JPH09274844A

JPH09274844A - 電子放出素子とその製法及び電子源及び画像形成装置

Info

Publication number: JPH09274844A
Application number: JP8398996A
Authority: JP
Inventors: Toru Den; 透田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1996-04-05
Filing date: 1996-04-05
Publication date: 1997-10-21

Abstract

(57)【要約】【課題】動作駆動時に、安定で十分低い駆動電圧で電
子放出量の多い高効率、高性能の電子放出素子および電
子源の提供を課題とする。【解決手段】基体上に形成された対向する一対の素子
電極と導電性薄膜、および電子放出部からなる表面伝導
型電子放出素子において、前記電子放出部に少なくとも
ダイヤモンドとフラーレンを有していることを特徴とす
る。また、前記フラーレンがＣ₆₀もしくはＣ₇₀であるこ
とを特徴とする。さらに、前記電子放出部が少なくとも
前記ダイヤモンドと前記フラーレンとグラファイトの混
合物から形成されていることを特徴とする。入力信号に
応じて電子を放出する電子源であって、上記電子放出素
子を前記基体上に複数個配置したことを特徴とする。ま
た、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上記電子源より構
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、表面伝導型電子放
出素子、該電子放出素子を用いた電子源、該電子源を用
いた画像形成装置及び該電子放出素子の製造方法に関す
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。熱電子放出素子としては真空管
のフィラメントが該当し、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。ＦＥ型の例としてはW. P. Dyke & W.
W. Dolan, "Field Emission"、Advance in Electron Phy
sics, 8(1956)89 あるいはC.A.Spindt,"PhysicalProper
ties of thin-film field emission cathodes with mo
lybdenum cones",J.Appl.Phys.,47(1976)5248 等に開示
されたものが知られている。また、ＭＩＭ型の例として
はC.A. Mead, "Operation of Tunnel-Emission Device
s", J. Appl. Phys., 32(1961)646 等に開示されたもの
が知られている。

【０００３】表面伝導型電子放出素子型の例としてはM.
I. Elinson, Radio Eng. ElectronPhys., 10(1965)1290
等に開示されたものがある。

【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(1972)317]、In₂O₃
/SnO₂ 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。

【０００５】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. Hartwellの素子構成を図１９に模
式的に示す。同図において、１は基板で、４、５は導電
性薄膜であり、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６が形成され
る。尚、図中の間隔Ｌは０.５〜１ｍｍ、長さＷは０.１
ｍｍで設定されている。

【０００６】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薄膜４、５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６を形成するのが一般的である。即ち、通電フォ
ーミングとは導電性薄膜４、５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／ｍｉｎ程度を
印加通電し、導電性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６
を形成することである。尚、電子放出部６は導電性薄膜
４、５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、上述導電性薄膜４、５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６より
電子を放出せしめるものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
表面伝導型の電子放出素子において、真空中での動作時
において、真空中に残存する種々のガスの電子放出素子
への作用によるノイズ、長時間駆動をおこなう時の放出
電流の減少（劣化）、放出電流値の大きさおよび駆動電
流に対する放出電流の効率の一層の向上が求められる等
の問題があった。本発明は、これら、電子放出素子の問
題を解決し、動作駆動時に、安定で、十分低い駆動電圧
で電子放出量の多い高効率、高性能の電子放出素子およ
び電子源の提供を目的とする。

【０００８】また、電子源と画像形成部材からなる画像
形成装置においては、安定で十分な電子放出量のある高
性能の電子放出素子および電子源を用いることで、明る
く安定な画像形成装置、たとえばフラットテレビの提供
を目的とする。また、上記の特性を有する素子の作製方
法の提供を目的とする。

【０００９】

【課題を解決すための手段】本発明は、上述した課題を
解決するために鋭意検討をおこなってなされたものであ
り、下述の構成のもである。

【００１０】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一対の素子電極と導電性薄膜、
および電子放出部からなる電子放出素子において、電子
放出部に少なくともダイヤモンドとフラーレンを有して
いることを特徴とするものである。

【００１１】また、本発明の表面伝導型電子放出素子
は、基体上に形成された対向する一対の素子電極と導電
性薄膜、および電子放出部からなる表面伝導型電子放出
素子において、電子放出部に少なくともダイヤモンドと
フラーレンを有していることを特徴とするものである。

【００１２】さらに、好ましくはフラーレンがＣ₆₀もし
くはＣ₇₀であること、また電子放出部が少なくともダイ
ヤモンドとフラーレンとグラファイトの混合物から形成
されていること、またフラーレンが重合していること、
またダイヤモンドが微粒子であること、また、電子放出
部の表面が厚さ１０ｎｍ以下で且つ仕事関数が４.５ｅ
Ｖ以下の金属でコートされていることを特徴とする電子
放出素子である。

【００１３】本発明の電子源は、入力信号に応じて電子
を放出する電子源であって、本発明の表面伝導型電子放
出素子を基体上に複数個配置することを特徴とするもで
あって、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よって接続し
た電子放出素子の行を複数もち、更に変調手段を有する
ことを特徴とするするものである。さらに好ましくは、
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
するもである。

【００１４】本発明の画像形成装置は、入力信号に応じ
て画像を形成する画像形成装置であって、本発明の電子
源と画像形成部材を有することを特徴とするものであ
る。この際画像形成部に蛍光体を用いることが多い。

【００１５】また、本発明は、表面伝導型電子放出素子
の製造方法をも包含する。

【００１６】本発明の表面伝導型電子放出素子の製造方
法において、ダイヤモンドＣＶＤなどの成膜法を取り入
れることも可能であるが、ダイヤモンド薄膜ではなくダ
イヤモンド微粒子を分散させることにより作製すること
が簡便である。またフラーレン自身を重合させる工程を
有することが有効である。

【００１７】フラーレンを重合させる工程には数種類の
方法から選択されうるが、例えば微粒子状のフラーレン
であるＣ₆₀とダイヤモンドとグラファイを数ＧＰａの圧
力下で数百℃の温度で処理すると、重合したＣ₆₀とダイ
ヤモンドとグラファイトの混合物が得られる。これを再
度微粉化し電子放出部に付着させる方法が挙げられる。
また別の方法として、最初に電子放出部にＣ₆₀やダイヤ
モンドを付着させた後にプラズマ処理または紫外線など
の電磁波の照射によりＣ₆₀を重合する方法も考えられる
が、これに限られるものではない。

【００１８】また、電子放出部の表面処理行程を行うの
も好ましい。それには金属薄膜コートやアニール、初期
駆動などが挙げられる。

【００１９】電子放出効率をあげる為に表面に薄い金属
層を設けることが有効である場合があり、この際の金属
の厚みは１０ｎｍ以下であることが好ましく、また金属
の仕事関数は４.５ｅＶ以下であることが好ましい。こ
の様な金属に例えばＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｍ
ｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｇａ、
Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｌａなどが挙げられる。これらの金属
をコートする場合Ｃｓなど一部の金属においてはコート
する前に電子放出部の表面を酸素プラズマなどにより酸
化処理することが好ましい。

【００２０】また、電子放出を安定化するために１０^-6
パスカル以上の水素圧力下でアニールしたり、初期駆動
することが素子の安定性や劣化防止に有効である。

【００２１】本発明の表面伝導型電子放出素子および製
法によって、同じ駆動電圧でも大きな放出電流が得ら
れ、さらに動作駆動時の放出電流のノイズ、および劣化
による放出電流の減少を抑制することができる。

【００２２】また本発明の電子源によれば、入力信号に
応じて、複数個配置された電子放出素子から、任意の電
子放出素子の電子放出素子を制御できる。

【００２３】また本発明の画像形成装置によれば、大き
な放出電流、動作駆動時の放出電流のバラツキやノイ
ズ、および劣化による電流減少の少ない本発明の電子放
出素子を、配置することで、入力信号に応じて、複数個
配置された電子放出素子から、任意の電子放出素子の電
子放出素子を制御しうるので、明るく、安定なフラット
カラーテレビが、提供できる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、説明する。

【００２５】［実施態様］以下、図面を参照しながら本
発明を説明する。本発明を適用し得る表面伝導型電子放
出素子の基本的構成には大別して、平面型及び垂直型の
２つがある。

【００２６】まず、平面型表面伝導型電子放出素子につ
いて、図１と図３を用いて説明する。

【００２７】図１、図３は、本発明の表面伝導型電子放
出素子の例を示す模式図である。図１は本発明の平面型
表面伝導型電子放出素子の構成を示す模式図で、図１
（ａ）は平面図、図１（ｂ）は断面図である。

【００２８】図１において、１は基板、２，３は素子電
極、４，５は導電性薄膜、６は電子放出部である。図３
は、電子放出部６を部分的に拡大した模式図である。

【００２９】本発明の第１の特徴は、図３（ａ），
（ｂ），（ｃ）に示される様に、導電性薄膜４、５の中
の電子放出部６にダイヤモンドとフラーレンを有してい
ることである。

【００３０】ダイヤモンドとフラーレンは、図３（ａ）
に示される様に導電性薄膜４自身の中に形成されている
か。もしくは図３（ｂ）に示される様に、導電性薄膜
４、５の上に配置してもよいし、また図３（ｃ）に示さ
れる様に層状構造を成していてもかまわない。

【００３１】電子放出部６は、導電性薄膜４、５の一部
に形成された亀裂部およびその近傍より構成され、素子
特性は導電性薄膜４、５の膜厚、膜質、材料及び亀裂
幅、素子の製法や駆動電圧に依存したものとなる。

【００３２】ここではフラーレンの内のなにを用いても
かまわないが、比較的製法が容易であるＣ₆₀もしくはＣ
₇₀、もしくはそれらの混合物が好ましい。

【００３３】ここで、ダイヤモンド微粒子とは、天然ダ
イヤモンド微粒子、人工合成ダイヤモンド微粒子を主体
とする微粒子である。ダイヤモンドを主成分とする微粒
子は、部分的に｛１１１｝面、もしくは｛１０
０｝面を有しているのが好ましい。これは、ダイヤモン
ド結晶の｛１１１｝面もしくは｛１００｝面
は、電子親和力が小さく良好な電子放出特性を示すこと
による。また、その粒子径は、１０μｍ以下、好ましく
は、１μｍ以下である。これは、微細なダイヤモンド粒
子の方が、電子放出量の点において特性に優れるためで
ある。そのダイヤモンド微粒子の存在密度は、特に、電
子放出部６の近傍において、１０⁶個／ｃｍ²以上、好ま
しくは１０⁸個／ｃｍ²以上である。

【００３４】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。

【００３５】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等の金属或は合金及びＰｄ、Ａｇ、Ａｕ、Ｒｕ
Ｏ₂、Ｐｄ−Ａｇ等の金属或は金属酸化物とガラス等か
ら構成されるの印刷導体、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から適宜
選択することができる。

【００３６】素子電極間隔Ｌ、素子電極長さＷ’、導電
性薄膜４、５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、数１０
０ｎｍ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。また素子電極
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の膜厚ｄは、数十ｎｍから数μｍの範囲とする
ことができる。

【００３７】尚、図１に示した構成だけでなく、基板１
上に、導電性薄膜４、５と対向する素子電極２、３との
順に積層した構成とすることもできる。

【００３８】導電性薄膜４、５は素子電極２、３と同じ
材料で同時に作製してもかまわないが、電子放出部６近
傍にはフラーレンとダイヤモンドが必要である。その膜
厚はダイヤモンド微粒子の粒径や素子電極２、３へのス
テップカバレージ、およびその間の抵抗値等を考慮して
適宜設定されるが、通常は、数ｎｍから数１００ｎｍの
範囲とするのが好ましい。

【００３９】『フラーレン』なお、本明細書におけるフ
ラーレンの具体的な意味について説明する。

【００４０】フラーレンに対する正確な定義付けはされ
ていないが広範な記述が『化学同人発行：Ｃ₆₀・フラー
レンの化学（平成５年１０月２０日発行）』になされて
いる。一般に、フラーレンとは、1985年に６０個の炭素
原子で構成されたＣ₆₀がH.W.Krote氏により発見され、
その構造がバックミンスターフラーレン氏の建築物に似
通っていたことから銘々され、グラファイトの表面上に
集光されたレーザーによって作られたプラズマの中から
発見され、現在その長鎖炭素の数から、Ｃ₆₀，Ｃ ₇₀，Ｃ
₁₀₀，Ｃ₁₁₀，Ｃ₂₄₀，Ｃ₅₄₀等が主に認められている。こ
のフラーレンの製法としてレーザープロセッシングがあ
り、細く絞った強いレーザー光を物質に当て、瞬時に物
質を蒸発させ、その蒸気を基板上に蒸着させて物質と同
一化学組成の薄膜を形成し、真空中やガス雰囲気中でも
蒸発させて生成できる。このフラーレンの化合物は、新
しい光学素子、高温超伝導帯、強磁性体の性質を持ち、
強力な炭素繊維になる可能性を有すると期待されている
ものである。これを参考にして以下の様に本明細書では
フラーレンを定義する。

【００４１】（Ａ）主に炭素原子により閉曲面が得られ
ている材料、及びその閉曲面炭素を部分として有する分
子。

【００４２】（Ｂ）主に炭素原子により成る直径十分の
数ｎｍ〜数μｍにわたるチューブ状の材料。

【００４３】ここで、（Ａ）の主な例としては、（Ａ−１）：Ｃ₆₀，Ｃ₇₀，Ｃ₇₆，Ｃ₇₈，Ｃ₈₂，Ｃ₈₄，Ｃ
₉₀，Ｃ₉₆に代表される炭素原子でできたボール状の材
料、及び炭素の一部がＢなどのＣ以外の元素で置き変っ
た材料。またこれらのボール状のものが多層になった材
料。

【００４４】（Ａ−２）：（Ａ−１）に示した炭素原子
でできたボール状の材料の中にＳｃやＹ、ランタノイド
の金属が内包された材料であり、例えばＳｃ＆Ｃ₈₂、Ｙ
＆Ｃ ₈₂、Ｌａ＆Ｃ₈₂、Ｌａ＆Ｃ₈₀、Ｓｃ₂＆Ｃ₈₄などが
挙げられる（金属内包フラーレンと呼ぶ）。但し、ここ
で例えば「Ｌａ＆Ｃ₈₀」は、炭素Ｃの数８０個で閉回路
をなすクラスターＣ₈₀の中に金属原子Ｌａが１個入って
いることを示し、また例えば「Ｓｃ₂＆Ｃ₈₄」はクラス
ターＣ₈₄の中に金属原子Ｓｃが２個入っていることを示
している。

【００４５】（Ａ−３）：（Ａ−１）、（Ａ−２）に示
した材料の有機化学的な誘導体である。例えばＣ₆₀に
Ｈ、Ｂｒ、Ｏ、および各種のアニオン、ラジカルを付加
した材料、または有機金属錯体である。

【００４６】また、これらの材料が重合した材料や、分
子内ではなく分子間に金属などがインターカレーション
を起こした材料が含まれる。

【００４７】また、上記（Ｂ）の主な例としてはグラフ
ァイトが筒状になった構造をしたものであり、この筒が
１重の材料や何重にもなっている場合がある。このよう
な筒状グラファイトは特に細い場合にはナノチューブと
よばれ、炭素を電極にしてアーク放電させた場合の陰極
に成長したり、また、それより太いチューブは金属微粒
子を触媒として気相中で熱分解することにより得ること
ができる。

【００４８】（Ａ）と（Ｂ）の差は明確にもみえるが、
例えば（Ｂ）で筒の長さが短くなってくるとタマネギの
様な構造のフラーレンになり、そうなると（Ａ）、
（Ｂ）のいずれでもあるといえる。

【００４９】しかしながら本発明に最も重要と考えられ
るのが分子としてはＣ₆₀、Ｃ₇₀である。これはＣ₆₀、Ｃ
₇₀が現在のところ簡便に合成、精製できることにあり、
将来他のフラーレンの安易な製造法が得られればその限
りではない。また特に本発明に重要であるのはＣ₆₀が重
合している材料であり、この場合には素子としての特性
も向上するが明確な原因は特定できていない。この重合
の方法には以下のような方法がある。

【００５０】（ｉ）高圧高温処理：例えば８００℃、５
ＧＰａでの処理や爆縮処理。

【００５１】（ｉｉ）電磁波照射：例えばアルゴンレー
ザー、水銀ランプ。

【００５２】（ｉｉｉ）プラズマ処理：例えばＣＦ₄プ
ラズマ処理。

【００５３】（ｉｖ）元素添加：例えばＫＣ₆₀、ＲｂＣ
₆₀、ＣｓＣ₆₀。

【００５４】またフラーレンとフラーレンが分解したア
モルファスの混合物も重合した材料と同様に有効であ
り、これはＣ₆₀の高周波イオンプレーティオングやレー
ザーアブレーションやプラズマ処理などにより得られ
る。

【００５５】『微粒子』また、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。

【００５６】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。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。

【００５７】「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。

【００５８】「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。」（１９５ページ２２〜２６行目）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。

【００５９】「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１９
８８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）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ｎｍ程度、上限は数１０μｍ程度のものを指
すこととする。

【００６０】『垂直型素子』次に、垂直型表面伝導型電
子放出素子について説明する。図２は、本発明の垂直型
表面伝導型電子放出素子の一例を示す模式図である。図
２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。２１は段差形成
部である。基板１、素子電極２及び３、導電性薄膜４、
５、電子放出部６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２１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２１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Ｌに対応し、数１００ｎ
ｍから数１００μｍの範囲とすることができる。

【００６１】導電性薄膜４、５は、素子電極２及び３と
段差形成部２１作成後に、該素子電極２、３の上に積層
される。電子放出部６は、図２においては、段差形成部
２１に形成されているが、作成条件、ダイヤモンド微粒
子形状に依存し、形状、位置ともこれに限られるもので
ない。

【００６２】『製法例』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
４、５に模式的に示す。

【００６３】以下、図４を参照しながらダイヤモンド薄
膜を用いた場合の製造方法の一例について説明する。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。（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導電性薄
膜材料を堆積後、例えばフォトリソグラフィー技術を用
いて基板１上に導電性薄膜４１を形成する（図４
（ａ））。（２）導電性薄膜４１を設けた基板１に、Ｃ₆₀などのフ
ラーレンを真空蒸着法、スパッタ法等により堆積させフ
ラーレン膜４２を堆積させる（図４（ｂ））。（３）その上に、ＣＶＤ法などによりダイヤモンド状の
薄膜４３を堆積後、例えばフォトリソグラフィー技術を
用いて導電性薄膜４１上に、所望の形状のフラーレン膜
４２、ダイヤモンド状の薄膜４３を形成させる（図４
（ｃ））。（４）その上に、真空蒸着法もしくはスパッタ法等によ
りにより導電性薄膜４１上に電極を成膜し、フォトリソ
グラフィー技術などを用いて素子電極２、３を形成する
（図４（ｄ））。（５）その後、例えば通電などの方法により導電性薄膜
４１の中に電子放出部６を作成する。これは一般にフォ
ーミングと呼ばれている（図４（ｄ））。電子はこの電
子放出部６から放出されることになる。

【００６４】このフォーミング工程の方法の一例を説明
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、導電性薄膜４、５の部位に構造の変化した電子
放出部６が形成される（図１、図３）。この通電フォー
ミングにより導電性薄膜４、５に局所的に破壊、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６を構成する。通電フォーミングの電圧
波形の例を図１７に示す。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１７（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１７
（ｂ）に示した手法がある。図１７（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１マイクロ秒〜１０ミリ秒、Ｔ２は１０マイク
ロ秒〜１００ミリ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。図１７（ｂ）に
おけるＴ１及びＴ２は、図１７（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ステップ程度づ
つ増加させることができる。通電フォーミング処理の終
了は、パルス間隔Ｔ２中に導電性薄膜４、５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１ＭΩ以
上の抵抗を示した時、通電フォーミングを終了させる。

【００６５】また、ここでプロセス（２）の後にフラー
レンを重合させるために紫外線照射やプラズマ処理する
ことが有効である場合が多い。

【００６６】また、フォーミングは導電性薄膜４１を形
成後すぐに行ってもよく、また素子電極も最初に作成し
てもかまわない。

【００６７】次に、図５を参照しながらダイヤモンド微
粒子を用いた場合の製造方法の一例について説明する。
図５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。（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
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５（ａ））。（２）素子電極２、３を設けた基板１に、例えばＣ₆₀と
ダイヤモンドとグラファイトを高圧合成した材料を微粉
化したものを分散塗布させ微粒子膜５１を素子電極２、
３の間に堆積させる（図５（ｂ））。（３）その上に、真空蒸着法やスパッタ法等により導電
性薄膜を堆積後、例えばフォトリソグラフィー技術を用
いて基板１上に導電性薄膜５２を形成する（図５
（ｃ））。（４）その後、例えば通電などの方法により導電性薄膜
５２の中に電子放出部６を作成する（図５（ｄ））。電
子はこの電子放出部６から放出されることになる。

【００６８】ここではフラーレンとダイヤモンドを結合
させた微粒子を分散させたが、純粋なダイヤモンド微粒
子を分散させた後、フラーレンをその上から成膜する方
法も有効である。この場合フラーレンを重合させておく
方法もある。

【００６９】ここで微粒子の分散塗布の方法には一般的
なスプレー法やスピンコート法が利用できるが、さらに
は蛍光体の塗布に利用されている沈降法、スラリー法、
ダスティング法なども利用可能である。いくつかの微粒
子付着方法を以下に列挙すると、（Ａ）粒子径１０μｍ以下のダイヤモンド粒子を含む水
または有機溶媒等の液体を、基板または、導電性薄膜上
に塗布し液体を乾燥させ、ダイヤモンド微粒子を付着さ
せる。（Ｂ）（沈降法）基板を最初に硫酸カリウムや酢酸バリ
ウムなどの電解質水溶液に浸しておき、そこにダイヤモ
ンド微粒子が分散しているけい酸カリウムの水溶液を入
れ静置しておきダイヤモンド微粒子を沈降させ、上澄み
液を排出して乾燥させる。（Ｃ）（スラリー法）ポリビニルアルコールと重クロム
酸塩との水溶液に粒子径１０μｍ以下のダイヤモンド微
粒子が分散させ（スラリーと呼ぶ）、そのスラリーをス
ピンコートなどで塗布し乾燥後シャドウマスクの上から
水銀灯などで露光する。その後純水で洗浄すると紫外線
が照射された部分だけダイヤモンド微粒子が残り、不要
部分は除去される。（Ｄ）（ダスティング法）スラリー法に似ているが、ダ
イヤモンドを含まないポリビニルアルコールと重クロム
酸塩との水溶液を基板に塗布した後乾燥する前にダイヤ
モンド微粒子をエアスプレーにより付着させ、その後ス
ラリー法と同様に露光して所望の位置にダイヤモンド微
粒子を付着させる。（Ｅ）粒子径１０μｍ以下のダイヤモンド粒子を含む水
または有機溶媒等の液体中に基板を挿入し徐々に引き上
げ乾燥させ、ダイヤモンド微粒子を付着させる。この際
スラリー法と組み合わせることも可能である。また引き
上げ途中に超音波処理を行うのも有効である。

【００７０】もちろんパターニングはリフトオフ等によ
り作製することも可能である。

【００７１】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。この工程には
１０^-6パスカル以上の水素圧力下で素子をアニールさら
には初期駆動する工程が有効であり、その結果電子放出
の増大や安定化がもたらされる。ここでアニール温度は
１００〜１０００℃程度が好ましい。

【００７２】安定化工程を行った後の駆動時の雰囲気は
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。ただ
し１０^-3パスカルより高真空、好ましくは１０^-4パスカ
ルより高真空であることがよい。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。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、１００〜４００℃でできるだけ長時間行う
ことが望ましいが、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。このような真
空雰囲気を採用することにより、真空中残留ガスによる
電子放出面の汚染の抑制でき、結果として後述する素子
電流Ｉｆ，放出電流Ｉｅが安定する。

【００７３】尚、上述の表面伝導型電子放出素子の製造
法は１例であり、これに限るものでない。

【００７４】『基本特性』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
６、図７を参照しながら説明する。

【００７５】図６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６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６において、６５は真空容器であり、６６は
排気ポンプである。真空容器６５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、５は導電性薄膜、６
は電子放出部である。６１は、電子放出素子に素子電圧
Ｖｆを印加するための電源、６０は素子電極２−３間の
導電性薄膜４−５を流れる素子電流Ｉｆを測定するため
の電流計、６４は素子の電子放出部６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。６３
はアノード電極６４に電圧を印加するための高圧電源、
６２は放出電流Ｉｅを測定するための電流計である。一
例として、アノード電極の電圧を１ｋＶ〜１０ｋＶの範
囲とし、アノード電極と電子放出素子との距離Ｈを２ｍ
ｍ〜８ｍｍの範囲として測定を行うことができる。

【００７６】真空容器６５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６６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加熱できる。従って、この真空
処理装置を用いると、前述のアニール処理の工程も行う
ことができる。

【００７７】図７は、図６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Ｖ
ｆの関係を模式的に示した図である。図７においては、
放出電流Ｉｅが素子電流Ｉｆに比べて小さいので、任意
単位で示している。なお縦、横軸ともリニアスケールで
ある。

【００７８】図７からも明らかなように、本発明の適用
可能な表面伝導型電子放出素子は、放出電流Ｉｅに関し
て、三つの特徴的性質を有する。即ち、（１）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。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。（２）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。（３）アノード電極６４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。つまり、アノード
電極６４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。

【００７９】以上の説明より理解されるように、本発明
の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。図７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。従来例の通電フォーミングした素子では素
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）。

【００８０】『応用例』本発明の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。本発明の表面伝導型
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。

【００８１】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。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）、この配線と直交する方向
（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
複数個配し、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。

【００８２】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）乃至（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。

【００８３】以下この原理に基ずき、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。

【００８４】ｍ本のＸ方向配線８２は、Ｄｘ１、Ｄｘ
２．．．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、適宜設計される。
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８
３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）。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８
２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８
２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。

【００８５】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。

【００８６】配線８２と配線８３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。

【００８７】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。

【００８８】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。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１
０及び図１１を用いて説明する。図１０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９は、図
１０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
を行なうための駆動回路の一例を示すブロック図であ
る。

【００８９】図１０において、８１は電子放出素子を複
数配した電子源基板、１０１は電子源基板８１を固定し
たリアプレート、１０６はガラス基板１０３の内面に蛍
光膜１０４とメタルバック１０５等が形成されたフェー
スプレートである。１０２は支持枠であり、該支持枠１
０２には、リアプレート１０１、フェースプレート１０
６がフリットガラス等を用いて接続されている。１０８
は外囲器であり、例えば大気中あるいは窒素中で、４０
０〜５００℃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。８４は、図１における電子放出部
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。外囲器１０８は上述の如く、フェースープレー
ト１０６、支持枠１０２、リアプレート１０１で構成さ
れる。リアプレート１０１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１０１は不要とするこ
とができる。即ち、基板８１に直接支持枠１０２を封着
し、フェースプレート１０６、支持枠１０２及び基板８
１で外囲器１０８を構成しても良い。一方、フェスープ
レート１０６、リアプレート１０１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持つ構成にすることもできる。

【００９０】図９は、蛍光膜を示す模式図である。蛍光
膜１０４は、モノクロームの場合は一つの蛍光体のみか
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９１と蛍光体９２
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９２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１０４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。

【００９１】ガラス基板１０３に蛍光体を塗布する方法
は、モノクローム、カラーによらず沈降法、スラリー
法、印刷法等が採用できる。蛍光膜１０４の内面側に
は、通常メタルバック１０５が設けられる。メタルバッ
ク１０５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１０６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。

【００９２】フェースプレート１０６には、更に蛍光膜
１０４の導電性を高めるため、蛍光膜１０４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。

【００９３】図１０に示した画像形成装置は、例えば通
電フォーミング処理により電子放出部を形成した後、例
えば以下のようにして製造される。

【００９４】外囲器１０８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^-5パスカル程度の真空度の
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１０８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こともできる。これは、外囲器１
０８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１０８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^-3ないしは１×１０^-5パスカルの真空度を維
持するものである。

【００９５】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は画像表示表示パネル、１１２は走査回路、１１
３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。

【００９６】表示パネル１１１は、図１０に示した画像
形成装置と同様の構成であり、画像端子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Ｄｏｘ１
乃至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。

【００９７】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
０ｋＶ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。

【００９８】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乃至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ことにより構成することができ
る。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。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。

【００９９】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
度信号成分又は輝度信号と色差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
分は便宜上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。シフトレジスタ１１
４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（即ち、制御信号Ｔｓｆ
ｔは、シフトレジスタ１１４のシフトクロックであると
いうこともできる）。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乃至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。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１０３よ
り送られる制御信号Ｔｍｒｙに従って適宜Ｉｄ１乃至Ｉ
ｄｎの内容を記憶する。記憶された内容は、Ｉｄ’１乃
至Ｉｄ’ｎとして出力され、変調信号発生器１１７に入
力される。

【０１００】変調信号発生器１１７は、画像データＩ
ｄ’１乃至Ｉｄ’ｎ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１０１内の表面伝導型電子放出素子に印加され
る。

【０１０１】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、
例えば電子放出閾値以下の電圧を印加しても電子放出は
生じないが、電子放出閾値以上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Ｖ
ｍを変化させる事により出力電子ビームの強度を制御す
ることが可能である。また、パルスの幅Ｐｗを変化させ
ることにより出力される電子ビームの電荷の総量を制御
する事が可能である。

【０１０２】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。

【０１０３】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。

【０１０４】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をもアナログ信号式のもの
をも採用できる。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。

【０１０５】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、これには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１１
５の出力信号がデジタル信号かアナログ信号かにより、
変調信号発生器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伝導型電子放出素子の駆
動電圧にまで電圧増幅するための増幅器を付加すること
もできる。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。

【０１０６】このような構成をとり得る本発明の適用可
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１０５、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１０４に衝突し、発光が
生じて画像が形成される。

【０１０７】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方式を挙げたが入力信号はこれに限ら
れるものではなく、ＰＡＬ，ＳＥＣＡＭ方式など他、こ
れよりも多数の走査線からなるＴＶ信号（例えば、ＭＵ
ＳＥ方式をはじめとする高品位ＴＶ）方式をも採用でき
る。

【０１０８】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及び図１３を用いて説明する。

【０１０９】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のＤｘ１〜Ｄ
ｘ１０は、複数の電子放出素子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Ｄｘ１〜Ｄｘ１０の内、例えばＤｘ２、Ｄｘ４…の
偶数番目の配線を同一電位とすることもでき、また、隣
接するＤｘ２，Ｄｘ３等を同一配線とすることもでき
る。

【０１１０】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
１３０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８、図
１０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１０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１３４とフェースプレ
ート１０６の間にグリッド電極１３０を備えているか否
かである。

【０１１１】図１３においては、基板１３４とフェ−ス
プレ−ト１０６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−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−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。

【０１１２】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。

【０１１３】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−ムの蛍光体への照射を制御し、画像
を１ラインずつ表示すことができる。

【０１１４】本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
ができる。

【０１１５】

【実施例】以下に、実施例をあげて、本発明をさらに詳
述する。

【０１１６】［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（ａ），（ｂ）の
平面図及び断面図と同様である。本発明における表面伝
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、図６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。なお素子は比較の
ため２種類用意した。

【０１１７】図１において、１は基板、２と３は素子電
極、４と５は導電性薄膜、６は電子放出部である。

【０１１８】（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、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（ＲＤ−２０００
Ｎ−４１日立化成社製）にて形成し、真空蒸着法によ
り厚さ５０ｎｍのＰｔを堆積した。ホトレジストパター
ンを有機溶剤で溶解し、堆積膜をリフトオフし、素子電
極間隔Ｌは１０ミクロンとし、素子電極の幅Ｗ’を５０
０ミクロン、を有する素子電極２、３を形成した。

【０１１９】（工程−ｂ）電子放出素子の導電性薄膜
４，５をマスク蒸着をおこなうために、所望のメタルマ
スクを用いて，膜厚５ｎｍのＰｄ金属を、スパッタ法で
堆積した。こうして形成された導電性薄膜４，５のシー
ト抵抗値は約５ＫΩ／□であった。

【０１２０】（工程−ｃ）次に、基板を測定装置６に設
置し、真空ポンプにて排気し、１０^-4パスカルの真空度
に達した後、素子に素子電圧Ｖｆを印加するための電源
６１より、素子電極２、３間にそれぞれ電圧を印加し通
電処理（フォーミング処理）した。フォーミング処理の
電圧波形を図１７（ｂ）に示す。図１７（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１ｍ秒、Ｔ２を１０ｍ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て抵抗を測定した。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
１ＭΩ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。その時のフォーミング電圧Ｖｆは７〜８Ｖ
であった。

【０１２１】（工程−ｄ）続いて、所望のメタルマスク
を用いてＰｄ膜上にＣ₆₀を抵抗加熱法により膜厚約２０
ｎｍ堆積し、その上からプラズマＣＶＤ法によりダイモ
ンド層を２０ｎｍ形成した。形成条件は、基板温度４０
０℃、圧力１０パスカル，ガス流量をＨ₂＝１００ｓｃ
ｃｍ、ＣＨ₄＝１ｓｃｃｍとした。

【０１２２】ここで比較の為にＣ₆₀膜を成膜しない素子
も作製した。Ｃ₆₀をダイヤモンドの下地につけた素子を
素子Ａとし、つけない素子を素子Ｂとした。

【０１２３】上述の工程で作製し表面伝導電子放出素子
の特性及び形態を把握するために、上述の図６の測定評
価装置を用いて行った。またその後電子顕微鏡で形態の
観察した。また、顕微ラマンを用いて電子放出部近房を
観察も行った。

【０１２４】なお、評価装置の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^-6
パスカルとした。素子電極２及び３の間に素子電圧Ｖｆ
を１０〜５０Ｖ印加し、その時に流れる素子電流Ｉｆ及
び放出電流Ｉｅを測定したところ素子ＡではＶｆが２５
Ｖの場合に素子電流Ｉｆ＝４ｍＡ、放出電流Ｉｅ＝１０
μＡが観察されたが、素子ＢではＶｆが約２５Ｖで同様
の特性が得られた。

【０１２５】電子顕微鏡で観察した素子Ａの形態は、図
１，図３（ｃ）に示したものと同様である。顕微ラマン
で観察すると、電子放出部にダイアモンドのピークとＣ
₆₀のピークが観察された。

【０１２６】次に、これらの素子の動作安定性をみるた
めに１８Ｖを印加して駆動し、素子電流Ｉｆ，放出電流
Ｉｅの変化を観察した。この結果、基板Ａの素子の方
が、素子Ｂと比較して電流の減少やふらつきが少なく１
０％以下であった。これは素子Ａのほうが素子Ｂと比べ
駆動電圧が低く、またダイヤモンドと導電性薄膜の接合
性が改善されたためと考えられる。

【０１２７】以上より、電子放出部にダイアモンドとフ
ラーレンであるＣ₆₀を接合形成することにより駆動電圧
が下がり、その結果素子電流Ｉｆ，放出電流Ｉｅが安定
しかつ効率のよい電子放出素子を作製することが出来
た。

【０１２８】［実施例２］実施例１と同様な方法で表面
伝導電子放出素子を作製した。ただしＣ₆₀膜を成膜した
前後に、以下の処理を施した後にダイヤモンド膜を成膜
した。（素子２−１）Ｃ₆₀膜を成膜後水銀ランプにより紫外線
照射を行った。（素子２−２）Ｃ₆₀膜を成膜後ＣＦ４プラズマ処理をＲ
Ｆ放電により行った。（素子２−３）Ｃ₆₀膜を成膜する前にグラファイトをス
パッタ法により２０ｎｍ成膜した。

【０１２９】上述の工程で作製した素子の特性及び形態
を実施例１と比較するために、実施例１と同様の測定評
価を行った。またその後電子顕微鏡で形態の観察した。
また、顕微ラマンを用いて電子放出部近傍を観察も行っ
た。

【０１３０】素子電極２及び３の間に素子電圧Ｖｆを１
０〜２５Ｖ印加し、その時に流れる素子電流Ｉｆ及び放
出電流Ｉｅを測定したところ、いずれの素子でもＶｆが
１５Ｖの場合に素子電流Ｉｆが約６ｍＡ、放出電流Ｉｅ
が約１５μＡが観察され、上述の処理をしない場合と比
較し同じ駆動電圧でも数１０％増の放出電流が得られ
た。

【０１３１】電子顕微鏡で観察した（素子２−１）、
（素子２−２）の形態は、図１，３（ｃ）に示したもの
と同様であり、Ｃ₆₀は重合していることがわかった。ま
た顕微ラマンで観察すると、（素子２−１）、（素子２
−２）では電子放出部にダイヤモンドのピークとＣ₆₀の
ピークが観察され、素子２−３では更にグラファイトの
ピークも観察された。

【０１３２】これは上述の処理によりＣ₆₀同士の接合や
導電膜とＣ₆₀の接合性が改善されたためと考えられる。

【０１３３】以上より、電子放出部のフラーレンを重合
させたり、ダイヤモンドとフラーレン以外にグラファイ
トを形成することにより素子電流Ｉｆ，放出電流Ｉｅが
増大することが出来た。

【０１３４】［実施例３］実施例１と同様な方法で表面
伝導電子放出素子を作製した。ただしダイヤモンド膜を
成膜した後に以下の処理を施した。（素子３−１）Ｎｉをスパッタにより約１ｎｍ成膜し
た。（素子３−２）Ｔｉをスパッタにより約１ｎｍ成膜し
た。（素子３−３）Ｃｓを蒸着法により約１ｎｍ成膜した。（素子３−４）酸素プラズマ処理した後Ｃｓを蒸着法に
より約１ｎｍ成膜した。

【０１３５】上述の工程で作製した素子の特性及び形態
を実施例１と比較するために、実施例１と同様の測定評
価を行った。またその後電子顕微鏡で形態の観察した。
また、顕微ラマンを用いて電子放出部近傍の観察も行っ
た。

【０１３６】素子電極２及び３の間に素子電圧Ｖｆを１
０〜２５Ｖ印加し、その時に流れる素子電流Ｉｆが約５
ｍＡになる電圧を測定し、そのときの放出電流Ｉｅを測
定した。その結果、いずれの素子でもＶｆが約１２Ｖの
場合に素子電流Ｉｆが約５ｍＡになり、放出電流Ｉｅは
約１４μＡが観察され、上述の処理をしない場合と比較
し同じ駆動電圧を下げることが出来、さらに電子放出効
率も向上した。

【０１３７】これらの効果は表面処理を施すことにより
仕事関数が下がったためと考えられる。

【０１３８】次に、これらの（素子３−３）と（素子３
−４）の動作安定性をみるために１２Ｖを印加して駆動
し、素子電流Ｉｆ，放出電流Ｉｅの変化を観察した。こ
の結果、（素子３−４）の方が、（素子３−３）と比較
して電流の減少やふらつきが少なく５％以下であった。
これはＣｓの場合には（素子３−４）のほうが（素子３
−３）と比べ表面安定性が改善されたためと考えられ
る。

【０１３９】以上より、電子放出部のダイアモンドの表
面に極薄のメタルを形成することにより駆動電圧が下が
り、且つ放出電流効率を増大することが出来た。

【０１４０】［実施例４］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（ａ），（ｂ）の
平面図及び断面図と同様である。本発明における表面伝
導型電子放出素子の製造法は、基本的には図５とほぼ同
様である。以下、図１、６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。なお素子は比
較のため２種類用意した。

【０１４１】図１において、１は基板、２と３は素子電
極、４と５は導電性薄膜、６は電子放出部である。

【０１４２】（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、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（ＲＤ−２０００
Ｎ−４１日立化成社製）にて形成し、真空蒸着法によ
り厚さ５０ｎｍのＰｔを堆積した。ホトレジストパター
ンを有機溶剤で溶解し、堆積膜をリフトオフし、素子電
極間隔Ｌは１０ミクロンとし、素子電極の幅Ｗ’を５０
０ミクロン、を有する素子電極２、３を形成した。

【０１４３】（工程−ｂ）電子放出素子用のダイヤモン
ド分散をおこなうために、水、イソプロピルアルコール
（ＩＰＡ）、ポリビニルアルコール、ダイヤモンド微粒
子（デビアス社、天然ダイヤモンドＳＮＤ０〜１／４
μｍ）もしくはフラーレン結合ダイヤモンド微粒子を適
度に混合した溶液を用意し、その液を基板全体にスピン
コートしたのち空気中３５０℃でアニールしダイヤモン
ド微粒子もしくはフラーレン結合ダイヤモンド微粒子を
全面に付着させた。こうして形成された微粒子の密度は
１μｍ２あたり平均３個程度であった。

【０１４４】（工程−ｃ）電子放出素子の導電性薄膜
４，５をマスク蒸着をおこなうために、所望のメタルマ
スクを用いて，膜厚５ｎｍのＰｄ金属を、スパッタ法で
堆積した。こうして形成された導電性薄膜４，５のシー
ト抵抗値は約８ＫΩ／□であった。

【０１４５】（工程−ｄ）次に基板を測定装置に設置
し、真空ポンプにて排気して１０^-4パスカルの真空度に
達した後、素子に素子電圧Ｖｆを印加するための電源６
１により素子電極２、３間にそれぞれ電圧を印加し、通
電処理（フォーミング処理）した。フォーミング処理の
電圧波形を図１７（ｂ）に示す。

【０１４６】図１７（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
ｍ秒、Ｔ２を１０ｍ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
挿入して抵抗を測定した。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１ＭΩ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。それぞ
れの素子のフォーミング電圧Ｖｆは５〜７Ｖであった。

【０１４７】上述の工程で作製し表面伝導電子放出素子
の特性及び形態を把握するために、上述の図６の測定評
価装置を用いて行った。またその後電子顕微鏡で形態の
観察した。また、顕微ラマンを用いて、電子放出部近傍
の観察も行った。

【０１４８】実施例１と同様、評価装置のアノード電極
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
１ｘ１０^-6パスカルとした。素子電極２及び３の間に素
子電圧Ｖｆを１０〜２５Ｖ印加し、その時に流れる素子
電流Ｉｆ及び放出電流Ｉｅを測定したところダイヤモン
ド微粒子を用いた素子ではＶｆが２５Ｖの場合に素子電
流Ｉｆ＝４ｍＡ、放出電流Ｉｅ＝１０μＡが観察された
が、フラーレン結合ダイヤモンド微粒子を用いた素子で
はＶｆが約１２Ｖで同様の特性が得られた。

【０１４９】電子顕微鏡で観察した結果フラーレン結合
ダイヤモンド微粒子を用いた素子の形態は、図１，３
（ａ）に示したものと同様である。顕微ラマンで観察す
ると、電子放出部にダイアモンドのピークと重合したＣ
₆₀のピークが観察された。

【０１５０】以上より、電子放出部にダイアモンドとフ
ラーレンであるＣ₆₀を接合した微粒子を分散形成するこ
とにより駆動電圧が下げられ、かつ効率のよい電子放出
素子を作製することが出来た。

【０１５１】［実施例５］実施例１と同様な方法で表面
伝導型電子放出素子を作製し、素子を実施例１と同様の
評価装置６に設置し、真空ポンプにて排気し、１０^-6パ
スカル以下の真空度に達した後、素子電流、放出電流の
測定を行った。ただし素子作製工程を以下の様に変更し
た。（Ａ）素子作製後の水素を流しながら各圧力下で４００
℃アニールを行なった。（Ｂ）素子作製後の水素を流しながら各圧力下で初期駆
動を行なった。

【０１５２】上記（Ａ）、（Ｂ）の方法で作製した素
子、即ち、水素中で、アニール若しくは初期駆動を行っ
た素子は、これらの処理を行わなかった素子に比べ、素
子電流Ｉｆ，放出電流Ｉｅとも、約１／２となったが、
これらの内、水素の圧力を１０ ^-6パスカルないしそれ以
上として前記処理を行った素子では、１０時間以上駆動
しても放出電流の減少は見られず、またゆらぎも少なか
った。この原因として適当な圧力の水素の存在により、
ダイタモンドやフラーレンの表面の改質が考えられる。

【０１５３】［実施例６］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。

【０１５４】電子源の一部の平面図を図１４に示す。ま
た、図中のＡ−Ａ’に沿った断面図を１５図に示す。但
し、図１４、図１５、図１６で、同じ記号を示したもの
は、同じものを示す。ここで１は基板、８２は図８のＤ
ｘｎに対応するＸ方向配線（下配線とも呼ぶ）、８３は
図８のＤｙｎに対応するＹ方向配線（上配線とも呼
ぶ）、４と５は導電性薄膜、２、３は素子電極、１５１
は層間絶縁層、１５２は素子電極２と下配線８２と電気
的接続のためのコンタクトホールでり、１５３はダイヤ
モンド微粒子とフラーレンの混合層である。

【０１５５】次に製造方法を１６図により工程順に従っ
て具体的に説明する。

【０１５６】（工程−ａ）清浄化した青板ガラス上に厚
さ０.５μｍのシリコン酸化膜をスパッタ法で形成した
基板１上に、真空蒸着により厚さ５ｎｍのＣｒ、厚さ６
００ｎｍのＡｕを順次積層した後、ホトレジスト（ＡＺ
１３７０ヘキスト社製）をスピンナーにより回転塗
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、Ａｕ／Ｃｒ堆積
膜をウヱットエッチングして、所望の形状の下配線８２
を形成する（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１５１をＲＦスパッタ法により堆積す
る。

【０１５７】（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。

【０１５８】（工程−ｄ）層間絶縁層１５１上にダイヤ
モンドとフラーレン微粒子分散層１５３用のホトレジス
トパターンを形成した後、そのうえに基板全体に水、イ
ソプロピルアルコール（ＩＰＡ）、ポリビニルアルコー
ル、ダイヤモンド微粒子（デビアス社、天然ダイヤモン
ドＳＮＤ０〜１／４μｍ、ダイヤモンドは１重量％）
を混合した溶液をスピンコートした。そしてリフトオフ
により不要の部分を除去して、更に空気中３５０℃でア
ニールしてダイヤモンド微粒子の付着強度を上げた。

【０１５９】その後真空中の抵抗加熱蒸着法により、Ｃ
₆₀薄膜を約２０ｎｍの厚みでダイヤモンド微粒子分散部
分の上にメタルマスク蒸着し、ＣＦ₄プラズマ処理によ
りＣ₆ ₀薄膜を重合させて所望の形状のダイヤモンドとフ
ラーレンの混合層１５３を形成した。

【０１６０】（工程−ｅ）その後、素子電極２、３と導
電性薄膜４、５（この場合素子電極２と導電性薄膜４、
および素子電極３と導電性薄膜５は同じ材料を使用する
ため同時に得られる）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）にて形成
し、スパッタ法により厚さ２０ｎｍのＰｄを堆積した。
ホトレジストパターンを有機溶剤で溶解し、Ｐｄ堆積膜
をリフトオフして作成したところダイヤモンドフラーレ
ン混合層１５３で微粒子の凹凸があるためその部分だけ
高抵抗化した。そして素子電極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５００ｎｍのＡ
ｕを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。

【０１６１】（工程−ｆ）その後通電フォーミングによ
りフォーミングを行ったところ高抵抗部分であるダイヤ
モンドフラーレン混合層１５３の部分に電子放出部６が
得られた。

【０１６２】以上の工程により絶縁性基板１上に下配線
８２、層間絶縁層１５１、上配線８３、素子電極２、
３、導電性薄膜４、５、、ダイヤモンドフラーレン混合
層１５３、電子放出部６等を形成した。

【０１６３】つぎに、以上のようにして作成した電子源
を用いて表示装置を構成した例を、図８と図１０を用い
て説明する。

【０１６４】（工程−ｇ）上記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１をリアプレー
ト１０１上に固定した後、基板１の３ｍｍ上方に、フェ
ースプレート１０６（ガラス基板１０３の内面に蛍光膜
１０４とメタルバック１０５が形成されて構成される）
を支持枠１０２を介し配置し、フェースプレート１０
６、支持枠１０２、リアプレート１０１の接合部にフリ
ットガラスを塗布し、大気中で４００℃で１０分焼成す
ることで封着した。またリアプレート１０１への基板１
の固定もフリットガラスで行った。

【０１６５】蛍光膜１０４は、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１０４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１０３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１０４の内面側には通常メタルバック
１０５が設けられる。メタルバックは、蛍光膜作製後、
蛍光膜の内面側表面の平滑化処理を行い、その後Ａｌを
真空蒸着することで作製した。フェースプレート１０６
には、更に蛍光膜１０４の導電性を高めるため、蛍光膜
１０４の外面側に透明電極が設けられる場合もあるが、
本実施例では、メタルバックのみで十分な導電性が得ら
れたので省略した。

【０１６６】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。

【０１６７】（工程ーｈ）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、１０^-4パスカルの圧力にした状態で２
５０℃アニールを１時間施した。

【０１６８】次に１０^-5パスカル程度の真空度まで排気
し、不図示の排気管をガスバーナーで熱することで溶着
し外囲器の封止を行った。最後に封止後の真空度を維持
するために、高周波加熱法でゲッター処理を行った。

【０１６９】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な
いしＤｘｍ、Ｄｙ１ないしＤｙｎを通じ、走査信号及び
変調信号を不図示の信号発生手段よりそれぞれ、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１０５に数ｋＶ以上の高圧を印加し、電子ビ
ームを加速し、蛍光膜１０４に衝突させ、励起・発光さ
せることで画像を表示した。

【０１７０】本発明の画像表示装置は、明るくかつ安定
な表示が行えた。

【０１７１】［実施例７］図１８は、前記説明の表面伝
導型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、たとえばテレビジョン放送をはじめとする種
々の画像情報源より提供される画像情報を表示できるよ
うに構成した表示装置の一例を示すためのブロック図で
ある。図中、３３００はず１０で説明した画像形成装置
と同様なディスプレイパネル、３３０１は図１１で説明
した画像駆動回路と同様なディスプレイパネルの駆動回
路、３３０２はディスプレイコントローラ、３３０３は
マチプレクサ、３３０４はデコーダ、３３０５は入出力
インターフェース回路、３３０６はＣＰＵ、３３０７は
画像生成回路、３３０８および３３０９および３３１０
は画像メモリーインターフェース回路、３３１１は画像
入力インターフェース回路、３３１２および３３１３は
ＴＶ信号受信回路、３３１４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。

【０１７２】以下、画像信号の流れに沿って各部の機能
を説明してゆく。

【０１７３】まず、ＴＶ信号受信回路３３１３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、
衛星放送方式、衛星通信方式などの諸方式でもよい。ま
た、これらよりさらに多数の走査線よりなるＴＶ信号
（たとえばＭＵＳＥ方式をはじめとするいわゆる高品位
ＴＶ）は、大面積化や大画素数化に適した前記ディスプ
レイパネルの利点を生かすのに好適な信号源である。Ｔ
Ｖ信号受信回路３３１３で受信されたＴＶ信号は、デコ
ーダ３３０４に出力される。

【０１７４】また、ＴＶ信号受信回路３３１２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。前記ＴＶ信号受信回路３３１３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３３０４に出
力される。

【０１７５】また、画像入力インターフェース回路３３
１１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、上述と同様にいずれの方式の画像信号で
もよく、取り込まれた画像信号はデコーダ３３０４に出
力される。

【０１７６】また、画像メモリーインターフェース回路
３３１０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、上述と同様にいずれの方式の画像信号でもよく、取
り込まれた画像信号はデコーダ３３０４に出力される。

【０１７７】また、画像メモリインターフェース回路３
３０９は、ビデオディスク等に記憶されている画像信号
を取り込むための回路で、上述と同様にいずれの方式の
画像信号でもよく、取り込まれた画像信号はデコーダ３
３０４に出力される。

【０１７８】また、画像メモリインターフェース回路３
３０８は、いわゆる静止画ディスクや静止画カメラ等の
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３３０４に入力される。

【０１７９】また、入出力インターフェース回路３３０
５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ＣＰＵ３３０６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。

【０１８０】また、画像生成回路３３０７は、前記入出
力インターフェース回路３３０５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ＣＰＵ
３３０６より出力される画像データや文字・図形情報に
もとずき表示用画像データを生成するための回路であ
る。本回路の内部には、たとえば画像データや文字・図
形情報を蓄積するための書き換え可能メモリーや、文字
コードに対応する画像パターンが記憶されている読み出
し専用メモリーや、画像処理を行うためのプロセッサー
などをはじめとして画像の生成に必要な回路が組み込ま
れている。

【０１８１】本回路により生成された表示用画像データ
は、デコーダ３３０４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３３０５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。

【０１８２】また、ＣＰＵ３３０６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。

【０１８３】たとえば、マルチプレクサ３３０３に制御
信号を出力し、ディスプレイパネルに表示する画像信号
を適宜選択したり組み合わせたりする。また、その際に
は表示する画像信号に応じてディスプレイパネルコント
ローラ３３０２に対して制御信号を発生し、画面表示周
波数や走査方法（たとえばインターレースかノンインタ
ーレースか）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。

【０１８４】また、前記画像生成回路３３０７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３３０５を介して外
部のコンピュータやメモリーをアクセスして画像データ
や文字・図形情報を入力する。なお、ＣＰＵ３３０６
は、むろんこれ以外の目的の作業にも関わるものであっ
ても良い。たとえば、パーソナルコンピュータやワード
プロセッサなどのように、情報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３３０５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。

【０１８５】また、入力部３３１４は、前記ＣＰＵ３３
０６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、たとえばキーボードやマ
ウスのほか、ジョイスティック、バーコードリーダー、
音声認識装置など多様な入力機器を用いる事が可能であ
る。

【０１８６】また、デコーダ３３０４は、前記３３０７
ないし３３１３より入力される種々の画像信号を３原色
信号、または輝度信号とＩ信号、Ｑ信号に逆変換するた
めの回路である。なお、同図中に実線で示すように、デ
コーダ３３０４は内部に画像メモリーを備えるのが望ま
しい。これは、たとえばＭＵＳＥ方式をはじめとして、
逆変換するに際して画像メモリーを必要とするようなテ
レビ信号を扱うためである。また、画像メモリーを備え
る事により、静止画の表示が容易になる。また、画像圧
縮された画像信号を受信した場合には所定の方式によっ
て画像信号を伸長する場合にも必要である。あるいは前
記画像生成回路３３０７およびＣＰＵ３３０６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。

【０１８７】また、マルチプレクサ３３０３は、前記Ｃ
ＰＵ３３０６より入力される制御信号にもとずき、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３３０３はデコーダ３３０４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３３０１に出力する。その場合には、一画面表示
時間内で画像信号を切り替えて選択することにより、い
わゆる多画面テレビのように、一画面を複数の領域に分
けて領域によって異なる画像を表示することも可能であ
る。

【０１８８】また、ディスプレイパネルコントローラ３
３０２は、前記ＣＰＵ３３０６より入力される制御信号
にもとずき駆動回路３３０１の動作を制御するための回
路である。

【０１８９】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３３０１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、たと
えば画面表示周波数や走査方法（たとえばインターレー
スかノンインターレースか）を制御するための信号を駆
動回路３３０１に対して出力する。

【０１９０】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３３０１に対して出力する場
合もある。

【０１９１】また、駆動回路３３０１は、ディスプレイ
パネル３３００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３３０３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３３
０２より入力される制御信号にもとずいて動作するもの
である。

【０１９２】以上、各部の機能を説明したが、図１７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３
３００に表示する事が可能である。すなわち、テレビジ
ョン放送をはじめとする各種の画像信号はデコーダ３３
０４において逆変換・表示可能画像化された後、マルチ
プレクサ３３０３において適宜選択され、駆動回路３３
０１に入力される。一方、デイスプレイコントローラ３
３０２は、表示する画像信号に応じて駆動回路３３０１
の動作を制御するための制御信号を発生する。駆動回路
３３０１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３３００に駆動信号を印加する。これに
より、ディスプレイパネル３３００において画像が表示
される。これらの一連の動作は、ＣＰＵ３３０６により
統括的に制御される。

【０１９３】また、本表示装置においては、前記デコー
ダ３３０４に内蔵する画像メモリや、画像生成回路３３
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
る画像編集を行う事も可能である。また、本実施例の説
明では特に触れなかったが、上記画像処理や画像編集と
同様に、音声情報に関しても処理や編集を行なうための
専用回路を設けても良い。

【０１９４】したがって、本表示装置は、テレビジョン
放送の表示機器、テレビ会議の端末機器、静止画像およ
び動画像を扱う画像編集機器、コンピュータの端末機
器、ワードプロセッサをはじめとする事務用端末機器、
ゲーム機などの機能を一台で兼ね備えることが可能で、
産業用あるいは民生用として極めて応用範囲が広い。

【０１９５】なお、上記図１８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１８
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。たとえ
ば、本表示装置をテレビ電話機として応用する場合に
は、テレビカメラ、音声マイク、照明機、モデムを含む
送受信回路などを構成要素に追加するのが好適である。

【０１９６】本表示装置においては、とりわけ表面伝導
型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、本発明の表面伝導型放出素
子を電子ビーム源とするディスプレイパネルは輝度が高
く、駆動時の安定性の高い表示装置であった。

【０１９７】

【発明の効果】本発明の電子放出素子、特に表面伝導型
電子放出素子および製造方法により以下の効果が望まれ
る。（１）素子の電子放出量、および放出効率を増大でき
る。（２）素子の駆動電圧を下げることができる。（３）動作駆動時の放出電流のノイズや揺らぎを少なく
することができる。

【０１９８】さらに本発明の電子源によれば、入力信号
に応じて、複数個配置された電子放出素子から、任意の
電子放出素子の電子放出素子を制御できる。

【０１９９】本発明の画像形成装置によれば、大きな放
出電流、動作駆動時の放出電流のノイズおよび減少の少
ない本発明の電子放出素子を配置することで、入力信号
に応じて複数個配置された電子放出素子から任意の電子
放出素子の電子放出素子を制御しうるので、明るく、安
定なフラットカラーテレビが提供できた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明をの表面伝導型電子放出素子の構成を示
す模式的平面図及び断面図である。

【図２】本発明の適用可能な垂直型表面伝導型電子放出
素子の構成を示す模式図である。

【図３】本発明の表面伝導型電子放出素子の電子放出部
の拡大図である。

【図４】本発明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５】本発明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６】測定評価機能を備えた真空処理装置の１例を示
す模式図である。

【図７】本発明の表面伝導型電子放出素子の放出電流Ｉ
ｅ、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８】本発明の単純マトリクス配置した電子源の一例
を示す模式図である。

【図９】蛍光膜一例を示す模式図である。

【図１０】本発明をの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１１】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１２】本発明の梯子配置の電子源の一例を示す模式
図である。

【図１３】図１２の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１４】本発明の実施例９の電子源の一部の平面図で
ある。

【図１５】本発明の実施例９の電子源の一部の断面図で
ある。

【図１６】本発明の実施例９の工程図である。

【図１７】本発明の素子を作成するフォーミング電圧波
形の一例を示す図である。

【図１８】本発明の実施例１０の表示装置模の式図であ
る。

【図１９】本発明の背景技術となる電子放出素子の概念
図である。

【符号の説明】

１基板２素子電極３素子電極４導電性薄膜５導電性薄膜６電子放出部２１段さ形成部４１導電性薄膜４２フラーレン薄膜４３ダイヤモンド薄膜５１ダイヤモンドとフラーレンの微粒子層５２導電性薄膜６０素子電極２、３間を流れる素子電流Ｉｆを測定す
るための電流計６１電子放出素子に素子電圧Ｖｆを印加するための電
源６２素子の電子放出部６より放出される放出電流Ｉｅ
を測定するための電流計６３アノード電極６４に電圧を印加するための高圧電
源６４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６５真空装置６６排気ポンプ８１電子源基板８２Ｘ方向配線８３Ｙ方向配線８４表面伝導型電子放出素子８５結線９１黒色導電材９２蛍光体１０１リアプレート１０２支持枠１０３ガラス基板１０４蛍光膜１０５メタルバック１０６フェースプレート１０７高圧端子１０８外囲器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１２２Ｄｘ１〜Ｄｘ１０は前記電子放出素子を配線す
るための共通配線１３０グリッド電極１３１電子が通過するため空孔１３２Ｄｏｘ１，Ｄｏｘ２，．．．Ｄｏｘｍよりなる
容器外端子１３３グリッド電極１３０と接続されたＧ１、Ｇ２１３４電子源基板１５１層間絶縁層１５２素子電極２と下配線８２と電気的接続のための
コンタクトホール１５３ダイヤモンドとフラーレンの混合膜３３００ディスプレイパネル３３０１ディスプレイパネルの駆動回路３３０２ディスプレイコントローラ３３０３マチプレクサ３３０４デコーダ３３０５入出力インターフェース回路３３０６ＣＰＵ３３０７画像生成回路３３０１８，３３０９，３３１０画像メモリーインタ
ーフェース回路３３１１画像入力インターフェース回路３３１２，３３１３ＴＶ信号受信回路３３１４入力部

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一対の素子
電極と、導電性薄膜、及び電子放出部からなる表面伝導
型電子放出素子において、前記電子放出部に少なくともダイヤモンドとフラーレン
を有していることを特徴とする表面伝導型電子放出素
子。
【請求項２】請求項１に記載の表面伝導型電子放出素
子において、前記電子放出部に有するダイヤモンドとフ
ラーレンが、前記導電性薄膜が含有するダイヤモンドと
フラーレンを有していることを特徴とする表面伝導型電
子放出素子。
【請求項３】請求項１に記載の表面伝導型電子放出素
子において、前記電子放出部に有するダイヤモンドとフ
ラーレンが、ダイヤモンド微粒子とフラーレン含有層と
よりなることを特徴とする表面伝導型電子放出素子。
【請求項４】請求項１に記載の表面伝導型電子放出素
子において、前記電子放出部に有するダイヤモンドとフ
ラーレンが、ダイヤモンド含有層とフラーレン含有層の
積層構造よりなることを特徴とする表面伝導型電子放出
素子。
【請求項５】請求項１乃至４のいずれか１項に記載の
表面伝導型電子放出素子において、前記フラーレンがＣ
₆₀もしくはＣ₇₀であることを特徴とする表面伝導型電子
放出素子。
【請求項６】請求項１乃至５のいずれか１項に記載の
表面伝導型電子放出素子において、前記電子放出部が少
なくとも前記ダイヤモンドと前記フラーレンとグラファ
イトの混合物から形成されていることを特徴とする表面
伝導型電子放出素子。
【請求項７】請求項１乃至６のいずれか１項に記載の
表面伝導型電子放出素子において、前記フラーレンが重
合していることを特徴とする表面伝導型電子放出素子。
【請求項８】請求項１に記載の表面伝導型電子放出素
子において、前記ダイヤモンドが微粒子であることを特
徴とする表面伝導型電子放出素子。
【請求項９】請求項１乃至８のいずれか１項に記載の
表面伝導型電子放出素子において、前記電子放出部の表
面が厚さ１０ｎｍ以下で且つ仕事関数が４.５ｅＶ以下
の金属でコートされていることを特徴とする表面伝導型
電子放出素子。
【請求項１０】入力信号に応じて電子を放出する電子
源であって、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の表
面伝導型電子放出素子を、前記基体上に、複数個配置し
たことを特徴とした電子源。
【請求項１１】請求項１０に記載の電子源において、
前記基体に、複数の前記表面伝導型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よって接続
した表面伝導型電子放出素子の行を複数持ち、更に、変
調手段を有することを特徴とする電子源。
【請求項１２】請求項１０に記載の電子源において、
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、前記表面伝導型電子放
出素子の一対の素子電極とを接続した表面伝導型電子放
出素子を複数個配列したことを特徴とする電子源。
【請求項１３】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１０乃至１２のいずれか１項の電子源より構成さ
れたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１４】請求項１３項に記載の画像形成装置に
おいて、前記画像形成部材が、蛍光体を含むことを特徴
とする画像形成装置。
【請求項１５】請求項１乃至９のいずれか１項に記載
の表面伝導型電子放出素子を作製する際、少なくとも１
ＧＰａ以上の圧力で処理された前記フラーレンを用いる
ことを特徴とする電子放出素子の製法。
【請求項１６】請求項１乃至９のいずれか１項に記載
の表面伝導型電子放出素子を作製する行程において、前
記電子放出部の表面をプラズマで処理することを特徴と
する電子放出素子の製法。
【請求項１７】請求項１乃至９のいずれか１項に記載
の表面伝導型電子放出素子を作製する行程において、前
記電子放出部の表面を電磁波で照射することを特徴とす
る電子放出素子の製法。
【請求項１８】請求項９に記載の表面伝導型電子放出
素子を作製する際、前記金属をコートする前に前記電子
放出部の表面を酸化させることを特徴とする電子放出素
子の製法。
【請求項１９】請求項１乃至９のいずれか１項に記載
の表面伝導型電子放出素子を作製する際、１０^-6Ｐａ以
上の水素圧力下でアニール若しくは初期駆動する工程を
有することを特徴とする電子放出素子の製法。