JP2000243234A

JP2000243234A - 電子放出素子、電子源、画像形成装置及びそれらの製造方法

Info

Publication number: JP2000243234A
Application number: JP4564399A
Authority: JP
Inventors: Takashi Furuse; 剛史古瀬
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1999-02-24
Filing date: 1999-02-24
Publication date: 2000-09-08

Abstract

(57)【要約】【課題】良好な電子放出特性を有する電子放出素子、
電子放出特性の均一性が高い電子源、画像品質の良い画
像形成装置、及びそれらの製造方法を提供する。【解決手段】電子放出素子の製造方法が、基体１上に
一対の素子電極２，３を形成する工程と、基体１上の素
子電極２，３および素子電極間の幅方向両端部に、金属
組成物の溶液を付与する工程と、付与溶液を熱分解して
下引き層６の薄膜を形成する工程と、基体１上の素子電
極２，３および素子電極２，３間の中央部に、下引き層
形成用の金属組成物とは異なる金属組成物の溶液を付与
する工程と、付与溶液を熱分解して導電性膜４を形成す
る工程と、素子電極２，３間に通電して、導電性膜４に
電子放出部５を形成するフォーミング工程とを有する。

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、該
電子放出素子を多数個配置してなる電子源、該電子源を
用いて構成した表示装置や露光装置等の画像形成装置、
及びそれらの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子放出素子には大別して熱電子
放出素子と冷陰極電子放出素子の２種類が知られてい
る。冷陰極電子放出素子には電界放出型（以下、「ＦＥ
型」と称す。）、金属／絶縁層／金属型（以下、「ＭＩ
Ｍ型」と称す。）や表面伝導型電子放出素子等が有る。

【０００３】ＦＥ型の例としては、Ｗ．Ｐ．Ｄｙｋｅ
ａｎｄＷ．Ｗ．Ｄｏｌａｎ，“ＦｉｅｌｄＥｍ
ｉｓｓｉｏｎ”，ＡｄｖａｎｃｅｉｎＥｌｅｃｔ
ｒｏｎＰｈｙｓｉｃｓ，８，８９（１９５６）ある
いはＣ．Ａ．Ｓｐｉｎｄｔ， “Ｐｈｙｓｉｃａｌ
Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｈｉｎ−ｆｉｌｍｆｉ
ｅｌｄｅｍｉｓｓｉｏｎｃａｔｈｏｄｅｓｗｉｔ
ｈｍｏｌｙｂｄｅｎｕｍｃｏｎｅｓ”，Ｊ．Ａ
ｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，４７，５２４８（１９７６）
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．Ｍｅａ
ｄ， “ＯｐｅｒａｔｉｏｎｏｆＴｕｎｎｅｌ−Ｅｍ
ｉｓｓｉｏｎＤｅｖｉｃｅｓ”，Ｊ．Ａｐｐｌ．
Ｐｈｙｓ．，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の例としては、
Ｍ．Ｉ．Ｅｌｉｎｓｏｎ，ＲａｄｉｏＥｎｇ．
ＥｌｅｃｔｒｏｎＰｈｙｓ．，１０，１２９０（１
９６５）等に開示されたものがある。

【０００６】表面伝導型電子放出素子は、絶縁性基板上
に形成された小面積の薄膜に、膜面に平行に電流を流す
ことにより、電子放出が生ずる現象を利用するものであ
る。この表面伝導型電子放出素子としては、前記エリン
ソン等によるＳｎＯ₂ 薄膜を用いたもの、Ａｕ薄膜によ
るもの［Ｇ．Ｄｉｔｔｍｅｒ：“ＴｈｉｎＳｏｌｉｄ
Ｆｉｌｍｓ”，９，３１７（１９７２）］、Ｉｎ₂
Ｏ₃ ／ＳｎＯ₂ 薄膜によるもの［Ｍ．Ｈａｒｔｗｅｌｌ
ａｎｄＣ．Ｇ．Ｆｏｎｓｔａｄ：“ＩＥＥＥＴ
ｒａｎｓ．ＥＤＣｏｎｆ．”，５１９（１９７
５）］、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
な例として、前述のＭ．ハートウェルの素子構成を図１
７に模式的に示す。同図において１は基板である。４は
導電性膜で、Ｈ型形状のパターンに形成された金属酸化
物薄膜等からなり、後述の通電フォーミングと呼ばれる
通電処理により電子放出部５が形成される。尚、図中の
素子電極間隔Ｌは、０．５〜１ｍｍ、Ｗ’は、０．１ｍ
ｍで設定されている。

【０００８】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
るのが一般的である。即ち、通電フォーミングとは、前
記導電性膜４の両端に電圧を印加通電し、導電性膜４を
局所的に破壊、変形もしくは変質させて構造を変化さ
せ、電気的に高抵抗な状態の電子放出部５を形成する処
理である。尚、電子放出部５では導電性膜４の一部に亀
裂が発生しており、その亀裂付近から電子放出が行われ
る。

【０００９】上述の表面伝導型電子放出素子は、構造が
単純であることから、大面積に亙って多数素子を配列形
成できる利点がある。そこで、この特徴を活かすための
種々の応用が研究されている。例えば、荷電ビーム源、
表示装置等の画像形成装置への利用が挙げられる。

【００１０】従来、多数の表面伝導型電子放出素子を配
列形成した例としては、並列に表面伝導型電子放出素子
を配列し、個々の表面伝導型電子放出素子の両端（両素
子電極）を配線（共通配線とも呼ぶ）にて夫々結線した
行を多数行配列（梯子型配置とも呼ぶ）した電子源が挙
げられる（例えば、特開昭６４−３１３３２号公報、特
開平１−２８３７４９号公報、同２−２５７５５２号公
報）。

【００１１】また、特に表示装置においては、液晶を用
いた表示装置と同様の平板型表示装置とすることが可能
で、しかもバックライトが不要な自発光型の表示装置と
して、表面伝導型電子放出素子を多数配置した電子源
と、この電子源からの電子線の照射により可視光を発光
する蛍光体とを組み合わせた表示装置が提案されている
（アメリカ特許第５０６６８８３号明細書）。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】表面伝導型電子放出素
子の製造方法において、大面積化に有利な製造方法とし
て、真空を用いたスパッタ法や蒸着法によらず、導電性
膜を形成する方法が提案されている。その一例は、金属
組成物をスピンナーによって基体上に塗布後、所望の形
状にパターニングし、有機金属を熱分解して導電性膜を
得る電子放出素子の製造方法である。

【００１３】さらに、特開平０８−１７１８５０号公報
においては、導電性膜の所望の形状のパターニング工程
において、リソグラフィー法を用いず、バブルジェット
方式やピエゾジェット方式等のインクジェット法によっ
て、基体上に金属組成物溶液の液滴を付与し、所望の形
状の導電性膜を形成する製造方法が提案されている。

【００１４】しかしながら、金属組成物溶液の液滴をイ
ンクジェット法で基体上に付与する場合、基体上に付与
された金属組成物溶液の液滴の断面形状は、乾燥時の雰
囲気に左右され、一般的には周辺部の膜厚が中央部より
も薄くなる。導電性膜は金属組成物の液滴を焼成して作
成するため、その断面形状は焼成前の金属組成物の液滴
の断面形状に大きく左右されることになる。導電性膜の
周辺部の膜厚が中央部よりも薄くなると、周辺部の抵抗
が中央部よりも大きくなるため、この導電性膜に通電フ
ォーミングを施して亀裂を形成するとき、抵抗の差異に
より中央部にのみ亀裂が生じ、周辺部には亀裂が生じな
いことがあった。

【００１５】このような場合、周辺部にも亀裂を形成す
るためには、より高い電圧でさらに通電フォーミングを
行わねばならず、その結果、亀裂の後退などを生じさせ
ることになり、得られる電子放出素子の電子放出特性に
ばらつきが発生する。

【００１６】また、電子放出素子を複数配置した電子源
と蛍光体等の画像形成部材とを対向して配置し構成した
画像形成装置においても、電子放出特性のばらつきは画
像品位の低下に結び付くという問題があった。

【００１７】本発明の目的は、上記問題を鑑み、良好な
電子放出特性を有する電子放出素子の新規な構成、電子
放出特性の均一性が高い電子源、画像品質の良い画像形
成装置、及びそれらの製造方法を提供することにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成すべく
成された本発明の構成は、以下の通りである。

【００１９】即ち、本発明の第一は、基体上に一対の素
子電極を形成する工程と、基体上の素子電極および素子
電極間の幅方向両端部に、金属組成物の溶液を付与する
工程と、付与した該溶液を熱分解して下引き層の薄膜を
形成する工程と、基体上の素子電極および素子電極間の
中央部に、上記金属組成物とは異なる金属組成物の溶液
を付与する工程と、付与した該溶液を熱分解して導電性
膜を形成する工程と、素子電極間に通電して、導電性膜
に電子放出部を形成するフォーミング工程とを有するこ
とを特徴とする電子放出素子の製造方法にある。

【００２０】また、本発明の第二は、上記本発明の第一
の方法により製造されることを特徴とする電子放出素子
にある。

【００２１】また、本発明の第三は、入力信号に応じて
電子を放出する電子源であって、基体上に、上記本発明
の第二の電子放出素子を複数配置したことを特徴とする
電子源にある。

【００２２】また、本発明の第四は、上記本発明の第三
の電子源を製造する方法であって、複数個の電子放出素
子を上記本発明の第一の方法により製造することを特徴
とする電子源の製造方法にある。

【００２３】また、本発明の第五は、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、上記本発
明の第三の電子源と、該電子源から放出される電子線の
照射により画像を形成する画像形成部材とを有すること
を特徴とする画像形成装置にある。

【００２４】さらに、本発明の第六は、上記本発明の第
五の画像形成装置を製造する方法であって、電子源を上
記本発明の第四の方法により製造することを特徴とする
画像形成装置の製造方法にある。

【００２５】インクジェット法で基体に付与された金属
組成物溶液の液滴の断面形状は、液滴の乾燥段階で決定
されるため、このような液滴の中央部、周辺部における
膜厚の不均一化を完全に抑えることは困難である。液滴
の中央部の膜厚は比較的均一であるので、導電性膜を形
成した後エッチング等を用いて規定のパターンに導電性
膜を整形すればこの問題を回避できるが、簡便に多数の
電子放出素子を作成できるというインクジェット法の利
点を生かすことができず、設備投資も必要なのでコスト
アップにつながる。

【００２６】このようなインクジェット法で作製された
導電性膜の断面形状制御について、本発明者が鋭意検討
した結果、特定の材料による下引き層が存在すると、真
空中での導電性膜の二次凝集温度が著しく低下すること
を発見した。

【００２７】従って、導電性膜の周辺部に予めこのよう
な下引き層の薄膜を作成し、該下引き層上に作成した導
電性膜に上記の温度処理を施せば、亀裂形成が困難であ
った周辺部は二次凝集を起こし、中央部の導電性膜とは
完全に絶縁されるため、通電フォーミングにより中央部
のみに亀裂を形成することが可能となる。

【００２８】また、下引き層の形成にはインクジェット
法による導電性膜の作成法がそのまま応用できるため、
新規設備等を設ける必要がない。さらに、下引き層を有
する導電性膜の周辺部の二次凝集温度は、画像表示装置
を形成する際のパネル封止温度以下であるため、導電性
膜を凝集させるための工程はパネル封止工程に含めるこ
とが可能である。

【００２９】また、インクジェット法で作成された導電
性膜において亀裂形成不良を起こしやすい部分は導電性
膜の周辺部であり、その導電性膜の全体長に占める割合
は各々１０％程度であることが知られている。従って、
下引き層の素子幅方向の長さは、当該部分の導電性膜の
長さの２０％以上とすることが好ましい。

【００３０】下引き層の存在下における導電性膜の二次
凝集温度低下について、その詳しい物理的、化学的機構
については不明な点が多いが、仮説としては、導電性膜
の微粒子効果による融点降下を何らかの形で促進すると
いうものが考えられる。従って、下引き層には導電性膜
の微粒子効果による融点降下を促進する物質が含まれれ
ばよいが、具体的にはＢｉまたはＣｒを含む薄膜を用い
ることが好ましい。

【００３１】また、基体に金属組成物を付与する工程
は、スピンナー等による塗布法、インクジェット法が用
いられるが、バブルジェット方式あるいはピエゾジェッ
ト方式のインクジェット法が好ましく用いられる。

【００３２】

【発明の実施の形態】次に、本発明の好ましい実施態様
を示す。

【００３３】図１は、本発明の電子放出素子の一構成例
を示す模式図であり、図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）
は縦断面図である。図１において、１は基板、２と３は
電極（素子電極）、４は導電性膜、５は電子放出部、６
は下引き層である。

【００３４】基板１としては、石英ガラス、Ｎａ等の不
純物含有量を減少させたガラス、青板ガラス、青板ガラ
スにスパッタ法等によりＳｉＯ₂ を積層した積層体、ア
ルミナ等のセラミックス及びＳｉ基板等を用いることが
できる。

【００３５】対向する素子電極２，３の材料としては、
一般的な導体材料を用いることができ、例えばＮｉ、Ｃ
ｒ、Ａｕ、Ｍｏ、Ｗ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｐｄ等
の金属或は合金及び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 等の透明導電体及び
ポリシリコン等の半導体導体材料等から適宜選択され
る。

【００３６】素子電極間隔Ｌ、素子電極長さＷ、導電性
膜４の形状等は、応用される形態等を考慮して、設計さ
れる。素子電極間隔Ｌは、好ましくは、数百ｎｍから数
百μｍの範囲とすることができ、より好ましくは、素子
電極間に印加する電圧等を考慮して数μｍから数十μｍ
の範囲とすることができる。素子電極長さＷは、電極の
抵抗値、電子放出特性を考慮して、数μｍから数百μｍ
の範囲とすることができる。素子電極２，３の膜厚ｄ
は、数十ｎｍから数μｍの範囲とすることができる。

【００３７】尚、図１に示した構成とは別に、基板１上
に、導電性膜４、素子電極２，３の順に形成した構成と
することもできる。

【００３８】導電性膜４を構成する材料としては、例え
ばＰｄ，Ｐｔ，Ｒｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｔｉ，Ｉｎ，Ｃｕ，
Ｃｒ，Ｆｅ，Ｚｎ，Ｓｎ，Ｔａ，Ｗ，Ｐｂ等の金属の中
から適宜選択される。これらの金属は、導電性膜形成材
料の金属組成物を形成する。

【００３９】導電性膜４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間の抵抗値等を考
慮して適宜設定されるが、通常は、数Å〜数百ｎｍの範
囲とするのが好ましく、より好ましくは１ｎｍ〜５０ｎ
ｍの範囲とするのが良い。その抵抗値は、Ｒｓが１０²
Ω／□から１０⁷ Ω／□の値であるのが好ましい。な
お、Ｒｓは、幅がｗで長さがｌの薄膜の長さ方向に測定
した抵抗Ｒを、Ｒ＝Ｒｓ（ｌ／ｗ）と置いたときに現れ
る値である。

【００４０】下引き層６を構成する材料としては、導電
性膜の微粒子効果による融点降下を促進する物質が含ま
れればよいが、具体的にはＢｉまたはＣｒを含む薄膜で
あることが好ましい。この下引き層形成用の金属は、導
電性膜形成材料の金属組成物と異なる金属組成物を形成
する。また、下引き層６の素子幅方向の長さは、当該部
分の導電性膜４の長さの２０％以上とすることが好まし
い。

【００４１】電子放出部５は、導電性膜４の一部に形成
された高抵抗の亀裂により構成され、その内部には、数
Åから数十ｎｍの範囲の粒径の導電性微粒子が存在する
場合もある。この導電性微粒子は、導電性膜４を構成す
る材料の元素の一部、あるいは全ての元素を含有するも
のとなる。また、電子放出部５及びその近傍の導電性膜
４には、後述の活性化工程によって形成される炭素ある
いは炭素化合物を有することもできる。

【００４２】本発明の電子放出素子の製造方法としては
様々な方法があるが、その一例を図２に基づいて説明す
る。尚、図２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。

【００４３】１）基板１を洗剤、純水及び有機溶剤等を
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
術を用いて基体１上に素子電極２及び３を形成する（図
２（ａ））。

【００４４】２）素子電極２，３を形成した基体１を、
温水洗浄や０３アッシング等の親水処理を施した後、シ
リカゲルを乾燥剤としたデシケータ中で、基体の表面エ
ネルギーを飽和状態になるまで放置する。放置時間は２
４時間以上で、ほぼ飽和する。本工程では、基体の表面
状態は撥水面と変化する。

【００４５】３）次に、基体１上の素子電極２，３間の
両端部に、金属組成物溶液の液滴をバブルジェット方式
やピエゾジェット方式のようなインクジェット法によっ
て付与する（図２（ｂ））。

【００４６】４）そして、基体１上の素子電極２，３間
の両端部に付与した金属組成物溶液の液滴は、基体を焼
成炉やホットプレート上で加熱することにより、大気中
等の雰囲気で熱分解され、下引き層６が薄膜として形成
される（図２（ｃ））。

【００４７】５）次に、上記下引き層形成用の金属組成
物とは異なる金属組成物の液滴をバブルジェット方式や
ピエゾジェット方式のようなインクジェット法によっ
て、各素子電極２，３及び素子電極２，３間に付与す
る。なお、導電性膜形成用の金属組成物の基体への付与
法は、スピンナーを用いた塗布法によっても良いが、こ
の場合には所望の導電性膜の形態を得るために、パター
ニング工程が必要となる。

【００４８】６）上記５）の工程で基体に付与された金
属組成物は、基体を焼成炉やホットプレート上で加熱す
ることにより、大気中等の雰囲気で熱分解され、金属あ
るいは金属酸化物からなる導電性膜４が作成される（図
２（ｄ））。

【００４９】７）次に、フォーミングと呼ばれる通電処
理を施す。素子電極２，３間に通電を行うと、導電性膜
４の部位に電子放出部５が形成される（図２（ｅ））。
フォーミング工程においては、瞬間的に導電性膜４の一
部に局所的に熱エネルギーが集中し、その部位に構造の
変化した電子放出部５が形成される。

【００５０】通電フォーミングの電圧波形の例を図３に
示す。

【００５１】電圧波形は、特にパルス波形が好ましい。
これにはパルス波高値を定電圧としたパルスを連続的に
印加する図３（ａ）に示した手法と、パルス波高値を増
加させながらパルスを印加する図３（ｂ）に示した手法
がある。

【００５２】まず、パルス波高値を定電圧とした場合に
ついて図３（ａ）で説明する。図３（ａ）におけるＴ₁
及びＴ₂ は電圧波形のパルス幅とパルス間隔である。三
角波の波高値（ピーク電圧）は、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、矩形波等の所望の波
形を採用することができる。

【００５３】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について図３（ｂ）で説明する。
図３（ｂ）におけるＴ₁ 及びＴ₂ は、図３（ａ）に示し
たのと同様とすることができる。三角波の波高値（ピー
ク電圧）は、例えば０．１Ｖステップ程度づつ、増加さ
せることができる。

【００５４】通電フォーミング処理の終了は、パルス間
隔Ｔ₂ 中に、導電性膜４を局所的に破壊，変形しない程
度の電圧を印加し、電流を測定して検知することができ
る。例えば０．１Ｖ程度の電圧印加により流れる電流を
測定し、抵抗値を求めて、１ＭΩ以上の抵抗を示した
時、通電フォーミングを終了させる。

【００５５】フォーミング処理以降の電気的処理は、例
えば図４に示すような真空処理装置内で行うことができ
る。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４においても、図１に示した部位と
同じ部位には図１に付した符号と同一の符号を付してい
る。

【００５６】図４において、５５は真空容器であり、５
６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。また、５１は電子放出素子に素子電
圧Ｖ_f を印加するための電源、５０は素子電極２，３間
を流れる素子電流Ｉ_f を測定するための電流計、５４は
素子の電子放出部５より放出される放出電流Ｉ_e を捕捉
するためのアノード電極、５３はアノード電極５４に電
圧を印加するための高圧電源、５２は電子放出部５より
放出される放出電流Ｉ_e 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５４の電圧を１ｋＶ〜１
０ｋＶの範囲とし、アノード電極５４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。

【００５７】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。

【００５８】排気ポンプ５６は、ターボポンプ、ロータ
リーポンプ等からなる通常の高真空装置系と、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基板を配した真空処理装
置の全体は、不図示のヒーターにより加熱できる。

【００５９】８）次に、フォーミングを終えた素子に活
性化工程と呼ばれる処理を施す。

【００６０】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、素子
電極２，３間にパルスの印加を繰り返すことで行うこと
ができ、この処理により、素子電流Ｉ_f ，放出電流Ｉ_e
が、著しく変化するようになる。

【００６１】活性化工程における有機物質のガスを含有
する雰囲気は、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、オ
イルを使用しない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、前述の素子の形態、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
_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、
蟻酸、酢酸、プロピオン酸等が使用できる。

【００６２】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Ｉ_f 、放出電流Ｉ_e が、著しく変化するように
なる。

【００６３】炭素あるいは炭素化合物とは、例えばグラ
ファイト（いわゆるＨＯＰＧ，ＰＧ，ＧＣを包含するも
ので、ＨＯＰＧはほぼ完全なグラファイト結晶構造、Ｐ
Ｇ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、５０ｎｍ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。

【００６４】活性化工程の終了判定は、素子電流Ｉ_f と
放出電流Ｉ_e を測定しながら、適宜行うことができる。

【００６５】９）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、真空容器内の有機物質を排気する工程である。真空
容器を排気する真空排気装置は、装置から発生するオイ
ルが素子の特性に影響を与えないように、オイルを使用
しないものを用いるのが好ましい。具体的には、ソープ
ションポンプ、イオンポンプ等の真空排気装置を挙げる
ことが出来る。

【００６６】真空容器内の有機成分の分圧は、上記炭素
あるいは炭素化合物がほぼ新たに堆積しない分圧で１０
^-6Ｐａ以下が好ましく、さらには１０^-10 Ｐａ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、８０〜２５０℃好ましくは
１５０℃以上で、できるだけ長時間処理するのが望まし
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。真空容器内の圧力は極力低
くすることが必要で、１０^-5Ｐａ以下が好ましく、さら
には１０^-6Ｐａ以下が特に好ましい。

【００６７】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。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Ｉ_f ，放出電流Ｉ_e
が、安定する。

【００６８】上述した工程を経て得られた本発明の電子
放出素子の基本特性について、図５を参照しながら説明
する。

【００６９】図５は、図４に示した真空処理装置を用い
て測定された放出電流Ｉ_e 及び素子電流Ｉ_f と、素子電
圧Ｖ_f との関係を模式的に示した図である。図５におい
ては、放出電流Ｉ_e が素子電流Ｉ_f に比べて著しく小さ
いので、任意単位で示している。尚、縦・横軸ともリニ
アスケールである。

【００７０】図５からも明らかなように、本発明の電子
放出素子は、放出電流Ｉ_e に関して次の３つの特徴的性
質を有する。

【００７１】即ち、第１に、本素子はある電圧（閾値電
圧と呼ぶ；図５中のＶ_th）以上の素子電圧を印加すると
急激に放出電流Ｉ_e が増加し、一方閾値電圧Ｖ_th以下で
は放出電流Ｉ_e が殆ど検出されない。つまり、放出電流
Ｉ_e に対する明確な閾値電圧Ｖ_thを持った非線形素子で
ある。

【００７２】第２に、放出電流Ｉ_e が素子電圧Ｖ_f に単
調増加依存するため、放出電流Ｉ_eは素子電圧Ｖ_f で制
御できる。

【００７３】第３に、アノード電極５４（図４参照）に
捕捉される放出電荷は、素子電圧Ｖ_f 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Ｖ_f を印加する時間により制御できる。

【００７４】以上の説明より理解されるように、本発明
の電子放出素子は、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。

【００７５】図５においては、素子電流Ｉ_f が素子電圧
Ｖ_f に対して単調増加する（ＭＩ特性）例を示したが、
素子電流Ｉ_f が素子電圧Ｖ_f に対して電圧制御型負性抵
抗特性（ＶＣＮＲ特性）を示す場合もある（不図示）。
これらの特性は、前述の工程を制御することで制御でき
る。

【００７６】次に、本発明の電子放出素子の応用例につ
いて以下に述べる。本発明の電子放出素子を複数個基板
上に配列し、例えば電子源や画像形成装置が構成でき
る。

【００７７】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梯子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。

【００７８】本発明の電子放出素子については、前述し
た通り３つの特性がある。即ち、表面伝導型電子放出素
子からの放出電子は、閾値電圧以上では、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、閾値電圧以下では、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。

【００７９】以下この原理に基づき、本発明の電子放出
素子を複数配して得られる電子源基板について、図６を
用いて説明する。図６において、７１は電子源基板、７
２はＸ方向配線、７３はＹ方向配線である。７４は電子
放出素子、７５は結線である。

【００８０】ｍ本のＸ方向配線７２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７３は、Ｄｙ１，Ｄｙ２……Ｄｙｎのｎ本の
配線よりなり、Ｘ方向配線７２と同様に形成される。こ
れらｍ本のＸ方向配線７２とｎ本のＹ方向配線７３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）。

【００８１】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７２を形成した基板７１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７２とＹ方向配線７３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
７２とＹ方向配線７３は、それぞれ外部端子として引き
出されている。

【００８２】電子放出素子７４を構成する一対の素子電
極（不図示）は、それぞれｍ本のＸ方向配線７２とｎ本
のＹ方向配線７３に、導電性金属等からなる結線７５に
よって電気的に接続されている。

【００８３】配線７２と配線７３を構成する材料、結線
７５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、また夫々異なってもよい。これらの材料は、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。

【００８４】Ｘ方向配線７２には、Ｘ方向に配列した電
子放出素子７４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７３には、Ｙ方向に配列した電子放出素子７４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。

【００８５】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。

【００８６】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７及び図８を
用いて説明する。図７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８は、図７の画像形成装置
に使用される蛍光膜の模式図である。

【００８７】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、８１は電子源基板７１を固定したリ
アプレート、８６はガラス基板８３の内面に蛍光膜８４
とメタルバック８５等が形成されたフェースプレートで
ある。８２は支持枠であり、該支持枠８２には、リアプ
レート８１、フェースプレート８６がフリットガラス等
を用いて接続されている。８８は外囲器であり、例えば
大気中あるいは窒素中で、４００〜５００℃の温度範囲
で１０分間以上焼成することで、封着して構成される。

【００８８】７４は、図１に示したような電子放出素子
である。７２，７３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。

【００８９】外囲器８８は、上述の如く、フェースプレ
ート８６、支持枠８２、リアプレート８１で構成され
る。リアプレート８１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８１は不要とすることがで
きる。即ち、基板７１に直接支持枠８２を封着し、フェ
ースプレート８６、支持枠８２及び基板７１で外囲器８
８を構成してもよい。一方、フェースプレート８６とリ
アプレート８１の間に、スペーサーと呼ばれる不図示の
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８８を構成することもできる。

【００９０】図８は、蛍光膜を示す模式図である。蛍光
膜８４は、モノクロームの場合は蛍光体のみで構成する
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（図８（ａ））あるいはブ
ラックマトリクス（図８（ｂ））等と呼ばれる黒色導電
材９１と蛍光体９２とから構成することができる。ブラ
ックストライプ、ブラックマトリクスを設ける目的は、
カラー表示の場合、必要となる三原色蛍光体の各蛍光体
９２間の塗り分け部を黒くすることで混色等を目立たな
くすることと、蛍光膜８４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。黒色導電材９１
の材料としては、通常用いられている黒鉛を主成分とす
る材料の他、導電性があり、光の透過及び反射が少ない
材料を用いることができる。

【００９１】ガラス基板８３に蛍光体を塗布する方法
は、モノクローム、カラーによらず、沈澱法や印刷法等
が採用できる。蛍光膜８４の内面側には、通常メタルバ
ック８５が設けられる。メタルバックを設ける目的は、
蛍光体の発光のうち内面側への光をフェースプレート８
６側へ鏡面反射することにより輝度を向上させること、
電子ビーム加速電圧を印加するための電極として作用さ
せること、外囲器内で発生した負イオンの衝突によるダ
メージから蛍光体を保護すること等である。メタルバッ
クは、蛍光膜作製後、蛍光膜の内面側表面の平滑化処理
（通常、「フィルミング」と呼ばれる。）を行い、その
後Ａｌを真空蒸着等を用いて堆積させることで作製でき
る。

【００９２】フェースプレート８６には、更に蛍光膜８
４の導電性を高めるため、蛍光膜８４の外面側に透明電
極（不図示）を設けてもよい。

【００９３】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る必要があり、十分
な位置合わせが不可欠となる。

【００９４】図７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。

【００９５】外囲器８８内は、適宜加熱しなから、イオ
ンポンプ、ソープションポンプ等のオイルを使用しない
排気装置により不図示の排気管を通じて排気し、１０^-5
Ｐａ程度の真空度の有機物質の十分に少ない雰囲気にし
た後、封止が成される。外囲器８８の封止後の真空度を
維持するために、ゲッター処理を行うこともできる。こ
れは、外囲器８８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８８内の所定の位置に配置されたゲッター（不図
示）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、例えば１×１０^-5Ｐａ以上の真空度を維持するもの
である。ここで、電子放出素子のフォーミング処理以降
の工程は適宜設定できる。

【００９６】次に、本発明の画像形成装置の製造方法の
一例について説明する。

【００９７】工程−１まず、基体、素子電極及び配線等の形成を行う。電子放
出素子の製造方法における１）の工程と同様の方法で、
基体上に素子電極を作成する。また、行方向配線及び列
方向配線は、スクリーン印刷法や公知のフォトリソグラ
フィー技術とスパッタ法等の半導体の作成法により形成
する。

【００９８】工程−２次に、電子放出素子の製造方法における２）の工程と同
様の方法で、基体の表面エネルギーを調整する。

【００９９】工程−３そして、電子放出素子の製造方法における３）の工程と
同様の方法で、金属組成物溶液の液滴を基体上に付与す
る。

【０１００】工程−４さらに、電子放出素子の製造方法における４）の工程と
同様の方法で、基体上に付与した金属組成物溶液の液滴
を熱分解し、下引き層を形成する。

【０１０１】工程−５そして、電子放出素子の製造方法における５）の工程と
同様の方法で、金属組成物溶液の液滴を基体上に付与す
る。

【０１０２】工程−６さらに、電子放出素子の製造方法における６）の工程と
同様の方法で、基体上に付与した金属組成物溶液の液滴
を熱分解し、導電性膜を形成する。

【０１０３】工程−７導電性膜を形成した基板を真空チャンバー内に配置し、
真空チャンバー内を十分に排気する。その後、電子放出
素子の製造方法における７）の工程と同様の方法で、通
電フォーミングを行う。

【０１０４】工程−８真空チャンバー内に有機ガスを導入し、電子放出素子の
製造方法における８）の工程と同様の方法で、活性化処
理を行う。

【０１０５】工程−９前記フェースプレート８６、支持枠８２、リアプレート
８１をフリットを介して接着し、外囲器８８を形成す
る。

【０１０６】工程−１０外囲器８８を不図示の排気管より充分に排気し、電子放
出素子の製造方法における９）の工程と同様の方法で、
安定化処理を行う。最後に、ゲッターをフラッシュす
る。

【０１０７】以上のような本発明の画像形成装置の製造
方法は、これに限られるわけでなく、後述する実施例の
ように、外囲器を形成した後に、工程−７以降を行って
もよく、工程順序、工程内容もこれに限られるものでな
い。

【０１０８】次に、単純マトリクス配置の電子源を用い
て構成した表示パネルに、ＮＴＳＣ方式のテレビ信号に
基づいたテレビジョン表示を行う為の駆動回路の構成例
について、図９を用いて説明する。図９において、１０
１は画像表示パネル、１０２は走査回路、１０３は制御
回路、１０４はシフトレジスタ、１０５はラインメモ
リ、１０６は同期信号分離回路、１０７は変調信号発生
器、Ｖｘ及びＶａは直流電圧源である。

【０１０９】表示パネル１０１は、端子Ｄｏｘ１乃至Ｄ
ｏｘｍ、端子Ｄｏｙ１乃至Ｄｏｙｎ及び高圧端子８７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１０１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
た電子放出素子群を１行（ｎ素子）づつ順次駆動する為
の走査信号が印加される。端子Ｄｏｙ１乃至Ｄｏｙｎに
は、前記走査信号により選択された１行の電子放出素子
の各素子の出力電子ビームを制御する為の変調信号が印
加される。高圧端子８７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。

【０１１０】走査回路１０２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（図中、Ｓ１乃至Ｓ
ｍで模式的に示している）を備えたものである。各スイ
ッチング素子は、直流電圧電源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１０１の端子Ｄｏｘ１乃至Ｄｏｘｍと電気的
に接続される。各スイッチング素子Ｓ１乃至Ｓｍは、制
御回路１０３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。

【０１１１】直流電圧源Ｖｘは、本例の場合には電子放
出素子の特性（電子放出閾値電圧）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閾値電圧
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。

【０１１２】制御回路１０３は、外部より入力される画
像信号に基づいて適切な表示が行われるように、各部の
動作を整合させる機能を有する。制御回路１０３は、同
期信号分離回路１０６より送られる同期信号Ｔｓｙｎｃ
に基づいて、各部に対してＴｓｃａｎ，Ｔｓｆｔ及びＴ
ｍｒｙの各制御信号を発生する。

【０１１３】同期信号分離回路１０６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ための回路で、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１０６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。このＤＡＴＡ信号は、シフトレジスタ１０
４に入力される。

【０１１４】シフトレジスタ１０４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１０３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
１０４のシフトクロックであると言い換えてもよ
い。）。シリアル／パラレル変換された画像１ライン分
のデータ（電子放出素子ｎ素子分の駆動データに相当）
は、Ｉｄ１乃至Ｉｄｎのｎ固の並列信号として前記シフ
トレジスタ１０４より出力される。

【０１１５】ラインメモリ１０５は、画像１ライン分の
データを必要時間の間だけ記憶する為の記憶装置であ
り、制御回路１０３より送られる制御信号Ｔｍｒｙに従
って適宜Ｉｄ１乃至Ｉｄｎの内容を記憶する。記憶され
た内容は、Ｉｄ’１乃至Ｉｄ’ｎとして出力され、変調
信号発生器１０７に入力される。

【０１１６】変調信号発生器１０７は、画像データＩ
ｄ’１乃至Ｉｄ’ｎの各々に応じて、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１
０１内の電子放出素子に印加される。

【０１１７】前述したように、本発明の電子放出素子は
放出電流Ｉ_e に関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閾値電圧Ｖ_thがあり、Ｖ_th以上
の電圧が印加された時のみ電子放出が生じる。電子放出
閾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電圧
以下の電圧を印加しても電子放出は生じないが、電子放
出閾値電圧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
ことにより、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こと
が可能である。

【０１１８】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、電圧変調方式とパルス幅変調方
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１０７としては、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電圧パル
スの波高値を変調できるような電圧変調方式の回路を用
いることができる。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１０７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。

【０１１９】シフトレジスタ１０４やラインメモリ１０
５は、デジタル信号式のものでもアナログ信号式のもの
でも採用できる。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。

【０１２０】デジタル信号式を用いる場合には、同期信
号分離回路１０６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１０６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１０５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１０７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１０７には、
例えばＤ／Ａ変換回路を用い、必要に応じて増幅回路等
を付加する。パルス幅変調方式の場合、変調信号発生器
１０７には、例えば高速の発振器及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）を組み合わせた回路を用いる。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。

【０１２１】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１０７には、例えばオペアンプ等を
用いた増幅回路を採用でき、必要に応じてレベルシフト
回路等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。

【０１２２】このような構成をとり得る本発明の画像形
成装置においては、各電子放出素子に、容器外端子Ｄｏ
ｘ１乃至Ｄｏｘｍ、Ｄｏｙ１乃至Ｄｏｙｎを介して電圧
を印加することにより、電子放出が生じる。高圧端子８
７を介してメタルバック８５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８４に衝突し、発光が生じて画像が形
成される。

【０１２３】ここで述べた画像形成装置の構成は、本発
明の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Ｎ
ＴＳＣ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方式等の他、これらより
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）方式をも採用できる。

【０１２４】次に、前述の梯子型配置の電子源及び画像
形成装置について、図１０及び図１１を用いて説明す
る。

【０１２５】図１０は、梯子型配置の電子源の一例を示
す模式図である。図１０において、１１０は電子源基
板、１１１は電子放出素子である。１１２は、電子放出
素子１１１を接続するための共通配線Ｄｘ１〜Ｄｘ１０
であり、これらは外部端子として引き出されている。電
子放出素子１１１は、基板１１０上に、Ｘ方向に並列に
複数個配置されている（これを素子行と呼ぶ）。この素
子行が複数個配置されて、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、電子放出閾値以上の電圧を
印加し、電子ビームを放出させたくない素子行には、電
子放出閾値以下の電圧を印加する。各素子行間に位置す
る共通配線Ｄｘ２〜Ｄｘ９は、例えばＤｘ２とＤｘ３、
Ｄｘ４とＤｘ５、Ｄｘ６とＤｘ７、Ｄｘ８とＤｘ９とを
夫々一体の同一配線とすることもできる。

【０１２６】図１１は、梯子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。１２０はグリッド電極、１２１は電子が通過するた
めの開口、Ｄｏｘ１乃至Ｄｏｘｍは容器外端子、Ｇ１乃
至Ｇｎはグリッド電極１２０と接続された容器外端子で
ある。１１０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１１においては、図７、図１０に
示した部位と同じ部位には、これらの図に付したのと同
一の符号を付している。ここに示した画像形成装置と、
図７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１１０とフェースプレート８６
の間にグリッド電極１２０を備えているか否かである。

【０１２７】図１１においては、基板１１０とフェース
プレート８６の間には、グリッド電極１２０が設けられ
ている。グリッド電極１２０は、電子放出素子１１１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、
梯子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１２１が設けられている。グリッ
ド電極の形状や配置位置は、図１１に示したものに限定
されるものではない。例えば、開口としてメッシュ状に
多数の通過口を設けることもでき、グリッド電極を電子
放出素子の周囲や近傍に設けることもできる。

【０１２８】容器外端子Ｄｏｘ１乃至Ｄｏｘｍ及びグリ
ッド容器外端子Ｇ１乃至Ｇｎは、不図示の制御回路と電
気的に接続されている。

【０１２９】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）して行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。

【０１３０】以上説明した本発明の画像形成装置は、テ
レビジョン放送の表示装置、テレビ会議システムやコン
ピューター等の表示装置の他、感光性ドラム等を用いて
構成された光プリンターとしての画像形成装置等として
も用いることができる。

【０１３１】

【実施例】以下に、具体的な実施例を挙げて本発明を説
明するが、本発明はこれらの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。

【０１３２】［実施例１］本実施例に係る電子放出素子
の基本的な構成は、図１と同様である。図１２は、図１
と同様の電子放出素子を１０個配置した基体を示す模式
図である。また、本実施例における電子放出素子の製造
方法は、基本的には図２と同様である。なお、図１と同
一の部材には図１と同一の符号を用いて示している。

【０１３３】以下、図１、図２及び図８を用いて、本実
施例における電子放出素子の製造方法を順を追って説明
する。

【０１３４】工程−ａ清浄化した青板ガラス上に、素子電極のパターンをホト
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５０ｎｍＰｔを堆積し
た。ホトレジストパターンを有機溶剤で溶解し、Ｐｔ堆
積膜をリフトオフして、素子電極２，３を形成した（図
２（ａ））。素子電極の間隔Ｌは３０μｍとした。

【０１３５】工程−ｂ素子電極２，３を形成した基体１に、１５０℃で３０分
間のＯ₃ アッシング処理を施した後、シリカゲルを乾燥
剤としたデシケータ中で２日間放置した。

【０１３６】工程−ｃ部分鹸化ポリビニルアルコール（鹸化率９５％）を重量
濃度０．０５％、２−プロパノールを重量濃度１５％、
グリセリンを重量濃度１％で溶解した水溶液に、酢酸ク
ロム（ＩＩＩ）を重量モル濃度が５μｍｏｌ／ｇとなる
ように溶解して無色の溶液を得た。

【０１３７】上記の水溶液の液滴をバブルジェット方式
のインクジェット装置（キヤノン（株）製バブルジェッ
トプリンタヘッドＢＣ−０１）によって、工程−ａで
形成した素子電極２，３及び素子電極２，３間の２箇所
（幅方向両端部）へ各々の距離が８０μｍとなるように
４回ずつ付与した（図２（ｂ））。

【０１３８】工程−ｄ工程−ｃで作成した試料を、４１０℃で大気中焼成し
た。こうして形成された酸化クロムからなる下引き層６
を薄膜として形成した（図２（ｃ））。

【０１３９】工程−ｅ部分鹸化ポリビニルアルコール（鹸化率９５％）を重量
濃度０．０５％、２−プロパノールを重量濃度１５％、
グリセリンを重量濃度１％で溶解した水溶液に、酢酸パ
ラジウム−モノエタノールアミン錯体を重量モル濃度が
１４μｍｏｌ／ｇとなるように溶解して黄色の溶液を得
た。

【０１４０】上記の水溶液の液滴をバブルジェット方式
のインクジェット装置（キヤノン（株）製バブルジェッ
トプリンタヘッドＢＣ−０１）によって、工程−ｄで
形成した素子電極２，３及び素子電極２，３間でかつ２
箇所の下引き層６の中間点に４回液滴を付与した（図２
（ｂ））。

【０１４１】工程−ｆ工程−ｅで作成した試料を、４１０℃で大気中焼成し、
ＰｄＯからなる導電性膜４を形成した（図２（ｄ））。

【０１４２】以上の工程により基体１上に、素子電極
２，３、導電性膜４、下引き層６などを形成した。

【０１４３】工程−ｇ工程−ｆを終えた本実施例の基体を図４に示す真空処理
装置に設置し、真空容器５５内を排気ポンプ５６にて排
気し、１．３×１０^-6Ｐａの真空度まで排気した後、素
子に素子電圧Ｖ_f を印加するための電源５１より、各素
子の素子電極２，３間にそれぞれ電圧を印加し、通電処
理（フォーミング処理）した（図２（ｅ））。このとき
印加したパルスは矩形波で、パルス幅は１ｍｓｅｃ．、
パルス間隔は１６．７ｍｓｅｃ．とし、波高値は０Ｖか
ら０．１Ｖステップで徐々に上昇させた。通電フォーミ
ングの終了は、電圧パルスの波高値が８Ｖに到達した時
とした。

【０１４４】この時点で、導電性膜の抵抗値はおよそ１
００ｋΩであったが、素子部をヒータにより３００℃で
３０分間加熱すると、抵抗値は１０ＭΩとなった。

【０１４５】図１３に本実施例で用いたフォーミング波
形を示す。なお、素子電極２，３において、一方の電極
を低電位とし、他方を高電位側として電圧は印加され
る。

【０１４６】工程−ｈフォーミングを終えた素子には、活性化工程と呼ばれる
処理を行った。活性化工程とは、前述したように、フォ
ーミングで形成した高抵抗部に炭素及び炭素化合物から
なる電子放出部５を形成することで、素子電流Ｉ_f 及び
放出電流Ｉ_e が著しく変化する工程である。

【０１４７】活性化工程は、真空容器内にアセトンガス
を１．３×１０^-1Ｐａまで導入し、パルス波高値１５
Ｖ、パルス幅１ｍｓｅｃ、パルス間隔１６．７ｍｓｅｃ
とした矩形波のパルスの印加を６０分繰返した。

【０１４８】図１４に活性化工程で用いたパルス波形を
示す。本実施例では、素子電極２，３に対して交互に
低、高電位がパルス間隔毎に入れ替わるように印加し
た。

【０１４９】工程−ｉ続いて、安定化工程を行った。安定化工程は、前述した
ように、真空容器内の雰囲気などに存在する有機ガスを
排気し、炭素あるいは炭素化合物の堆積を抑制し、素子
電流Ｉ_f 及び放出電流Ｉ_e を安定させる工程である。真
空容器全体を２５０℃で加熱して、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た。このと
き、真空度は１．３×１０^-6Ｐａであった。

【０１５０】その後、この真空度で電子放出素子の特性
を測定した。実施例１の電子放出特性は、素子電流Ｉ_f
が１．０５ｍＡで、放出電流Ｉ_e が１．５６μＡであっ
た。

【０１５１】［比較例１］実施例１の工程−ｃ、ｄを省
略して酸化クロムからなる下引き層を形成しないこと以
外は、実施例１と同様にして電子放出素子を作成した。

【０１５２】続いて実施例１の工程−ｇと同様にしてフ
ォーミング工程を施したが、抵抗値を１０ＭΩ以上とす
るには電圧パルス波高値が１０．５Ｖ必要であった。

【０１５３】こうして得た電子放出素子を実施例１の工
程−ｈ、ｉと同様にして活性化工程及び安定化工程を行
ったが、比較例１の電子放出特性は、素子電流Ｉ_f が
０．８４ｍＡで、放出電流Ｉ_e が０．７５μＡであっ
た。

【０１５４】［実施例２］実施例１の工程−ｃで酢酸ク
ロム（ＩＩＩ）の代わりに酢酸ビスマス（ＩＩＩ）を用
いて下引き層を作成したこと以外は、実施例１と同様に
電子放出素子を作成した。

【０１５５】こうして得られた電子放出素子の電子放出
特性は、素子電流Ｉ_f が１．１２ｍＡで、放出電流Ｉ_e
が１．６５μＡであった。

【０１５６】［実施例３］本実施例は、画像形成装置を
作成した例である。図１５（ａ）は電子源の一部の平面
図であり、図１５（ｂ）はその一部の素子の縦断面図で
ある。図１５において、１９１は基体、１９８はＤｘｍ
に対応する行方向配線、１９９はＤｙｎに対応する列方
向配線、１９４は導電性膜、１９２，１９３は素子電
極、１９７は層間絶縁層、１９６は下引き層である。本
実施例の画像形成装置は図７と同様であるが、リアプレ
ートとして電子源基体１９１を用いた。

【０１５７】本実施例の画像形成装置の製造方法を工程
順に従って具体的に説明する。

【０１５８】工程−１清浄化した青板ガラス基体１上に素子電極１９２，１９
３をオフセット印刷法によって作成した。素子電極間隔
Ｌは２０μｍ、素子電極の幅Ｗは１２５μｍとした。

【０１５９】工程−２列方向配線１９９をスクリーン印刷法で作成した。次
に、厚さ１．０μｍの層間絶縁層１９７をスクリーン印
別法により作成した。さらに、行方向配線１９８を印刷
した。

【０１６０】工程−３工程−２で作成した基体を８０℃の温水洗浄後、シリカ
ゲルを乾燥剤としたデシケータ中で２日間放置した。

【０１６１】工程−４部分鹸化ポリビニルアルコール（鹸化率９５％）を重量
濃度０．０５％、２−プロパノールを重量濃度１５％、
グリセリンを重量濃度１％で溶解した水溶液に、酢酸ク
ロム（ＩＩＩ）を重量モル濃度が５μｍｏｌ／ｇとなる
ように溶解して無色の溶液を得た。

【０１６２】上記水溶液の液滴をバブルジェット方式の
インクジェット装置（キヤノン（株）製バブルジェット
プリンタヘッドＢＣ−０１）によって、素子電極１９
２，１９３及び素子電極１９２，１９３間の２箇所（幅
方向両端部）へ各々の距離が８０μｍとなるように４回
ずつ付与した。

【０１６３】工程−５工程−４で作成した試料を、４１０℃で大気中焼成し
た。こうして形成された酸化クロムからなる下引き層１
９６を薄膜として形成した。

【０１６４】工程−６部分鹸化ポリビニルアルコール（鹸化率９５％）を重量
濃度０．０５％、２‐プロパノールを重量濃度１５％、
グリセリンを重量濃度１％を溶解した水溶液に、酢酸パ
ラジウム−モノエタノールアミン錯体を重量モル濃度が
１４μｍｏｌ／ｇとなるように溶解して黄色の溶液を得
た。

【０１６５】上記水溶液の液滴をバブルジェット方式の
インクジェット装置（キヤノン（株）製パブルジェット
プリンタヘッドＢＣ−０１）によって、素子電極１９
２，１９３及び素子電極１９２，１９３間でかつ２箇所
の下引き層１９６の中間点に４回液滴を付与した。

【０１６６】工程−７次に、フェースプレートを形成した。フェースプレート
は、ガラス基体の内面に蛍光体が配置された蛍光膜とメ
タルバックが形成された構成とした。蛍光体の配列は、
三原色蛍光体の各蛍光体間ブラックストライプを設け
た。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を用いた。これらは、い
ずれもスクリーン印刷法によって形成した。

【０１６７】工程−８工程−１〜６で形成した基体をリアプレートとして、支
持枠を介してフェースプレートを封着した。支持枠には
予め通排気に使用される排気管を接着した。

【０１６８】工程−９１．３×１０^-5Ｐａまで排気後、各配線Ｄｘｍ，Ｄｙｎ
より各素子に電圧を供給できる製造装置で、ライン毎に
フォーミングを行った。フォーミングの条件は、実施例
１と同様である。

【０１６９】工程−１０１．３×１０^-5Ｐａまで排気後、アセトンを１．３×１
０^-1Ｐａまで排気管から導入し、各配線Ｄｘｍ，Ｄｙｎ
より各素子に電圧を供給できる製造装置で、線順走査を
実施例１と同様のパルス電圧が各素子に印加されるよう
に電圧を印加し、活性化工程を行った。各ライン２５分
間の電圧印加されたとき、各ラインとも素子電流が平均
で３ｍＡになったとき、活性化工程を終了した。

【０１７０】工程−１１続いて、排気管より排気を充分に行った後、２５０℃で
３時間容器全体を加熱しながら排気した。最後にゲッタ
をフラッシュし、排気管を封止した。

【０１７１】以上の様にして作成した単純マトリクス配
置の電子源を用いて構成した画像形成装置に、図９に示
したＮＴＳＣ方式のテレビ信号に基づいたテレビジョン
表示を行う為の駆動回路を構成した。

【０１７２】このような駆動回路により、表示パネルの
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８７を介してメタルバ
ックに高圧を印加し、電子ビームを加速する。加速され
た電子は、蛍光膜に衝突し、発光が生じて画像が形成さ
れる。

【０１７３】以上の様な工程で形成された画像形成装置
は、ＮＴＳＣ信号の入力によって、輝度ばらつきが少な
く、安定な画像形成装置が再現性良く、高い歩留まりで
製造することができた。

【０１７４】［実施例４］図１６は、ディスプレイパネ
ル（図７）に、例えばテレビジョン放送を初めとする種
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
うに構成した本発明の画像形成装置の一例を示す図であ
る。

【０１７５】図中２０１はディスプレイパネル、１００
１はディスプレイパネルの駆動回路、１００２はディス
プレイコントローラ、１００３はマルチプレクサ、１０
０４はデコーダ、１００５は入出力インターフェース回
路、１００６はＣＰＵ、１００７は画像生成回路、１０
０８及び１００９及び１０１０は画像メモリーインター
フェース回路、１０１１は画像入力インターフェース回
路、１０１２及び１０１３はＴＶ信号受信回路、１０１
４は入力部である。

【０１７６】尚、本画像形成装置は、例えばテレビジョ
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、記憶等に関する回路や
スピーカ一等については説明を省略する。

【０１７７】以下、画像信号の流れに沿って各部の機能
を説明する。

【０１７８】まず、ＴＶ信号受信回路１０１３は、例え
ば電波や空間光通信等のような無線伝送系を用いて伝送
されるＴＶ信号を受信するための回路である。

【０１７９】受信するＴＶ信号の方式は特に限られるも
のではなく、例えばＮＴＳＣ方式、ＰＡＬ方式、ＳＥＣ
ＡＭ方式等、いずれの方式でもよい。また、これらより
更に多数の走査線よりなるＴＶ信号、例えばＭＵＳＥ方
式を初めとする所謂高品位ＴＶは、大面積化や大画素数
化に適した前記ディスプレイパネルの利点を生かすのに
好適な信号源である。

【０１８０】ＴＶ信号受信回路１０１３で受信されたＴ
Ｖ信号は、デコーダ１００４に出力される。

【０１８１】ＴＶ信号受信回路１０１２は、例えば同軸
ケーブルや光ファイバー等のような有線伝送系を用いて
伝送されるＴＶ信号を受信するための回路である。前記
ＴＶ信号受信回路１０１３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１００４に出力される。

【０１８２】画像入力インターフェース回路１０１１
は、例えばＴＶカメラや画像読み取りスキャナーなどの
画像入力装置から供給される画像信号を取り込むための
回路で、取り込まれた画像信号はデコーダ１００４に出
力される。

【０１８３】画像メモリーインターフェース回路１０１
０は、ビデオテープレコーダー（以下ＶＴＲと略す）に
記憶されている画像信号を取り込むための回路で、取り
込まれた画像信号はデコーダ１００４に出力される。

【０１８４】画像メモリーインターフェース回路１００
９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１
００４に出力される。

【０１８５】画像メモリーインターフェース回路１００
８は、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１００４に入力さ
れる。

【０１８６】入出力インターフェース回路１００５は、
本表示装置と、外部のコンピュータもしくはコンピュー
タネットワークもしくはプリンターなどの出力装置とを
接続するための回路である。画像データや文字・図形情
報の入出力を行うのは勿論のこと、場合によっては本画
像形成装置の備えるＣＰＵ１００６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。

【０１８７】画像生成回路１００７は、前記入出力イン
ターフェース回路１００５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ＣＰＵ１００
６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、例えば画像データや文字・図形情報を
蓄積するための書き換え可能メモリーや、文字コードに
対応する画像パターンが記憶されている読み出し専用メ
モリーや、画像処理を行うためのプロセッサー等を初め
として、画像の生成に必要な回路が組み込まれている。

【０１８８】本回路により生成された表示用画像データ
は、デコーダ１００４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１００５を介して外部
のコンピュータネットワークやプリンターに出力するこ
とも可能である。

【０１８９】ＣＰＵ１００６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。

【０１９０】例えば、マルチプレクサ１００３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。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１
００２に対して制御信号を発生し、画面表示周波数や走
査方法（例えばインターレースかノンインターレース
か）や一画面の走査線の数など表示装置の動作を適宜制
御する。また、前記画像生成回路１００７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１００５を介して外部の
コンピュータやメモリーをアクセスして画像データや文
字・図形情報を入力する。

【０１９１】尚、ＣＰＵ１００６は、これ以外の目的の
作業にも関わるものであってよい。例えば、パーソナル
コンピュータやワードプロセッサ等のように、情報を生
成したり処理する機能に直接関わってもよい。あるいは
前述したように、入出力インターフェース回路１００５
を介して外部のコンピュータネットワークと接続し、例
えば数値計算等の作業を外部機器と協同して行ってもよ
い。

【０１９２】入力部１０１４は、前記ＣＰＵ１００６に
使用者が命令やプログラム、あるいはデータなどを入力
するためのものであり、例えばキーボードやマウスの
他、ジョイスティック、バーコードリーダー、音声認識
装置等の多様な入力機器を用いることが可能である。

【０１９３】デコーダ１００４は、前記１００７ないし
１０１３より入力される種々の画像信号を３原色信号、
又は輝度信号とＩ信号、Ｑ信号に逆変換するための回路
である。尚、図中に点線で示すように、デコーダ１００
４は内部に画像メモリーを備えるのが望ましい。これ
は、例えばＭＵＳＥ方式を初めとして、逆変換するに際
して画像メモリーを必要とするようなテレビ信号を扱う
ためである。

【０１９４】画像メモリーを備える事により、静止画の
表示が容易になる。あるいは前記画像生成回路１００７
及びＣＰＵ１００６と協同して、画像の間引き、補間、
拡大、縮小、合成を初めとする画像処理や編集が容易に
なるという利点が得られる。

【０１９５】マルチプレクサ１００３は、前記ＣＰＵ１
００６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。即ち、マルチプレクサ１００３
はデコーダ１００４から入力される逆変換された画像信
号の内から所望の画像信号を選択して駆動回路１００１
に出力する。その場合には、一画面表示時間内で画像信
号を切り換えて選択することにより、所謂多画面テレビ
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。

【０１９６】ディスプレイパネルコントローラ１００２
は、前記ＣＰＵ１００６より入力される制御信号に基づ
き、駆動回路１００１の動作を制御するための回路であ
る。

【０１９７】ディスプレイパネルの基本的な動作に関わ
るものとして、例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１００１に対して出力する。ディスプレイパネ
ルの駆動方法に関わるものとして、例えば画面表示周波
数や走査方法（例えばインターレースかノンインターレ
ースか）を制御するための信号を駆動回路１００１に対
して出力する。また、場合によっては、表示画像の輝度
やコントラストや色調やシャープネスといった画質の調
整に関わる制御信号を駆動回路１００１に対して出力す
る場合もある。

【０１９８】駆動回路１００１は、ディスプレイパネル
２０１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１００３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１００２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。

【０１９９】以上、各部の機能を説明したが、図１６に
例示した構成により、本画像形成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２０１に表示することが可能である。即ち、テレビジ
ョン放送を初めとする各種の画像信号は、デコーダ１０
０４におて逆変換された後、マルチプレクサ１００３に
おいて適宜選択され、駆動回路１００１に入力される。
一方、デイスプレイコントローラ１００２は、表示する
画像信号に応じて駆動回路１００１の動作を制御するた
めの制御信号を発生する。駆動回路１００１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２０１
に駆動信号を印加する。これにより、ディスプレイパネ
ル２０１において画像が表示される。これらの一連の動
作は、ＣＰＵ１００６により統括的に制御される。

【０２００】本画像形成装置においては、前記デコーダ
１００４に内蔵する画像メモリや、画像生成回路１００
７及び情報の中から選択したものを表示するだけでな
く、表示する画像情報に対して、例えば拡大、縮小、回
転、移動、エッジ強調、間引き、補間、色変換、画像の
縦横比変換等を初めとする画像処理や、合成、消去、接
続、入れ換え、嵌め込み等を初めとする画像編集を行う
ことも可能である。また、本実施例の説明では特に触れ
なかったが、上記画像処理や画像編集と同様に、音声情
報に関しても処理や編集を行なうための専用回路を設け
てもよい。

【０２０１】従って、本画像形成装置は、テレビジョン
放送の表示機器、テレビ会議の端末機器、静止画像及び
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初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。

【０２０２】図１６に示した表示装置は、本発明の技術
的思想に基づいて種々の変形が可能である。例えば図１
６の構成要素の内、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
用目的によっては更に構成要素を追加してもよい。例え
ば、本表示装置をテレビ電話機として応用する場合に
は、テレビカメラ、音声マイク、照明機、モデムを含む
送受信回路等を構成要素に追加するのが好適である。

【０２０３】本表示装置においては、とりわけ電子放出
素子を電子ビーム源とするディスプレイパネルの薄型化
が容易であるため、表示装置の奥行きを小さくすること
ができる。それに加えて、大面積化が容易で輝度が高く
視野角特性にも優れるため、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。また、均
一な特性を有する多数の電子放出素子を備える電子源を
用いたことにより、従来の表示装置と比較して非常に均
一で明るい高品位なカラーフラットテレビが実現され
た。

【０２０４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
良好な電子放出特性を有する電子放出素子を歩留り良く
作製することができる。

【０２０５】また、多数の電子放出素子を配列形成し、
入力信号に応じて電子を放出する電子源においては、安
定で、且つ、歩留りよく作製できると共に、電子放出特
性の向上により、消費電力が少なく周辺回路等の負担も
軽減され安価な装置が提供できる。

【０２０６】更に、かかる電子源を用いた画像形成装置
においては、低電流で明るい高品位な画像形成装置、例
えばカラーフラットテレビが実現される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電子放出素子の一例を示す模式図
である。

【図２】本発明の電子放出素子の製造方法を説明するた
めの図である。

【図３】本発明の電子放出素子の製造に際して採用でき
る通電処理における電圧波形の一例を示す模式図であ
る。

【図４】本発明の電子放出素子の製造に用いることので
きる真空処理装置（測定評価装置）の一例を示す概略構
成図である。

【図５】本発明の電子放出素子の電子放出特性を示す図
である。

【図６】本発明の単純マトリクス配置の電子源の一例を
示す模式図である。

【図７】本発明の画像形成装置の表示パネルの一例を示
す模式図である。

【図８】表示パネルにおける蛍光膜の一例を示す模式図
である。

【図９】本発明の画像形成装置にＮＴＳＣ方式のテレビ
信号に応じて表示を行うための駆動回路の一例を示すブ
ロック図である。

【図１０】本発明の梯子型配置の電子源の一例を示す模
式図である。

【図１１】本発明の画像形成装置の表示パネルの一例を
示す模式図である。

【図１２】実施例１の電子放出素子を複数個配置した基
体を示す模式図である。

【図１３】実施例２において採用する通電フォーミング
処理における電圧波形を示す模式図である。

【図１４】実施例２において採用する活性化処理におけ
る電圧波形を示す模式図である。

【図１５】実施例３の電子源の一部を示す模式図であ
る。

【図１６】実施例４の画像表示装置のブロック図であ
る。

【図１７】従来例の表面伝導型電子放出素子の模式図で
ある。

【符号の説明】

１基板２，３素子電極４導電性膜５電子放出部６下引き層５０素子電流Ｉ_f を測定するための電流計５１電子放出素子に素子電圧Ｖ_f を印加するための電
源５２電子放出部５より放出される放出電流Ｉ_e 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電子放出部５より放出される電子を捕捉するため
のアノード電極５５真空容器５６排気ポンプ７１電子源基板７２Ｘ方向配線７３Ｙ方向配線７４電子放出素子７５結線８１リアプレート８２支持枠８３ガラス基板８４蛍光膜８５メタルバック８６フェースプレート８７高圧端子８８外囲器９１黒色導電材９２蛍光体１０１表示パネル１０２走査回路１０３制御回路１０４シフトレジスタ１０５ラインメモリ１０６同期信号分離回路１０７変調信号発生器Ｖｘ，Ｖａ直流電圧源１１０電子源基板１１１電子放出素子１１２電子放出素子を配線するための共通配線１２０グリッド電極１２１電子が通過するための開口１９１基体１９８Ｄｘｍに対応する行方向配線１９９Ｄｙｎに対応する列方向配線１９４導電性膜１９２，１９３素子電極１９７層間絶縁層１９６下引き層２０１ディスプレイパネル１００１ディスプレイパネルの駆動回路１００２ディスプレイコントローラ１００３マルチプレクサ１００４デコーダ１００５入出力インターフェース回路１００６ＣＰＵ１００７画像生成回路１００８、１００９、１０１０画像メモリーインター
フェース回路１０１１画像入力インターフェース回路１０１２、１０１３ＴＶ信号受信回路１０１４入力部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基体上に一対の素子電極を形成する工程
と、基体上の素子電極および素子電極間の幅方向両端部に、
金属組成物の溶液を付与する工程と、付与した該溶液を熱分解して下引き層の薄膜を形成する
工程と、基体上の素子電極および素子電極間の中央部に、上記金
属組成物とは異なる金属組成物の溶液を付与する工程
と、付与した該溶液を熱分解して導電性膜を形成する工程
と、素子電極間に通電して、導電性膜に電子放出部を形成す
るフォーミング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】前記下引き層の薄膜と導電性膜との重な
る合う部分の割合が、導電性膜の幅方向長さの２０％以
上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】各溶液を付与する工程が、インクジェッ
ト法により液滴を付与することを特徴とする請求項１又
は２に記載の電子放出素子の製造方法。
【請求項４】インクジェット法が、熱エネルギーによ
って溶液内に気泡を形成させて該溶液を液滴として吐出
させるバブルジェット方式である請求項３に記載の電子
放出素子の製造方法。
【請求項５】インクジェット法が、力学的エネルギー
を利用して溶液を吐出させるピエゾジェット方式である
ことを特徴とする請求項３に記載の電子放出素子の製造
方法。
【請求項６】前記導電性膜形成用の金属組成物の溶液
を付与する工程が、スピンナーを用いた塗布法により行
われることを特徴とする請求項１又は２に記載の電子放
出素子の製造方法。
【請求項７】前記金属組成物の溶液が水溶液であるこ
とを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の電子放
出素子の製造方法。
【請求項８】フォーミング工程の後に、フォーミング
工程より高い真空度下で電子放出素子に電圧を印加する
安定化工程を有することを特徴とする請求項１〜７のい
ずれかに記載の電子放出素子の製造方法。
【請求項９】フォーミング工程の後に、有機物質の存
在下で電子放出素子に電圧を印加する活性化工程を有す
ることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の電
子放出素子の製造方法。
【請求項１０】活性化工程の後に、フォーミング工程
及び活性化工程より高い真空度下で電子放出素子に電圧
を印加する安定化工程を有することを特徴とする請求項
９に記載の電子放出素子の製造方法。
【請求項１１】請求項１〜１０のいずれかに記載の方
法で製造されたことを特徴とする電子放出素子。
【請求項１２】電子放出素子が、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１１に記載の電子放
出素子。
【請求項１３】入力信号に応じて電子を放出する電子
源であって、基体上に、請求項１１又は１２に記載の電
子放出素子を複数配置したことを特徴とする電子源。
【請求項１４】前記複数の電子放出素子が、マトリク
ス状に配線されていることを特徴とする請求項１３に記
載の電子源。
【請求項１５】前記複数の電子放出素子が、梯子状に
配線されていることを特徴とする請求項１３に記載の電
子源。
【請求項１６】請求項１３〜１５のいずれかに記載の
電子源を製造する方法であって、複数個の電子放出素子
を請求項１〜１０のいずれかに記載の方法により製造す
ることを特徴とする電子源の製造方法。
【請求項１７】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、請求項１３〜１５のいずれか
に記載の電子源と、該電子源から放出される電子線の照
射により画像を形成する画像形成部材とを有することを
特徴とする画像形成装置。
【請求項１８】請求項１７に記載の画像形成装置を製
造する方法であって、電子源を請求項１６に記載の方法
により製造することを特徴とする画像形成装置の製造方
法。