JP2000243232A - 電子放出素子、電子源基板および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電子放出素子において、良好な電子放出特性
と高輝度を長時間にわたり実現する。 【解決手段】 基体と、基体上に形成された対向する一
対の素子電極と、素子電極と接続し間隙部を含む導電性
薄膜と、を有する電子放出素子であって、基体の二次電
子放出効率の最大値を２以下とする。

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、電
子源基板およびその応用である表示装置等の画像形成装
置に係り、特に、新規な構成の表面伝導型電子放出素
子、それを用いた電子源基板および、その応用である表
示装置等の画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子放出素子として熱電子源と冷
陰極電子源の２種類が知られている。冷陰極電子源には
電界放出型（以下ＦＥ型と略す）、金属／絶縁層／金属
型（以下ＭＩＭ型と略す）や表面伝導型電子放出素子等
がある。

【０００３】ＦＥ型の例としては［Ｗ．Ｐ．Ｄｙｋｅ＆
Ｗ．Ｗ．Ｄｏｌａｎ，”Ｆｉｅｌｄｅｍｉｓｓｉｏ
ｎ”，Ａｄｖａｎｃｅ ｉｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｐｈ
ｙｓｉｃｓ，８，８９（１９５６）］あるいは［Ｃ．
Ａ．Ｓｐｉｎｄｔ，”Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｐｒｏｐｅｒ
ｔｉｅｓ ｏｆ ｔｈｉｎ−ｆｉｌｍ ｆｉｅｌｄ ｅ
ｍｉｓｓｉｏｎ ｃａｔｈｏｄｅｓ ｗｉｔｈ ｍｏｌ
ｙｂｄｅｎｉｕｍ ｃｏｎｅｓ”，Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈ
ｙｓ．，４７，５２４８（１９７６）］等が知られてい
る。

【０００４】ＭＩＭ型の例としては［Ｃ．Ａ．Ｍｅａ
ｄ、”Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｔｕｎｎｅｌ−Ｅｍ
ｉｓｓｉｏｎ Ｄｅｖｉｃｅｓ”，Ｊ．Ａｐｐｌｙ．Ｐ
ｈｙｓ．３２，６４６（１９６１）］等が知られてい
る。

【０００５】表面伝導型電子放出素子の例としては、
［Ｍ．Ｉ．Ｅｌｉｎｓｏｎ、Ｒａｄｉｏ Ｅｎｇ．Ｅｌ
ｅｃｔｒｏｎＰｈｙｓ．、１０，１２９０，（１９６
５）］等がある。

【０００６】表面伝導型電子放出素子は基板上に形成さ
れた小面積の薄膜に、膜面に並行に電流を流すことによ
り、電子放出が生ずる現象を利用するものである。この
表面伝導型電子放出素子としては、前記エリンソン等に
よるＳｎＯ₂ 薄膜を用いたもの、Ａｕ薄膜によるもの
［Ｇ．Ｄｉｔｍｍｅｒ，Ｔｈｉｎ Ｓｏｌｉｄ Ｆｉｌ
ｍｓ，９，３１７（１９７２）］、Ｉｎ₂ Ｏ₃ ／ＳｎＯ
₂ 薄膜によるもの［Ｍ．Ｈａｒｔｗｅｌｌ ａｎｄ
Ｃ．Ｇ．Ｆｏｎｓｔｅｄ，ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．ＥＤ
Ｃｏｎｆ．，５１９（１９７５）］、カーボン薄膜に
よるもの［荒木久他：真空、第２６巻、第１号、２２頁
（１９８３）］等が報告されている。

【０００７】これらの表面伝導型電子放出素子の典型的
な素子構成として前述のＭ．ハートウェルの素子構成を
図１４に示す。同図において、１は絶縁性基板である。
４は導電性薄膜で、Ｈ型形状のパターンに、スパッタで
形成された金属酸化物薄膜等からなり、後述のフォーミ
ングと呼ばれる通電処理により線状の電子放出部５が形
成される。尚、図中の素子電極間隔Ｌは０．５〜１ｍ
ｍ、Ｗ’は０．１ｍｍで設定されている。

【０００８】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、フォーミングとは前
記導電性薄膜４両端に直流電圧あるいは非常にゆっくり
とした昇電圧例えば１Ｖ／分程度を印加通電し、導電性
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、上述した
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、上述の電子放出部５より電子を放出せしめるもの
である。

【０００９】一方、例えば特開平７−２３５２５５号に
開示されているように、フォーミングを終えた素子に対
して活性化処理と呼ばれる処理を施す場合がある。活性
化処理工程とは、この工程により、表面伝導型電子放出
素子の一対の対向する素子電極に電圧を印加したとき、
流れる電流（以下、素子電流Ｉｆと呼ぶ）および真空中
に放出される電流（以下、放出電流Ｉｅと呼ぶ）が、著
しく変化する工程である。

【００１０】活性化工程は、有機物質を含有する雰囲気
下で、フォーミング処理同様、素子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
合物が素子の少なくとも電子放出部に堆積し、素子電流
Ｉｆ，放出電流Ｉｅが、著しく変化し、より良好な電子
放出特性を得ることができる。

【００１１】以上のような電子放出素子を複数個形成し
た電子源基板を用い、蛍光体などからなる画像形成部材
と組み合わせることで画像形成装置を構成できる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年の
情報の高度化に伴うマルチメディア化の急激な進展によ
り、ディスプレイ等の画像形成装置に対して、更に高い
性能が求められてきている。すなわち、表示装置の大画
面化、省電力化、高精細化、高画質化、省スペース化等
である。

【００１３】したがって、前述の電子放出素子において
は、電子放出素子を適用した画像形成装置が明るい表示
画像を安定して提供できるよう、高い効率で安定した電
子放出特性を更に長時間維持し続けられる技術が望まれ
ている。

【００１４】ここで効率とは、表面伝導型電子放出素子
の素子電流Ｉｆに対する放出電流Ｉｅとの電流比をさ
す。

【００１５】つまり、素子電流Ｉｆはできるだけ小さ
く、放出電流Ｉｅはできるだけ大きいことが望ましい。

【００１６】高効率な電子放出特性を長時間にわたり安
定的に制御することができれば、例えば蛍光体を画像形
成部材とする画像形成装置においては、低電力で明るい
高品位な画像形成装置、例えばフラットテレビが実現で
きる。

【００１７】放出電流Ｉｅを大きくしようとすれば、電
子放出素子から放出された電子を画像形成部材に衝突さ
せるための加速電圧（Ｖａと呼ぶ）を大きくするのが有
効である。

【００１８】一般には、電子放出素子と画像形成部材と
の距離を数ｍｍ〜数ｃｍ隔てて、数百Ｖ〜十数ｋＶ程度
のＶａを印加する。

【００１９】しかしながら、従来の電子放出素子にあっ
ては、基体として絶縁性の高いガラス基板を用いている
ため、電子放出素子や素子に電圧を供給するための配線
等の形成されていない部位、すなわち基板の露出した面
が帯電する場合があった。

【００２０】この帯電のメカニズムは、詳しくは不明で
あるが、Ｖａが高くなるほど基体の露出面の電位が高く
なることが分かっている。この帯電による基体の露出面
の電位上昇が生じると、場合によっては、基体表面から
電子放出素子や配線に向かって放電が生じ、素子にダメ
ージを与えることがあった。

【００２１】従って、大きなＶａを印加して素子を駆動
する場合、上述の放電が電子放出素子の寿命を左右する
場合があり、上記電子放出素子を用いた画像表示装置の
品質を低下させる原因のひとつとなっていた。

【００２２】本発明は、上記問題に鑑み、良好な電子放
出特性と高輝度を長時間にわたり実現する表面伝導型電
子放出素子、およびそれを用いた電子源および画像形成
装置を提供することを目的とするものである。

【００２３】

【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、下述する構成のものである。

【００２４】即ち、本発明の電子放出素子は、基体と、
基体上に形成された、対向する一対の素子電極と、素子
電極と接続し間隙部を含む導電性薄膜と、を有する電子
放出素子であって、該基体の二次電子放出効率の最大値
が２以下であることを特徴とする。上記電子放出素子と
しては、表面伝導型電子放出素子を好ましく用いること
ができる。上記基体がガラス基体を好ましく用いること
ができる。更に本発明は、電子源基板、画像形成装置を
包含する。

【００２５】本発明の電子源基板は、入力信号に応じて
電子を放出する電子源基板であって、上記の電子放出素
子を、基体上に複数個配置したもので、好ましくは、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、入力信号を変調するための変調手段を有
することを特徴とする。更に好ましくは、基体に、互い
に電気的に絶縁されたｍ本のＸ方向金属配線とｎ本のＹ
方向金属配線との各交差部位において、電子放出素子の
一対の素子電極を前記Ｘ方向金属配線およびＹ方向金属
配線に各々接続し、電子放出素子をマトリクス状に配列
したことを特徴とするものである。

【００２６】本発明の画像形成装置は、入力信号に基づ
いて画像を形成する装置であって、少なくとも、画像形
成部材と上記の電子源より構成されたことを特徴とする
ものである。

【００２７】本発明の表面伝導型電子放出素子によれ
ば、基体を、二次電子放出効率の小さい材料で構成して
いるため、その表面における沿面放電が発生しにくく、
高いＶａを印加した場合でも、放電等による素子の劣化
を抑制でき、その結果、安定した電子放出特性を長時間
にわたって維持し得る電子放出素子を実現できる。

【００２８】更に、本発明の画像形成装置によれば、長
時間にわたり安定で良好な画像を形成できる。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の好ましい実施態
様について述べる。まず、本発明にかかわる表面伝導型
電子放出素子の基本的な構成について説明する。

【００３０】図１の（ａ）（ｂ）は、それぞれ、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を示
す平面図および断面図である。図１を用いて、本発明に
係る素子の基本的な構成を説明する。

【００３１】図１において１は基体、２と３は素子電
極、４は導電性薄膜、５は間隙部である。基板１として
は、二次電子放出効率の最大値が２以下の材料を用いる
ことができる。特に、ガラス基板であれば、比較的安価
で、後述のように真空外囲器を構成する際に扱いやす
い。後述するように、二次電子放出効率が２を超える
と、基体表面と電子放出素子との間に電位差が生じた場
合、沿面放電が生じ易くなる。

【００３２】なお、ここで言う二次電子放出効率は、電
位差が３００Ｖ程度以上の場合に対する値である。

【００３３】対向する素子電極２，３の材料としては導
電性を有するものであればどのようなものであっても構
わないが、例えばＮｉ、Ｃｒ、Ａｕ、Ｍｏ、Ｗ、Ｐｔ、
Ｔｉ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｐｄ等の金属或は合金およびＰｄ、
Ａｇ、Ａｕ、ＲｕＯ₂ 、Ｐｄ−Ａｇ等の金属或は金属酸
化物とガラス等から構成される印刷導体、Ｉｎ₂ Ｏ₃−
ＳｎＯ₂ 等の透明導電体およびポリシリコン等の半導体
材料等が挙げられる。

【００３４】素子電極間隔Ｌ、素子電極長さＷ、導電性
薄膜４の形状等は、この素子の応用形態等によって適宜
設計され、例えば、後述するテレビジョン等の表示装置
では、画面サイズに対応した画素サイズが設計され、と
りわけ、高品位テレビでは画素サイズが小さく高精細さ
が要求される。そのため、電子放出素子のサイズが限定
されたなかで十分な輝度を得るためには、十分な放出電
流が得られるように設計される。

【００３５】素子電極間隔Ｌは、数十ｎｍより数百μｍ
あり、素子電極の製造方法の基本となるフォトリソグラ
フィー技術、即ち、露光機の性能とエッチング方法等、
および素子電極間に印加する電圧により設定されるが、
好ましくは、数μｍより数十μｍである。

【００３６】素子電極長さＷおよび素子電極２，３の膜
厚ｄは、電極の抵抗値、前述したＸＹ配線との結線、多
数配置された電子源の配置上の問題より適宜設計され、
通常は、素子電極の長さＷは、数μｍから数百μｍであ
り、素子電極２，３膜厚ｄは、数ｎｍより数μｍであ
る。

【００３７】導電性薄膜４には、良好な電子放出特性を
得るために、微粒子で構成された微粒子膜を用いるのが
好ましい。その膜厚は、素子電極２，３へのステップカ
バレージ、素子電極２，３間の抵抗値および後述するフ
ォーミング条件等を考慮して適宜設定される。

【００３８】上記条件を満たす材料の例として、Ｎｉ、
Ａｕ、ＰｄＯ、Ｐｄ、Ｐｔ等の導電材料をＲｓ（シート
抵抗）が１０² から１０⁷ ／□の抵抗値を示す膜厚で形
成したものが好ましく用いられる。なおＲｓは、厚さが
ｔ、幅がｗ、長さがｌの薄膜の長さ方向に測定した抵抗
Ｒ、Ｒ＝Ｒｓ（ｌ／ｗ）とおいたときに現われる値で、
抵抗率をρとすれば、Ｒｓ＝ρ／ｔである。上記抵抗値
を示す膜厚はおよそ５ｎｍから５０ｎｍの範囲にあり、
この膜厚範囲において、それぞれの材料の薄膜は微粒子
膜の形態を有している。

【００３９】ここで述べる微粒子膜とは、複数の微粒子
が集合した膜であり、その微細構造は、微粒子が個々に
分散配置した状態あるいは微粒子が互いに隣接、あるい
は重なり合った状態（いくつかの微粒子が集合し、全体
として島状構造を形成している場合も含む）をとってい
る。

【００４０】微粒子の粒径は、数百ｐｍから数百ｎｍの
範囲、好ましくは、１ｎｍから２０ｎｍの範囲である。

【００４１】さて、前に例示した材料のなかでも、Ｐｄ
Ｏは、有機Ｐｄ化合物の大気中焼成により容易に薄膜形
成できること、半導体であるため比較的電気伝導度が低
く上記範囲の抵抗値Ｒｓを得るための膜厚のプロセスマ
ージンが広いこと、間隙部形成後などに、容易に還元し
て金属Ｐｄとすることができるので膜抵抗を低減し得る
こと、等から好適な材料である。しかしながら、本発明
の効果はＰｄＯに限られることなく、また、上記例示し
た材料に限られるものではない。

【００４２】間隙部５は、導電性薄膜４の一部に形成さ
れた、例えば亀裂等の高抵抗部であるが、後述する活性
化工程を経ることにより、炭素を主成分とした堆積物に
より、さらに狭い間隙部を有する構成となる。この間隙
部５に電圧が印加されると、電子が放出され、そのうち
の一部は素子電流Ｉｆとなり、一部は真空中に放出さ
れ、放出電流Ｉｅとなる。

【００４３】間隙部５を有する電子放出素子の製造方法
としては様々な方法が考えられるが、その一例を図２に
示す。

【００４４】以下、順をおって製造方法を図１および図
２に基づいて説明する。 １）基体１を洗剤、純水および有機溶剤により十分に洗
浄後、素子電極材料を、真空蒸着法、スパッタ法等によ
り堆積後、フォトリソグラフィー技術により素子電極
２，３を形成する（図２（ａ））。

【００４５】２）基体１上に設けられた素子電極２と素
子電極３との間に、有機金属溶液を塗布して乾燥するこ
とにより、有機金属膜を形成する。なお、有機金属溶液
とは、前記Ｐｄ、Ｎｉ、Ａｕ、Ｐｔ等の金属を主元素と
する有機金属化合物の溶液である。この後、有機金属膜
を加熱焼成処理し、リフトオフ、エッチング等によりパ
ターニングし、導電性薄膜４を形成する（図２
（ｂ））。なお、ここでは、有機金属溶液の塗布法によ
り説明したが、導電性薄膜４の形成方法はこれに限るも
のでなく、真空蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ法、分散塗
布法、ディッピング法、スピンナー法、インクジェット
法等によって形成される場合もある。

【００４６】３）つづいて、フォーミングと呼ばれる通
電処理を、素子電極２，３間に電圧を不図示の電源によ
りパルス状電圧あるいは、昇電圧の印加により行うと、
導電性薄膜４の部位に構造の変化した間隙部５が形成さ
れる（図２（ｃ））。この通電処理により導電性薄膜４
に形成された間隙部５の近傍から電子放出が生じる。

【００４７】フォーミング処理以降の電気的処理は、図
３に示す測定評価装置内で行う。以下に測定評価装置を
説明する。図３は、図１で示した構成を有する素子の電
子放出特性を測定するための測定評価装置の概略構成図
である。図３において、１は基体、２および３は素子電
極、４は導電性薄膜、５は間隙部を示す。また、３１は
素子に素子電圧Ｖｆを印加するための電源、３０は素子
電極２，３間の導電性薄膜４を流れる素子電流Ｉｆ測定
するための電流計、３４は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、３３
はアノード電極３４に電圧を印加するための高圧電源、
３２は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である。

【００４８】電子放出素子の上記素子電流Ｉｆ、放出電
流Ｉｅの測定にあたっては、素子電極２，３電源３１と
電流計３０とを接続し、該電子放出素子の上方に電源３
３と電流計３２とを接続したアノード電極３４を配置し
ている。また、電子放出素子およびアノード電極３４は
真空装置内に設置され、その真空装置には不図示の排気
ポンプおよび真空計等の真空装置に必要な機器が具備さ
れており、所望の真空下で素子の測定評価を行えるよう
になっている。なお、排気ポンプは、オイルを使用しな
い、磁気浮上ターボポンプ、ドライポンプ等の高真空装
置系と更に、イオンポンプからなる超高真空装置系から
なる。また、真空装置全体、および電子放出素子は、不
図示のヒーターにより加熱できる。

【００４９】なお、アノード電極の電圧を５ｋＶ〜１０
ｋＶ、アノード電極と電子放出素子との距離Ｈは２ｍｍ
〜８ｍｍの範囲で測定した。

【００５０】フォーミング処理は、パルス波高値が定電
圧のパルスを印加する場合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場合とがある。まず、パル
ス波高値が定電圧のパルスを印加の場合の電圧波形を図
４の（ａ）に示す。

【００５１】図４の（ａ）中、Ｔ１およびＴ２は電圧波
形のパルス幅とパルス間隔であり、Ｔ１を１ｓｅｃ〜１
０ｍｓｅｃ、Ｔ２を１０μｓｅｃ〜１００ｍｓｅｃと
し、三角波の波高値（フォーミング時のピーク電圧）は
適宜選択する。

【００５２】次に、パルス波高値を増加させながら、電
圧パルスを印加する場合の電圧波形を、図４の（ｂ）に
示す。図４の（ｂ）中、Ｔ１およびＴ２は電圧波形のパ
ルス幅とパルス間隔であり、Ｔ１を１ｓｅｃ〜１０ｍｓ
ｅｃ、Ｔ２を１０μｓｅｃ〜１００ｍｓｅｃとし、三角
波の波高値（フォーミング時のピーク電圧）は、例えば
０．１Ｖステップ程度づつ、増加させる。

【００５３】なお、フォーミング処理の終了は、フォー
ミング用パルスの間に、導電性薄膜２を局所的に破壊、
変形しない程度の電圧例えば０．１Ｖ程度のパルス電圧
を挿入して素子電流を測定し、抵抗値を求め、例えば、
１ＭΩ以上の抵抗を示した時、フォーミングを終了とし
た。

【００５４】以上説明した間隙部を形成する際に、素子
の電極間に三角波パルスを印加してフォーミング処理を
行っているが、素子の電極間に印加する波形は三角波に
限定することはなく、矩形波など所望の波形を用いても
よく、その波高値およびパルス幅、パルス間隔等につい
ても上述の値に限ることなく、間隙部が良好に形成され
るように、電子放出素子の抵抗値等にあわせて、適当な
値を選択する。

【００５５】４）次に、フォーミングが終了した素子に
活性化処理を施す。活性化処理の工程は、有機物質を含
有する雰囲気下で行うが、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物質を利用して形
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圧力
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。

【００５６】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、ニトリル類、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_n Ｈ_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_n Ｈ_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、ベンゾニトリル、アセトニ
トリル、蟻酸、酢酸、プロピオン酸等が使用できる。

【００５７】この処理により、雰囲気中に存在する有機
物質から、炭素が素子上に堆積し、素子電流Ｉｆ，放出
電流Ｉｅが、著しく変化するようになる。

【００５８】なお、活性化工程の終了判定は、素子電流
Ｉｆおよび／または放出電流Ｉｅを測定しながら、適宜
行う。パルス幅、パルス間隔、パルス波高値などは適宜
設定することができる。

【００５９】５）こうして作製した電子放出素子に、好
ましくは、安定化工程を行う。この工程は、真空容器内
の有機物質を排気する工程である。真空容器内の圧力
は、１〜３×１０^-7Ｔｏｒｒ以下が好ましく、さらに１
×１０^-8Ｔｏｒｒ以下が特に好ましい。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、８０〜
３５０℃、好ましくは２００℃以上でできるだけ長時間
行なうのが望ましいが、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。

【００６０】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。

【００６１】このような真空雰囲気を採用することによ
り、新たな炭素あるい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。

【００６２】上述のような製造方法によって作製された
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
３、図５を用いて説明する。図３に示した測定評価装置
により測定された放出電流Ｉｅおよび素子電流Ｉｆと素
子電圧Ｖｆの典型的な例を図５に示す。なお、図５は、
放出電流Ｉｅは素子電流Ｉｆに比べて著しく小さいの
で、任意単位で示されており、いずれもリニアスケール
である。図５からも明らかなように、本電子放出素子は
放出電流Ｉｅに対する三つの性質を有する。

【００６３】まず第１に、本素子はある電圧（しきい値
電圧と呼ぶ、図５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Ｖｔ
ｈ以下では放出電流Ｉｅがほとんど検出されない。すな
わち、放出電流Ｉｅに対する明確なしきい値電圧Ｖｔｈ
を持った非線形素子である。

【００６４】第２に、放出電流Ｉｅが素子電圧Ｖｆに依
存するため、放出電流Ｉｅは素子電圧Ｖｆで制御でき
る。

【００６５】第３に、アノード電極３４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３４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。

【００６６】以上のような表面伝導型電子放出素子の特
性を用いると、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。さらに、本発明にかかわる電子
放出素子は、長時間にわたって安定かつ高輝度な電子放
出特性を有するため、多方面への応用が期待できる。

【００６７】本発明を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。本発明による表面伝導型電子放
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、画像形成装置を構成できる。

【００６８】基板上の素子の配列については、例えば、
多数の電子放出素子を並列に配置し、個々の素子の両端
を配線にて結線した、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に（列方向
と呼ぶ）、該電子源の上方の空間に設置された制御電極
（グリッドと呼ぶ）により電子を制御駆動する配列形態
（はしご型という）、および次に述べるｍ本のＸ方向配
線の上にｎ本のＹ方向配線を、層間絶縁層を介して設置
し、表面伝導型電子放出素子の一対の素子電極にそれぞ
れ、Ｘ方向配線、Ｙ方向配線を接続した配列形態が挙げ
られる。以降これを単純マトリクス配置と呼ぶ。

【００６９】次に、この単純マトリクス配置について詳
述する。本発明にかかわる表面伝導型電子放出素子の前
述した３つの基本的特性の特徴によれば、表面伝導型電
子放出素子からの放出電子は、しきい値電圧以上では、
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
配置した場合でも、個々の素子に、上記パルス状電圧を
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、その電子放出量が制御できる事とな
る。

【００７０】以下この原理に基づき構成した電子源基板
の構成について、図６を用いて説明する。配線６２、６
３は、複数の電子放出素子に給電するためのものであ
る。ｍ本のＸ方向配線６３はＤＸ１、ＤＸ２・・・ＤＸ
ｍ、ｎのＹ方向配線６２はＤＹ１、ＤＹ２・・・ＤＹｎ
からなり、それぞれ、多数の電子放出素子にほぼ均等な
電圧が供給されるように、材料、膜厚、配線幅等が設計
される。これらｍ本のＸ方向配線６３とｎ本のＹ方向配
線６２の間には、層間絶縁層６４が設置され、電気的に
分離されて、マトリクス配線を構成する（このｍ，ｎ
は、共に正の整数）。

【００７１】層間絶縁層６４の形状、材料、膜厚、製法
は、配線６２と配線６３の交差部の電位差に耐え得るよ
うに適宜設定できるが、配線同様、印刷法により形成で
きるものが好ましく、ガラスペーストを印刷して得られ
るガラスの厚膜層が用いられる。

【００７２】図６に示した構成、すなわちマトリクス配
置の構成において、Ｘ方向配線６３には、Ｘ方向に配列
した電子放出素子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、Ｙ方向配線
６２には、Ｙ方向に配列した電子放出素子の各列を入力
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。

【００７３】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、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。

【００７４】一方、このほかに、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、この配線と直交する方向で、該電子放出
素子の上方に配した制御電極により、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等があるが、
本発明は、特にこれらの配置によって限定されるもので
はない。

【００７５】次に、以上のようにして作製した電子源基
板を用いた、表示等に用いる画像形成装置について、図
７と図８を用いて説明する。図７は、画像形成装置の基
本構成図であり、図８は蛍光膜である。

【００７６】図７において、７１は電子放出素子を複数
配した電子源基板、７２は電子源基板７１を固定したリ
アプレート、７７はガラス基板７４の内面に蛍光膜７５
とメタルバック７６等が形成されたフェースプレートで
あり、７３は支持枠である。リアプレート７２、支持枠
７３およびフェースプレート７７をフリットガラス等を
塗布し、大気中あるいは、窒素中で加熱焼成すること
で、封着して、外囲器７９を構成する。ここで、フリッ
トガラスは、基板の熱膨張率にあわせたものを用いる
と、剥がれや基板の変形、割れ等を生じにくくなるため
好ましい。

【００７７】外囲器７９は、上述の如く、フェースプレ
ート７７、支持枠７３、リアプレート７２で構成した
が、リアプレート７２は主に基板７１の強度を補強する
目的で設けられるため、基板７１自体で十分な強度を持
つ場合は別体のリアプレート７２は不要であり、基板７
１に直接支持枠７３を封着し、フェースプレート７７、
支持枠７３、基板７１で外囲器７９を構成しても良い。

【００７８】一方、フェースプレート７７、リアプレー
ト７２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７９を構成することもできる。

【００７９】図８は、蛍光膜である。蛍光膜７５は、モ
ノクロームの場合は蛍光体のみから成るが、カラーの蛍
光膜の場合は、蛍光体の配列によりブラックストライプ
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
８１と蛍光体８２とで構成される。ブラックストライ
プ、ブラックマトリクスが設けられる目的は、カラー表
示の場合必要となる３原色蛍光体の、各蛍光体８２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７５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等の
黒色導電材８１の材料としては、通常良く用いられてい
る黒鉛を主成分とする材料だけでなく、導電性があり、
光の透過および反射が少ない材料であればこれに限るも
のではない。

【００８０】ガラス基板７４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
が用いられる。

【００８１】また、蛍光膜７５の内面側には通常メタル
バック７６が設けられる。メタルバック７６の目的は、
蛍光体８２の発光のうち内面側への光をフェースプレー
ト７７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７９内で発生した負イオンの衝
突によるダメージからの蛍光体８２の保護等である。メ
タルバック７６は、蛍光膜７５作製後、蛍光膜７５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。

【００８２】フェースプレート７７には、更に蛍光膜７
５の導電性を高めるため、蛍光膜７５の外面側に透明電
極（不図示）を設けてもよい。

【００８３】前述の封着を行う際、カラーの場合は各色
蛍光体と電子放出素子とを対応させなくてはいけないた
め、十分な位置合わせを行なう必要がある。

【００８４】外囲器７９は、不図示の排気管を通じ、１
×１０^-7Ｔｏｒｒ程度の真空度にした後、封止がおこな
われる。また、外囲器７９の封止後の真空度を維持する
ために、ゲッター処理を行なう場合もある。これは、外
囲器７９の封止を行う直前あるいは封止後に、抵抗加熱
あるいは高周波加熱等の加熱法により、外囲器７９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^-5ないしは１×１０^-7Ｔｏｒｒの真空度を維持す
るものである。

【００８５】以上により完成した本発明に係る画像表示
装置において、各電子放出素子には、容器外端子Ｄｏｘ
１ないしＤｏｘｍ、Ｄｏｙ１ないしＤｏｙｎを通じ、電
圧を印加することにより、電子放出させ、高圧端子７８
を通じ、メタルバック７６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７５に衝突させ、励起・発光させることで画像を表
示するものである。

【００８６】なお、以上述べた構成は、表示等に用いら
れる好適な画像形成装置を作製する上で必要な概略構成
であり、例えば各部材の材料等、詳細な部分は上述の内
容に限られるものではなく、画像装置の用途に適するよ
う適宜選択する。

【００８７】

【実施例】以下、実施例を挙げて、本発明をさらに詳述
する。 （実施例１）本実施例にかかわる基本的な表面伝導型電
子放出素子の構成は、図１の（ａ）（ｂ）の平面図およ
び断面図と同様である。

【００８８】本実施例にかかわる表面伝導型電子放出素
子の製造法は、基本的には図２と同様である。以下、図
１、図２を用いて、本実施例に関わる素子の基本的な構
成および製造法を説明する。

【００８９】以下、順をおって製造方法の説明を図１お
よび図２に基づいて説明する。 工程−ａ 最初に、清浄化したＶ₂ Ｏ₅ −Ｐ₂ Ｏ₅ −Ｃｓ₂ Ｏガラ
ス（二次電子放出効率δｍａｘ＝１．６、Ｖｍａｘ＝３
５０Ｖ）基板１上に、素子電極２，３と所望の素子電極
間ギャップＬとなるべきパターンをホトレジスト（ＲＤ
−２０００Ｎ−４１日立化成社製）で形成し、電子ビー
ム蒸着法により、厚さ５ｎｍのＴｉ、厚さ１００ｎｍ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は３μｍとし、素子電極の幅Ｗが３００μｍを有
する素子電極２，３を形成した。

【００９０】工程−ｂ 膜厚１００ｎｍのＣｒ膜を真空蒸着により堆積し、後述
の導電性薄膜４の形状に対応する開口を有するようにパ
ターニングし、そのうえに有機パラジウム化合物溶液
（ｃｃｐ４２３０奥野製薬（株）社製）をスピンナーに
より回転塗布、３００℃で１２分間の加熱焼成処理をし
た。また、こうして形成された主元素としてＰｄよりな
る微粒子からなる導電性薄膜４の膜厚は１０ｎｍ、シー
ト抵抗Ｒｓは２×１０⁴ Ω／□であった。なお、ここで
述べる微粒子膜とは、前述したように、複数の微粒子が
集合した膜である。

【００９１】工程−ｃ Ｃｒ膜および焼成後の導電性薄膜４を酸エッチャントに
よりエッチングして所望のパターンの導電性薄膜４を形
成した。以上の工程により、基体１上に、素子電極２，
３および導電性薄膜４を形成した。

【００９２】工程−ｄ 次に、この基体１を図３の測定評価装置に設置し、真空
ポンプにて排気し、１×１０^-8Ｔｏｒｒ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３１に
より、素子電極２，３間に電圧を印加し、フォーミング
処理を行なった。フォーミング処理の電圧波形は図４の
（ｂ）に示したものである。

【００９３】図４の（ｂ）中、Ｔ１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、矩形波の波高値は
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、フォーミング用パルスの間に抵抗測定パルスを
挿入し、抵抗を測定した。なお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。

【００９４】工程−ｅ 続いて、活性化工程を行なうために、ベンゾニトリルを
スローリークバルブを通して真空装置内に導入し、１．
０×１０^-6Ｔｏｒｒを維持した。次にフォーミング処理
した素子に、図９に示した波形で波高値を１４Ｖで活性
化処理をした。すなわち、測定評価装置内で、素子電流
Ｉｆを測定しながら、素子電極間にパルス電圧を印加し
た。約３０分でＩｆ値がほぼ飽和したため、通電を停止
し、スローリークバルブを閉め、活性化処理を終了し
た。

【００９５】工程−ｆ 続いて、安定化工程を行なった。真空装置および電子放
出素子をヒーターにより加熱して約２５０℃に維持しな
がら真空装置内の排気を続けた。２０時間後、ヒーター
による加熱をやめ、室温に戻したところ真空装置内の圧
力は５×１０^{-1 0} Ｔｏｒｒ程度に達した。

【００９６】続いて、電子放出特性の測定を行なった。
アノード電極３４と電子放出素子の間の距離Ｈを４ｍｍ
とし、高圧電源３３によりアノード電極３４に１０ｋＶ
の電位を与えた。この状態で、電源３１を用いて素子電
極２、３の間に波高値１４Ｖの矩形パルス電圧を印加し
て、電流計３０および電流計３２により、本実施例の素
子および比較例の素子の素子電流Ｉｆおよび放出電流Ｉ
ｅをそれぞれ測定した。

【００９７】なお、測定中、基体１の露出した表面の電
位を表面電位計で測定したところ、数分間で３００Ｖ以
上の電位上昇が見られた。

【００９８】本実施例の素子の電子放出特性は、素子電
流Ｉｆ＝４．０ｍＡ、放出電流Ｉｅ＝２５．３μＡ、電
子放出効率η（＝Ｉｅ／Ｉｆ）＝０．６３％であり、長
時間駆動し続けたが、特に放電等は発生せず、良好な特
性を維持した。

【００９９】（比較例１）本比較例では、基体１として
石英ガラス（二次電子放出効率δｍａｘ＝２．１、Ｖｍ
ａｘ＝４００Ｖ）基板を用いた他は、実施例１と同様の
構成であり、同様の製造法により電子放出素子を作製し
たものである。本比較例の素子を、実施例１と同様に電
子放出特性の測定を行なった。

【０１００】アノード電極３４と電子放出素子の間の距
離Ｈを４ｍｍとし、高圧電源３３によりアノード電極３
４に１０ｋＶの電位を与えた。この状態で、電源３１を
用いて素子電極２，３の間に波高値１４Ｖの矩形パルス
電圧を印加して、電流計３０および電流計３２により、
本実施例の素子および比較例の素子の素子電流Ｉｆおよ
び放出電流Ｉｅをそれぞれ測定した。

【０１０１】なお、測定中、基体１の露出した表面の電
位を表面電位計で測定したところ、数分間で３００Ｖ以
上の電位上昇が見られた。

【０１０２】本実施例の素子の電子放出特性は、素子電
流Ｉｆ＝４．０ｍＡ、放出電流Ｉｅ＝２４．０μＡ、電
子放出効率η（＝Ｉｅ／Ｉｆ）＝０．６０％であった
が、駆動し始めて数分間の後、放電が発生し、素子特性
が大きく劣化した。

【０１０３】（実施例２）本実施例は、多数の表面伝導
電子放出素子を単純マトリクス配置した画像形成装置の
例である。電子源基板の一部を図１０に示す。また、図
中のＡ−Ａ’断面図を図１１に示す。但し図１０、図１
１で、同じ記号を示したものは、同じものを示す。ここ
で１は基体、６３は図６のＤＸｍに対応するＸ方向配線
（上配線とも呼ぶ）、６２は図６のＤＹｎ対応するＹ方
向配線（下配線とも呼ぶ）、４は導電性薄膜、２，３は
素子電極、５は間隙部、６４は層間絶縁層である。

【０１０４】次に製造方法を図１２および１３により工
程順に具体的に説明する。 工程−ａ 清浄化したＶ₂ Ｏ₅ −Ｐ₂ Ｏ₅ −Ｃｓ₂ Ｏガラス（二次
電子放出効率δｍａｘ＝１．６、Ｖｍａｘ＝３５０Ｖ）
基体１上に、スパッタ法により厚さ５ｎｍのＴｉ、厚さ
５０ｎｍのＰｔを順次堆積する。その後、素子電極２，
３のパターンをフォトレジストで形成し、ドライエッチ
ング処理によって素子電極２，３のパターン以外のＰｔ
／Ｔｉ堆積層を除去し、最後にフォトレジストパターン
を除去して、素子電極２，３を形成する（図１２の
（ａ））。

【０１０５】工程−ｂ 素子電極２，３を形成した基体１上に、スクリーン印刷
により、配線６２のパターンをＡｇペーストを用いて形
成し、乾燥後、５００℃で焼成し、Ａｇからなる所望の
形状の配線６２を形成する（図１２の（ｂ））。

【０１０６】工程−ｃ 次に層間絶縁層６４のパターンを、スクリーン印刷によ
り、ガラスペーストを用いて形成し、乾燥後、５００℃
で焼成する。十分な絶縁性を得るために、再度、ガラス
ペーストを印刷、乾燥、焼成を繰り返して、ガラスから
なる所望の形状の層間絶縁層６４を形成する（図１２の
（ｃ））。

【０１０７】工程−ｄ 層間絶縁層６４を形成した部位において下配線６２と交
差するように、上配線６３のパターンを、スクリーン印
刷により、Ａｇペーストを用いて形成し、乾燥後、５０
０℃で焼成し、Ａｇからなる所望の形状の上配線６３を
形成する（図１３の（ａ））。以上の工程により、素子
電極２，３が配線６２，６３によってマトリクス状に結
線された、基板が形成できる。

【０１０８】工程−ｅ 次に、導電性薄膜４を素子電極２，３のギャップ間にま
たがるように形成する。導電性薄膜４の形成は、有機パ
ラジウム溶液をインクジェット法により所望の位置に塗
布し、３５０℃で３０分間の加熱焼成処理をする。こう
してＰｄＯを主成分とする微粒子からなり、膜厚は約１
０ｎｍの導電性薄膜４を得る（図１３の（ｂ））。以上
の工程ａ〜ｅにより基体１上に下配線６２、層間絶縁層
６４、上配線６３、素子電極２，３および導電性薄膜４
を形成し、電子源基板を作製した。

【０１０９】以下に、本実施例の電子源基板を用いて、
画像形成装置を構成した例を、図７と図１を用いて説明
する。以上のようにして作製した電子源基板７１をリア
プレート７２上に固定した後、電子源基板７１の５ｍｍ
上方に、フェースプレート７７（ガラス基板７４の内面
に蛍光膜７５とメタルバック７６が形成されて構成され
る）を支持枠７３を介し配置し、フェースプレート７
７、支持枠７３、リアプレート７２の接合部にフリット
ガラスを塗布し、大気中で４００℃で３０分焼成するこ
とで封着した。

【０１１０】蛍光膜７５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７５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７４に蛍
光体を塗布する方法はスラリー法を用いた。

【０１１１】また、蛍光膜７５の内面側には通常メタル
バック７６が設けられる。メタルバックは、蛍光膜７５
作製後、蛍光膜７５の内面側表面の平滑化処理（通常フ
ィルミングと呼ばれる）を行い、その後、Ａｌを真空蒸
着することで作製した。

【０１１２】フェースプレート７７には、更に蛍光膜７
５の電気等の伝導率を高めるため、蛍光膜７５の外面側
に透明電極（不図示）が設けられる場合もあるが、本実
施例では、メタルバックのみで十分な伝導率が得られた
ので省略した。

【０１１３】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。

【０１１４】以上のようにして完成したガラス容器内の
雰囲気を排気管（図示せず）を通じ真空ポンプにて排気
し、十分な真空度に達した後、容器外端子Ｄｏｘ１ない
しＤｏｘｍとＤｏｙ１ないしＤｏｙｎを通じ素子電極
２，３に電圧を印加し、導電性薄膜４をフォーミング処
理した。フォーミング処理の電圧波形は、図３の（ｂ）
と同様である。

【０１１５】本実施例ではＴ１を１ｍｓｅｃ、Ｔ２を１
０ｍｓｅｃとし、約１×１０^-5Ｔｏｒｒの真空雰囲気下
で行った。

【０１１６】その後、一旦、真空ポンプにて排気しなが
ら、ガラス容器全体を２００℃で２時間加熱した。この
とき、ＰｄＯを主成分とする導電性薄膜４は熱還元さ
れ、Ｐｄを主成分とする膜となった。

【０１１７】次に、パネル内の圧力が１０^-8Ｔｏｒｒ台
に達するまで排気を続けた後、パネルの排気管より、全
圧が１×１０^-6Ｔｏｒｒとなるように有機物質をパネル
内に導入し、維持した。容器外端子Ｄｏｘ１ないしＤｏ
ｘｍとＤｏｙ１ないしＤｏｙｎを通じ素子電極２，３間
に、１５Ｖの波高値のパルス電圧を印加し、活性化処理
を行った。このように、フォーミング、活性化処理を行
ない、間隙部５を形成した（図１３の（ｃ））。

【０１１８】次に１０^-6Ｔｏｒｒ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
し外囲器の封止を行った。

【０１１９】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った。

【０１２０】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Ｄｏｘ１
ないしＤｏｘｍ，Ｄｏｙ１ないしＤｏｙｎを通じ、走査
信号およ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７８を
通じ、メタルバック７６、あるいは透明電極（不図示）
に１０ｋＶの高圧を印加し、電子ビームを加速し、蛍光
膜７５に衝突させ、励起・発光させることで画像を表示
した。

【０１２１】本実施例における画像表示装置は、テレビ
ジョンとして十分満足できる輝度で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。

【０１２２】

【発明の効果】以上説明した様に、本発明によれば、基
体として二次電子放出係数が２以下と小さい材料を用い
たため、高いＶａを印加しても放電等の影響が無く、安
定な電子放出電流を長時間にわたり取り出すことが可能
な電子放出素子を提供できる。

【０１２３】さらには、入力信号に応じて電子を放出す
る電子源基板においては、本発明の電子放出素子を、基
板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、入力信号を変調するための変調手
段を有している配置法、あるいは、基板に、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
の各交差部位において、電子放出素子の一対の素子電極
をＸ方向金属配線およびＹ方向金属配線に各々接続し、
電子放出素子をマトリクス状に配列した配置とする電子
源基板とすることで、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。

【０１２４】また、本発明の画像形成装置においては、
画像形成部材と本発明の電子源基板より構成され、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
置が実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る基本的な表面伝導型電子放出素
子の構成を示す図である。

【図２】 本発明に係る表面伝導型電子放出素子の基本
的な製造方法を説明するための図である。

【図３】 本発明に係る表面伝導型電子放出素子の特性
評価に用いる測定評価装置の図である。

【図４】 本発明に係るフォーミング処理における電圧
波形の一例を示す図である。

【図５】 本発明に係る表面伝導型電子放出素子の放出
電流、素子電流、および素子電圧の関係の典型例を示す
図である。

【図６】 本発明に係る電子源基板の構成を示す図であ
る。

【図７】 本発明に係る画像形成装置の基本構成を示す
図である。

【図８】 図７の画像形成装置に用いられる蛍光膜を示
す図である。

【図９】 本発明に好適な活性化パルスの形状である。

【図１０】 本発明の実施例２の電子源の構成の一部を
示す図である。

【図１１】 図１０のＡ−Ａ′断面図である。

【図１２】 本発明の実施例２の電子源の製造工程を説
明するための図である。

【図１３】 本発明の実施例２の電子源の製造工程を説
明するための図である。

【図１４】 従来の表面伝導電子放出素子の構成を示す
図。

【符号の説明】

１：基体、２，３：素子電極、４：導電性薄膜、５：間
隙部、３０：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、３１：電子放出素
子に素子電圧Ｖｆを印加するための電源、３２：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、３３：アノード電極３４に電圧を印加するた
めの高圧電源、３４：アノード電極、６２：Ｙ方向配
線、６３：Ｘ方向配線、６４：層間絶縁層、７１：電子
源基板、７２：リアプレート、７３：支持枠、７４：フ
ェースプレート用ガラス基板、７５：蛍光膜、７６：メ
タルバック、７７：フェースプレート、７８：高圧端
子、７９：外囲器、８１：黒色導電材、８２：蛍光体。

フロントページの続き (72)発明者 宮崎 和也 東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノ ン株式会社内 (72)発明者 丸山 朋子 東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノ ン株式会社内 Ｆターム(参考） 5C036 EE01 EE09 EF01 EF06 EF09 EG02 EG12 EH21

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基体と、該基体上に形成された対向する
   一対の素子電極と、該素子電極と接続し間隙部を含む導
   電性薄膜と、を有する電子放出素子であって、該基体の
   二次電子放出効率の最大値が２以下であることを特徴と
   する電子放出素子。
2. 【請求項２】 前記電子放出素子は、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１に記載の電子放
   出素子。
3. 【請求項３】 前記基体がガラス基体である請求項１ま
   たは２に記載の電子放出素子。
4. 【請求項４】 入力信号に応じて電子を放出する電子源
   基板であって、請求項１〜３のいずれかに記載の電子放
   出素子を、基体上に複数個配置したことを特徴とした電
   子源基板。
5. 【請求項５】 前記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金属配線に接続した電子放出素
   子の行を複数もち、更に、前記入力信号の変調手段を有
   することを特徴とする請求項４に記載の電子源基板。
6. 【請求項６】 互いに電気的に絶縁されたｍ本のＸ方向
   金属配線とｎ本のＹ方向金属配線との各交差部位におい
   て、前記電子放出素子の一対の素子電極を前記Ｘ方向金
   属配線およびＹ方向金属配線に各々接続し、前記電子放
   出素子をマトリクス状に配列したことを特徴とする請求
   項５に記載の電子源基板。
7. 【請求項７】 入力信号にもとづいて、画像を形成する
   装置であって、少なくとも、画像形成部材と請求項４か
   ら６のいずれかに記載の電子源基板より構成されたこと
   を特徴とする画像形成装置。