JPH1040807A

JPH1040807A - 電子放出素子と電子源及びそれを用いた画像形成装置及びそれらの製造方法

Info

Publication number: JPH1040807A
Application number: JP10873997A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Shibata; 雅章柴田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1996-04-26
Filing date: 1997-04-25
Publication date: 1998-02-13
Anticipated expiration: 2017-04-25
Also published as: EP0803890B1; CN1174400A; CN1115708C; DE69719839T2; US6334803B1; EP0803890A1; US6366015B1; JP3382500B2; DE69719839D1; KR100202045B1

Abstract

(57)【要約】【課題】良好な電子放出特性と長寿命化を同時に実現
する表面伝導型を例示として電子放出素子の製造方法と
それを用いた電子源及び画像形成装置の製造方法を提供
する。【解決手段】電子放出部を有する導電性膜と、この導
電性膜と電気的に接続された対向する一対の素子電極と
を有する電子放出素子の製造方法において、（ａ）上記
導電性膜を構成する物質の前駆体である有機金属化合物
あるいは錯体よりなる膜を上記素子電極に接続して設け
る工程と、（ｂ）上記有機金属化合物あるいは錯体より
なる膜に上記素子電極を介して電圧を印加しながら、該
有機化合物あるいは錯体の分解温度以上に保持し、該有
機金属化合物あるいは錯体よりなる膜を前記電子放出部
を有する導電性膜とする工程と、を有することを特徴と
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、電子放出素子の製
造方法、電子源の製造方法、該電子源を用いた画像形成
装置の製造方法及び電子放出素子、電子源、及び画像形
成装置に関する。

【０００２】

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

【０００３】ＦＥ型の例としては W.P.Dyke & W.W.Dola
n、“Field emission”、Advance in Electron Physics
、8、89（1956）あるいは C.A. Spindt 、“PHYSICAL
Properties of thin-film field emission cathodes wi
th molybdenium cones”、J.Appl. Phys.、47、5248(19
76)等に開示されたものが知られている。

【０００４】ＭＩＭ型の例としては C.A.Mead 、“Oper
ation of Tunnel-Emission Devices”、J. Appl. Phy
s.、32、646(1961）等に開示されたものが知られてい
る。

【０００５】表面伝導型電子放出素子型の例としては、
M.I.Elinson 、Radio Eng. Electron Phys. 、10、1290
(1965)等に開示されたものがある。

【０００６】さらに、これら冷陰極電子放出素子を利用
した画像形成装置として、電子放出素子を多数形成した
電子源基板と、透明電極および蛍光体を具備した陽極基
板とを平行に対向させ、真空に排気した平面型の電子線
表示パネルが知られている。

【０００７】このような画像形成装置において、電界放
出型電子放出素子を用いたものは、例えば、I.Brodie，
“Advanced technology: flat cold-cathode CRTs”，
Information Display, 1/89, 17(1989) に開示されたも
のがある。

【０００８】また、表面伝導型電子放出素子を用いたも
のは、例えば、特開平７−２３５２５５等に開示されて
いる。

【０００９】平面型の電子線表示パネルは、現在広く用
いられている陰極線管（cathode ray tube：ＣＲＴ）表
示装置に比べ、軽量化、大画面化を図ることができ、ま
た、液晶を利用した平面型表示パネルやプラズマ・ディ
スプレイ、エレクトロルミネッセント・ディスプレイ等
の他の平面型表示パネルに比べて、より高輝度、高品質
な画像を提供することができる。

【００１０】表面伝導型電子放出素子の構成ならびに製
造方法、および、表面伝導型電子放出素子を利用した表
示パネルの構成ならびに製造方法を、特開平７−２３５
２５５に開示されている例を用いて簡単に説明する。

【００１１】図１９は、表面伝導型電子放出素子の構造
を示した一例である。図中、１は基板、２と３は素子電
極、４は導電性薄膜で、有機パラジウム化合物膜を焼成
することにより形成されたパラジウム薄膜等からなり、
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５が形成される。

【００１２】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
５を形成するのが一般的であった。即ち、通電フォーミ
ングとは前記導電性薄膜４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、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５を形成
することである。尚、電子放出部５は導電性薄膜４の一
部に亀裂が発生し、その亀裂付近から電子放出が行われ
る。前記通電フォーミング処理をした表面伝導型電子放
出素子は、上述導電性薄膜４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５より電子を放出
せしめるものである。

【００１３】また、好ましくはフォーミングを終えた素
子に対して活性化工程と呼ばれる処理を施す。活性化工
程とは、この工程により、素子電流Ｉｆ、放出電流Ｉｅ
が、著しく変化する工程である。

【００１４】活性化工程は、例えば、有機物質のガスを
含有する雰囲気下で、素子電極２，３間にパルス電圧の
印加を繰り返すことで行うことができる。この処理によ
り、雰囲気中に存在する有機物質から、炭素あるいは炭
素化合物が素子上に堆積し、素子電流Ｉｆ、放出電流Ｉ
ｅが、著しく変化するようになる。

【００１５】一方、真空容器内に、これらの表面伝導型
電子放出素子をはしご状あるいはマトリックス状に配置
した電子源基板と、その電子源基板から放出される電子
の照射により発光する蛍光体、更に必要に応じて制御電
極等を具備したフェースプレートを対向して配置するこ
とで、画像形成装置に用いられる表示パネルを構成する
ことができる。

【００１６】図２０は表面伝導型電子放出素子をマトリ
クス状に配置した電子源を用いた表示パネルの概略構成
を示したものである。図中、２０１は電子放出素子を複
数配した電子源基板、２０２は電子源基板２０１を固定
したリアプレート、２０３はガラス基板内面に蛍光膜２
０４とメタルバック２０５等が形成されたフェースプレ
ートである。また、２０６は支持枠であり、リアプレー
ト２０２、フェースプレート２０３と支持枠２０６がフ
リットガラス等を用いて固着されている。２０７は外囲
器であり、その内部は真空に排気されており、マトリッ
クス配線に対応した端子、Ｄｏｘ１〜Ｄｏｘｍ、Ｄｏｙ
１〜Ｄｏｙｍ、および、高圧端子２０８が設けられてい
る。

【００１７】この端子Ｄｏｘ１〜ＤｏｘｍおよびＤｏｙ
１〜Ｄｏｙｎに対して、単純マトリックス駆動の電圧パ
ルスを印加することで、電子源基板の所望の位置の素子
から電子を放出させることができる。高圧端子２０８に
は、例えば１〜１０ｋＶの直流電圧が供給されるが、こ
れは素子から放出される電子ビームに対して、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。

【００１８】以上のように、表面伝導型電子放出素子を
用いた表示パネルを構成し、適当な駆動回路と組み合わ
せることで、高輝度、高品質な画像形成装置を実現でき
る。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、表面
伝導型電子放出素子の製造工程では、導電性薄膜４に通
電フォーミング処理を施して電子放出部５を形成するの
が一般的であった。この工程では、導電性の薄膜に通電
するので比較的大きい電力を必要とする。特に、表示パ
ネルに用いる電子源基板のように、同一基板上に多数の
表面伝導型電子放出素子を作製する場合、複数の表面伝
導型電子放出素子（例えば１ライン）を同時にフォーミ
ングできることが望ましいが、素子一個当たりのフォー
ミング電力が大きいと同時にフォーミングできる素子数
が制限されてしまう。このため、導電性薄膜４の膜厚を
より薄くしたり、微粒子状の膜をもちいることで、より
小さな電力でフォーミングできるように工夫されてい
る。

【００２０】すなわち、このような電子放出部の超薄膜
や微粒子膜は、使用する導電性材料のバルクの融点に比
べ、より低温で、融解、凝集を起こすため、通電フォー
ミングに必要な電力が小さくて済むという利点があっ
た。

【００２１】一方、このような表面伝導型電子放出素子
を利用した表示パネルの製造工程では、導電性薄膜形成
後に、以下のような加熱工程を必要とする。

【００２２】まず、表示パネル外囲器２０７は真空容器
であるので、リアプレート２０２、フェースプレート２
０３、支持枠２０６によって密閉容器にしなければなら
ない。このため、これらの部材をフリットガラス等を用
いて封着するが、この工程では、例えば大気中あるいは
窒素中で、４００〜５００℃の温度範囲で１０分以上焼
成する必要がある。

【００２３】また、前述したように、電子源基板２０１
とフェースプレート２０３上の蛍光膜２０４の間には高
電圧が印加されるが、通常、電子源基板２０１と蛍光膜
２０４との間隔は電子ビームの拡がり等を考慮して１ｍ
ｍ〜１０ｍｍ程度とする。従って、蛍光膜に１０ｋＶの
電圧を印加する場合、電子源基板２０１と蛍光膜２０４
との間の電界は１０⁶〜１０⁷Ｖ／ｍに及ぶ。

【００２４】このような強電界下で、表面伝導型電子放
出素子を動作させる場合、外囲器２０７中の圧力が十分
低くないと、残留分子のイオン化により、異常な帯電現
象や放電等の影響が生じ、電子放出特性を著しく悪化さ
せたり、時には素子が破壊されることも起こりうる。

【００２５】特に、前述の活性化工程を行なう場合、外
囲器２０７内に有機物質のガスを導入するため、外囲器
２０７内は一時的に汚染されることになる。

【００２６】このため、外囲器２０７は、封止する前に
十分なベークアウト工程を行なうのが好ましく、３００
℃〜４００℃程度で１０時間以上の真空中ベーキングを
行なうのが好ましい。

【００２７】従って、表面伝導型電子放出素子の構成部
材は、４００〜５００℃での長時間の加熱工程におい
て、十分な耐熱性を有するのが望ましい。しかし、この
要求と前述のフォーミング処理に必要な電力を小さくす
るという要求を十分に両立するのはむずかしい。

【００２８】以上のことから、加熱工程での耐熱性の高
い導電性薄膜４に対し、フォーミング工程において、低
電力で電子放出部５を形成する表面伝導型電子放出素子
の製造方法が望まれている。

【００２９】本発明は、上記問題を鑑み、良好な電子放
出特性と長寿命化を同時に実現する表面伝導型を例示と
して電子放出素子の製造方法とそれを用いた電子源及び
画像形成装置の製造方法を提供し、更にこれらの製造方
法により作成される電子放出素子、電子源及び画像形成
装置を提供するものである。

【００３０】

【課題を解決するための手段】本発明は、上述した課題
を解決するために鋭意検討を行って成されたものであ
り、後述する方法によって達成されるものである。

【００３１】即ち、本発明の電子放出素子の製造方法
は、電子放出部を有する導電性膜と、この導電性膜と電
気的に接続された対向する一対の素子電極とを有する電
子放出素子の製造方法において、（ａ）上記導電性膜を
構成する物質の前駆体である有機金属化合物あるいは錯
体よりなる膜を上記素子電極に接続して設ける工程と、
（ｂ）上記有機金属化合物あるいは錯体よりなる膜に上
記素子電極を介して電圧を印加しながら、該有機化合物
あるいは錯体の分解温度以上に保持し、該有機金属化合
物あるいは錯体よりなる膜を電子放出部を有する導電性
膜とする工程を有することを特徴とする。

【００３２】また、上記対向する素子電極間に、第一の
導電性膜を形成する工程と、該第一の導電性膜の一部に
亀裂を形成する工程とを行なった後、該第一の導電性膜
に重ねて上記有機金属化合物あるいは錯体よりなる膜を
形成する工程と、素子電極間に電圧を印加しながら、該
有機化合物あるいは錯体の分解温度以上に保持し、該有
機金属化合物あるいは錯体よりなる膜を電子放出部を有
する第二の導電性膜とする工程を有してもよく、上記第
一の導電性膜に亀裂を形成する工程としては、上記素子
電極間にパルス電圧を印加して行なうことができる。

【００３３】また、本発明の電子放出素子の製造方法
は、少なくとも、一対の素子電極を形成する工程と、有
機金属化合物あるいは錯体よりなる膜を形成する工程
と、該有機金属化合物あるいは錯体よりなる膜に通電す
るとともに加熱焼成を施す工程と、活性化工程と、を備
えてなるものである。上記有機金属化合物あるいは錯体
よりなる膜に通電するとともに加熱焼成を施す工程は酸
化性雰囲気中で行なわれ、その後、上記活性化工程は有
機物質を含む雰囲気中で行なわれてもよく、あるいは、
上記有機金属化合物あるいは錯体よりなる膜に通電する
とともに加熱焼成を施す工程を不活性ガス雰囲気中ない
し真空中で行ない、該工程が活性化工程を兼ねることも
できる。さらに、上記有機金属化合物あるいは錯体より
なる膜に通電するとともに加熱焼成を施す工程を有機物
質を含む雰囲気中で行ない、該工程が活性化工程を兼ね
てもよい。

【００３４】更に本発明は、電子源の製造方法及び画像
形成装置の製造方法を包含する。

【００３５】本発明の電子源の製造方法は、電子放出部
を有する導電性膜と、これに電気的に接続された対向す
る一対の素子電極を有する電子放出素子を複数基体上に
配置して成る、電子源の製造方法であって、上記のいず
れかに記載の電子放出素子の製造方法により上記電子放
出素子を作成することを特徴とする。

【００３６】本発明の画像成形装置の製造方法は、上記
の電子源と、該電子源より放出される電子ビームの照射
により発光して画像を形成する画像形成部材を真空容器
に内包してなる画像形成装置の製造方法であって、上記
の方法により該電子源を作成することを特徴とする。

【００３７】更に本発明は、上記の電子放出素子の製造
方法で製造された電子放出素子を包含する。

【００３８】本発明の電子放出素子は、電子放出部を有
する導電性膜と、この導電性膜と電気的に接続された対
向する一対の素子電極とを有し、さらに少なくとも該電
子放出部に炭素を主成分とする被膜を有してなる電子放
出素子であって、該導電性膜の電気抵抗が室温から摂氏
５００度までの温度上昇に対して非可逆な増加を起こさ
ないことを特徴とする。好ましくは、上記導電性膜の熱
凝集温度が摂氏５００度以上である。

【００３９】また、電子放出部を有する導電性膜と、こ
の導電性膜と電気的に接続された対向する一対の素子電
極とを有し、さらに少なくとも該電子放出部に炭素を主
成分とする被膜を有してなる電子放出素子であって、該
積層構造の膜の電気抵抗が室温から摂氏５００度までの
温度上昇に対して非可逆な増加を起こさないことを特徴
とする。好ましくは、上記積層構造の膜を構成する下層
以外の層の少なくとも一層の熱凝集温度が摂氏５００度
以上である。

【００４０】更に本発明は、電子源及び画像形成装置を
包含する。

【００４１】本発明の電子源は、複数の、本発明の電子
放出素子と、それらを電気的に接続するための配線を基
体上に設けて成ることを特徴とする。

【００４２】本発明の画像形成装置は、真空容器内に、
上記の電子源と、該電子源に対向して配置され、該電子
源より放出される電子によって照射されて画像を形成す
る画像形成部材とを有して成ることを特徴とする。

【００４３】本発明の電子放出素子の製造方法によれ
ば、安定した電子放出特性を長時間にわたって保持し得
る電子放出素子を実現できる。また、本発明の電子源の
製造方法によれば、安定した電子放出特性を長時間にわ
たって保持し電子を放出し得る電子源を実現できる。更
に、本発明の画像形成装置の製造方法によれば、長時間
にわたり安定で良好な品質の画像を形成できる。

【００４４】

【発明の実施の形態】次に本発明の好ましい実施態様
を、図面を参照しつつ詳細に説明する。

【００４５】［電子放出素子の製造方法］図１は、本発
明による表面伝導型電子放出素子の製造方法の一例を示
す模式図である。

【００４６】図１において、１は基板、２と３は素子電
極、４ａは有機金属化合物あるいは錯体からなる膜、４
ｂは有機金属化合物あるいは錯体からなる膜４ａを分解
して得られる導電性膜、５は電子放出部である。

【００４７】以下、工程（１）〜（５）について、詳細
に説明する。

【００４８】（１）基板１を、洗剤、純水および有機溶
剤等を用いて十分に洗浄し、真空蒸着法、スパッタ法等
により素子電極材料を堆積後、例えばフォトリソグラフ
ィー技術を用いて基板１上に素子電極２，３を形成する
（図１（ａ））。

【００４９】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。

【００５０】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。

【００５１】（２）素子電極２，３を設けた基板１に、
有機金属化合物あるいは錯体からなる膜４ａを形成する
（図１（ｂ））。

【００５２】なお、以後便宜上、該膜４ａを有機金属膜
と呼ぶことにするが、後述のように、無機金属錯体の膜
等を用いてもよく、これを否定するものではない。有機
金属膜４ａの具体的な形成方法としては、有機金属化合
物溶液を塗布して有機金属膜を形成すればよい。有機金
属化合物溶液には、導電性膜４ｂの材料の金属を主元素
とする有機金属化合物の溶液を用いることができる。導
電性膜４ｂを構成する材料としては、比較融点の高いも
のを用いるのが好ましく、Ｐｄ，Ｐｔ，Ｎｉ，Ｒｕ，Ｔ
ｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｔａ，Ｗ，Ｎｂ，Ｉｒ，
Ｍｏ等の金属、ＰｄＯ，ＳｎＯ₂，Ｉｎ₂Ｏ₃等の酸化
物、カーボン等が挙げられるが、本発明はこれらの材料
に限定されるものではない。また、有機金属膜４ａは、
加熱によって分解することで上記材料を主成分とする導
電性膜４ｂを形成可能な有機金属化合物の膜が好まし
く、アルキル金属、有機酸塩、アルコキシド類、有機金
属錯体等を用いることができる。また、金属カルボニ
ル、アンミン錯体等の一部の無機金属錯体も同様に用い
ることができる。さらに、これらの有機金属膜４ａに、
予め加熱や紫外線照射等の前処理を行なうと、その後の
経時安定性が向上したりパターニングが容易になる場合
がある。本発明では、この前処理は、有機金属膜４ａが
導電性膜４ｂに変化するのに十分な分解を引き起こさな
い条件で行なうのが望ましい。

【００５３】さて、本発明で用いることのできる有機金
属膜４ａの電気抵抗は、その後分解によって得られる導
電性膜４ｂの電気抵抗より高い抵抗値を有する。現実的
には、導電性膜４ｂ抵抗値に比べ３桁以上高い抵抗であ
れば、本発明の効果は十分期待できる。数桁以上高けれ
ば、更に効果的である。

【００５４】なお、ここで述べている抵抗値とは、膜の
シート抵抗を示したものであって、素子電極２，３間の
抵抗値を意味するものではない。なぜなら、後述のよう
に分解中に電圧を印加しておくことで、導電性膜４ｂに
は電子放出部５が形成されるために、素子電極２，３間
で測定される抵抗値は導電性膜４ｂ自身より高くなって
しまうためである。

【００５５】上記有機金属膜４ａをリフトオフ、エッチ
ング、レーザートリミング等によるパターニング、ある
いは、インクジェット、オフセット印刷等により直接パ
ターン印刷する。

【００５６】（３）つづいて、加熱により有機金属膜４
ａを分解する工程を施す。本実施形態では、このとき、
素子電極２，３間に、不図示の電源を用いて電圧＋Ｖを
印加する（図１（ｃ））。

【００５７】ここでは、有機金属膜４ａを大気中高温炉
内で加熱焼成する場合を示す。始め、有機金属膜４ａ
は、電気的にほぼ絶縁体であるため、電流はほとんど流
れない。有機金属膜４ａの温度が材料の分解温度に達す
ると、次第に炭化水素成分は蒸発（燃焼）し、金属原子
同志が結合して、導電性が生じ始める。有機金属膜４ａ
が導電性膜４ｂに変化する時間は、膜の加熱レートや保
持温度にもよるが、一般には瞬時ではなく、数秒〜数時
間の時間を要す。したがってこの時間内で、膜の抵抗は
徐々に低下する。

【００５８】このとき、ミクロな視点では、金属原子の
集まったクラスターが徐々に成長し、クラスター間の結
合、ネットワーク状の導電路の形成を経て、最終的な導
電性膜へと変化すると考えられる。ここで、有機金属膜
４ａに適当な電圧が印加されていると、導電路が形成さ
れると同時に電流密度の高い電流が導電路を流れるた
め、ジュール熱の発生により、ミクロに断線する。この
過程が、導電路形成の度に起こるため、最終的に導電性
膜４ｂが形成されたとき、導電性膜４ｂの部位に、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
形成されている。該部位が電子放出部５を構成する。

【００５９】形成される上記電子放出部５の形状は、有
機金属膜４ａを分解するための加熱条件や、有機金属膜
４ａに印加する電圧値や電圧波形等の条件によって、異
なる場合がある。電子放出部５の形状の差異は電子放出
特性に影響するため、特に複数の均一な特性の電子放出
素子を設けた電子源を構成する場合、各素子における電
子放出部５の形状はできるだけ均一に形成するのが好ま
しい。

【００６０】図２は、電子放出部５の形状を均一に形成
する製造方法による一例を示した概略図である。図２に
おいて、１は基板、２と３は素子電極、４ａは有機金属
膜、４ｂは有機金属膜４ａを分解して得られる第二の導
電性膜、４ｂ′は第一の導電性膜、５は第二の導電性膜
に形成された電子放出部、５′は第一の導電性膜に形成
された亀裂である。

【００６１】あらかじめ第一の導電性膜４ｂ′として比
較的耐熱性の低い薄い膜を形成し、後述の通電フォーミ
ングにより亀裂５′を形成しておく（図２（ａ））。こ
のとき、第一の導電性膜４ｂ′を低電力でフォーミング
可能な材料および膜厚に設定して通電条件を適宜設定す
ることで、均一な亀裂５′形状を得ることができる。

【００６２】この上に第二の導電性膜４ｂとなるべき有
機金属膜４ａを形成し（図２（ｂ））、前述と同様の方
法で加熱分解中に電圧を印加することで第二の導電性膜
４ｂに電子放出部５を形成することができる。このと
き、電子放出部５の形状は第一の導電性膜４ｂ′の亀裂
５′に沿って形成されるため、均一な形状に制御される
（図２（ｃ））。

【００６３】なお、上記いずれの方法においても、加熱
方法としては、上記高温炉内で加熱する以外に、赤外線
ランプアニールやレーザーアニール等の手法が使えるこ
とは言うまでもない。

【００６４】導電性膜４ｂに電圧を印加し、通電により
電子放出部５を形成する手法は公知であり、これは通電
フォーミングと呼ばれている。この手法では、通電フォ
ーミングに要する電力は、膜の厚さが厚くなると（すな
わち抵抗がより低くなると）、それにつれて上昇してし
まう。また、高い融点を持つ材料を用いた場合も通電フ
ォーミングに要する電力が高くなってしまう。本実施形
態では、導電性膜４ｂの加熱分解過程で通電を行なって
いるので、上述のように徐々にフォーミングが進行する
ため、最終的に得られる導電性膜４ｂの膜厚が厚くと
も、低電力でのフォーミングが可能であり、また融点の
高い材料を用いることも可能である。すなわち、通電フ
ォーミングが完了するためのエネルギー（電力×時間）
は従来法と変わらなくても、本実施形態では部分的なフ
ォーミングが時間的に分散して起こるため、瞬間的な大
電力の投入を必要としないと言い換えることもできる。
したがって、電子放出部５を形成した導電性膜４ｂの厚
さや融点は、少なくともフォーミング電力の観点からは
特に制限されず、より厚くあるいは融点の高い、耐熱性
の高い導電性膜を用いることができる。

【００６５】なお、電圧波形は、パルス波形が好まし
い。本実施形態においては、図３（ａ）に示すように、
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
手法が好ましく用いられる。

【００６６】図３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１μｓｅｃ〜１
０ｍｓｅｃ、Ｔ２は、１０μｓｅｃ〜数１００ｍｓｅｃ
程度の範囲で設定される。三角波の波高値（通電フォー
ミング時の電圧）は、表面伝導型電子放出素子の形態に
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。

【００６７】パルス電圧の印加は、有機金属膜４ａが分
解によって十分に導電性膜４ｂに変化するまで続けられ
る。

【００６８】ところで、本実施形態における好適な導電
性膜４ｂの材料および膜厚は以下のように設定すること
ができる。

【００６９】前述したように、１０ｎｍ程度の膜厚を有
する超薄膜や微粒子膜は、膜を構成する材料のバルクの
融点に比べ、より低温で、融解、凝集を起こすことが知
られている。たとえば、金属パラジウムのバルクの融点
は１５５２℃であるが、１０ｎｍの膜厚のパラジウム微
粒子膜は、基板の種類、加熱雰囲気等にもよるが、およ
そ２５０℃程度の加熱により膜の融解、凝集を生じる場
合がある。膜の融解、凝集は、膜の不連続状態を引き起
こし、電気導電性を著しく悪化させる。図４に、有機パ
ラジウム化合物の加熱分解によって得られた種々の膜厚
１０ｎｍ〜５０ｎｍの石英基板上の金属パラジウム膜の
昇温過程における抵抗値の変化を示す。図４のように、
融解、凝集が起こると抵抗値が急激に増大する。なお、
この抵抗変化は非可逆であり、一度温度上昇とともに増
大した抵抗値は、その後の温度の下降により温度上昇の
際と逆の変化を示すことはなく、降温後に元に戻らな
い。従って、このような膜を導電性膜として用いること
はできなくなる。

【００７０】以上のような、融解、凝集温度の膜厚依存
性は、様々な材料において同様に見られる。しかしなが
ら、バルクの融点の高い材料を用いた場合、その融点に
応じて、薄膜の融解、凝集温度も高くなることは言うま
でもない。例えて言えば、金属タングステンのバルクの
融点は３３８０℃であるため、１０ｎｍ程度の膜厚のタ
ングステン超薄膜では６００℃程度の加熱によっても膜
の融解、凝集は起こらない。

【００７１】本実施形態の主たる目的は、導電性膜４ｂ
に、電子放出素子の製造過程における加熱工程及び素子
の駆動時の発熱に対する耐熱性を付与することにある。
上述のように、製造過程において導電性膜４ｂは４００
〜５００℃程度の加熱過程を経験するため、少なくとも
５００℃までの耐熱性を有するのが好ましい。もちろ
ん、それ以上の耐熱性を付与してもよい。

【００７２】従って、電子放出素子を動作させる最低温
度から製造工程での最高到達温度の範囲、すなわち５０
０℃程度以下の温度範囲で導電性膜４ｂの非可逆的な抵
抗変化が生じないように、導電性膜４ｂの材料と膜厚を
設定するのが望ましい。

【００７３】（４）導電性膜４ｂの分解工程およびフォ
ーミングを終えた素子には活性化工程と呼ばれる処理を
施すのが好ましい。活性化工程とは、この工程により、
素子電流Ｉｆ、放出電流Ｉｅが著しく変化する工程であ
る。

【００７４】活性化工程は、例えば、有機物質のガスを
含有する雰囲気下で、通電フォーミングと同様に、パル
スの印加を繰り返すことで行うことができる。この雰囲
気は、例えば油拡散ポンプやロータリーポンプなどを用
いて真空容器内を排気した場合に、雰囲気内に残留する
有機ガスを利用して形成することができる他、イオンポ
ンプなどにより一旦十分に排気した真空中に適当な有機
物質のガスを導入することによっても得られる。このと
きの好ましい有機物質のガス圧は、前述の応用の形態、
真空容器の形状や、有機物質の種類などにより異なるた
め場合に応じ適宜設定される。適当な有機物質として
は、アルカン、アルケン、アルキンの脂肪族炭化水素
類、芳香族炭化水素類、アルコール類、アルデヒド類、
ケトン類、アミン類、フェノール、カルボン、スルホン
酸等の有機酸類等を挙げることが出来、具体的には、メ
タン、エタン、プロパンなどＣ_nＨ_2n+2で表される飽和
炭化水素、エチレン、プロピレンなどＣ_nＨ_2n等の組成
式で表される不飽和炭化水素、ベンゼン、トルエン、メ
タノール、エタノール、ホルムアルデヒド、アセトアル
デヒド、アセトン、メチルエチルケトン、メチルアミ
ン、エチルアミン、フェノール、蟻酸、酢酸、プロピオ
ン酸等が使用できる。この処理により、雰囲気中に存在
する有機物質から、炭素および／又は炭素化合物が素子
上に堆積し、素子電流Ｉｆ、放出電流Ｉｅが、著しく変
化するようになる（図１（ｄ））。なお、図は炭素およ
び／又は炭素化合物の堆積を模式的に示すもので、その
微細な構造を示しているものではない。

【００７５】活性化工程の終了判定は、素子電流Ｉｆ及
び／又は放出電流Ｉｅを測定しながら、適宜行う。なお
パルス幅、パルス間隔、パルス波高値などは適宜設定さ
れる。

【００７６】炭素及び炭素化合物とは、例えばグラファ
イト（いわゆるＨＯＰＧ，ＰＧ，ＧＣを包含する。ＨＯ
ＰＧはほぼ完全なグラファイトの結晶構造、ＰＧは結晶
粒が２０ｎｍ程度で結晶構造がやや乱れたもの、ＧＣは
結晶粒が２ｎｍ程度になり結晶構造の乱れがさらに大き
くなったものを指す）、非晶質カーボン（アモルファス
カーボン及び、アモルファスカーボンと前記グラファイ
トの微結晶の混合物を指す）であり、その膜厚は、５０
ｎｍ以下の範囲とするのが好ましく、３０ｎｍ以下の範
囲とすることがより好ましい。

【００７７】以上が活性化工程であるが、本実施形態に
おいては、上記（３）の有機金属膜４ａを分解する工程
と上記（４）の活性化工程を同時に進行させることも可
能である。この同時進行の活性化工程の例を以下に示
す。

【００７８】まず、上記（２）で述べた手法と同様に、
有機金属膜４ａを形成する。次に、有機金属膜４ａに電
圧を印加しながら、加熱により有機金属膜４ａを分解す
る工程を施すが、ここでは、有機金属膜４ａを真空中で
加熱する。有機金属膜４ａの温度が材料の分解温度に達
すると、次第に金属原子同志が結合して導電性が生じ始
めるが、炭化水素成分は燃焼しないため、一部は真空中
に蒸発するが、一部は膜中に残る。有機金属膜４ａに適
当な電圧、すなわち活性化電圧（＝フォーミング電圧）
が印加されていると、最終的に導電性膜４ｂが形成され
たとき、導電性膜４ｂの部位に、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。この
とき、導電性膜４ｂ中の炭化水素成分が膜中を拡散、あ
るいは一度気相に放出されたものが再付着するなどし
て、炭素および／又は炭素化合物が素子上に堆積し、素
子電流Ｉｆ、放出電流Ｉｅが、著しく増加し、活性化が
生じる。

【００７９】なお、上記の工程は、窒素、ヘリウム等の
不活性ガス雰囲気中で行なうこともできる。

【００８０】さらに、上記真空中に、上記（４）で述べ
た様に、あらかじめ適当な有機物質のガスを導入してお
くことによって、より短時間で活性化工程を終了するこ
ともできる。

【００８１】（５）このような工程を経て得られた電子
放出素子は、安定化工程を行うことが好ましい。この工
程は、真空容器内の残留有機物質を排気することで新た
な堆積が起こらないようにし、特性を一定に保つ工程で
ある。真空容器内の圧力は、１.３×１０^-5Ｐａ以下が
好ましく、さらに１.３×１０^-6Ｐａ以下が特に好まし
い。さらに真空容器内を排気するときには、真空容器全
体を加熱して、真空容器内壁や、電子放出素子に吸着し
た有機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、真空容器および電子放出素子を構成する
部材の熱的安定性が許すかぎり高温かつ長時間行なうの
が望ましく、必要に応じて適宜条件を定める。なお、本
実施形態の製法によれば、導電性膜の耐熱性の向上が図
られているので、より高温の加熱条件に耐えられる。

【００８２】また、前述の、電子放出部形成と活性化を
兼ねた工程を真空中で行なった場合、真空容器中に有機
物質のガスを導入しないために、この工程の処理がより
容易になる。

【００８３】安定化工程を行った後の、駆動時の雰囲気
は、上記安定化処理終了時の雰囲気を維持するのが好ま
しいが、これに限るものではなく、有機物質が十分除去
されていれば、圧力自体は多少上昇しても十分安定な特
性を維持することが出来る。

【００８４】このような真空雰囲気を採用することによ
り、新たな炭素及び／又は炭素化合物の堆積を抑制で
き、結果として素子電流Ｉｆ、放出電流Ｉｅが、安定す
る。

【００８５】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５、図６を参
照しながら説明する。

【００８６】図５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。図５において、５５は真空容器であり、５６は
排気ポンプである。真空容器５５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、４ｂは導電性膜、５は電
子放出部である。５１は、電子放出素子に素子電圧Ｖｆ
を印加するための電源、５０は素子電極２，３間の導電
性膜４ｂを流れる素子電流Ｉｆを測定するための電流
計、５４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である。５３はアノー
ド電極５４に電圧を印加するための高圧電源、５２は素
子の電子放出部５より放出される放出電流Ｉｅを測定す
るための電流計である。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２ｍｍ〜８ｍｍの範囲として測定
を行うことができる。

【００８７】真空容器５５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５６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
こに示した電子放出素子を搭載した基板１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、前述の電子
放出部形成以降の工程も行うことができる。

【００８８】図６は、図５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６においては、
放出電流Ｉｅが素子電流Ｉｆに比べて著しく小さいので
任意単位で示している。なお、縦・横軸ともリニアスケ
ールである。

【００８９】図６からも明らかなように、本発明を適用
可能な電子放出素子は、放出電流Ｉｅに関して対する三
つの特徴的性質を有する。即ち、（ｉ）本素子はある電圧（しきい値電圧と呼ぶ）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。

【００９０】（ii）放出電流Ｉｅが素子電圧Ｖｆに単調
増加に依存するため、放出電流Ｉｅは素子電圧Ｖｆで制
御できる。

【００９１】（iii)アノード電極５４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５４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。

【００９２】以上の説明より理解されるように、本実施
形態を適用可能な電子放出素子は、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。

【００９３】図６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例（以下、「ＭＩ特性」とい
う）を実線に示した。素子電流Ｉｆが素子電圧Ｖｆに対
して電圧制御型負性抵抗特性（以下、「ＶＣＮＲ特性」
という。）を示す場合もある（不図示）。これら特性
は、前述の工程を制御することで制御できる。

【００９４】本実施形態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図７に示す様な平面型（図１、
図２で説明した製法による構成）のほかに図８に示す様
な垂直型がある。

【００９５】ここでは、図２で説明した積層構造の導電
性膜を用いた場合について説明する。

【００９６】図７に示す平面型表面伝導型電子放出素子
において、図２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。素子電極２，３の間
隔Ｌ、素子電極２および３の長さＷ、第二の導電性膜４
ｂ、第一の導電性膜４ｂ′の形状等は、応用される形態
等を考慮して、設計される。

【００９７】垂直型表面伝導型電子放出素子は、図８に
示すとおりであり、図８中、図２に示した部位と同じ部
位には図２に付した符号と同一の符号を付している。８
１は段差形成部である。基板１、素子電極２及び３、第
二の導電性膜４ｂ、第一の導電性膜４ｂ′、電子放出部
５、電子放出部５′は、前述した平面型表面伝導型電子
放出素子の場合と同様の材料で構成することができる。
段差形成部８１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８１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に対応する。

【００９８】第一の導電性膜４ｂ′は、素子電極２及び
３と段差形成部８１作製後に、該素子電極２、３の上に
形成される。第一の導電性膜４ｂ′を通電フォーミング
して亀裂５′を形成した後、第一の導電性膜４ｂ′上に
第二の導電性膜４ｂを形成する。亀裂５′および電子放
出部５は、図８においては、段差形成部８１に形成され
ているが、作製条件、フォーミング条件（特に第一の導
電性膜のフォーミング条件）等に依存し、形状、位置と
もこれに限られるものでない。

【００９９】［電子放出素子の応用例］次に、本実施形
態を適用可能な電子放出素子の応用例について以下の述
べる。本実施形態を適用可能な表面伝導型電子放出素子
の複数個を基板上に配列し、例えば電子源あるいは、画
像形成装置が構成できる。

【０１００】［電子源］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。

【０１０１】本実施形態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幅で制御できる。一方、
しきい値電圧以下では、殆ど放出されない。この特性に
よれば、多数の電子放出素子を配置した場合において
も、個々の素子にパルス状電圧を適宜印加すれば、入力
信号に応じて、表面伝導型電子放出素子を選択して電子
放出量を制御できる。

【０１０２】以下この原理に基づき、本発明を適用可能
な電子放出素子を複数配して得られる電子源基板につい
て、図９を用いて説明する。図９において、９１は基
板、９２はＸ方向配線、９３はＹ方向配線である。９４
は表面伝導型電子放出素子、９５は素子電極２，３に接
続した結線である。尚、表面伝導型電子放出素９４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。

【０１０３】ｍ本のＸ方向配線９２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、幅は適宜設計される。Ｙ方
向配線９３は、ＤＹ１，ＤＹ２．．ＤＹｎのｎ本の配線
よりなり、Ｘ方向配線９２と同様に形成される。これら
ｍ本のＸ方向配線９２とｎ本のＹ方向配線９３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９２を形成した基板９１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９２とＹ方向配線
９３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９２とＹ方向配線９
３は、それぞれ外部端子として引き出されている。

【０１０４】表面伝導型放出素子９４を構成する一対の
電極（不図示）は、ｍ本のＸ方向配線９２とｎ本のＹ方
向配線９３と導電性金属等からなる結線９５によって電
気的に接続されている。

【０１０５】配線９２と配線９３を構成する材料、結線
９５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。

【０１０６】Ｘ方向配線９２には、Ｘ方向に配列した表
面伝導型放出素子９４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９３には、Ｙ方向に配列した表面伝導型
放出素子９４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。

【０１０７】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。

【０１０８】［画像形成装置］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１０と図１１及び図１２を用いて説明する。図１
０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１１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１２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。

【０１０９】図１０において、９１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９１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。

【０１１０】９４は、図７における電子放出部に相当す
る。９２，９３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。

【０１１１】外周器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。トアプレート１０１は主に基板９１の強度
を補強する目的で設けられるため、基板９１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
することがてきる。即ち、基板９１に直接支持枠８２を
封着し、フェースプレート１０６、支持枠１０２及び基
板９１で外囲器１０８を構成しても良い。一方、フェー
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もつ外囲器１０８を構成す
ることもできる。

【０１１２】図１１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１１１と蛍光体１１２
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１１２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。

【０１１３】ガラス基板に蛍光体を塗布する方法は、モ
ノクローム、カラーによらず、沈澱法、印刷法等が採用
できる。蛍光膜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１０８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１０５は、蛍光膜１０４作製後、蛍光
膜１０４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。

【０１１４】フェースプレート１０６には、更に蛍光膜
１０４の伝導性を高めるため、蛍光膜１０４の外面側に
透明電極（不図示）を設けてもよい。この場合はメタル
バックを設けなくてもよく、高圧電圧をこの透明電極に
印加する。

【０１１５】前述の外囲器１０８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。

【０１１６】図１０に示した画像形成装置は、例えば以
下のようにして製造される。

【０１１７】外囲器１０８は、前述の安定化行程と同様
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、１３×１５^-5Ｐａ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１．３×１０^-3ないしは１．３×１０^-5Ｐａの真空度
を維持するものである。ここで、表面伝導型電子放出素
子のフォーミング処理ないし活性化以降の行程は適宜設
定できる。

【０１１８】［画像形成装置の駆動］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、ＮＴ
ＳＣ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１２を用いて説明
する。図１２において、１２１は画像表示表示パネル、
１２２は走査回路、１２３は制御回路、１２４はシフト
レジスタである。１２５はラインメモリ、１２６は同期
信号分離回路、１２７は変調信号発生器、ＶｘおよびＶ
ａは直流電圧源である。

【０１１９】表示パネル１２１は、端子Ｄｏｘ１乃至Ｄ
ｏｘｍ、端子Ｄｏｙ１乃至Ｄｏｙｎ及び高圧端子１０７
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。

【０１２０】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抑制する為の変調信号を印加され
る。高圧端子１０７には、直流電圧源Ｖａより、例えば
１０ｋＶ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。

【０１２１】走査回路１２２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、ＳｌないしＳｍで膜式的に示している）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１２１の端子Ｄｘ１ないしＤｘｍと電気的に
接続される。Ｓｌ乃至Ｓｍの各スイッチング素子は、制
御回路１２３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。

【０１２２】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。

【０１２３】制御回路１２３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１２３は、同期
信号分離回路１２６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。

【０１２４】同期信号分離回路１２６は、外部から入力
されるＮＴＳＣ方式のテレビ信号から同期信号成分と輝
度信号成分とを分離する為の回路で、一般的な周波数分
離（フィルター）回路等を用いて構成できる。同期信号
分離回路１２６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１２４に入力され
る。

【０１２５】シフトレジスタ１２４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１２３より送られる制御信号ＴSFTに基づいて動
作する（即ち、制御信号ＴSFTは、シフトレジスタ１２
４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
１２４より出力される。

【０１２６】ラインメモリ１２５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ＦＩＦＯやシフ
トレジスタ等の記憶装置であり、制御回路１２３より送
られる制御信号ＴMRYに従って適宜Ｉｄ１乃至Ｉｄｎの
内容を記憶する。記憶された内容は、Ｉｄ１’乃至Ｉｄ
ｎ’として出力され、変調信号発生器１２７に入力され
る。

【０１２７】変調信号発生器１２７は、画像データＩｄ
ｌ’乃至Ｉｄｎ’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１２１内の表面伝導型電子放出素子に印加される。

【０１２８】前述したように、本実施形態を適用可能な
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Ｖ
ｔｈ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Ｖｍ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。

【０１２９】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１２７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。

【０１３０】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１２７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。

【０１３１】シフトレジスタ１２４やラインメモリ１２
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。

【０１３２】デジタル信号式を用いた場合には、同期信
号分離回路１２６の出力信号ＤＡＴＡをデジタル信号化
する必要があるが、これには同期信号分離回路１２６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１２５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１２７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１２７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１２７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。

【０１３３】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１２７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。

【０１３４】このような構成をとり得る本発明を適用可
能な画像表示装置においては、各電子放出素子に、容器
外端子Ｄｏｘ１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１０７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。

【０１３５】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、
ＭＵＳＥ方式をはじめとする高品位ＴＶ信号）方式をも
採用できる。

【０１３６】［はしご型の電子源及び画像形成装置］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
１３及び図１４を用いて説明する。

【０１３７】図１３は、はしご型配置の電子源の一例を
示す模式図である。図１３において、１３０は電子源基
板、１３１は電子放出素子である。また、Ｄｘ１〜Ｄｘ
１０は、電子放出素子１３１を接続するめたの共通配線
である。電子放出素子１３１は、基板１３０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、電子放出素子の
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、電子放出素子のしきい値以下の電圧を印加する。
各素子行間の共通配線Ｄｘ２〜Ｄｘ９は、例えばＤｘ
２，Ｄｘ３を同一配線とすることもできる。

【０１３８】図１４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。１４０はグリッド電極、１４１は電子が通過する
ため空孔、１４２はＤｘｏ１，Ｄｘｏ２，…Ｄｘｏｍよ
りなる容器外端子である。１４３は、グリッド電極１４
０と接続されたＧ１，Ｇ２，…Ｇｎからなる容器外端
子、１４４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１４においては、図１０、図１３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１３０とフェースプレート１
０６の間にグリッド電極１４０を備えているか否かであ
る。

【０１３９】図１４においては、基板１４４とフェース
プレート１０６の間には、グリッド電極１４０が設けら
れている。グリッド電極１４０は、表面伝導型放出素子
から放出された電子ビームを変調するためのものであ
り、はしご型配置の素子行と直交して設けられたストラ
イプ状の電極に電子ビームを通過させるため、各素子に
対応して１個ずつ円形の開口１４１が設けられている。
グリッドの形状や設置位置は図１４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。

【０１４０】容器外端子１４２およびグリツド容器外端
子１４３は、不図示の制御回路と電気的に接続されてい
る。

【０１４１】本例の画像形成装置では、素子行を１列ず
つ順次駆動（走査）していくのと同期してグリッド電極
列に画像１ライン分の変調信号を同時に印加する。これ
により、各電子ビームの蛍光体への照射を制御し、画像
を１ラインずつ表示することができる。

【０１４２】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せた光
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。

【０１４３】

【実施例】以下、具体的な実施例を挙げて本発明を詳し
く説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるもの
ではなく、本発明の目的が達成される範囲内での各要素
の置換や設計変更がなされたものをも包含する。

【０１４４】（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製法は、図１に示したものと同
様である。

【０１４５】以下、図１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。図１において１
は基板、２と３は素子電極、４ａは有機金属膜、４ｂは
導電性膜、５は電子放出部である。

【０１４６】以下、順をおって製造方法の説明を図１に
基づいて説明する。

【０１４７】［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、素子電極２，３と所望の電極形状開口を有
するパターンをホトレジスト（ＲＤ−２０００Ｎ−４１
日立化成社製）で形成し、真空蒸着法により、厚さ５ｎ
ｍのＴｉ、厚さ０.１μｍのＮｉを順次堆積した。ホト
レジストパターンを有機溶剤で溶解し、Ｎｉ／Ｔｉ堆積
膜をリフトオフし、素子電極２，３の間隔Ｌ＝１０μｍ
を有する素子電極２，３を形成した（図１（ａ））。

【０１４８】［工程−ｂ］次に、素子電極２，３を形成
した基板上に膜厚０.１μｍのＣｒ膜を真空蒸着により
堆積し、ホトレジスト（ＡＺ１３７０ヘキスト社製）で
導電性膜４ｂを形成すべきパターンの開口を有するレジ
ストパターンを形成した後、該パターンのＣｒをエッチ
ング除去した。その後、ホトレジストパターンを有機溶
剤で溶解し、洗浄した基板上に有機パラジウム化合物の
溶液（ｃｃｐ４２３０奥野製薬（株）製）をスピンナー
により回転塗布し、大気中、室温にて１時間放置し、乾
燥した。なお、同一条件で、石英基板上に有機Ｐｄを成
膜し、乾燥させたサンプルの抵抗値を測定したところ、
シート抵抗値は測定不能で、少なくとも１０⁸Ω／□以
上であった。また、同一条件で成膜し、３００℃一定で
１０分間の加熱焼成処理したサンプルを評価したとこ
ろ、得られた膜はＰｄを主元素としてなり、膜厚は１０
０ｎｍ、シート抵抗値は２×１０²Ω／□であった。

【０１４９】なお、この膜を室温から５００℃まで昇温
しながらシート抵抗を測定したところ、抵抗は僅かに増
加したが、降温しながらの測定では抵抗値は可逆的に戻
っていた。

【０１５０】［工程−ｃ］次に、有機Ｐｄよりなる有機
金属膜４ａを形成した基板１を、有機金属膜４ａを表と
し、ＵＶ／オゾン処理装置（ＵＶ−３００サムコ社製）
により、１５分間、室温でＵＶ／オゾン処理した（不図
示）。なお、同一条件で、石英基板上に有機Ｐｄを成膜
し、ＵＶ／オゾン処理したサンプルの抵抗値を測定した
ところ、シート抵抗値は測定不能で、少なくとも１０⁸
Ω／□以上であった。

【０１５１】［工程−ｄ］Ｃｒ膜およびＵＶ／オゾン処
理後の有機金属膜４ａを酸エッチャントによりリフトオ
フして所望のパターンの有機金属膜４ａを形成した。

【０１５２】以上の工程により基板１上に、素子電極
２，３、有機金属膜４ａを形成した（図１（ｂ））。

【０１５３】［工程−ｅ］次に、基板１を図１（ｃ）に
示すクリーンオーブン中に設置し、素子電極２，３に素
子電圧＋Ｖｆを印加するための不図示の電源より、素子
の素子電極３に電圧を印加しながら、室温から３００℃
まで１０℃／分のレートで昇温し、通電処理（フォーミ
ング）を行なった（図１（ｃ））。なお、温度が３００
℃に達した後、１０分間そのまま電圧印加を続け、電圧
印加を終了後、自然冷却により室温に戻した。なお、通
電処理の電圧Ｖｆの波形は図３（ａ）に示したものであ
る。

【０１５４】図中、Ｔ１及びＴ２は電圧波形のバルス幅
とバルス間隔であり、本実施例ではＴ１を１ｍｓｅｃ、
Ｔ２を１０ｍｓｅｃとし、三角波の波高値（フォーミン
グ時の電圧）は１２Ｖとして、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、膜４ａないし４ｂ
を流れる電流を測定した。本実施例では、本工程中で測
定された素子電流となる電流値は、最大５ｍＡであり、
３００℃、１０分経過時は、１μＡ以下であった。

【０１５５】［工程−ｆ］次に、測定評価装置に設置
し、真空ポンプにて排気し、１.３×１０^-6Ｐａの圧力
に達した後、アセトンをスローリークバルブを開いて全
圧が１.３×１０^-3Ｐａとなるように測定評価装置内に
導入し、維持した。次にフォーミング処理した素子に、
図３（ａ）に示した波形で１４Ｖの波高値で、素子電極
３に印加した。図中、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１ｍｓｅ
ｃ、Ｔ２を１０ｍｓｅｃとした。素子電流Ｉｆが約２０
分でほぼ飽和したので、通電を停止した後、スローリー
クバルブを閉め、活性化工程を終了した。

【０１５６】こうして表面伝導形電子放出素子を作製し
た（図１（ｄ））。

【０１５７】さらに、上述の工程で作製した表面伝導型
電子放出素子の電子放出特性を、上述の測定評価装置を
用いて測定した。この測定は、イオンポンプをメインポ
ンプとした超高真空排気装置を用いて排気し、サンプル
温度４００℃、チャンバー温度２００℃で２４時間加熱
し、有機物質の汚染を極力排除した条件で行なった。

【０１５８】なお、図５におけるアノード電極５４と表
面伝導形電子放出素子の距離を５ｍｍとし、アノード電
極の電位を４ｋＶ、圧力は１.３×１０^-7Ｐａとした。

【０１５９】表面伝導型電子放出素子の素子電極２，３
間に１４Ｖの素子電圧を印加し、そのときに流れる素子
電流Ｉｆおよび放出電流Ｉｅを測定した。本実施例の素
子は、Ｉｆ＝２.０ｍＡ，Ｉｅ＝３.６μＡであり、正常
に動作した。

【０１６０】本実施例の素子は、高温の加熱処理に対す
る耐熱性が高く、また、低いフォーミング電力で電子放
出部を形成できた。

【０１６１】（実施例２）本実施例では、図１に示す構
成の電子放出素子の製造方法について説明する。［工程
−ａ］は実施例１と同様に素子電極２，３を形成した基
板１を作製した。

【０１６２】［工程−ｂ］次に、素子電極２，３を形成
した基板上に有機金属膜４ａ、を以下の方法で成形し
た。

【０１６３】まず、酢酸パラジウムモノエタノールアミ
ン３.２グラムにエチレングリコール１グラムとポリビ
ニルアルコール０.０５グラム、さらに２５グラムのＩ
ＰＡを加え、全量１００グラムとなるように水を加えて
溶液を調整した。この溶液を、バブルジェット方式のイ
ンクジェット装置（Ｃａｎｏｎ製ＢＪ−１０Ｖの部品を
流用）を用い、所望の位置、すなわち図１（ｂ）に示す
位置に塗付した。なお、同一条件で、石英基板上に有機
Ｐｄを塗布したサンプルの抵抗値を測定したところ、シ
ート抵抗値は測定不能で、少なくとも１０⁸Ω／□以上
であった。また、同一条件で塗布し、３５０℃一定で１
５分間の加熱焼成処理したサンプルを評価したところ、
得られた薄膜はＰｄを主元素としてなり、膜厚は１２０
ｎｍ、シート抵抗値は１.５×１０²Ω／□であった。

【０１６４】なお、この膜を室温から５００℃まで昇温
しながらシート抵抗を測定したところ、抵抗は僅かに増
加したが、降温時の抵抗値は可逆的に戻っていた。

【０１６５】以上の工程により基板１上に、素子電極
２，３、有機金属膜４ａを形成した。

【０１６６】［工程−ｃ］次に、基板１をクリーンオー
ブン中に設置し、素子に素子電圧＋Ｖｆを印加するため
の付図示の電源より、素子の素子電極３に電圧を印加し
ながら、室温から３５０℃まで１０℃／分のレートで昇
温し、通電処理（フォーミング）を行なった。なお、温
度が３５０℃に達した後、１５分間そのまま電圧印加を
続け、電圧印加を終了後、自然冷却により室温に戻し
た。なお、通電処理の電圧Ｖｆの波形は図３（ａ）に示
したものである。

【０１６７】図中、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１ｍｓｅｃ、
Ｔ２を１０ｍｓｅｃとし、三角波の波高値（フォーミン
グ時の電圧）は１２Ｖとして、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、膜４ａないし導電
性膜４ｂを流れる電流を測定した。本実施例では、本工
程中で測定された電流値は最大６ｍＡであり、３５０
℃、１５分経過時は、１μＡ以下であった。

【０１６８】［工程−ｄ］次に、測定評価装置に設置
し、真空ポンプにて排気し、１.３×１０^-6Ｐａの圧力
に達した後、アセトンをスローリークバルブを開いて全
圧が１.３×１０^-3Ｐａとなるように測定評価装置内に
導入し、維持した。次にフォーミング処理した素子に、
図３（ａ）に示した波形で１４Ｖの波高値で、素子電極
３に印加した。図中、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１ｍｓｅ
ｃ、Ｔ２を１０ｍｓｅｃとした。素子電流Ｉｆが約２０
分でほぼ飽和したので、通信を停止した後、スローリー
クバルブを閉め、活性化工程を終了した。

【０１６９】こうして、本実施例による表面伝導型電子
放出素子を作製した。

【０１７０】さらに、上述の工程で作製した表面伝導型
電子放出素子の電子放出特性を、上述の測定評価装置を
用いて測定した。この測定は、超高真空排気装置を用い
て排気し、サンプル温度４００℃、チャンバー温度２０
０℃で、２４時間加熱し、有機物質の汚染を極力排除し
た条件で行なった。

【０１７１】なお、図５におけるアノード電極５４と表
面伝導型電子放出素子の距離を５ｍｍとし、アノード電
極の電位を４ｋＶ、圧力は１.３×１０^-7Ｐａとした。

【０１７２】表面伝導型電子放出素子の素子電極２，３
間に１４Ｖの素子電圧を印加し、そのときに流れる素子
電流Ｉｆおよび放出電流Ｉｅを測定した。本実施例の素
子は、素子電流Ｉｆ＝２.５ｍＡ，放出電流Ｉｅ＝４.０
μＡであり、正常に動作した。

【０１７３】本実施例の素子は、高温の加熱処理に対す
る耐熱性が高く、また、低いフォーミング電力で電子放
出部を形成できた。

【０１７４】（実施例３）本実施例にかかわる基本的な
表面伝導型電子放出素子の製法は、図１および図２に示
したものと同様である。

【０１７５】以下、図１、図２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。図１にお
いて１は基板、２と３は素子電極、４ａは有機金属膜、
４ｂは導電性膜、５は電子放出部である。図２において
１は基板、２と３は素子電極、４ａは有機金属膜、４ｂ
は有機金属膜４ａを分解して得られる第二の導電性膜、
４ｂ′は第一の導電性膜、５は第二の導電性膜に形成さ
れた電子放出部、５′は第一の導電性膜に形成された亀
裂である。

【０１７６】以下、順をおって製造方法の説明を図１、
図２に基づいて説明する。

【０１７７】［工程−ａ］本工程は、実施例１と同様に
行なって、図１（ａ）に示す形態を形成した。

【０１７８】［工程−ｂ］次に、素子電極２、３を形成
した基板上に膜厚０.１μｍのＣｒ膜を真空蒸着により
堆積し、ホトレジスト（ＡＺ１３７０ヘキスト社製）
で、第一の導電性膜４ｂ′を形成すべきパターンを形成
した後、該パターンのＣｒをエッチング除去した。その
後、ホトレジストパターンを有機溶剤で溶解し、洗浄し
た基板上に有機Ｐｄ（ｃｃｐ４２３０奥野製薬（株）
製）をスピンナーにより回転塗布し、３００℃で１２分
間の加熱焼成処理をした。また、こうして形成された、
Ｐｄを主元素としてなる微粒子からなる第一の導電性膜
４ｂ′の膜厚は、１０ｎｍであった。

【０１７９】［工程−ｃ］Ｃｒ膜および焼成後の第一の
導電性膜４ｂ′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。

【０１８０】［工程−ｄ］次に、測定評価装置に設置
し、真空ポンプにて排気し、１.３×１０^-5Ｐａの圧力
に達した後、素子に素子電圧＋Ｖｆを印加するための不
図示の電源より、素子の素子電極３に電圧を印加し、通
電フォーミングを行なった。通電フォーミング処理の電
圧Ｖｆの波形は図３（ｂ）に示したものである。

【０１８１】図中、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１ｍｓｅｃ、
Ｔ２を１０ｍｓｅｃとし、三角波の波高値（フォーミン
グ時の電圧）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１ＭΩ以上になった時と
し、素子への電圧の印加を終了した。

【０１８２】［工程−ｅ］次に、上記処理を施した基板
を測定評価装置の外に取り出し、有機金属膜４ａを以下
の方法で形成した。

【０１８３】まず、酢酸パラジウムモノエタノールアミ
ン３．２グラムにエチレングリコール１グラムとポリビ
ニルアルコール０.０５グラム、さらに２５グラムのＩ
ＰＡを加え、全量１００グラムとなるように水を加えて
溶液を調整した。この溶液を、バブルジェット方式のイ
ンクジェット装置を用い、所望の位置、すなわち第一の
導電性膜４ｂ′に重なる位置（図２（ｂ））に塗布し
た。なお、同一条件で、石英基板上に有機Ｐｄを塗布し
たサンプルの抵抗値を測定したところ、シート抵抗値は
測定不能で、少なくとも１０⁸Ω／□以上であった。ま
た、同一条件で塗布し、３５０℃一定で１５分間の加熱
焼成処理したサンプルを評価したところ、得られた薄膜
はＰｂを主元素としてなり、膜厚は１２０ｎｍ、シート
抵抗値は１．５×１０²Ω／□であった。

【０１８４】なお、この膜を室温から５００℃まで昇温
しながらシート抵抗を測定したところ、抵抗は僅かに増
加したが、降温時の抵抗値は可逆的に戻っていた。

【０１８５】以上の工程により、基板１上に、素子電極
２、３、第一の導電性膜４ｂ′、有機金属膜４ａを形成
した。

【０１８６】［工程−ｆ］次に、基板１をクリーンオー
ブン中に設置し、素子に素子電圧＋Ｖｆを印加するため
の不図示の電源より、素子の素子電極３に電圧を印加し
ながら、室温から３５０℃まで１０℃／分のレートで昇
温し、通電処理（フォーミング）を行なった。なお、温
度が３５０℃に達した後、１５分間そのまま電圧印加を
続け、電圧印加を終了後、自然冷却により室温に戻し
た。なお、通電処理の電圧Ｖｆの波形は図３（ａ）に示
したものである。

【０１８７】図中、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１ｍｓｅｃ、
Ｔ２を１０ｍｓｅｃとし、三角波の波高値（フォーミン
グ時の電圧）は１２Ｖとして、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、膜４ａないし導電
性膜４ｂを流れる電流を測定した。本実施例では、本工
程中で測定された電流値は最大４ｍＡであり、３５０
℃、１５分経過時は、１μＡ以下であった。

【０１８８】［工程−ｇ］次に、再度、測定評価装置に
設置し、真空ポンプにて排気し、１.３×１０^-6Ｐａの
圧力に達した後、アセトンをスローリークバルブを開い
て、全圧が１.３×１０^-3Ｐａとなるように測定評価装
置内に導入し、維持した。次にフォーミング処理した素
子に、図３（ａ）に示した波形で１４Ｖの波高値で、素
子電極３に印加した。図中、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
ｓｅｃ、Ｔ２を１０ｍｓｅｃとした。素子電流Ｉｆが約
２０分でほぼ飽和したので、通電を停止した後、スロー
リークバルブを閉め、活性化工程を終了した。

【０１８９】こうして、本実施例による表面伝導型電子
放出素子を作製した。

【０１９０】さらに、上述の工程で作製した表面伝導型
電子放出素子の電子放出特性を、上述の測定評価装置を
用いて測定した。この測定は、超高真空排気装置を用い
て排気し、サンプル温度４００℃、チャンバー温度２０
０℃で、２４時間加熱し、有機物質の汚染を極力排除し
た条件で行なった。

【０１９１】なお、図５におけるアノード電極５４と表
面伝導型電子放出素子の距離を５ｍｍとし、アノード電
極の電位を４ｋＶ、真空度は１.３×１０^-7Ｐａとし
た。

【０１９２】表面伝導型電子放出素子の素子電極２、３
間に１４Ｖの素子電圧を印加し、そのときに流れる素子
電流Ｉｆおよび放出電流Ｉｅを測定した。本実施例の素
子は、素子電流Ｉｆ＝３.０ｍＡ、放出電流Ｉｅ＝４.５
μＡであり、正常に動作した。

【０１９３】本実施例の素子は、高温の加熱処理に対す
る耐熱性が高く、また、より低いフォーミング電力で電
子放出部を形成できた。

【０１９４】実施例２、３の素子を走査電子顕微鏡（Ｓ
ＥＭ）により観察したころ、両者とも電子放出部は素子
電極２、３の間で蛇行した形状で形成されていたが、蛇
行幅は実施例３の場合の方がはるかに小さかった。多数
の素子を作成する場合には実施例３による素子の方がよ
り均一な特性を示すと思われる。

【０１９５】（実施例４）本実施例では、［工程−ａ］
は実施例１と同様に素子電極２、３を形成した基板１を
作製した。

【０１９６】［工程−ｂ］次に、洗浄した基板上にドデ
カカルボニル四イリジウムのジクロロメタン溶液をスピ
ンナーにより回転塗布した。なお、同一条件で、石英基
板上にＩｒ錯体を成膜し、乾燥させたサンプルの抵抗値
を測定したところ、シート抵抗値は測定不能で、少なく
とも１０⁸Ω／□以上であった。また、同一条件で成膜
し、３００℃一定で１０分間の加熱焼成処理したサンプ
ルを評価したところ、得られた薄膜はＩｒを主元素とし
てなり、膜厚は５ｎｍ、シート抵抗値は１×１０⁴Ω／
□であった。

【０１９７】なお、この膜を室温から５００℃まで昇温
しながらシート抵抗を測定したところ、抵抗は僅かに増
加したが、降温時の抵抗値は可逆的に戻っていた。

【０１９８】［工程−ｃ］次に、Ｉｒ錯体よりなる有機
金属膜４ａを形成した基板１を、レーザー加工機を用い
て、図１（ｂ）に示す所望の形状に有機金属膜４ａをト
リミングした（不図示）。

【０１９９】以上の工程により基板１上に、素子電極
２、３、有機金属膜４ａを形成した。

【０２００】［工程−ｄ］次に、基板１をクリーンオー
ブン中に設置し、素子に素子電圧＋Ｖｆを印加するため
の不図示の電源より、素子の素子電極３に電圧を印加し
ながら、室温から２５０℃まで１０℃／分のレートで昇
温し、通電処理（フォーミング）を行なった。なお、温
度が２５０℃に達した後、３０分間そのまま電圧印加を
続け、電圧印加を終了後、自然冷却により室温に戻し
た。なお、通電処理の電圧Ｖｆの波形は図３（ａ）に示
したものである。

【０２０１】図中、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１ｍｓｅｃ、
Ｔ２を１０ｍｓｅｃとし、矩形波の波高値（フォーミン
グ時の電圧）は１２Ｖとして、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、膜４を流れる電流
を測定した。本実施例では、本工程中で測定された電流
値は最大１０ｍＡであり、２５０℃、３０分経過時は、
１μＡ以下であった。

【０２０２】［工程−ｅ］次に、測定評価装置に設置
し、真空ポンプにて排気し、１.３×１０^-6Ｐａの圧力
に達した後、アセトンをスローリークバルブを開いて全
圧が１.３×１０^-3Ｐａとなるように測定評価装置内に
導入し、維持した。次にフォーミング処理した素子に、
図３（ａ）に示した波形で１４Ｖの波高値で、素子電極
３に印加した。図中、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１ｍｓｅ
ｃ、Ｔ２を１０ｍｓｅｃとした。素子電流Ｉｆが約２０
分でほぼ飽和したので、通電を停止した後、スローリー
クバルブを閉め、活性化工程を終了した。

【０２０３】こうして、本実施例４による表面伝導型電
子放出素子を作製した。

【０２０４】さらに、上述の工程で作製した表面伝導型
電子放出素子の電子放出特性を、上述の評価系を用いて
測定した。この測定は、超高真空排気装置を用いて排気
し、サンプル温度４００℃、チャンバー温度２００℃で
２４時間加熱し、有機物質の汚染を極力排除した条件で
行なった。

【０２０５】なお、図５におけるアノード電極５４と表
面伝導型電子放出素子の距離を５ｍｍとし、アノード電
極の電位を４ｋＶ、真空度は１.３×１０^-7Ｐａとし
た。

【０２０６】表面伝導型電子放出素子の素子電極２、３
間に１４Ｖの素子電圧を印加し、そのときに流れる素子
電流Ｉｆおよび放出電流Ｉｅを測定した。本実施例の素
子は、Ｉｆ＝２.２ｍＡ、Ｉｅ＝４.０μＡであり、正常
に動作した。

【０２０７】本実施例の素子は、高温の加熱処理に対す
る耐熱性が高く、また、低いフォーミング電力で電子放
出部を形成できた。

【０２０８】（実施例５）本実施例では、［工程−ｄ］
まで実施例３と同様に素子電極２、３、第一の導電性膜
４ｂ′を形成した基板１を作製した。

【０２０９】［工程−ｅ］次に、上記処理を施した基板
を測定評価装置から取り出し、ドデカカルボニル四イリ
ジウムのジクロロメタン溶液をスピンナーにより回転塗
布して、有機金属膜４ａを形成した。なお、同一条件
で、石英基板上にＩｒ錯体を成膜し、乾燥させたサンプ
ルの抵抗値を測定したところ、シート抵抗値は測定不能
で、少なくとも１０⁸Ω／□以上であった。また、同一
条件で成膜し、３００℃一定で１０分間の加熱焼成処理
したサンプルを評価したところ、得られた薄膜はＩｒを
主元素としてなり、膜厚は５ｎｍ、シート抵抗値は１×
１０⁴Ω／□であった。

【０２１０】なお、この膜を室温から５００℃まで昇温
しながらシート抵抗を測定したところ、抵抗は僅かに増
加したが、降温時の抵抗値は可逆的に戻っていた。

【０２１１】［工程−ｆ］次に、Ｉｒ錯体よりなる有機
金属膜４ａを形成した基板１を、レーザー加工機を用い
て、図２（ａ）に示す所望の形状に有機金属膜４ａをト
リミングした（不図示）。

【０２１２】以上の工程により基板１上に、素子電極
２、３、有機金属膜４ａを形成した。

【０２１３】［工程−ｇ］次に、基板１をクリーンオー
ブン中に設置し、素子に素子電圧＋Ｖｆを印加するため
の不図示の電源より、素子の素子電極３に電圧を印加し
ながら、室温から２５０℃まで１０℃／分のレートで昇
温し、通電処理（フォーミング）を行なった。なお、温
度が２５０℃に達した後、３０分間そのまま電圧印加を
続け、電圧印加を終了後、自然冷却により室温に戻し
た。なお、通電処理の電圧Ｖｆの波形は図３（ａ）に示
したものである。

【０２１４】図中、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１ｍｓｅｃ、
Ｔ２を１０ｍｓｅｃとし、三角波の波高値（フォーミン
グ時の電圧）は１２Ｖとして、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、膜４ａないし４ｂ
を流れる電流を測定した。本実施例では、本工程中で測
定された電流値は最大８ｍＡであり、２５０℃、３０分
経過時は、１μＡ以下であった。

【０２１５】［工程−ｈ］次に、再度、測定評価装置に
設置し、真空ポンプにて排気し、１.３×１０^-6Ｐａの
圧力に達した後、アセトンをスローリークバルブを開い
て全圧が１.３×１０^-3Ｐａとなるように測定評価装置
内に導入し、維持した。次にフォーミング処理した素子
に、図３（ａ）に示した波形で１４Ｖの波高値で、素子
電極３に印加した。図中、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１ｍｓ
ｅｃ、Ｔ２を１０ｍｓｅｃとした。素子電流Ｉｆが約２
０分でほぼ飽和したので、通電を停止した後、スローリ
ークバルブを閉め、活性化工程を終了した。

【０２１６】こうして、実施例５による表面伝導型電子
放出素子を作製した。

【０２１７】さらに、上述の工程で作製した表面伝導型
電子放出素子の電子放出特性を、上述の測定評価装置を
用いて測定した。この測定は、真空オイルを使用しない
イオンポンプ等の超高真空排気装置を用いて排気し、サ
ンプル温度４００℃、チャンバー温度２００℃で２４時
間加熱し、有機物質の汚染を極力排除した条件で行なっ
た。

【０２１８】なお、図５におけるアノード電極５４と表
面伝導型電子放出素子の距離を５ｍｍとし、アノード電
極の電位を４ｋＶ、真空度は１.３×１０^-7Ｐａとし
た。

【０２１９】表面伝導型電子放出素子の素子電極２、３
間に１４Ｖの素子電圧を印加し、そのときに流れる素子
電流Ｉｆおよび放出電流Ｉｅを測定した。本実施例の素
子は、素子電流Ｉｆ＝２.８ｍＡ、放出電流Ｉｅ＝４.５
μＡであり、正常に動作した。

【０２２０】本実施例の素子は、高温の加熱処理に対す
る耐熱性が高く、また、より低いフォーミング電力で電
子放出部を形成できた。

【０２２１】（実施例６）本実施例では、［工程−ｂ］
まで実施例２と同様に素子電極２、３、有機金属膜４ａ
を形成した基板１を作製した。

【０２２２】［工程−ｃ］次に、基板１を真空ポンプに
よって減圧可能なバキュームオーブン中に設置し、一
度、１０Ｐａ程度まで排気した後、ヘリウムを流して、
雰囲気置換を行なった。その後、１０ＰａのＡｒ雰囲気
下で素子に素子電圧＋Ｖｆを印加するための不図示の電
源より、素子の素子電極３に電圧を印加しながら、室温
から３５０℃まで１０℃／分のレートで昇温し、通電処
理（フォーミング）を行なった。なお、温度が３５０℃
に達した後、３０分間そのまま電圧印加を続け、電圧印
加を終了後、自然冷却により室温に戻した。なお、通電
処理の電圧Ｖｆの波形は図３（ａ）に示したものであ
る。

【０２２３】図中、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１ｍｓｅｃ、
Ｔ２を１０ｍｓｅｃとし、矩形波の波高値（フォーミン
グ時の電圧）は１４Ｖとして、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、膜４ａないし４ｂ
を流れる電流を測定した。本実施例では、本工程中で測
定された電流値は最大６ｍＡであり、３５０℃３０分経
過時は、１.５ｍＡであった。

【０２２４】同様に作製した観察用サンプルをＳＥＭを
用いて観測したところ、電子放出部５の近傍に堆積物が
観察された。なお、この堆積物をオージェ電子分光測定
により元素分析したところ、カーボンを主元素としてな
るものであることがわかった。

【０２２５】比較のため、上記加熱通電工程を大気中で
行なった観察用サンプルをＳＥＭを用いて観測したとこ
ろ、電子放出部５に堆積物は観測されなかった。

【０２２６】［工程−ｄ］次に、測定評価装置に設置
し、上述の工程で作製した表面伝導型電子放出素子の電
子放出特性を測定した。この測定は、超高真空排気装置
を用いて排気し、サンプル温度４００℃、チャンバー温
度２００℃で２４時間加熱し、圧力は１.３×１０^-7Ｐ
ａの条件で行なった。

【０２２７】なお、図５におけるアノード電極５４と表
面伝導型電子放出素子の距離を５ｍｍとし、アノード電
極の電位を４ｋＶとした。

【０２２８】表面伝導型電子放出素子の素子電極２、３
間に１４Ｖの素子電圧を印加し、そのときに流れる素子
電流Ｉｆおよび放出電流Ｉｅを測定した。本実施例の素
子は、素子電流Ｉｆ＝１.５ｍＡ、放出電流Ｉｅ＝２.５
μＡであり、正常に動作した。

【０２２９】本実施例の素子は、高温の加熱処理に対す
る耐熱性が高く、また、低いフォーミング電力で電子放
出部を形成できた。また、フォーミングと活性化の処理
を同一工程で行うことができ、製造工程を簡略化するこ
とができた。

【０２３０】（実施例７）上記実施例６の［工程ーｃ］
を、実施例２の［工程ーｄ］を用いた真空装置中で、圧
力を一旦１.３×１０^-6Ｐａまで下げた後、実施例６と
同様に加熱と電圧印加を行って実行した。それ以外は実
施例６と同様にした。フォーミング電力、素子の特性
は、実施例６の場合とほぼ同じであった。

【０２３１】また、上記の工程を実施例２の工程ｄと同
じ、アセトンを含有する雰囲気中で行い、３５０℃での
保持時間を実施例６の半分の１５分としたところ、やは
りほぼ同様の結果を得た。これは雰囲気中のアセトンか
らも炭素が供給され、炭素及び／または炭素化合物の堆
積が速く進むためと思われる。

【０２３２】（実施例８）本実施例では、［工程−ａ］
は実施例１と同様に素子電極２、３を形成した基板１を
作製した。

【０２３３】［工程−ｂ］次に、洗浄した基板上にヘキ
サカルボニルビス（η−シクロペンタジエニル）二タン
グステンのクロロホルム溶液をスピンナーにより回転塗
布した。なお、同一条件で、石英基板上にＷ錯体を成膜
し、乾燥させたサンプルの抵抗値を測定したところ、シ
ート抵抗値は測定不能で、少なくとも１０⁸Ω／□以上
であった。また、同一条件で成膜し、アルゴン雰囲気下
で３００℃一定で１０分間の加熱処理したサンプルを評
価したところ、得られた薄膜はＷを主元素としてなり、
膜厚は５ｎｍ、シート抵抗値は１×１０^-3Ω／□であっ
た。

【０２３４】なお、この膜を室温から５００℃まで昇温
しながらシート抵抗を測定したところ、抵抗は僅かに増
加したが、降温時の抵抗値は可逆的に戻っていた。

【０２３５】［工程−ｃ］次に、Ｗ錯体よりなる有機金
属膜４ａを形成した基板１を、レーザー加工機を用い
て、図１（ｂ）に示す所望の形状に有機金属膜４ａをト
リミングした（不図示）。

【０２３６】以上の工程により基板１上に、素子電極
２、３、有機金属膜４ａを形成した。

【０２３７】［工程−ｄ］次に、基板１をバキュームオ
ーブン中に設置し、一度、１０Ｐａ程度まで排気した
後、ヘリウムを大気圧になるまで導入し、雰囲気置換を
行なった。その後、素子に素子電圧＋Ｖｆを印加するた
めの不図示の電源より、素子の素子電極３に電圧を印加
しながら、室温から３００℃まで１０℃／分のレートで
昇温し、通電処理（フォーミング）を行なった。なお、
温度が３００℃に達した後、３０分間そのまま電圧印加
を続け、電圧印加を終了後、自然冷却により室温に戻し
た。なお、通電処理の電圧Ｖｆの波形は図３（ａ）に示
したものである。

【０２３８】図中、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１ｍｓｅｃ、
Ｔ２を１０ｍｓｅｃとし、矩形波の波高値（フォーミン
グ時の電圧）は１４Ｖとして、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、膜４ａないし４ｂ
を流れる電流を測定した。本実施例では、本工程中で測
定された電流値は最大１０ｍＡであり、３００℃、３０
分経過時は、１.０ｍＡであった。

【０２３９】同様に作製した観察用サンプルをＳＥＭを
用いて観測したところ、電子放出部５の近傍に堆積物が
観察された。なお、この堆積物をオージェ電子分光測定
により元素分析したところ、カーボンを主元素としてな
るものであることがわかった。

【０２４０】比較のため、上記加熱通電工程を大気中で
行なった素子を作製したところ、フォーミングは起こら
ず、電子放出部５は形成されなかった。

【０２４１】［工程−ｅ］次に、測定評価装置に設置
し、上述の工程で作製した表面伝導型電子放出素子の電
子放出特性を測定した。この測定は、真空オイルを使用
しないイオンポンプ等の超高真空排気装置を用いて排気
し、サンプル温度４００℃、チャンバー温度２００℃で
２４時間加熱し、圧力は１.３×１０^-7Ｐａの条件で行
なった。

【０２４２】なお、図５におけるアノード電極５４と表
面伝導型電子放出素子の距離を５ｍｍとし、アノード電
極の電位を４ｋＶとした。

【０２４３】表面伝導型電子放出素子の素子電極２、３
間に１４Ｖの素子電圧を印加し、そのときに流れる素子
電流Ｉｆおよび放出電流Ｉｅを測定した。本実施例の素
子は、素子電流Ｉｆ＝１.０ｍＡ、放出電流Ｉｅ＝２.０
μＡであり、正常に動作した。

【０２４４】本実施例の素子は、高温の加熱処理に対す
る耐熱性が高く、また、低いフォーミング電力で電子放
出部を形成できた。また、工程も実施例６と同様に簡略
化できた。

【０２４５】（比較例１）有機金属膜４ａの加熱焼成工
程で通電を行なわない以外は、［工程−ｅ］まで、実施
例１と同様に、基板１上に、素子電極２、３、導電性膜
４ｂを形成した。

【０２４６】［工程−ｆ］次に、測定評価装置に設置
し、真空ポンプにて排気し、１.３×１０^-6Ｐａの圧力
に達した後、素子に素子電圧＋Ｖｆを印加するための不
図示の電源より、素子の素子電極３に電圧を印加し、通
電フォーミングを行なった。通電フォーミング処理の電
圧波形は図３（ｂ）に示したものである。

【０２４７】図中、Ｔ１及びＴ２は電圧波形のパルス幅
とパルス間隔であり、本比較例ではＴ１を１ｍｓｅｃ、
Ｔ２を１０ｍｓｅｃとし、三角波の波高値（フォーミン
グ時の電圧）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１ＭΩ以上になった時と
し、素子への電圧の印加を終了した。このときのフォー
ミング電圧は、１０.５Ｖで、フォーミング中に観測さ
れた最大電流は５０ｍＡであった。

【０２４８】［工程−ｇ］続いて、アセトンをスローリ
ークバルブを開いて全圧が１.３×１０^-3Ｐａとなるよ
うに測定評価装置内に導入し、維持した。次にフォーミ
ング処理した素子に、図３（ａ）に示した波形で１４Ｖ
の波高値で、素子電極３に印加した。図中、Ｔ１及びＴ
２は電圧波形のパルス幅とパルス間隔であり、本比較例
ではＴ１を１ｍｓｅｃ、Ｔ２を１０ｍｓｅｃとした。素
子電流Ｉｆは約２０分でほぼ飽和したので、通電を停止
した後、スローリークバルブを閉め、活性化工程を終了
した。

【０２４９】こうして、比較例１による表面伝導型電子
放出素子を作製した。

【０２５０】さらに、上述の工程で作製した表面伝導型
電子放出素子の電子放出特性を、上述の測定評価装置を
用いて測定した。この測定は、超高真空排気装置を用い
て排気し、サンプル温度４００℃、チャンバー温度２０
０℃で２４時間加熱し、有機物質の汚染を極力排除した
条件で行なった。

【０２５１】なお、図５におけるアノード電極５４と表
面伝導型電子放出素子の距離を５ｍｍとし、アノード電
極の電位を４ｋＶ、圧力は１.３×１０^-7Ｐａとした。

【０２５２】表面伝導型電子放出素子の素子電極２、３
間に１４Ｖの素子電圧を印加し、そのときに流れる素子
電流Ｉｆおよび放出電流Ｉｅを測定した。本比較例の素
子は、素子電流Ｉｆ＝２．０ｍＡ、放出電流Ｉｅ＝３．
６μＡであり、正常に動作した。

【０２５３】本比較例の素子は、正常な電子放出特性が
得られたものの、実施例１に比較して５倍程度のフォー
ミング電力を必要とした。

【０２５４】（比較例２）［工程−ｅ］比較例１と同様に、基板１上に、素子電極
２、３、導電性膜４ｂを形成したが、導電性膜４ｂの膜
厚が１０ｎｍとなるように有機Ｐｄの成膜条件を調整し
た。

【０２５５】なお、導電性膜４ｂと同様に作製した評価
用の膜を室温から５００℃まで昇温しながらシート抵抗
を測定したところ、２３０℃付近で抵抗が急激に上昇
し、４００℃では測定不能であった。また、この膜を室
温に戻しても抵抗は増大したままであった。

【０２５６】［工程−ｆ］次に、測定評価装置に設置
し、真空ポンプにて排気し、１.３×１０^-3Ｐａの圧力
に達した後、素子に素子電圧＋Ｖｆを印加するための不
図示の電源より、素子の素子電極３に電圧を印加し、通
電フォーミングを行なった。通電フォーミング処理の電
圧Ｖｆの波形は図３（ｂ）に示したものである。

【０２５７】図中、Ｔ１及びＴ２は電圧波形のパルス幅
とパルス間隔であり、本比較例ではＴ１を１ｍｓｅｃ、
Ｔ２を１０ｍｓｅｃとし、矩形波の波高値（フォーミン
グ時の電圧）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。このときの
フォーミング電圧は、１０.８Ｖで、フォーミング中に
観測された最大電流は１２ｍＡであった。

【０２５８】［工程−ｇ］続いて、アセトンをスローリ
ークバルブを開いて全圧が１.３×１０^-3Ｐａとなるよ
うに真空内に導入し、維持した。次にフォーミング処理
した素子に、図３（ａ）に示した波形で１４Ｖの波高値
で、素子電極３に印加した。図中、Ｔ１及びＴ２は電圧
波形のパルス幅とパルス間隔であり、本比較例ではＴ１
を１ｍｓｅｃ、Ｔ２を１０ｍｓｅｃとした。素子電流Ｉ
ｆが約２０分でほぼ飽和したので、通電を停止した後、
スローリークバルブを閉め、活性化工程を終了した。

【０２５９】こうして、比較例２による表面伝導型電子
放出素子を作製した。

【０２６０】さらに、上述の工程で作製した表面伝導型
電子放出素子の電子放出特性を、上述の測定評価装置を
用いて測定した。この測定は、超高真空排気装置を用い
て排気し、サンプル温度２００℃、チャンバー温度２０
０℃で２４時間加熱し、有機物質の汚染を排除した条件
で行なった。

【０２６１】なお、図５におけるアノード電極５４と表
面伝導型電子放出素子の距離を５ｍｍとし、アノード電
極の電位を１ｋＶ、圧力は１.３×１０^-6Ｐａとした。

【０２６２】表面伝導型電子放出素子の素子電極２、３
間に１４Ｖの素子電圧を印加し、そのときに流れる素子
電流Ｉｆおよび放出電流Ｉｅを測定した。本比較例の素
子は、素子電流Ｉｆ＝１.８ｍＡ、放出電流Ｉｅ＝１.７
μＡであり、正常に動作した。また、連続して動作させ
ることにより放出電流Ｉｅの低下は実施例２と比べて早
いことがわかった。

【０２６３】また、同様に作製した素子を、サンプル温
度４００℃、チャンバー温度２００℃で２４時間加熱し
て、有機物質の汚染を極力排除し、アノード電極の電位
を４ｋＶ、圧力は１.０×１０^-7Ｐａとして、同様の評
価をした。

【０２６４】表面伝導型電子放出素子の素子電極２、３
間に１４Ｖの素子電圧を印加し、そのときに流れる素子
電流Ｉｆおよび放出電流Ｉｅを測定した。この素子は、
測定開始時には、素子電流Ｉｆ＝１.８ｍＡ、放出電流
Ｉｅ＝３.４μＡであったが、測定中にＩｆ、Ｉｅとも
に減少し、１０分後には放出電流が観測されなくなっ
た。

【０２６５】本比較例の素子は、実施例１に比べ大きな
フォーミング電力を要し、かつ高温での処理を行なった
場合、正常な電子放出特性を示すことができなかった。

【０２６６】（比較例３）有機金属膜４ａの加熱焼成工
程で通電を行なわない以外は、［工程−ｅ］まで、実施
例４と同様に、基板１上に、素子電極２、３、導電性膜
４ｂを形成した。

【０２６７】［工程−ｆ］次に、測定評価装置に設置
し、真空ポンプにて排気し、１.３×１０^-6Ｐａの圧力
に達した後、素子に素子電圧＋Ｖｆを印加するための不
図示の電源より、素子の素子電極３に電圧を印加し、通
電フォーミングを試みた。通電フォーミング処理の電圧
Ｖｆの波形は図３（ｂ）に示したものである。

【０２６８】図中、Ｔ１及びＴ２は電圧波形のパルス幅
とパルス間隔であり、本比較例ではＴ１を１ｍｓｅｃ、
Ｔ２を１０ｍｓｅｃとし、矩形波の波高値（フォーミン
グ時の電圧）は０．１Ｖステップで昇圧し、フォーミン
グ処理を試みたが、３０Ｖまで昇圧してもフォーミング
は起こらなかった。

【０２６９】本比較例の素子は、通常の条件でのフォー
ミングはできなかった。

【０２７０】（実施例９）本実施例は、多数の表面伝導
型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。

【０２７１】電子源の一部の平面図を図１５に示す。ま
た、図中のＡ−Ａ′断面図を図１６に示す。但し図１
５、図１６で、同じ記号を示したものは、同じものを示
す。ここで９１は基板、９２は図９のＤｘｍに対応する
Ｘ方向配線（下配線とも呼ぶ）、９３は図９のＤｙｎに
対応するＹ方向配線（上配線とも呼ぶ）、４ｂは導電性
膜、５は電子放出部、２，３は素子電極、１６１は層間
絶縁層、１６２は、素子電極２と下配線９２と電気的接
続のためのコンタクトホールである。

【０２７２】次に製造方法を図１７、図１８により工程
順に従って具体的に説明する。

【０２７３】［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
０.６μｍのＡｕを順次積層した後、ホトレジスト（Ａ
Ｚ１３７０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９２のレジストパターンを形成し、Ａｕ／Ｃｒ堆積
膜をウェットエッチングして、所望の形状の下配線９２
を形成する（図１７（ａ））。

【０２７４】［工程−ｂ］次に厚さ１μｍのシリコン酸
化膜からなる層間絶縁層１６１をＲＦスパッタ法により
堆積する（図１７（ｂ））。

【０２７５】［工程−ｃ］つぎに、［工程−ｂ］で堆積
したシリコン酸化膜にコンタクトホール１６２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１６１をエッチングコンタクトホール１
６２を形成する（図１７（ｃ））。エッチングはＣＦ₄
とＨ₂ガスを用いたＲＩＥ（Reactive Ion Etching）法
によった。

【０２７６】［工程−ｄ］その後、素子電極２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（Ｒ
Ｄ−２０００Ｎ−４１日立化成社製）形成し、真空蒸
着法により、厚さ５ｎｍのＴｉ、厚さ０．１μｍのＮｉ
を順次堆積した。ホトレジストパターンを有機溶剤で溶
解し、Ｎｉ／Ｔｉ堆積膜をリフトオフし、素子電極間隔
Ｌ＝３μｍ、素子電極の幅Ｗ＝０.３ｍｍを有する素子
電極２，３を形成した（図１７（ｄ））。

【０２７７】以下の工程を図１８に示す。

【０２７８】［工程−ｅ］素子電極２，３の上に上配線
９３のホトレジストパターンを形成した後、厚さ５ｎｍ
のＴｉ、厚さ０.５μｍのＡｕを順次真空蒸着により堆
積し、リフトオフにより不要の部分を除去して、所望の
形状の上配線９３及びコンタクトホール１６２を形成し
た（図１８（ａ））。

【０２７９】［工程−ｆ］コンタクトホール１６２部分
以外にレジストを塗布するようなパターンを形成し、真
空蒸着により厚さ５ｎｍのＴｉ、厚さ０.５μｍ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１６２を埋め込んだ
（図１８（ｂ））。

【０２８０】［工程−ｇ］次に、素子電極２，３を形成
した基板上に有機金属膜４ａを以下の方法で形成した。

【０２８１】まず、酢酸パラジウムモノエタノールアミ
ン３．２グラムにエチレングリコール１グラムとポリビ
ニルアルコール０.０５グラム、さらに２５グラムのＩ
ＰＡを加え、全量１００グラムとなるように水を加えて
溶液を調整した。この溶液を、バブルジェット方式のイ
ンクジェット装置を用い、所望の位置、すなわち図１８
（ｃ）に示す位置に塗布した。なお、同一条件で、石英
基板上に有機Ｐｄを塗布したサンプルの抵抗値を測定し
たところ、シート抵抗値は測定不能で、少なくとも１０
⁸Ω／□以上であった。また、同一条件で塗布し、３５
０℃一定で１５分間の加熱焼成処理したサンプルを評価
したところ、得られた薄膜はＰｄを主元素としてなり、
膜厚は１２０ｎｍ、シート抵抗値は１.５×１０²Ω／
□であった。

【０２８２】以上の工程により基板１上に、素子電極
２，３、有機金属膜４ａを形成した。

【０２８３】［工程−ｈ］次に、基板１をクリーンオー
ブン中に設置し、素子に素子電圧＋Ｖｆを印加するため
の不図示の電源より、全素子の素子電極３に同時に電圧
を印加しながら、室温から３５０℃まで１０℃／分のレ
ートで昇温し、通電処理（フォーミング）を行なった
（図１８（ｄ））。なお、温度が３５０℃に達した後、
１５分間そのまま電圧印加を続け、電圧印加を終了後、
自然冷却により室温に戻した。なお、通電処理の電圧Ｖ
ｆの波形は図３（ａ）に示したものである。

【０２８４】本実施例ではＴ１を１ｍｓｅｃ、Ｔ２を１
０ｍｓｅｃとして、三角波の波高値（フォーミング時の
電圧）は１２Ｖとし、フォーミング処理を行なった。

【０２８５】本発明では、従来のフォーミング手法に比
べ、フォーミング中に瞬間的に投入される電力が小さ
く、電源や配線等への負荷が少ないため多くの素子を同
時にフォーミングすることが可能となった。

【０２８６】以上の工程により絶縁性基板１上に下配線
９２、層間絶縁層１６１、上配線９３、素子電極２，
３、導電性膜４ｂを形成した。

【０２８７】つぎに、以上のようにして作製した電子源
を用いて表示装置を構成した例を、図９と図１０を用い
て説明する。

【０２８８】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１をリアプレート１０１上に
固定した後、基板１の５ｍｍ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１０
２を介し配置し、フェースプレート１０６、支持枠１０
２、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（図１０）。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なった。

【０２８９】図１０において、９４は電子放出素子、９
２，９３はそれぞれＸ方向及びＹ方向の素子配線であ
る。

【０２９０】蛍光膜１０４は、モノクロームの場合は蛍
光体のみから成るが、本実施例では蛍光体はストライプ
形状を採用し、先にブラックストライプを形成し、その
間隙部に各色蛍光体を塗布し、蛍光膜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１
０３に蛍光体を塗布する方法はスラリー法を用いた。

【０２９１】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１０５は、
蛍光膜１０４を製作後、蛍光膜１０４の内面側表面の平
滑化処理（通常フィルミングと呼ばれる）を行い、その
後、Ａ１を真空蒸着することで作製した。

【０２９２】フェースプレート１０６には、更に蛍光膜
１０４の導伝性を高めるため、蛍光膜９４の外面側に透
明電極（不図示）が設けられる場合もあるが、本実施例
では、メタルバック１０５のみで十分な導伝性が得られ
たので省略した。

【０２９３】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った。

【０２９４】以上のようにして完成したガラス容器（以
下、「パネル」と呼ぶ）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、パネル内の圧力が１
０^-6Ｐａ台まで達した後、パネルの排気管よりアセトン
をスローリークバルブを開いて全圧が１.３×１０^-3Ｐ
ａとなるようにパネル内に導入し、維持した。次にフォ
ーミング処理した素子に、図３（ａ）に示した波形で１
４Ｖの波高値で、素子電極３に印加した。図中、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１ｍｓｅｃ、Ｔ２を１００ｍｓｅｃとし
た。素子電流Ｉｆは約３０分でほぼ飽和したので、通電
を停止した後、スローリークバルブを閉め、活性化工程
を終了した。

【０２９５】次にパネル温度３００℃で２４時間加熱す
ることで有機物質の汚染を極力排除し、１０^-7Ｐａ程度
の圧力まで排気し、不図示の排気管をガスバーナーで熱
することで溶着しパネルの封止を行なった。

【０２９６】最後に封止後の圧力を維持するために、高
周波加熱法でゲッター処理を行なった。

【０２９７】以上のように完成した本実施例の画像表示
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１０７を通
じ、メタルバック１０５、あるいは透明電極（不図示）
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。

【０２９８】本実施例における画像表示装置は、良好な
画像を長時間にわたって安定に表示することができた。

【０２９９】（実施例１０）本実施例では、実施例８の
画像形成装置を、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。図１０に示し
た画像形成装置を図１２に示した駆動回路を用いて、Ｎ
ＴＳＣ方式のテレビ信号に応じて表示を行なった。

【０３００】本画像形成装置においては、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
ルの薄形化が容易なため、画像形成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、本画像
形成装置は臨場感にあふれ迫力に富んだ画像を視認性良
く表示する事が可能である。

【０３０１】本実施例における画像形成装置は、ＮＴＳ
Ｃ方式のテレビ信号に応じたテレビ画像を良好に、かつ
長時間安定して表示することができた。

【０３０２】

【発明の効果】以上説明した様に、本発明の表面伝導型
を代表とする電子放出素子によれば、高温のプロセスに
耐える電子放出素子が得られると同時に、その耐熱性に
よって良好な電子放出特性を長時間にわたり保持し得る
電子放出素子を提供できる。

【０３０３】さらには、入力信号に応じて電子を放出す
る電子源においては、上記の電子放出素子を、基体上に
複数個配置して電子源を構成することにより、また、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
配置とする電子源に本発明を適用することで、フォーミ
ング電力を減縮してフォーミング工程が容易になり、高
温のプロセスに耐えるとともに、各電子放出素子が、良
好な電子放出特性を長時間にわたり保持し得る電子源を
提供できる。

【０３０４】また、画像形成装置においては、画像形成
部材と前記電子源より構成され、入力信号に基づいて画
像を形成するため、電子放出特性の安定性と寿命の向上
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、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できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に好適な表面伝導型電子放出素子の製造
方法の一例の工程図である。

【図２】本発明に好適な表面伝導型電子放出素子の製造
方法の一例の工程図である。

【図３】本発明に好適な通電フォーミングの電圧波形図
の例である

【図４】本発明を説明する導電性膜の特性図である。

【図５】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６】本発明に好適な表面伝導型電子放出素子の放出
電流Ｉｅおよび素子電流Ｉｆと素子電圧Ｖｆの関係の典
型的な例である。

【図７】本発明に好適な基本的な表面伝導型放出素子の
構成を示す模式的平面図及び断面図である。

【図８】本発明に好適な基本的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９】本発明に好適な単純マトリクス配置の電子源で
ある。

【図１０】本発明に好適な画像形成装置の表示パネルの
概略構成図である。

【図１１】本発明に好適な蛍光膜の平面図である。

【図１２】本発明に好適な画像形成装置をＮＴＳＣ方式
のテレビ信号に応じて表示を行なう例の駆動回路のブロ
ック図である。

【図１３】本発明に好適な梯配置の電子源の概略図であ
る。

【図１４】本発明に好適な画像形成装置の表示パネルの
概略構成図である。

【図１５】本発明による実施例９によるマトリックスパ
ネルの部分平面図である。

【図１６】本発明による実施例９による表面伝導型電子
放出素子の断面図である。

【図１７】本発明による実施例９による電子源の製法図
である。

【図１８】本発明による実施例９による電子源の製法図
である。

【図１９】従来の表面伝導電子放出素子の平面図であ
る。

【図２０】従来の表面伝導電子放出素子を用いた画像形
成装置の表示パネルの概略構成図である。

【符号の説明】

１基板２，３素子電極４ａ有機金属膜４ｂ（第２の）導電性膜５電子放出部４′ｂ第１の導電性膜５′ 亀裂５０素子電極２、３間の導電性薄膜を流れる素子電
流Ｉｆを測定するための電流計５１電子放出素子に素子電圧Ｖｆを印加するための
電源５２素子の電子放出部より放出される放出電流Ｉｅ
を測定するための電流計５３アノード電極５４に電圧を印加するための高圧
電源５４アノード電極５５真空容器５６排気ポンプ８１段さ形成部９１基板９２Ｘ方向配線９３Ｙ方向配線９４表面伝導型電子放出素子９５結線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黒色導電材１１２蛍光体１２１表示パネル１２２走査回路１２３制御回路１２４シフトレジスタ１２５ラインメモリ１２６同期信号分離回路１２７変調信号発生器１３０電子源基板１３１電子放出素子１３２Ｄｘ１〜Ｄｘ１０は、前記電子放出素子を配
線するための共通配線１４０グリッド電極１４１電子が通過するための空孔１４２Ｄｏｘ１、Ｄｏｘ２、…、Ｄｏｘｍよりなる
容器外端子１４３グリッド電極１３０と接続されたＧ１、Ｇ
２、…、Ｇｎからなる容器外端子１４４電子源基板１６１層間絶縁層１６２コンタクトホール２０１電子源基板２０２リアプレート２０３フェースプレート２０４蛍光膜２０５メタルバック２０６支持枠２０７外囲器２０８高圧端子ＶｘおよびＶａ直流電圧源

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電子放出部を有する導電性膜と、この導
電性膜と電気的に接続された対向する一対の素子電極と
を有する電子放出素子の製造方法において、（ａ）上記導電性膜を構成する物質の前駆体である有機
金属化合物あるいは錯体よりなる膜を上記素子電極に接
続して設ける工程と、（ｂ）上記有機金属化合物あるいは錯体よりなる膜に上
記素子電極を介して電圧を印加しながら、該有機化合物
あるいは錯体の分解温度以上に保持し、該有機金属化合
物あるいは錯体よりなる膜を前記電子放出部を有する導
電性膜とする工程と、を有することを特徴とする電子放
出素子の製造方法。
【請求項２】上記対向する素子電極間に、第一の導電
性膜を形成する工程と、該第一の導電性膜の一部に亀裂
を形成する工程とを行なった後、該第一の導電性膜に重
ねて上記有機金属化合物あるいは錯体よりなる膜を形成
する工程と、前記素子電極間に電圧を印加しながら、該
有機化合物あるいは錯体の分解温度以上に保持し、該有
機金属化合物あるいは錯体よりなる膜を前記電子放出部
を有する第二の導電性膜とする工程と、を有することを
特徴とする請求項１に記載の電子放出素子の製造方法。
【請求項３】上記第一の導電性膜に亀裂を形成する工
程は、上記素子電極間にパルス電圧を印加して行なうこ
とを特徴とする請求項２に記載の電子放出素子の製造方
法。
【請求項４】請求項１乃至３のいずれか１項に記載の
電子放出素子の製造方法であって、少なくとも一対の前記素子電極を形成する工程と、前記有機金属化合物あるいは錯体よりなる膜を形成する
工程と、前記有機金属化合物あるいは錯体よりなる膜に通電する
とともに加熱分解を施す工程と、活性化工程と、を備えてなる電子放出素子の製造方法。
【請求項５】上記有機金属化合物あるいは錯体よりな
る膜に通電するとともに加熱分解を施す工程は、酸化性
雰囲気中で行なわれ、その後、上記活性化工程は有機物
質を含む雰囲気中で行なわれることを特徴とする請求項
４に記載の電子放出素子の製造方法。
【請求項６】上記有機金属化合物あるいは錯体よりな
る膜に通電するとともに加熱分解を施す工程は、不活性
ガス雰囲気中ないし真空中で行なわれ、該工程が活性化
工程を兼ねることを特徴とする請求項４に記載の電子放
出素子の製造方法。
【請求項７】上記有機金属化合物あるいは錯体よりな
る膜に通電するとともに加熱分解を施す工程は、有機物
質を含む雰囲気中で行なわれ、該工程が活性化工程を兼
ねることを特徴とする請求項４に記載の電子放出素子の
製造方法。
【請求項８】電子放出部を有する導電性膜と、これに
電気的に接続された対向する一対の素子電極を有する電
子放出素子を複数基体上に配置して成る電子源の製造方
法であって、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の電子放出素子の
製造方法により上記電子放出素子を作成することを特徴
とする電子源の製造方法。
【請求項９】電子放出部を有する導電性膜と、これに
電気的に接続された対向する一対の素子電極を有する電
子放出素子を複数基体上に配置して成る電子源と、該電
子源より放出される電子ビームの照射により発光して画
像を形成する画像形成部材を真空容器に内包してなる画
像形成装置の製造方法であって、請求項８に記載の電子源の製造方法により上記電子源を
作成することを特徴とする画像形成装置の製造方法。
【請求項１０】電子放出部を有する導電性膜と、この
導電性膜と電気的に接続された対向する一対の素子電極
とを有し、さらに少なくとも該電子放出部に炭素及び／
又は炭素化合物を主成分とする被膜を有してなる電子放
出素子であって、該導電性膜の電気抵抗が室温から摂氏５００度までの温
度上昇に対して非可逆な増加を起こさないことを特徴と
する電子放出素子。
【請求項１１】上記導電性膜の熱凝集温度が摂氏５０
０度以上であることを特徴とする請求項１０に記載の電
子放出素子。
【請求項１２】電子放出部を有する導電性膜と、この
導電性膜と電気的に接続された対向する一対の素子電極
とを有し、さらに少なくとも該電子放出部に炭素及び／
又は炭素化合物を主成分とする被膜を有してなる電子放
出素子であって、該導電性膜が少なくとも下層と上層を有する積層構造を
成し、該積層構造の膜の電気抵抗が室温から摂氏５００
度までの温度上昇に対して非可逆な増加を起こさないこ
とを特徴とする電子放出素子。
【請求項１３】上記積層構造の膜を構成する下層以外
の層の少なくとも一層の熱凝集温度が摂氏５００度以上
であることを特徴とする請求項１２に記載の電子放出素
子。
【請求項１４】請求項１０乃至１３のいずれか１項に
記載の電子放出素子を複数有し、それらを電気的に接続
するための配線を基体上に設けて成ることを特徴とする
電子源。
【請求項１５】真空容器内に、請求項１４に記載の電
子源と、該電子源に対向して配置され、該電子源より放
出される電子によって照射されて画像を形成する画像形
成部材とを有して成ることを特徴とする画像形成装置。