプレート１１４ガラス基板１１５蛍光膜１１６メタルバック１１７支持枠１１８外囲器１１９電子放出部１２１黒色導伝体１２２蛍光体１５１層間絶縁層１５２コンタクトホール１６１Ｃｒ膜１７００デイスプレイパネル１７０１駆動回路１７０２デイスプレイコントローラ１７０３マルチプレクサ１７０４デコーダ１７０５入出力インターフェース回路１７０６ＣＰＵ１７０７画像生成回路１７０８、１７０９、１７１０画像メモリインターフ
ェース回路１７１１画像入力インターフェース回路１７１２、１７１３ＴＶ信号受信回路１７１４入力部２０１絶縁性基板２０２電子放出部形成用薄膜２０３電子放出部２０４電子放出部を含む薄膜

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基体上に形成された対向する陰極側素子
電極と陽極側素子電極、及び、前記の素子電極の間に形
成された電子放出部を有する薄膜からなる電子放出素子
において、少なくとも前記電子放出部における陽極側の薄膜あるい
は陽極側素子電極の表面が負の電子親和力をもった材料
で被覆されていることを特徴とする電子放出素子。
【請求項２】請求項１に記載の電子放出素子におい
て、少なくとも前記薄膜が、そのシート抵抗率が１×１
０⁴Ω／□以上を有する高抵抗材料で構成されているこ
とを特徴とする電子放出素子。
【請求項３】請求項１又は２に記載の電子放出素子を
基体上に、入力信号に応じて電子を放出する電子源とし
て、複数個をマトリクス状に配置したことを特徴とする
電子放出素子。
【請求項４】請求項３に記載の電子放出素子におい
て、前記基体に、複数の電子放出素子を複数個並列に配
置し、個々の電子放出素子の両端を配線に接続した電子
放出素子の行を複数有し、更に、変調手段を有すること
を特徴とする電子放出素子。
【請求項５】請求項３に記載の電子放出素子におい
て、前記基体に、互いに、電気的に、絶縁されたｍ本の
Ｘ方向配線とｎ本のＹ方向配線とに、前記電子放出素子
の一対の素子電極とを接続した前記電子放出素子を複数
個配列したことを特徴とする電子放出素子。
【請求項６】入力信号にもとづいて、画像を形成する
画像形成装置であって、少なくとも、画像形成部材と、
請求項１又は２に記載の電子放出素子とにより構成され
たことを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】請求項１又は２に記載の電子放出素子を
一面に複数個設け、対向して電子発光材を備えたことを
特徴とする画像形成装置。