JPH10188776A

JPH10188776A - 電子源と画像形成装置と中間電極形成方法とその装置

Info

Publication number: JPH10188776A
Application number: JP34630496A
Authority: JP
Inventors: Naohito Nakamura; 尚人中村; Hideaki Mitsutake; 英明光武; Hidetoshi Suzuki; 英俊鱸
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1996-12-25
Filing date: 1996-12-25
Publication date: 1998-07-21

Abstract

(57)【要約】【課題】電子放出素子から電子照射体に出力される電
子軌道のずれを最小にして、高品質の画像を形成する電
子源と画像形成装置と中間電極形成方法とその装置を提
供する。【解決手段】複数の電子放出素子を有する光透過性基
板１００１と、光透過性基板の複数の電子放出素子のそ
れぞれから放出された電子の照射を受ける電子照射体
と、光透過性基板と電子照射体との間に配置され、複数
の電子放出素子のそれぞれから放出される電子の通過孔
を有する中間電極（１１、８）とを備え、複数の電子放
出素子の電極のうちの少なくとも一方は、光透過性電極
である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子源と画像形成
装置と中間電極形成方法とその装置、特に、表面伝導型
電子放出素子を多数個備えた電子源と、それを用いた画
像形成装置、さらに、その画像形成装置に組み込まれる
中間電極の形成方法とその装置に関する。

【従来の技術】従来から、電子放出素子として熱陰極素
子と冷陰極素子の２種類が知られている。このうち冷陰
極素子では、たとえば、表面伝導型放出素子や、電界放
出型素子（以下ＦＥ型と記す）や、金属／絶縁層／金属
型放出素子（以下ＭＩＭ型と記す）などが知られてい
る。

【０００２】表面伝導型放出素子としては、たとえば、
M.I.Elinson,“Radio Eng”.Electron Phys., 10, 129
0, (1965)や後述する他の例が知られている。

【０００３】表面伝導型放出素子は、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
伝導型放出素子としては、前記エリンソン等によるＳｎ
Ｏ2薄膜を用いたものの他に、Ａｕ薄膜によるもの［G.D
ittmer:“Thin Solid Films”, 9, 317(1972)］や、Ｉ
ｎ2Ｏ3／ＳｎＯ2薄膜によるもの［M.Hartwell and C.G.
Fonstad:“IEEE Trans.ED Conf.”,519(1975)］や、カ
ーボン薄膜によるもの［荒木久他：真空、第２６巻、
第１号、２２（１９８３）］等が報告されている。

【０００４】これらの表面伝導型放出素子の素子構成の
典型的な例として、図１に前述のＭ．Ｈａｒｔｗｅｌｌ
らによる素子の平面図を示す。同図において、３００１
は基板で、３００４はスパッタで形成された金属酸化物
よりなる導電性薄膜である。導電性薄膜３００４は図示
のようにＨ字形の平面形状に形成されている。該導電性
薄膜３００４に後述の通電フォーミングと呼ばれる通電
処理を施すことにより、電子放出部３００５が形成され
る。図中の間隔Ｌは、０．５〜１［ｍｍ］，Ｗは、０．
１［ｍｍ］で設定されている。

【０００５】尚、図示の便宜から、電子放出部３００５
は導電性薄膜３００４の中央に矩形の形状で示したが、
これは模式的なものであり、実際の電子放出部の位置や
形状を忠実に表現しているわけではない。

【０００６】Ｍ．Ｈａｒｔｗｅｌｌらによる素子をはじ
めとして上述の表面伝導型放出素子においては、電子放
出を行う前に導電性薄膜３００４に通電フォーミングと
呼ばれる通電処理を施すことにより電子放出部３００５
を形成するのが一般的であった。すなわち、通電フォー
ミングとは、前記導電性薄膜３００４の両端に一定の直
流電圧、もしくは、例えば、１Ｖ／分程度の非常にゆっ
くりとしたレートで昇圧する直流電圧を印加して通電
し、導電性薄膜３００４を局所的に破壊もしくは変形も
しくは変質せしめ、電気的に高抵抗な状態の電子放出部
３００５を形成することである。

【０００７】尚、局所的に破壊もしくは変形もしくは変
質した導電性薄膜３００４の一部には、亀裂が発生す
る。前記通電フォーミング後に導電性薄膜３００４に適
宜の電圧を印加した場合には、前記亀裂付近において電
子放出が行われる。

【０００８】また、ＦＥ型の例は、たとえば、W.P.Dyke
&W.W.Dolan,“Field emission”, Advance in Electron
Physics,8,89(1956)や、あるいは、 C.A.Spindt,“Ph
ysical properties of thin-film field emission cath
odes with molybdenium cones”, J.Appl. Phys., 47,
5248(1976)などが知られている。

【０００９】ＦＥ型の素子構成の典型的な例として、図
２に前述のＣ．Ａ．Ｓｐｉｎｄｔらによる素子の断面図
を示す。同図において、３０１０は基板で、３０１１は
導電材料よりなるエミッタ配線、３０１２はエミッタコ
ーン、３０１３は絶縁層、３０１４はゲート電極であ
る。本素子は、エミッタコーン３０１２とゲート電極３
０１４の間に適宜の電圧を印加することにより、エミッ
タコーン３０１２の先端部より電界放出を起こさせるも
のである。

【００１０】また、ＦＥ型の他の素子構成として、図２
のような積層構造ではなく、基板上に基板平面とほぼ平
行にエミッタとゲート電極を配置した例もある。

【００１１】また、ＭＩＭ型の例としては、たとえば、
C.A.Mead,“Operationof tunnel emission Devices”,
J.Appl. Phys., 32, 646(1961)などが知られている。Ｍ
ＩＭ型の素子構成の典型的な例を図３に示す。同図は断
面図であり、図において、３０２０は基板で、３０２１
は金属よりなる下電極、３０２２は厚さ１００オングス
トローム程度の薄い絶縁層、３０２３は厚さ８０〜３０
０オングストローム程度の金属よりなる上電極である。
ＭＩＭ型においては、上電極３０２３と下電極３０２１
の間に適宜の電圧を印加することにより、上電極３０２
３の表面より電子放出を起こさせるものである。

【００１２】上述の冷陰極素子は、熱陰極素子と比較し
て低温で電子放出を得ることができるため、加熱用ヒー
タを必要としない。したがって、熱陰極素子よりも構造
が単純であり、微細な素子を作成可能である。また、基
板上に多数の素子を高い密度で配置しても、基板の熱溶
融などの問題が発生しにくい。また、熱陰極素子がヒー
タの加熱により動作するため応答速度が遅いのとは異な
り、冷陰極素子の場合には応答速度が速いという利点も
ある。

【００１３】このため、冷陰極素子を応用するための研
究が盛んに行われてきている。

【００１４】たとえば、表面伝導型放出素子は、冷陰極
素子のなかでも特に構造が単純で製造も容易であること
から、大面積にわたり多数の素子を形成できる利点があ
る。そこで、たとえば本出願人による特開昭６４−３１
３３２において開示されるように、多数の素子を配列し
て駆動するための方法が研究されている。

【００１５】また、表面伝導型放出素子の応用について
は、たとえば、画像表示装置、画像記録装置などの画像
形成装置や、荷電ビーム源等が研究されている。

【００１６】特に、画像表示装置への応用としては、た
とえば、本出願人によるＵＳＰ５，０６６，８８３や特
開平２−２５７５５１や特開平４−２８１３７において
開示されているように、表面伝導型放出素子と電子ビー
ムの照射により発光する蛍光体とを組み合わせて用いた
画像表示装置が研究されている。表面伝導型放出素子と
蛍光体とを組み合わせて用いた画像表示装置は、従来の
他の方式の画像表示装置よりも優れた特性が期待されて
いる。たとえば、近年普及してきた液晶表示装置と比較
しても、自発光型であるためバックライトを必要としな
い点や、視野角が広い点が優れていると言える。

【００１７】また、ＦＥ型を多数個ならべて駆動する方
法は、たとえば本出願人によるＵＳＰ４，９０４，８９
５に開示されている。また、ＦＥ型を画像表示装置に応
用した例として、たとえば、Ｒ．Ｍｅｙｅｒらにより報
告された平板型表示装置が知られている。[R.Meyer:"Re
cent Development on Microtips Display at LETI",Tec
h.Digest of 4th Int. Vacuum Microelectronics Con
f.,Nagahama,pp.6〜9(1991)] また、ＭＩＭ型を多数個並べて画像表示装置に応用した
例は、たとえば本出願人による特開平３−５５７３８に
開示されている。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】発明者らは、上記従来
の技術に記載したものをはじめとして、さまざまな材
料、製法、構造の冷陰極素子を試みてきた。さらに、多
数の冷陰極素子を配列したマルチ電子ビーム源、ならび
にこのマルチ電子ビーム源を応用した画像表示装置につ
いて研究を行ってきた。

【００１９】発明者らは、たとえば、図４に示す電気的
な配線方法によるマルチ電子ビーム源を試みてきた。す
なわち、冷陰極素子を２次元的に多数個配列し、これら
の素子を図示のようにマトリクス状に配線したマルチ電
子ビーム源である。

【００２０】図中、４００１は冷陰極素子を模式的に示
したもの、４００２は行方向配線、４００３は列方向配
線である。行方向配線４００２および列方向配線４００
３は、実際には有限の電気抵抗を有するものであるが、
図においては配線抵抗４００４および４００５として示
されている。上述のような配線方法を、単純マトリクス
配線と呼ぶ。

【００２１】なお、図示の便宜上、６×６のマトリクス
で示しているが、マトリクスの規模はむろんこれに限っ
たわけではなく、たとえば画像表示装置用のマルチ電子
ビーム源の場合には、所望の画像表示を行うのに足りる
だけの素子を配列し配線するものである。

【００２２】冷陰極素子を単純マトリクス配線したマル
チ電子ビーム源においては、所望の電子ビームを出力さ
せるため、行方向配線４００２および列方向配線４００
３に適宜の電気信号を印加する。たとえば、マトリクス
の中の任意の１行の冷陰極素子を駆動するには、選択す
る行の行方向配線４００２には選択電圧Ｖｓを印加し、
同時に非選択の行の行方向配線４００２には非選択電圧
Ｖｎｓを印加する。これと同期して列方向配線４００３
に電子ビームを出力するための駆動電圧Ｖｅを印加す
る。この方法によれば、配線抵抗４００４および４００
５による電圧降下を無視すれば、選択する行の冷陰極素
子には、Ｖｅ−Ｖｓの電圧が印加され、また、非選択行
の冷陰極素子にはＶｅ−Ｖｎｓの電圧が印加される。Ｖ
ｅ,Ｖｓ,Ｖｎｓを適宜の大きさの電圧にすれば、選択す
る行の冷陰極素子だけから所望の強度の電子ビームが出
力されるはずであり、また、列方向配線の各々に異なる
駆動電圧Ｖｅを印加すれば、選択する行の素子の各々か
ら異なる強度の電子ビームが出力されるはずである。ま
た、駆動電圧Ｖｅを印加する時間の長さを変えれば、電
子ビームが出力される時間の長さも変えることができる
はずである。

【００２３】したがって、冷陰極素子を単純マトリクス
配線したマルチ電子ビーム源はいろいろな応用可能性が
あり、たとえば、画像情報に応じた電気信号を適宜印加
すれば、画像表示装置用の電子源として好適に用いるこ
とができる。

【００２４】しかしながら、冷陰極素子を単純マトリク
ス配線したマルチ電子ビーム源には、実際には以下に述
べるような問題が発生していた。

【００２５】図５は、冷陰極素子を単純マトリクス配線
したマルチ電子ビーム源の模式図である。

【００２６】接続電極４００６と４００７とにより、そ
れぞれ行方向配線４００２と列方向配線４００３に電気
的に接続された素子電極４００８間に電子放出部４００
９が形成され一つの冷陰極素子４００１が構成されてい
る。

【００２７】前述したように、単純マトリクス構成では
上記配線及び該配線と接続された冷陰極素子だけで、任
意の素子のＯＮ／ＯＦＦを制御でき、非常に簡単な構成
で画像表示用に好適な電子源が得られる。

【００２８】このような電子源を画像表示装置に用いる
場合は、該電子源の照射により画像を形成する画像形成
部材（通常、蛍光体）を電子源と対向して配置し、該画
像形成部材と一体に加速電極を形成し、加速電圧を印加
して電子ビームのターゲット電位を与えることで電子ビ
ームを画像形成部材に衝突させ発光させるのが通常であ
る。ところが、このような行列配線に接続された冷陰極
素子が形成された基板と、該基板と対向して配置される
内面に蛍光体が塗布されたフェースプレートという構成
要素のみで画像表示装置を構成すると、電子ビームの軌
道や蛍光体面に当たった時のサイズ（以下ビームスポッ
トサイズ、あるいは、単にスポットサイズと言う）が、
時間とともに変化したり、変動したりする問題が生じて
いた。

【００２９】特に、電子ビームのサイズが大きくなるこ
とが多く生じており、これら電子ビームの位置の変化や
スポットサイズの変化は、特に蛍光体をＲ，Ｇ，Ｂ３原
色に塗り分け、電子源から放出された電子ビームを所望
の色の蛍光体に照射しカラー画像を形成するカラー画像
表示装置では、多色の蛍光体にビームがずれて発光させ
ることにより、色ムラや色純度の低下の原因となり問題
であった。

【００３０】また、画面全体に単色の蛍光体がで塗布さ
れたモノクローム画像表示装置の場合においても、電子
ビームの位置ズレや、スポットサイズの変化は解像度の
低下や画像の揺れを生じて問題であった。

【００３１】本発明は、上記従来例に鑑みてなされたも
ので、電子放出素子から電子照射体に出力される電子軌
道のずれを最小にして、高品質の画像を形成する電子源
と画像形成装置と中間電極形成方法とその装置を提供す
ることを目的とする。

【００３２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の電子源と画像形成装置と中間電極形成方法
とその装置は以下の構成を備える。即ち、電子放出素子
の電極のうちの少なくとも一方は、光透過性電極である
前記電子放出素子と、前記電子放出素子を形成する光透
過性基板とを備える。

【００３３】また、別の発明は、複数の電子放出素子を
有する光透過性基板と、前記光透過性基板の複数の電子
放出素子のそれぞれから放出された電子の照射を受ける
電子照射体と、前記光透過性基板と前記電子照射体との
間に配置され、前記複数の電子放出素子のそれぞれから
放出される電子の通過孔を有する中間電極とを備え、前
記複数の電子放出素子の電極のうちの少なくとも一方
は、光透過性電極である。

【００３４】また、別の発明は、複数の電子放出素子を
有する光透過性基板と前記複数の電子放出素子のそれぞ
れから放出された電子の照射を受ける電子照射体との間
に配置され、前記複数の電子放出素子のそれぞれから放
出される電子の通過孔を有する中間電極の形成方法であ
って、所定の光源からの出力光を、前記光透過性基板と
前記複数の電子放出素子それぞれの光透過性電極を通じ
て、前記光透過性基板の上部に配置されたレジスト層を
有する基板に照射する露光工程と、前記露光工程で露光
された前記レジスト層を有する基板をエッチングするエ
ッチング工程とを備える。

【００３５】また、別の発明は、複数の電子放出素子を
有する光透過性基板と前記複数の電子放出素子のそれぞ
れから放出された電子の照射を受ける電子照射体との間
に配置され、前記複数の電子放出素子のそれぞれから放
出される電子の通過孔を有する中間電極の形成装置であ
って、所定の光源からの出力光を、前記光透過性基板と
前記複数の電子放出素子それぞれの光透過性電極を通じ
て、前記光透過性基板の上部に配置されたレジスト層を
有する基板に照射する露光手段と、前記露光手段で露光
された前記レジスト層を有する基板をエッチングするエ
ッチング手段とを備える。

【００３６】

【発明の実施の形態】はじめに、本発明の実施の形態の
画像形成装置のポイントを要約した後に、その詳細な説
明に入るものとする。

【００３７】本発明の実施の形態の画像形成装置は、複
数の冷陰極型電子放出素子の形成された基板と、該基板
と対向して配置され、少なくとも該電子放出素子から放
出された電子を加速するための電極からなる電子照射体
と、該基板と電子照射体との間に配置され、前記複数の
電子放出素子から放出されたそれぞれの電子線の通過孔
を有する中間電極とを少なくとも有する電子線装置にお
いて、前記基板が光透過性部材からなるとともに、前記
複数の電子放出素子の電子放出部の各々の位置に対応し
て、該基板の一方の面から他方の面ヘ光を透過する部位
を有る。

【００３８】また、上記冷陰極型電子放出素子は、基板
上に形成された少なくとも一対の電極間に電圧を印加す
ることで電子放出する素子であり、該電子放出素子を構
成する一対の電極の一方が行方向配線に、他方が列方向
配線に接続されて、基板上に複数の電子放出素子が配置
されていても良い。

【００３９】上記いずれの場合も、前記中間電極の電子
線通過孔は、電子放出素子が形成された基板の光透過性
部位を透過する光により位置決めされ、形成されること
を特徴とし、また、電子放出素子としては、特に表面伝
導型電子放出素子であることが望ましい。

【００４０】さらに、上記電子線装置において、電子照
射体に画像形成部材を用いた場合には、画像形成装置に
応用でき、特に画像形成部材として蛍光体を用いた場合
は、自発光の動画表示可能な画像形成装置に応用できる
ことを特徴とする。

【００４１】前述した電子線の位置ずれやスポットサイ
ズの変化の原因は、素子を作製した基板表面上の絶縁面
ヘの不測の電荷、特に正電荷が滞留することによると、
発明者らは実験の結果から考えている。

【００４２】単純マトリクス構成では、前述のように行
列配線の各々に選択／非選択電圧か駆動電圧かが印加さ
れ、任意の素子から電子放出させるため、図５では省略
しているが、少なくとも行方向配線と列方向配線との交
点Ａは電気的に絶縁されるよう絶縁層が形成されてい
る。

【００４３】また、それ以外（絶縁層にて層構造にて絶
縁される部分以外）の部分でも、行方向配、列方向配
線、及び素子電極とが、所定の電気的接続を成す電極以
外と短絡しないように、図中Ｂのように基板上平面的に
離間して配置される必要がある。

【００４４】いずれにせよ、電子線のターゲットとなる
蛍光体面等の電子照射体面から見て、電子源を作製した
基板上には従来の、特に単純マトリクス構造の電子線装
置や画像形成装置では、絶縁層が存在することが避けら
れない。

【００４５】また、電子線を用いる電子線装置の場合、
当然その装置の内部は真空であることが必要であり、装
置内は通常１０×ｅの−６乗トール(torr)以上の真空度
となっているが、このような真空度においても、残留す
る気体分子は、真空中にかなり存在し、それらの残留気
体分子のうち、電子線と衝突することにより、電離しイ
オン化するものが、ある確率で存在する。

【００４６】これらイオンのうち、負イオンは、電子と
同じ方法に加速され、蛍光体面（電子照射体面）に達
し、加速電極に流れるが、正イオンは、電子線加速電界
と逆方向、すなわち、素子を作製した基板側に加速され
る。

【００４７】しかも、イオンの質量は、電子に比べ非常
に重いため、電子放出素子の電子放出部近傍の電界（選
択電圧と駆動電圧とによって生じる電界）の影響を受け
曲がることがほとんどないまま、素子基板に達する。

【００４８】従って、電子照射体面側から見て、素子基
板上に絶縁層や絶縁表面が存在する場合、そこに向かっ
て加速され衝突する正イオンは、ある確率で存在する。

【００４９】単位時間あたり絶縁表面に衝突するイオン
は、真空度を良くするほど、減らすことは可能だが、一
度絶縁表面に衝突したイオンの移動度は非常に低いた
め、長時間装置の駆動を行えば、やはり、正イオンが絶
縁表面上にたまり、帯電現象が発生する。

【００５０】実際、上記を裏付けるように、発明者らの
実験によると、単位時間あたりの電子の発生量と、ビー
ムスポットサイズが変化するのに要する時間とは対応し
ており、電子量を増やすと、ビームスポットサイズの変
化は、速く進む。

【００５１】また、一度ビームスポットサイズが変化し
た状態で、電子の放出をやめ、その後加速電圧をオフ
し、１時間後、加速電圧を印加してから、電子を放出さ
せると、ビームスポットの変化（位置、あるいはサイ
ズ）は元のままであった。しかるに、電子線を放出した
まま（電子放出素子を駆動したまま）、加速電圧をゆっ
くりと下げ０Ｖとし、その後、電子放出をやめた条件
で、再度加速電圧を印加、電子放出開始の順に行い、電
子線スポットの状態を観察すると、ビームスポットは、
帯電が生じていない（変化する前の）スポット位置とサ
イズであり、その後、徐々にスポットサイズが変化し
た。

【００５２】上述の実験の後半に述べた部分は、電子が
放出した状態で、加速電圧を下げていくと、電子は帯電
していた正イオンにシャワー状に衝突し、その電荷を中
和したものと、発明者らは考えている。

【００５３】以上から、発明者らは、素子基板上の絶縁
表面上に正イオンがたまり、帯電することが、単純マト
リクス素子構成を用いた、電子線装置において、電子線
スポットサイズの位置や大きさが変化する原因と考え、
本発明を成すに至った。

【００５４】すなわち、本発明においては、単純マトリ
クス素子構成を用いた電子線装置において、行列配線の
絶縁性を確保しながら、簡単な構成で、上記問題を解決
するため、素子が作製された基板と、該基板と対応して
配置される電子照射体との間に、該電子放出素子から放
出された電子線の電子照射体への照射を妨げない電子通
過孔を有する中間電極を配置し、素子基板の絶縁体の部
分が、電子照射体側から該基板を見た時、ほとんど露出
することがないようにすることで、電子線の飛翔中に発
生した正イオンが素子基板上に滞留しないようにし、電
子線の軌道を安定化させたものである。

【００５５】また、前記格子電極は、上記目的のため、
電子線通過孔以外はなるべく広く素子基板面を覆ってい
た方が絶縁体の露出を防げるので好ましく、そのために
は前記電子線通過孔の径は必要最小限とする必要がある
が、逆に電子線通過孔の径が小さいと、該電子線通過光
と電子放出素子の電子放出部との相対的な位置のわずか
なずれも、電子線の軌道に影響を与え、またフェースプ
レートへの電子線の照射を遮蔽してしまったりすること
になるため、中間電極を配置する時の位置精度が非常に
厳しくなる。

【００５６】そこで本発明の実施の形態においては、電
子放出素子が形成される基板に光透過性部材を用いると
ともに、該電子放出素子の電子放出部の各々に対応し
て、該基板の一方の面から他方の面ヘ光を透過する部位
を有するように電子放出素子を形成する。

【００５７】さらに、前記中間電極上の電子線通過孔
を、前記電子放出素子が形成された基板の光透過性部位
を透過する光により位置決めをし、形成することによ
り、電子放出素子と電子線通過孔を有す中間電極とを、
それぞれ独立に作成する場合に対し、電子放出素子の電
子放出部と中間電極の電子線通過孔との作製時のパター
ンの独立したずれがほとんど生じないため、両者を位置
合わせをする際の組立誤差は残るものの、従来に比べ、
その誤差は非常に小さくでき、また、位置合わせを著し
く容易にするものである。

【００５８】以下、本発明に係る実施の形態を詳細に説
明する。

【００５９】［実施の形態１］本発明の第一の実施の形
態の電子線装置において、電子照射体に電子線の照射に
応じ発光する蛍光体を用いた画像形成装置の斜視図を図
６に示す。

【００６０】後述する方法で作製した基板１００１とフ
ェースプレート１００７との間に、素子基板面がフェー
スプレート側から見て電子線通過孔以外は覆われるよう
に、中間電極１が配置されている。これにより、素子基
板上の絶縁表面はほとんどフェースプレート側から見て
露出しなくなるため、前述したような、絶縁表面の帯電
によると思われる電子線の軌道ずれが防げる。

【００６１】中間電極１は、フェースプレートや素子を
作成する基板に用いたソーダ石灰ガラスと熱膨張率が近
いＦｅ，Ｎｉ，Ｃｒ合金を用い、その厚さは１００μｍ
としたが、これは、金属板であるからその表面抵抗は十
分低く、なんらかの電源等に接続されていれば正イオン
等の荷電粒子が滞ることはない。

【００６２】本実施の形態においては容器外端子Ｈｖ，
Ｈｇ（図６）を通じ、外部電源からフェースプレート及
び中間電極に所望の電圧Ｖａ，Ｖｇが印加される。ま
た、中間電極１は、素子基板１００１から１００μｍの
厚さの絶縁層を介して基板から１００μｍの高さに設置
した。本実施の形態においては、素子基板１００１とフ
ェースプレート１００７の内面との距離を５ｍｍとし、
電子線加速電圧（Ｖａ）として５ｋＶを印加した。この
時、中間電極１には、中間電極１がない場合と比べ、素
子基板〜フェースプレート間の電場がなるべく変化しな
いようにすることを目的とし、外部電源から容器外端子
Ｈｇを通じて、Ｖｇ＝１５０Ｖを印加した。これは、中
間電極がないときの中間電極中心（素子基板から１５０
μｍ上方）の電位に等しい。上記中間電極の位置は、素
子基板〜フェースプレート間のどこでも良いというわけ
ではない。というのは、中間電極が素子基板に対しあま
りに上方にある場合、電子放出素子から放出された電子
線は、フェースプレートに向かって加速される途中の中
間電極が配置された高さまで達するまでにかなりの運動
エネルギーを持つようになっているから、すでに、中間
電極の位置に達するまでに、残留ガスをイオン化してし
まい、このうち正イオンは基板方向に加速され素子基板
の絶縁表面に付着、滞ってしまうため、本発明の効果が
なくなってしまうからである。

【００６３】本実施の形態の画像形成装置の構造におい
ては、実験から、中間電極の素子電極との距離（Ｄとす
る）は、素子基板とフェースプレートの距離ｄの少なく
とも１／１０以下が適当であることがわかった。

【００６４】本実施の形態では、上述したように、ｄ＝
５ｍｍに対して素子基板と中間電極との距離Ｄは０．１
ｍｍだからｄ／１０より十分小さい。また、中間電極に
印加する電圧（Ｖｇとする）は、電子線の軌道が中間電
極の設置により乱され、所望の蛍光体に照射されないこ
とが必要と考え、フェースプレートに印加される電子線
加速電圧Ｖａに対し、Ｖｇ＝（Ｄ＋ｔ／２）/ｄ × Ｖａとした。

【００６５】ただし、ｔは中間電極の厚さ（本実施の形
態では１００μｍ）である。つまり、前述したように、
本実施の形態では、中間電極がない時の中間電極の厚さ
中心の位置の電位を中間電極に印加している。

【００６６】（表示パネルの構成と製造法）次に、本発
明に係る実施の形態の画像形成装置の表示パネルの構成
と製造法について、具体的な例を示して説明する。

【００６７】図６は、実施の形態に用いた表示パネルの
斜視図であり、内部構造を示すためにパネルの１部を切
り欠いて示している。

【００６８】図中、１００５はリアプレート、１００６
は側壁、１００７はフェースプレートであり、１００５
〜１００７により表示パネルの内部を真空に維持するた
めの気密容器を形成している。気密容器を組み立てるに
あたっては、各部材の接合部に十分な強度と気密性を保
持させるため封着する必要があるが、たとえば、フリッ
トガラスを接合部に塗布し、大気中あるいは窒素雰囲気
中で、摂氏４００〜５００度で１０分以上焼成すること
により封着を達成した。気密容器内部を真空に排気する
方法については後述する。リアプレート１００５には、
基板１００１が固定されているが、該基板上には表面伝
導型放出素子１００２がＮ×Ｍ個形成されている。

【００６９】Ｎ，Ｍは２以上の正の整数であり、目的と
する表示画素数に応じて適宜設定される。たとえば、高
品位テレビジョンの表示を目的とした表示装置において
は、Ｎ＝３０００，Ｍ＝１０００以上の数を設定するこ
とが望ましい。本実施の形態においては、Ｎ＝３０７
２，Ｍ＝１０２４とした。

【００７０】前記Ｎ×Ｍ個の表面伝導型放出素子は、Ｍ
本の行方向配線１００３とＮ本の列方向配線１００４に
より単純マトリクス配線されている。前記１００１〜１
００４によって構成される部分をマルチ電子ビーム源と
呼ぶ。

【００７１】なお、マルチ電子ビーム源の製造方法や構
造については後で詳しく述べる。

【００７２】本実施の形態においては、気密容器のリア
プレート１００５にマルチ電子ビーム源の基板１００１
を固定する構成としたが、マルチ電子ビーム源の基板１
００１が十分な強度を有するものである場合には、気密
容器のリアプレートとしてマルチ電子ビーム源の基板１
００１自体を用いてもよい。

【００７３】基板１００１の上方には基板との距離ｄを
一定に保つよう、フリットガラス等から成る絶縁層を介
して中間電極１が位置決めされて固定されている。

【００７４】また、フェースプレート１００７の下面に
は、画像形成部材として蛍光膜１００８が形成されてい
る。本実施の形態はカラー表示装置であるため、蛍光膜
１００８の部分にはＣＲＴの分野で用いられる赤、緑、
青、の３原色の蛍光体が塗り分けられている。

【００７５】各色の蛍光体は、たとえば、図７（Ａ）に
示すようにストライプ状に塗り分けられ、蛍光体のスト
ライプの間には黒色の導電体１０１０が設けてある。黒
色の導電体１０１０を設ける目的は、電子ビームの照射
位置に多少のずれがあっても表示色にずれが生じないよ
うにすることや、外光の反射を防止して表示コントラス
トの低下を防ぐこと、電子ビームによる蛍光膜のチャー
ジアップを防止することなどである。黒色の導電体１０
１０には、黒鉛を主成分として用いたが、上記の目的に
適するものであればこれ以外の材料を用いても良い。

【００７６】また、３原色の蛍光体の塗り分け方は前記
図７（Ａ）に示したストライプ状の配列に限られるもの
ではなく、たとえば図７（Ｂ）に示すようなデルタ状配
列や、それ以外の配列であってもよい。なお、モノクロ
ームの表示パネルを作成する場合には、単色の蛍光体材
料を蛍光膜１００８に用いればよく、また、黒色導電材
料は必ずしも用いなくともよい。

【００７７】また、蛍光膜１００８のリアプレート側の
面には、ＣＲＴの分野では公知のメタルバック１００９
を設けてある。メタルバック１００９を設けた目的は、
蛍光膜１００８が発する光の一部を鏡面反射して光利用
率を向上させることや、負イオンの衝突から蛍光膜１０
０８を保護することや、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や、蛍光膜１００８を
励起した電子の導電路として作用させることなどであ
る。メタルバック１００９は、蛍光膜１００８をフェー
スプレート基板１００７上に形成した後、蛍光膜表面を
平滑化処理し、その上にＡｌを真空蒸着する方法により
形成した。

【００７８】なお、蛍光膜１００８に低電圧用の蛍光体
材料を用いた場合には、メタルバック１００９は用いな
い。

【００７９】また、本実施の形態では用いなかったが、
加速電圧の印加用や蛍光膜の導電性向上を目的として、
フェースプレート基板１００７と蛍光膜１００８との間
に、たとえば、ＩＴＯを材料とする透明電極を設けても
よい。

【００８０】また、Ｄx1〜ＤxMおよびＤy1〜ＤyNおよび
Ｈｖ，Ｈｇは、当該表示パネル及び中間電極と不図示の
電気回路とを電気的に接続するために設けた気密構造の
電気接続用端子である。Ｄx1〜ＤxMはマルチ電子ビーム
源の行方向配線１００３と、Ｄy1〜ＤyNはマルチ電子ビ
ーム源の列方向配線１００４と、Ｈｖはフェースプレー
トのメタルバック１００９と電気的に接続している。

【００８１】また、気密容器内部を真空に排気するに
は、気密容器を組み立てた後、不図示の排気管と真空ポ
ンプとを接続し、気密容器内を１０のマイナス７乗［to
rr］程度の真空度まで排気する。その後、排気管を封止
するが、気密容器内の真空度を維持するために、封止の
直前あるいは封止後に気密容器内の所定の位置にゲッタ
ー膜（不図示）を形成する。ゲッター膜とは、たとえば
Ｂａを主成分とするゲッター材料をヒータもしくは高周
波加熱により加熱し蒸着して形成した膜であり、該ゲッ
ター膜の吸着作用により気密容器内は１×１０マイナス
５乗ないしは１×１０マイナス７乗［torr］の真空度に
維持される。

【００８２】以上、本発明実施の形態の表示パネルの基
本構成と製法を説明した。

【００８３】次に、前記実施の形態の表示パネルに用い
たマルチ電子ビーム源の製造方法について説明する。本
発明の画像表示装置に用いるマルチ電子ビーム源は、表
面伝導型放出素子を単純マトリクス配線した電子源であ
れば、表面伝導型放出素子の材料や形状あるいは製法に
制限はない。

【００８４】しかしながら、発明者らは、表面伝導型放
出素子の中では、電子放出部もしくはその周辺部を微粒
子膜から形成したものが電子放出特性に優れ、しかも製
造が容易に行えることを見いだしている。したがって、
高輝度で大画面の画像表示装置のマルチ電子ビーム源に
用いるには、最も好適であると言える。そこで、上記実
施の形態の表示パネルにおいては、電子放出部もしくは
その周辺部を微粒子膜から形成した表面伝導型放出素子
を用いた。

【００８５】そこで、まず好適な表面伝導型放出素子に
ついて基本的な構成と製法および特性を説明し、その後
で多数の素子を単純マトリクス配線したマルチ電子ビー
ム源の構造について述べる。

【００８６】（表面伝導型放出素子の好適な素子構成と
製法）電子放出部もしくはその周辺部を微粒子膜から形
成する表面伝導型放出素子の代表的な構成には、平面型
と垂直型の２種類があげられる。

【００８７】（平面型の表面伝導型放出素子）まず最初
に、平面型の表面伝導型放出素子の素子構成と製法につ
いて説明する。図８（ａ）（ｂ）に示すのはそれぞれ、
平面型の表面伝導型放出素子の構成を説明するための平
面図および断面図である。

【００８８】図中、１１０１は基板、１１０２と１１０
３は素子電極、１１０４は導電性薄膜、１１０５は通電
フォーミング処理により形成した電子放出部、１１１３
は通電活性化処理により形成した薄膜である。

【００８９】基板１１０１としては、たとえば、石英ガ
ラスや青板ガラスをはじめとする各種ガラス基板や、ア
ルミナをはじめとする各種セラミクス基板、あるいは上
述の各種基板上にたとえばＳｉＯ2を材料とする絶縁層
を積層した基板などを用いることができる。

【００９０】また、基板１１０１上に基板面と平行に対
向して設けられた素子電極１１０２と１１０３は、導電
性を有する材料、たとえば、Ｎｉ，Ｃｒ，Ａｕ，Ｍｏ，
Ｗ，Ｐｔ，Ｔｉ，Ｃｕ，Ｐｄ，Ａｇ等をはじめとする金
属、あるいはこれらの金属の合金、あるいはＩｎ2Ｏ3−
ＳｎＯ2をはじめとする金属酸化物、ポリシリコンなど
の半導体などの中から適宜材料を選択して用いればよい
が、本実施の形態では後述するように素子基板を透過す
る光で、中間電極に開口を設けるため、素子電極の一方
は光を透過するＩＴＯを用いた。電極を形成するには、
たとえば真空蒸着などの製膜技術とフォトリソグラフィ
ー、エッチングなどのパターニング技術を組み合わせて
用いれば容易に形成できるが、それ以外の方法（たとえ
ば印刷技術）を用いて形成してもさしつかえない。

【００９１】素子電極１１０２と１１０３の形状は、当
該電子放出素子の応用目的に合わせて適宜設計される。
一般的には、電極間隔Ｌは通常は数百オングストローム
から数百マイクロメーターの範囲から適当な数値を選ん
で設計されるが、なかでも表示装置に応用するために好
ましいのは数マイクロメーターより数十マイクロメータ
ーの範囲である。また、素子電極の厚さｔについては、
通常は数百オングストロームから数マイクロメーターの
範囲から適当な数値が選ばれる。

【００９２】また、導電性薄膜１１０４の部分には、微
粒子膜を用いる。ここで述べた微粒子膜とは、構成要素
として多数の微粒子を含んだ膜（島状の集合体も含む）
のことをさす。微粒子膜を微視的に調べれば、通常は、
個々の微粒子が離間して配置された構造か、あるいは微
粒子が互いに隣接した構造か、あるいは微粒子が互いに
重なり合った構造が観測される。

【００９３】微粒子膜に用いた微粒子の粒径は、数オン
グストロームから数千オングストロームの範囲に含まれ
るものであるが、なかでも好ましいのは１０オングスト
ロームから２００オングストロームの範囲のものであ
る。また、微粒子膜の膜厚は、以下に述べるような諸条
件を考慮して適宜設定される。すなわち、素子電極１１
０２あるいは１１０３と電気的に良好に接続するのに必
要な条件、後述する通電フォーミングを良好に行うのに
必要な条件、微粒子膜自身の電気抵抗を後述する適宜の
値にするために必要な条件などである。

【００９４】具体的には、数オングストロームから数千
オングストロームの範囲のなかで設定するが、なかでも
好ましいのは１０オングストロームから５００オングス
トロームの間である。

【００９５】また、微粒子膜を形成するのに用いられう
る材料としては、たとえば、Ｐｄ，Ｐｔ，Ｒｕ，Ａｇ，
Ａｕ，Ｔｉ，Ｉｎ，Ｃｕ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｚｎ，Ｓｎ，Ｔ
ａ，Ｗ，Ｐｂ，などをはじめとする金属や、ＰｄＯ，Ｓ
ｎＯ2，Ｉｎ2Ｏ3，ＰｂＯ，Ｓｂ2Ｏ3などをはじめとす
る酸化物や、ＨｆＢ2，ＺｒＢ2，ＬａＢ6，ＣｅＢ6，Ｙ
Ｂ4，ＧｄＢ4などをはじめとする硼化物や、ＴｉＣ，Ｚ
ｒＣ，ＨｆＣ，ＴａＣ，ＳｉＣ，ＷＣなどをはじめとす
る炭化物や、ＴｉＮ，ＺｒＮ，ＨｆＮなどをはじめとす
る窒化物や、Ｓｉ，Ｇｅなどをはじめとする半導体や、
カーボンなどがあげられ、これらの中から適宜選択され
る。

【００９６】以上述べたように、導電性薄膜１１０４を
微粒子膜で形成したが、そのシート抵抗値については、
１０の３乗から１０の７乗［オーム／□］の範囲に含ま
れるよう設定した。

【００９７】なお、導電性薄膜１１０４と素子電極１１
０２および１１０３とは、電気的に良好に接続されるの
が望ましいため、互いの一部が重なりあうような構造を
とっている。その重なり方は、図８の例においては、下
から、基板、素子電極、導電性薄膜の順序で積層した
が、場合によっては、下から基板、導電性薄膜、素子電
極、の順序で積層してもさしつかえない。

【００９８】また、電子放出部１１０５は、導電性薄膜
１１０４の一部に形成された亀裂状の部分であり、電気
的には周囲の導電性薄膜よりも高抵抗な性質を有してい
る。亀裂は、導電性薄膜１１０４に対して、後述する通
電フォーミングの処理を行うことにより形成する。亀裂
内には、数オングストロームから数百オングストローム
の粒径の微粒子を配置する場合がある。なお、実際の電
子放出部の位置や形状を精密かつ正確に図示するのは困
難なため、図８においては模式的に示した。

【００９９】また、薄膜１１１３は、炭素もしくは炭素
化合物よりなる薄膜で、電子放出部１１０５およびその
近傍を被覆している。薄膜１１１３は、通電フォーミン
グ処理後に、後述する通電活性化の処理を行うことによ
り形成する。薄膜１１１３は、単結晶グラファイト、多
結晶グラファイト、非晶質カーボン、のいずれかか、も
しくはその混合物であり、膜厚は５００［オングストロ
ーム］以下とするが、３００［オングストローム］以下
とするのがさらに好ましい。

【０１００】なお、実際の薄膜１１１３の位置や形状を
精密に図示するのは困難なため、図８においては模式的
に示した。また、平面図（図８（ａ））においては、薄
膜１１１３の一部を除去した素子を図示した。

【０１０１】以上、好ましい素子の基本構成を述べた
が、実施の形態においては以下のような素子を用いた。
すなわち、基板１１０１には青板ガラスを用い、素子電
極１１０２と１１０３にはＮｉ薄膜を用いた。素子電極
の厚さｔは１０００［オングストローム］、電極間隔Ｌ
は２［マイクロメータ］とした。

【０１０２】微粒子膜の主要材料としてＰｄもしくはＰ
ｄＯを用い、微粒子膜の厚さは約１００［オングストロ
ーム］、幅Ｗは１００［マイクロメータ］とした。

【０１０３】次に、好適な平面型の表面伝導型放出素子
の製造方法について説明する。図９（ａ）〜（ｅ）は、
表面伝導型放出素子の製造工程を説明するための断面図
で、各部材の表記は図８と同一である。

【０１０４】１）まず、図９（ａ）に示すように、基板
１１０１上に素子電極１１０２および１１０３を形成す
る。

【０１０５】形成するにあたっては、予め、基板１１０
１を洗剤、純水、有機溶剤を用いて十分に洗浄後、素子
電極の材料を堆積させる。（堆積する方法としては、た
とえば、蒸着法やスパッタ法などの真空成膜技術を用れ
ばよい。）その後、堆積した電極材料を、フォトリソグ
ラフィー・エッチング技術を用いてパターニングし、図
９（ａ）に示した一対の素子電極（１１０２と１１０
３）を形成する。

【０１０６】２）次に、図９（ｂ）に示すように、導電
性薄膜１１０４を形成する。

【０１０７】形成するにあたっては、まず、図９（ａ）
の基板に有機金属溶液を塗布して乾燥し、加熱焼成処理
して微粒子膜を成膜した後、フォトリソグラフィー・エ
ッチングにより所定の形状にパターニングする。ここ
で、有機金属溶液とは、導電性薄膜に用いる微粒子の材
料を主要元素とする有機金属化合物の溶液である。（具
体的には、本実施の形態では主要元素としてＰｄを用い
た。また、実施の形態では塗布方法として、ディッピン
グ法を用いたが、それ以外のたとえばスピンナー法やス
プレー法を用いてもよい）また、微粒子膜で作られる導電性薄膜の成膜方法として
は、本実施の形態で用いた有機金属溶液の塗布による方
法以外の、たとえば、真空蒸着法やスパッタ法、あるい
は化学的気相堆積法などを用いる場合もある。

【０１０８】３）次に、図９（ｃ）に示すように、フォ
ーミング用電源１１１０から素子電極１１０２と１１０
３の間に適宜の電圧を印加し、通電フォーミング処理を
行って、電子放出部１１０５を形成する。

【０１０９】通電フォーミング処理とは、微粒子膜で作
られた導電性薄膜１１０４に通電を行って、その一部を
適宜に破壊、変形、もしくは変質せしめ、電子放出を行
うのに好適な構造に変化させる処理のことである。微粒
子膜で作られた導電性薄膜のうち電子放出を行うのに好
適な構造に変化した部分（すなわち、電子放出部１１０
５）においては、薄膜に適当な亀裂が形成されている。
なお、電子放出部１１０５が形成される前と比較する
と、形成された後は素子電極１１０２と１１０３の間で
計測される電気抵抗は大幅に増加する。

【０１１０】通電方法をより詳しく説明するために、図
１０に、フォーミング用電源１１１０から印加する適宜
の電圧波形の一例を示す。微粒子膜で作られた導電性薄
膜をフォーミングする場合には、パルス状の電圧が好ま
しく、本実施の形態の場合には同図に示したようにパル
ス幅Ｔ１の三角波パルスをパルス間隔Ｔ２で連続的に印
加した。その際には、三角波パルスの波高値Ｖｐｆを順
次昇圧した。また、電子放出部１１０５の形成状況をモ
ニタするためのモニタパルスＰｍを適宜の間隔で三角波
パルスの間に挿入し、その際に流れる電流を電流計１１
１１で計測した。

【０１１１】実施の形態においては、たとえば、１０の
マイナス５乗［torr］程度の真空雰囲気下において、た
とえば、パルス幅Ｔ１を１［ミリ秒］、パルス間隔Ｔ２
を１０［ミリ秒］とし、波高値Ｖｐｆを１パルスごとに
０．１［Ｖ］ずつ昇圧した。そして、三角波を５パルス
印加するたびに１回の割りで、モニタパルスＰｍを挿入
した。フォーミング処理に悪影響を及ぼすことがないよ
うに、モニタパルスの電圧Ｖｐｍは０．１［Ｖ］に設定
した。そして、素子電極１１０２と１１０３の間の電気
抵抗が１×１０の６乗［オーム］になった段階、すなわ
ち、モニタパルス印加時に電流計１１１１で計測される
電流が１×１０のマイナス７乗［Ａ］以下になった段階
で、フォーミング処理にかかわる通電を終了した。

【０１１２】なお、上記の方法は、本実施の形態の表面
伝導型放出素子に関する好ましい方法であり、たとえば
微粒子膜の材料や膜厚、あるいは素子電極間隔Ｌなど表
面伝導型放出素子の設計を変更した場合には、それに応
じて通電の条件を適宜変更するのが望ましい。

【０１１３】４）次に、図９（ｄ）に示すように、活性
化用電源１１１２から素子電極１１０２と１１０３の間
に適宜の電圧を印加し、通電活性化処理を行って、電子
放出特性の改善を行う。

【０１１４】通電活性化処理とは、前記通電フォーミン
グ処理により形成された電子放出部１１０５に適宜の条
件で通電を行って、その近傍に炭素もしくは炭素化合物
を堆積せしめる処理のことである。（図においては、炭
素もしくは炭素化合物よりなる堆積物を部材１１１３と
して模式的に示した）なお、通電活性化処理を行うことにより、行う前と比較
して、同じ印加電圧における放出電流を典型的には１０
０倍以上に増加させることができる。

【０１１５】具体的には、１０のマイナス４乗ないし１
０のマイナス５乗［torr］の範囲内の真空雰囲気中で、
電圧パルスを定期的に印加することにより、真空雰囲気
中に存在する有機化合物を起源とする炭素もしくは炭素
化合物を堆積させる。堆積物１１１３は、単結晶グラフ
ァイト、多結晶グラファイト、非晶質カーボン、のいず
れかか、もしくはその混合物であり、膜厚は５００［オ
ングストローム］以下、より好ましくは３００［オング
ストローム］以下である。

【０１１６】通電方法をより詳しく説明するために、図
１１（ａ）に、活性化用電源１１１２から印加する適宜
の電圧波形の一例を示す。本実施の形態においては、一
定電圧の矩形波を定期的に印加して通電活性化処理を行
ったが、具体的には，矩形波の電圧Ｖａｃは１４
［Ｖ］，パルス幅Ｔ３は１［ミリ秒］，パルス間隔Ｔ４
は１０［ミリ秒］とした。なお、上述の通電条件は、本
実施の形態の表面伝導型放出素子に関する好ましい条件
であり、表面伝導型放出素子の設計を変更した場合に
は、それに応じて条件を適宜変更するのが望ましい。

【０１１７】図９（ｄ）に示す１１１４は、該表面伝導
型放出素子から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、直流高電圧電源１１１５および電流
計１１１６が接続されている。なお、基板１１０１を、
表示パネルの中に組み込んでから活性化処理を行う場合
には、表示パネルの蛍光面をアノード電極１１１４とし
て用いる。

【０１１８】活性化用電源１１１２から電圧を印加する
間、電流計１１１６で放出電流Ｉｅを計測して通電活性
化処理の進行状況をモニタし、活性化用電源１１１２の
動作を制御する。電流計１１１６で計測された放出電流
Ｉｅの一例を図１１Ｂに示すが、活性化電源１１１２か
らパルス電圧を印加しはじめると、時間の経過とともに
放出電流Ｉｅは増加するが、やがて飽和してほとんど増
加しなくなる。このように、放出電流Ｉｅがほぼ飽和し
た時点で活性化用電源１１１２からの電圧印加を停止
し、通電活性化処理を終了する。

【０１１９】なお、上述の通電条件は、本実施の形態の
表面伝導型放出素子に関する好ましい条件であり、表面
伝導型放出素子の設計を変更した場合には、それに応じ
て条件を適宜変更するのが望ましい。

【０１２０】以上のようにして、図９（ｅ）に示す平面
型の表面伝導型放出素子を製造した。

【０１２１】（垂直型の表面伝導型放出素子）次に、電
子放出部もしくはその周辺を微粒子膜から形成した表面
伝導型放出素子のもうひとつの代表的な構成、すなわち
垂直型の表面伝導型放出素子の構成について説明する。

【０１２２】図１２は、垂直型の基本構成を説明するた
めの模式的な断面図であり、図中の１２０１は基板、１
２０２と１２０３は素子電極、１２０６は段差形成部
材、１２０４は微粒子膜を用いた導電性薄膜、１２０５
は通電フォーミング処理により形成した電子放出部、１
２１３は通電活性化処理により形成した薄膜である。

【０１２３】垂直型が先に説明した平面型と異なる点
は、素子電極のうちの片方（１２０２）が段差形成部材
１２０６上に設けられており、導電性薄膜１２０４が段
差形成部材１２０６の側面を被覆している点にある。し
たがって、図８の平面型における素子電極間隔Ｌは、垂
直型においては段差形成部材１２０６の段差高Ｌｓとし
て設定される。

【０１２４】なお、基板１２０１、素子電極１２０２お
よび１２０３、微粒子膜を用いた導電性薄膜１２０４に
ついては、前記平面型の説明中に列挙した材料を同様に
用いることが可能である。

【０１２５】また、段差形成部材１２０６には、たとえ
ば、ＳｉＯ2のような電気的に絶縁性のかつ本発明にお
いては光を透過する材料を用いる。

【０１２６】次に、垂直型の表面伝導型放出素子の製法
について説明する。

【０１２７】図１３（ａ）〜（ｆ）は、製造工程を説明
するための断面図で、各部材の表記は図１２と同一であ
る。

【０１２８】１）まず、図１３（ａ）に示すように、基
板１２０１上に素子電極１２０３を形成する。

【０１２９】２）次に、図１３（ｂ）に示すように、段
差形成部材を形成するための絶縁層を積層する。絶縁層
は、たとえばＳｉＯ2をスパッタ法で積層すればよい
が、たとえば、真空蒸着法や印刷法などの他の成膜方法
を用いてもよい。

【０１３０】３）次に、図１３（ｃ）に示すように、絶
縁層の上にＩＴＯから成る素子電極１２０２を形成す
る。

【０１３１】４）次に、図１３（ｄ）に示すように、絶
縁層の一部を、たとえば、エッチング法を用いて除去
し、素子電極１２０３を露出させる。

【０１３２】５）次に、図１３（ｅ）に示すように、微
粒子膜を用いた導電性薄膜１２０４を形成する。形成す
るには、前記平面型の場合と同じく、たとえば、塗布法
などの成膜技術を用いればよい。

【０１３３】６）次に、前記平面型の場合と同じく、通
電フォーミング処理を行い、電子放出部を形成する。図
９（ｃ）を用いて説明した平面型の通電フォーミング処
理と同様の処理を行えばよい。

【０１３４】７）次に、前記平面型の場合と同じく、通
電活性化処理を行い、電子放出部近傍に炭素もしくは炭
素化合物を堆積させる。図９（ｄ）を用いて説明した平
面型の通電活性化処理と同様の処理を行えばよい。

【０１３５】以上のようにして、図１３（ｆ）に示す垂
直型の表面伝導型放出素子を製造した。

【０１３６】（表示装置に用いた表面伝導型放出素子の
特性）以上、平面型と垂直型の表面伝導型放出素子につ
いて素子構成と製法を説明したが、次に表示装置に用い
た素子の特性について述べる。

【０１３７】図１４に、表示装置に用いた素子の、（放
出電流Ｉｅ）対（素子印加電圧Ｖｆ）特性、および（素
子電流Ｉｆ）対（素子印加電圧Ｖｆ）特性の典型的な例
を示す。なお、放出電流Ｉｅは素子電流Ｉｆに比べて著
しく小さく、同一尺度で図示するのが困難であるうえ、
これらの特性は素子の大きさや形状等の設計パラメータ
を変更することにより変化するものであるため、２本の
グラフは各々任意単位で図示した。

【０１３８】表示装置に用いた素子は、放出電流Ｉｅに
関して以下に述べる３つの特性を有している。

【０１３９】第一に、ある電圧（これを閾値電圧Ｖｔｈ
と呼ぶ）以上の大きさの電圧を素子に印加すると急激に
放出電流Ｉｅが増加するが、一方、閾値電圧Ｖｔｈ未満
の電圧では放出電流Ｉｅはほとんど検出されない。すな
わち、放出電流Ｉｅに関して、明確な閾値電圧Ｖｔｈを
持った非線形素子である。

【０１４０】第二に、放出電流Ｉｅは素子に印加する電
圧Ｖｆに依存して変化するため、電圧Ｖｆで放出電流Ｉ
ｅの大きさを制御できる。

【０１４１】第三に、素子に印加する電圧Ｖｆに対して
素子から放出される電流Ｉｅの応答速度が速いため、電
圧Ｖｆを印加する時間の長さによって素子から放出され
る電子の電荷量を制御できる。

【０１４２】以上のような特性を有するため、表面伝導
型放出素子を表示装置に好適に用いることができた。た
とえば、多数の素子を表示画面の画素に対応して設けた
表示装置において、第一の特性を利用すれば、表示画面
を順次走査して表示を行うことが可能である。すなわ
ち、駆動中の素子には所望の発光輝度に応じて閾値電圧
Ｖｔｈ以上の電圧を適宜印加し、非選択状態の素子には
閾値電圧Ｖｔｈ未満の電圧を印加する。駆動する素子を
順次切り替えてゆくことにより、表示画面を順次走査し
て表示を行うことが可能である。

【０１４３】また、第二の特性かまたは第三の特性を利
用することにより、発光輝度を制御することができるた
め、諧調表示を行うことが可能である。（多数素子を単純マトリクス配線したマルチ電子ビーム
源の構造）次に、上述の表面伝導型放出素子を基板上に
配列して単純マトリクス配線したマルチ電子ビーム源の
構造について述べる。

【０１４４】図１５に示すのは、図６の表示パネルに用
いたマルチ電子ビーム源の平面図である。基板上には、
図８で示したものと同様な表面伝導型放出素子が配列さ
れ、これらの素子は行方向配線電極１００３と列方向配
線電極１００４により単純マトリクス状に配線されてい
る。行方向配線電極１００３と列方向配線電極１００４
の交差する部分には、電極間に絶縁層（不図示）が形成
されており、電気的な絶縁が保たれている。

【０１４５】図１５のＡ−Ａ’に沿った断面を、図１６
に示す。

【０１４６】なお、このような構造のマルチ電子源は、
あらかじめ基板上に行方向配線電極１００３、列方向配
線電極１００４、電極間絶縁層（不図示）、および表面
伝導型放出素子の素子電極と導電性薄膜を形成した後、
行方向配線電極１００３および列方向配線電極１００４
を介して各素子に給電して通電フォーミング処理と通電
活性化処理を行うことにより製造した。

【０１４７】以上のように作製した素子基板の光透過性
の部位を利用して、本実施の形態において素子基板１０
０１とフェースプレート１００７との間に配置される中
間電極に電子線通過孔を作製する方法について述べる。
まず、前述したように中間電極の材料としては、ソーダ
石灰ガラスと熱膨張率がほぼ等しいＦｅ，Ｎｉ，Ｃｒ合
金を用いる。図１７に断面図を示すようにＦｅ，Ｎｉ，
Ｃｒ合金の板材１１の素子基板側に光感光性のレジスト
層８を塗布し、素子基板１００１と板材１１を仮固定し
た状態で、光源（ＵＶランプ）１０からの光をレンズ系
９でほぼ平行光としたのち、素子基板の光感光性部位１
２を透過させ、Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｒ合金板材１１上のレジ
スト８を露光する。その後、板材１１を取り外し、レジ
スト８を現像し、光が照射された部分だけのみレジスト
が除去された状態で、板材１１をエッチングすることに
より、電子放出素子の電子放出部位置に対応した位置に
電子線通過孔２を有す、中間電極１が完成するので、こ
れを素子基板１００１と位置合わせし、固定する（図１
８）。

【０１４８】素子基板１００１に光透過性の部位を設け
る方法について説明すると、素子基板の材料としては、
通常ガラスが用いられるので、基板材自体は光を透過す
る。その基板上に、電子放出部の位置に対応するように
光透過性部位を設けるためには、素子電極を透明電極で
あるＩＴＯを用いて作製すれば良く、それ以外の絶縁層
や配線電極等は光を透過しない部材を用いて作製すれ
ば、素子作製時に、電子放出部位置に対応した光透過性
の部位を形成できる。特に、前述した平面型の表面伝導
型電子放出素子のように、平面基板上に作製された対向
電極間に電子放出部を有し、該電極間に電圧を印加する
ことにより、電子放出する素子においては、電子は、図
１８に示す如くフェースプレートに到達するまでに、該
対向電極の正極側に偏向される傾向がある。このような
平面型表面伝導型電子放出素子の場合においては、図１
８に示すように、素子電極の正極側４のみ、光透過性の
ＩＴＯ等で形成しておき、負極側素子電極５は通常の金
属（光を透過しない）で作製しておくことにより、フェ
ースプレートまでの電子線の軌道に沿った電子線通過孔
を作製するための、素子基板の光透過性部位は、特に、
新規な構造を用いなくても、それぞれの素子の電子放出
部の位置に対応して形成できる。

【０１４９】以上のように、各電子放出素子の電子放出
部に対応した位置に光透過性部位を設けるためには、素
子電極を光透過性材料で作製するのが好ましいが、素子
電極を光透過性にしただけでは、素子基板上の光透過性
部位の形状が、中間電極に所望の形状の電子通過孔を設
けるのに不十分な場合は、光の透過を制御するための補
助パターンとして、素子基板１００１の素子を作製する
面と反対面にカーボングラファイト等からなる、光吸収
層３を設けても良い（図１９）。この場合も各電子放出
素子の電子放出部に対応した光透過性部位は透明素子電
極により決まっており、基板裏面の光吸収層３は光透過
部位の形状を整えるのが主であり、位置の精度は低くて
良いので作製は容易である。

【０１５０】次に、中間電極の設置方法は、中間電極の
電子線通過孔のない部分か、それに対応する素子基板側
の部分に、１００μｍの厚さにフリットガラス等からな
る絶縁層を形成し、設置の高さを規定した後、中間電極
の電子通過孔が素子の位置に対応するよう基板と平行な
方向に位置合わせをし、固定する。中間電極に形成され
る電子通過孔の大きさ、すなわち作製時の露光量、エッ
チング量は、中間電極を配置する高さ等に応じて作製す
る。

【０１５１】以上のようにして作製した本発明の画像形
成装置では、電子線の軌道が常に安定した表示が可能で
あり、解像度の低下や、他の色の蛍光体を発光させるこ
とにより生じる色ムラや色純度の低下がないため、画像
品位に優れた表示が可能であった。また、スポットサイ
ズの安定化により、蛍光体も高密度に配置でき、高精細
な画像表示が可能であった。

【０１５２】さらに、電子放出素子と、中間電極の電子
通過孔との位置合せが必要ではあるが、従来のように、
それぞれを独立して作製する場合にはあった電子放出部
位置と電子線通過孔とが互いに逆方向に蛇行して作製さ
れてしまうような問題は生じず、電子放出素子の配置に
多少ずれがあっても、それに対応して中間電極の電子線
通過孔が作製されるため、組立時の位置合わせが容易で
かつ、精度良く組み立てられるとともに、電子放出部と
電子線通過孔との位置ずれに起因する、色ずれや色純度
の低下が大きく改善できた。

【０１５３】以上の実施の形態では、表面伝導型電子放
出素子を単純マトリクス配線し、素子に印加する電圧
を、素子電極と接続された行方向と列方向の配線に印加
する電圧にて制御することにより、任意の電子放出素子
からの電子放出のＯＮ／ＯＦＦを制御し、画像を形成す
る単純マトリクス構成について述べてきたが、Ｘ方向に
沿って作製された１列の表面伝導型電子放出素子を同時
に電子放出させ、該電子線のフェースプレート内面の蛍
光体への照射のＯＮ／ＯＦＦは、素子基板とフェースプ
レートとの間に電子放出素子の列と直交するＹ方向に分
割されて配置され、各素子からの電子線の通過孔を有す
格子電極（グリッド）に印加する電圧によって制御する
ことにより、Ｘ方向に沿った１列分の画像の表示を行
い、これを電子放出素子の列の分だけ繰り返して全画像
を表示する、いわゆるグリッド構造の電子線装置、及び
画像形成装置においても、該グリッドの電子線通過孔の
作製に応用することが可能であり、この場合も、電子放
出素子と、グリッド電極の電子線通過孔との位置合わせ
が非常に容易となり、装置の組立精度が向上するととも
に、電子放出部と電子線通過孔との位置ずれに起因す
る、色ずれや色純度の低下が大きく改善できる等の効果
が得られる。

【０１５４】［実施の形態２］図２０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多機能表示装置の一例を示すための
図である。

【０１５５】図中、２１００はディスプレイパネル、２
１０１はディスプレイパネルの駆動回路、２１０２はデ
ィスプレイコントローラ、２１０３はマルチプレクサ、
２１０４はデコーダ、２１０５は入出力インターフェー
ス回路、２１０６はＣＰＵ、２１０７は画像生成回路、
２１０８および２１０９および２１１０は画像メモリイ
ンターフェース回路、２１１１は画像入力インターフェ
ース回路、２１１２および２１１３はＴＶ信号受信回
路、２１１４は入力部である。

【０１５６】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
やスピーカなどについては説明を省略する。

【０１５７】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。

【０１５８】まず、ＴＶ信号受信回路２１１３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ための回路であ
る。受信するＴＶ信号の方式は特に限られるものではな
く、たとえば、ＮＴＳＣ方式、ＰＡＬ方式、ＳＥＣＡＭ
方式などの諸方式でもよい。また、これらよりさらに多
数の走査線よりなるＴＶ信号（たとえば、ＭＵＳＥ方式
をはじめとするいわゆる高品位ＴＶ）は、大面積化や大
画素数化に適した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２１１３で受
信されたＴＶ信号は、デコーダ２１０４に出力される。

【０１５９】また、ＴＶ信号受信回路２１１２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。ＴＶ信号受信回路２１１３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２１０４に出力
される。

【０１６０】また、画像入力インターフェース回路２１
１１は、たとえば、ＴＶカメラや画像読み取りスキャナ
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２１０
４に出力される。

【０１６１】また、画像メモリインターフェース回路２
１１０は、ビデオテープレコーダ（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２１０４に出力さ
れる。

【０１６２】また、画像メモリインターフェース回路２
１０９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２１０４に出力される。

【０１６３】また、画像メモリインターフェース回路２
１０８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２１
０４に出力される。

【０１６４】また、入出力インターフェース回路２１０
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。画像データや文字データ
・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ＣＰＵ２１０６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。

【０１６５】また、画像生成回路２１０７は、前記入出
力インターフェース回路２１０５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
２１０６より出力される画像データや文字・図形情報に
基づき表示用画像データを生成するための回路である。
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だし専
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。本回路により生成された表示用画像データは、デコ
ーダ２１０４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２１０５を介して外部のコンピ
ュータネットワークやプリンタ入出力することも可能で
ある。

【０１６６】また、ＣＰＵ２１０６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。

【０１６７】たとえば、マルチプレクサ２１０３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２１０２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。

【０１６８】また、前記画像生成回路２１０７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２１０５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。

【０１６９】なお、ＣＰＵ２１０６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。

【０１７０】あるいは、前述したように入出力インター
フェース回路２１０５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。

【０１７１】また、入力部２１１４は、前記ＣＰＵ２１
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ことが可能で
ある。

【０１７２】また、デコーダ２１０４は、前記２１０７
ないし２１１３より入力される種々の画像信号を３原色
信号、または輝度信号とＩ信号，Ｑ信号に逆変換するた
めの回路である。なお、同図中に点線で示すように、デ
コーダ２１０４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こと
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２１０７およびＣＰＵ２１０６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。

【０１７３】また、マルチプレクサ２１０３は、前記Ｃ
ＰＵ２１０６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
２１０３はデコーダ２１０４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２１０１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。

【０１７４】また、ディスプレイパネルコントローラ２
１０２は、前記ＣＰＵ２１０６より入力される制御信号
に基づき駆動回路２１０１の動作を制御するための回路
である。

【０１７５】まず、ディスプレイパネルの基本的な動作
にかかわるものとして、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２１０１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２１０１に対して出力する。

【０１７６】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２１０１に対して出力する場
合もある。

【０１７７】また、駆動回路２１０１は、ディスプレイ
パネル２１００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２１０３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２１
０２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。

【０１７８】以上、各部の機能を説明したが、図２０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２
１００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２
１０４において逆変換された後、マルチプレクサ２１０
３において適宜選択され、駆動回路２１０１に入力され
る。一方、ディスプレイコントローラ２１０２は、表示
する画像信号に応じて駆動回路２１０１の動作を制御す
るための制御信号を発生する。駆動回路２１０１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２
１００に駆動信号を印加する。これにより、ディスプレ
イパネル２１００において画像が表示される。これらの
一連の動作は、ＣＰＵ２１０６により統括的に制御され
る。

【０１７９】また、本表示装置においては、前記デコー
ダ２１０４に内蔵する画像メモリや、画像生成回路２１
０７およびＣＰＵ２１０６が関与することにより、単に
複数の画像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、本実施の形
態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うた
めの専用回路を設けても良い。

【０１８０】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。

【０１８１】なお、図２０は、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
ものではないことは言うまでもない。たとえば、図２０
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。

【０１８２】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ィスプレイパネルが
容易に薄形化できるため、表示装置全体の奥行きを小さ
くすることが可能である。それに加えて、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。

【０１８３】［他の実施の形態］また、本発明は表面伝
導型電子放出素子以外の冷陰極型電子放出素子にも適用
でき、特に電子放出素子の真上方向に対してずれた電子
軌道を成す電子放出素子、具体例としては、本出願にに
よる特開昭−２７４７０７号公報に記載されたような対
向する一対の電極を電子源を成す基板面に沿って構成し
た電界放出型の電子放出素子については、素子を構成す
る電極の少なくとも一部を透明電極で作製すること等に
より、電子放出部に対応した光透過部位の作製が容易と
なるため、好ましく適用できる。

【０１８４】また、本発明の思想によれば、表示用とし
て好適な画像形成装置に限るものではなく、感光性ドラ
ムと発光ダイオード等で攻勢された光プリンタの発光ダ
イオード等の代替の発光源として、上述の画像形成装置
を用いることもできる。またこの際、上述のｍ本の行方
向配線とｎ本の列方向配線を、適宜選択することで、ラ
イン状発光源だけでなく、２次元状の発光源としても応
用できる。

【０１８５】また、本発明の思想によれば、例えば電子
顕微鏡のように、電子源からの放出電子の電子照射体
が、画像形成部材以外である場合についても、本発明は
適用できる。従って、本発明は電子照射体を特定しない
電子線装置としての形態もとり得る。

【０１８６】なお、本発明は、複数の機器（例えばホス
トコンピュータ，インタフェイス機器，リーダ，プリン
タなど）から構成されるシステムに適用しても、一つの
機器からなる装置（例えば、複写機，ファクシミリ装置
など）に適用してもよい。

【０１８７】また、本発明の目的は、前述した実施形態
の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記
録した記憶媒体を、システムあるいは装置に供給し、そ
のシステムあるいは装置のコンピュータ（またはＣＰＵ
やＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを
読出し実行することによっても、達成されることは言う
までもない。

【０１８８】この場合、記憶媒体から読出されたプログ
ラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現するこ
とになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は
本発明を構成することになる。

【０１８９】プログラムコードを供給するための記憶媒
体としては、例えば、フロッピディスク，ハードディス
ク，光ディスク，光磁気ディスク，ＣＤ−ＲＯＭ，ＣＤ
−Ｒ，磁気テープ，不揮発性のメモリカード，ＲＯＭな
どを用いることができる。

【０１９０】また、コンピュータが読出したプログラム
コードを実行することにより、前述した実施形態の機能
が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示
に基づき、コンピュータ上で稼働しているＯＳ（オペレ
ーティングシステム）などが実際の処理の一部または全
部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が
実現される場合も含まれることは言うまでもない。

【０１９１】さらに、記憶媒体から読出されたプログラ
ムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボード
やコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わる
メモリに書込まれた後、そのプログラムコードの指示に
基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わ
るＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行い、そ
の処理によって前述した実施形態の機能が実現される場
合も含まれることは言うまでもない。

【０１９２】本発明を上記記憶媒体に適用する場合、そ
の記憶媒体には、先に説明したプログラムコードを格納
することになる。

【０１９３】以上説明したように、本発明の実施の形態
の電子線装置によれば、電子線の軌道を常に安定化する
ことが可能であり、特に画像形成装置に応用した場合に
は、電子線の軌道の安定化により、画像の解像度の低下
を改善できた。

【０１９４】また、画像形成部材に３原色蛍光体を用い
たカラー画像形成装置においては、電子線の軌道ずれに
より、他の色の蛍光体を発光させ、色ムラが生じたり、
色純度が低下することがないため、画像品位に優れた表
示が可能であった。

【０１９５】また、スポットサイズの安定化により、蛍
光体も高密度に配置でき、高精細な画像の画像形成装置
が得られる。

【０１９６】また、電子放出素子と、中間電極の電子線
通過孔との位置ずれが、独立で相反するパターンで発生
するような問題が解消できるため、電子放出素子の配置
にずれがあっても、それに対応して中間電極の電子線通
過孔が作製され、組立時の位置合わせが容易でかつ、精
度良く組み立てられ、電子放出部と電子線通過孔との位
置ずれに起因する問題の改善に効果があった。具体的に
は、３原色蛍光体を用いたカラー画像形成装置において
は、画像の色ずれや色純度の低下の改善に効果があっ
た。

【０１９７】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、電
子放出素子から電子照射体に出力される電子軌道のずれ
を最小にすることができ、その結果、高品質の画像を形
成できる。

【０１９８】

【図面の簡単な説明】

【図１】従来知られた表面伝導型放出素子の一例を示す
図である。

【図２】従来知られたＦＥ型素子の一例を示す図であ
る。

【図３】従来知られたＭＩＭ型素子の一例を示す図であ
る。

【図４】発明者らが試みたが課題の発生した電子放出素
子の配線方法を説明する図である。

【図５】従来の電子線装置の基板の平面図である。

【図６】本発明の実施の形態である画像形成装置の表示
パネルの一部を切り欠いて示した斜視図である。

【図７】表示パネルのフェースプレートの蛍光体配列を
例示した平面図である。

【図８】実施の形態で用いた平面型の表面伝導型放出素
子の平面（ａ）及びその断面形状（ｂ）を示す図であ
る。

【図９】平面型の表面伝導型放出素子の製造工程を示す
断面図である。

【図１０】通電フォーミング処理の際の印加電圧波形を
示す図である。

【図１１】通電活性化処理の際の印加電圧波形（ａ）と
通電活性化処理の際の放出電流Ｉｅの変化（ｂ）を示す
図である。

【図１２】実施の形態で用いた垂直型の表面伝導型放出
素子の断面図である。

【図１３】垂直型の表面伝導型放出素子の製造工程を示
す断面図である。

【図１４】実施の形態で用いた表面伝導型放出素子の典
型的な特性を示すグラフ図である。

【図１５】実施の形態で用いた画像形成装置の基板の平
面図である。

【図１６】実施の形態で用いた画像形成装置の基板の一
部断面図である。

【図１７】本発明の実施の形態の画像形成装置の中間電
極の電子線通過孔の作製工程を説明する図である。

【図１８】本発明の実施の形態の画像形成装置の中間電
極の電子線の飛翔状態を説明する断面図である。

【図１９】本発明の実施の形態の画像形成装置の素子基
板の光吸収層を説明する図である。

【図２０】本発明の第２の実施の形態である画像形成装
置を用いた多機能画像表示装置のブロック図である。

【符号の説明】

４光透過性素子電極５素子電極８レジスト９レンズ系１０光源１１板材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電子放出素子の電極のうちの少なくとも
一方は、光透過性電極である前記電子放出素子と、前記電子放出素子を形成する光透過性基板とを備えるこ
とを特徴とする電子源。
【請求項２】前記電子放出素子は、冷陰極型電子放出
素子であることを特徴とする請求項１に記載の電子源。
【請求項３】前記冷陰極型電子放出素子は表面伝導型
電子放出素子であることを特徴とする請求項２に記載の
電子源。
【請求項４】前記光透過性基板は、前記電子放出素子
を複数形成することを特徴とする請求項３に記載の電子
源。
【請求項５】前記光透過性電極は、ＩＴＯで構成する
ことを特徴とする請求項１に記載の電子源。
【請求項６】前記光透過性基板は、光透過性ガラスで
構成することを特徴とする請求項１に記載の電子源。
【請求項７】前記中間電極には、所定の電圧が印加さ
れていることを特徴とする請求項１に記載の電子源。
【請求項８】複数の電子放出素子を有する光透過性基
板と、前記光透過性基板の複数の電子放出素子のそれぞれから
放出された電子の照射を受ける電子照射体と、前記光透過性基板と前記電子照射体との間に配置され、
前記複数の電子放出素子のそれぞれから放出される電子
の通過孔を有する中間電極とを備え、前記複数の電子放出素子の電極のうちの少なくとも一方
は、光透過性電極であり、前記電子照射体は前記電子の
照射に基づいて発光することを特徴とする画像形成装
置。
【請求項９】前記複数の電子放出素子のそれぞれは、
冷陰極型電子放出素子であることを特徴とする請求項８
に記載の画像形成装置。
【請求項１０】前記冷陰極型電子放出素子は表面伝導
型電子放出素子であることを特徴とする請求項８に記載
の画像形成装置。
【請求項１１】前記複数の電子放出素子のそれぞれ
は、前記光透過性基板上に形成された少なくとも一対の
電極間に電圧を印加することで電子を放出する素子であ
り、前記複数の電子放出素子のそれぞれを構成する一対の電
極の一方が行方向配線に、他方が列方向配線に接続され
ていることを特徴とする請求項８に記載の画像形成装
置。
【請求項１２】前記中間電極の電子通過孔の位置は、
前記電子放出素子の少なくとも一方の光透過性電極の前
記光透過性基板での位置によって決定されることを特徴
とする請求項８に記載の画像形成装置。
【請求項１３】前記電子照射体は、蛍光体であること
を特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。
【請求項１４】前記光透過性電極は、ＩＴＯで構成す
ることを特徴とする請求項８に記載の電子源。
【請求項１５】前記光透過性基板は、光透過性ガラス
で構成することを特徴とする請求項８に記載の電子源。
【請求項１６】複数の電子放出素子を有する光透過性
基板と前記複数の電子放出素子のそれぞれから放出され
た電子の照射を受ける電子照射体との間に配置され、前
記複数の電子放出素子のそれぞれから放出される電子の
通過孔を有する中間電極の形成方法であって、所定の光源からの出力光を、前記光透過性基板と前記複
数の電子放出素子それぞれの光透過性電極を通じて、前
記光透過性基板の上部に配置されたレジスト層を有する
基板に照射する露光工程と、前記露光工程で露光された前記レジスト層を有する基板
をエッチングするエッチング工程とを備えることを特徴
とする中間電極の形成方法。
【請求項１７】前記光透過性電極は、ＩＴＯで構成す
ることを特徴とする請求項１６に記載の中間電極の形成
方法。
【請求項１８】前記光透過性基板は、光透過性ガラス
で構成することを特徴とする請求項１６に記載の中間電
極の形成方法。
【請求項１９】複数の電子放出素子を有する光透過性
基板と前記複数の電子放出素子のそれぞれから放出され
た電子の照射を受ける電子照射体との間に配置され、前
記複数の電子放出素子のそれぞれから放出される電子の
通過孔を有する中間電極の形成装置であって、所定の光源からの出力光を、前記光透過性基板と前記複
数の電子放出素子それぞれの光透過性電極を通じて、前
記光透過性基板の上部に配置されたレジスト層を有する
基板に照射する露光手段と、前記露光手段で露光された前記レジスト層を有する基板
をエッチングするエッチング手段とを備えることを特徴
とする中間電極の形成装置。
【請求項２０】前記光透過性電極は、ＩＴＯで構成す
ることを特徴とする請求項１９に記載の中間電極の形成
装置。
【請求項２１】前記光透過性基板は、光透過性ガラス
で構成することを特徴とする請求項１９に記載の中間電
極の形成装置。