JP2000243236A - 電子放出素子、電子源基板及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 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
た電子源及び画像形成装置を提供する。 【解決手段】 ガラス基体上に形成された、対向する一
対の素子電極と、該素子電極と接続される、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、該ガ
ラス基体は電子伝導性ガラスであることを特徴とする電
子放出素子、およびそれを用いた電子源及び画像形成装
置。

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．Ｓ
ｐｉｎｄｔ，”ＰｈｙｓｉｃａｌＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓ
ｏｆ ｔｈｉｎ−ｆｉｌｍ ｆｉｅｌｄ ｅｍｉｓｓ
ｉｏｎ ｃａｔｈｏｄｅｓ ｗｉｔｈ ｍｏｌｙｂｄｅ
ｎｉｕｍ ｃｏｎｅｓ”，Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，
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、ＲａｄｉｏＥｎｇ．Ｅｌｅｃ
ｔｒｏｎ Ｐｈｙｓ．、１０，１２９０，（１９６５）
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、たとえば特開平７−２３５２５５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、素子電流Ｉｆ、放出
電流Ｉｅ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保持し続けられる技術が望まれ
ている。ここで効率とは、表面伝導型電子放出素子の一
対の対抗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）に対する真空中に放出
される電流（以下、放出電流Ｉｅと呼ぶ）との電流比を
さす。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。

【００１４】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。

【００１５】しかしながら、このような画像形成装置に
おいては、上記電子放出素子からの放出電子を加速して
蛍光体に入射させることで輝度を得るため、画像形成装
置内部は真空であり、かつ、高い加速電圧（Ｖａと呼
ぶ）を印加する必要がある。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
面の電位が不安定となる場合があった。その結果、電子
放出素子からの放出電子が不安定になることが、特開平
０２−０７２５３４号公報で述べられている。

【００１６】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。

【００１７】従って、特に、大きなＶａを印加して素子
を駆動する場合、帯電による電子放出の不安定性のみな
らず、上述の放電が電子放出素子の寿命を左右する場合
があることがあり、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。

【００１８】本発明は、上記問題を鑑み、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及び画像形成装
置を提供するものである。

【００１９】

【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。即ち、本発明の電子放
出素子は、ガラス基体上に形成された、対向する一対の
素子電極と、該素子電極と接続される、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、該ガラス
基体は電子伝導性ガラスであることを特徴とする。好ま
しくは、上記電子伝導性ガラスの電子伝導度が１×１０
^-9Ｓ／ｃｍ以上１×１０^-6Ｓ／ｃｍ以下である。また、
上記電子伝導性ガラスの表面抵抗が１×１０⁸ Ω／□以
上１×１０¹¹Ω／□以下であるのが望ましい。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。更に本発明は、電子源基板、画像
形成装置を包含する。

【００２０】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、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方向配線とｎ本のＹ方向配線とに、該電子放出素子
の一対の素子電極とを接続した電子放出素子を複数個配
列したことを特徴とするものである。

【００２１】本発明の画像形成装置は、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。

【００２２】

【作用】本発明の電子放出素子によれば、ガラス基体
を、電子伝導性のガラスで構成しているため、その表面
における帯電が発生しにくく、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保持し得る電
子放出素子を実現できる。

【００２３】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。

【００２４】

【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。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。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（電子放出部）であ
る。基体１としては、電子伝導性のガラス基体を用いる
ことができる。特に、その表面抵抗が１×１０⁸ Ω／以
上１×１０¹¹Ω／□以下であるのが望ましい。これは、
後述するように、素子の電子放出特性において、素子電
流はできるだけ小さい方が好ましく、そのため表面抵抗
が１×１０⁸ Ω／□以上であるのが好ましい。また、十
分な除電効果を得るためには表面抵抗が１×１０¹¹／□
以下であるのが望ましい。

【００２５】なお、上記の表面抵抗を得るためには、上
記電子伝導性ガラスの電子伝導度は１×１０^-9Ｓ／ｃｍ
以上１×１０^-6Ｓ／ｃｍ以下とすればよい。なお、単に
除電効果だけを期待するのであれば、イオン伝導性のガ
ラスでも可能であるが、イオン伝導性のガラスにおいて
は、イオンの偏析が生じ、電子放出素子に悪影響を及ぼ
すことがある。

【００２６】本発明における電子伝導性ガラスのガラス
とは、伝導に寄与する坦体が、電子又は正孔であるもの
で、イオンの移動、すなわちイオン伝導性は極力小さい
ものが望ましい。

【００２７】イオン伝導成分の許容値は、電子放出素子
の駆動中にイオンの偏析や、それにより発生する起電力
が、電子放出特性に影響を及ぼさない範囲であり、具体
的には、１×１０¹²Ω／□以上あれば良い。全伝導率か
らイオン伝導成分を簡便に算出する手段としては、立ち
上がりの急峻なステップ電圧（例えば、１０ｎｓｅｃの
立ち上がり時間）を印加して電流値の時間変化から見積
もることが出来る。すなわち、電圧の立ち上がりに追従
して立ち上がる一定電流（電子伝導成分）と、その後、
一般には数１００μｓｅｃから数時間の時間オーダーで
ゆっくりと立ち上がって最大値に到達する電流（電子伝
導成分＋イオン伝導成分）とを測定し、その電流差（イ
オン伝導成分）を印加電圧で割ってイオン伝導による抵
抗を求めることができる。

【００２８】ここで、最大値に到達した電流が、その
後、徐々に低下する場合（すなわち変位電流）もある
が、その場合も、本発明においては、この変位電流のピ
ーク値で求められた抵抗値が上記の１×１０¹²Ω／□以
上であることが望ましい。

【００２９】なお、イオン伝導成分をより詳細に調べる
には、直流電圧を印加したことによる析出物の量を測定
したり、直流電圧印後の起電力を測定する公知の方法を
利用することも出来る。

【００３０】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等の金属或は合金及びＰｄ，Ａ
ｇ，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の印刷導体、Ｉｎ₂ Ｏ₃−
ＳｎＯ₂ 等の透明導電体及びポリシリコン等の半導体導
体材料等が挙げられる。

【００３１】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。

【００３２】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、
及び、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。

【００３３】素子電極長さＷ、及び、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。

【００３４】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間の抵抗値及び後述するフォ
ーミング条件等を考慮して適宜設定される。

【００３５】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１×１０² から１×１０⁷ Ω／□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。

【００３６】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。

【００３７】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。
前に例示した材料のなかでも、ＰｄＯ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。

【００３８】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に電界が印加されると、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。

【００３９】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。以下、製造方法を図１、図２に基づいて順をおっ
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））。

【００４０】（２）基体１上に設けられた素子電極２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，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。

【００４１】（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。

【００４２】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及び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、３
２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。

【００４３】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、電子放出素子及びアノード電極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
ンプ及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、及び電子放出素子は、不図示
のヒーターにより加熱できる。

【００４４】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。

【００４５】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。

【００４６】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。図４の
（ａ）中、Ｔ１及びＴ２は電圧波形のパルス幅とパルス
間隔であり、Ｔ１を１ｓｅｃ〜１０ｍｓｅｃ、Ｔ２を１
０μｓｅｃ〜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。

【００４７】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及びＴ２は電圧波形のパル
ス幅とパルス間隔であり、Ｔ１を１ｓｅｃ〜１０ｍｓｅ
ｃ、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。

【００４８】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。

【００４９】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、その波高値及びパルス幅、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。

【００５０】（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。

【００５１】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。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。

【００５２】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。

【００５３】（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。

【００５４】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。

【００５５】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。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及び素子電流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。

【００５６】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。

【００５７】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。

【００５８】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。

【００５９】なお、本発明においては、基体１として電
子伝導性ガラスを用いているが、その表面抵抗が１×１
０⁸ Ω／□以上と高いため、基板表面を流れる電流は、
素子電流に比べて十分小さいためである。

【００６０】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。

【００６１】本発明が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。

【００６２】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）、及び次に述べる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。

【００６３】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。

【００６４】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、・・・
ＤＸｍ、ｎのＹ方向配線６２、ＤＹ１、ＤＹ２、・・・
ＤＹｎからなり（ｍ，ｎは，共に正の整数）、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。

【００６５】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。

【００６６】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。

【００６７】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。

【００６８】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。

【００６９】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。

【００７０】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
ある。７３は、支持枠であり、リアプレート７２、支持
枠７３及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。

【００７１】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。

【００７２】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。

【００７３】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、光の透過及び反射が
少ない材料であればこれに限るものではない。

【００７４】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。

【００７５】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。メタルバックの目的は、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
ージからの蛍光体の保護等である。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。

【００７６】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。

【００７７】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。

【００７８】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。

【００７９】以上により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、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。

【００８０】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。

【００８１】

【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）の平面図及び
断面図と同様である。

【００８２】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
成及び製造法を説明する。以下、製造方法の説明を図
１、図２に基づいて順をおって説明する。 （工程−ａ）最初に、清浄化したＶ₂ Ｏ₅ −Ｐ₂ Ｏ₅ −
ＢａＯガラス（電子伝導度１０^-6Ｓ／ｃｍ、表面抵抗１
０⁸ Ω／□）基体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１００
ｎｍ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３００μ
ｍを有する素子電極２、３を形成した。

【００８３】（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。

【００８４】（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、導電性薄膜４を形成した。

【００８５】（工程−ｄ）次に、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より、素子の素子電極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。

【００８６】図４の（ｂ）、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１ｍｓ
ｅｃ、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。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。

【００８７】（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。

【００８８】（工程−ｆ）続いて、安定化工程を行な
う。真空装置及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の^-10Ｔｏｒｒ
程度に達した。

【００８９】続いて、図３に示される測定評価装置を用
いて、電子放出特性の測定を行なった。アノード電極３
４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３
０及び電流計３２により、本実施例の素子及び比較例の
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。

【００９０】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、電位上昇は見られな
かった。

【００９１】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。

【００９２】［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。

【００９３】次に製造方法を１２図により工程順に従っ
て具体的に説明する。 （工程−ａ）清浄化したＶ₂ Ｏ₅ −Ｐ₂ Ｏ₅ −ＢａＯガ
ラス（電子伝導度１０^-6Ｓ／ｃｍ表面抵抗１０⁸ Ω／
□）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））。

【００９４】（工程−ｂ）素子電極２、３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））。

【００９５】（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））。

【００９６】（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、５００℃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
（ｄ））。以上の工程により、素子電極２、３が配線６
２、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。

【００９７】（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。こうして得られた導電性薄膜４は
ＰｄＯを主成分とする微粒子からなり、膜厚は約１０ｎ
ｍであった（図１３の（ｅ））。

【００９８】以上の工程により基体１上に下配線６２、
層間絶縁層６４、上配線６３、素子電極２３、導電性薄
膜４を形成し、電子源基板を作製した。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７７、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４
００℃で３０分焼成することで封着した。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。

【００９９】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を真空蒸着するこ
とで作製した。

【０１００】フェースプレート７７には、更に蛍光膜７
５の導伝性を高めるため、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導伝性が得られたので省
略した。

【０１０１】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。

【０１０２】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。

【０１０３】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。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。

【０１０４】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１１０^-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Ｄｏｘ
ｍとＤｏｙ１ないしＤｏｙｎを通じ素子電極２３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（ｆ））。

【０１０５】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。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。

【０１０６】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。

【０１０７】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。

【０１０８】

【発明の効果】以上説明した様に、本発明によれば、基
体として電子伝導性ガラス基板を用いたため、高いＶａ
を印加しても帯電が生じにくく、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。

【０１０９】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、上記の電子放出素子を、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、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。

【０１１０】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、及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
図である。

【符号の説明】

１：基体、２，３：素子電極、４：導電性薄膜、５：間
隙部（電子放出部）、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、３
１：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Ｉ
ｅ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：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、７
９：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 EE03 EF01 EF06 EF08 EG01 EG02 EG12 EH08 EH21

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガラス基体上に形成された、対向する一
   対の素子電極と、該素子電極と接続される、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、該ガ
   ラス基体は電子伝導性ガラスであることを特徴とする電
   子放出素子。
2. 【請求項２】 上記電子伝導性ガラスの電子伝導度が１
   ×１０^-9Ｓ／ｃｍ以上１×１０^-6Ｓ／ｃｍ以下であるこ
   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】 上記電子伝導性ガラスの表面抵抗が１×
   １０⁸ Ω／以上１×１０¹¹Ω／□以下であることを特徴
   とする請求項１、２のいずれかの請求項に記載の電子放
   出素子。
4. 【請求項４】 上記電子放出素子は、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から３のいずれ
   かの請求項に記載の電子放出素子。
5. 【請求項５】 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ら４のいずれかの請求項に記載
   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。
6. 【請求項６】 上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上記金属配線に接続した電子放
   出素子の行を複数もち、更に、変調手段を有することを
   特徴とする請求項５に記載の電子源基板。
7. 【請求項７】 互いに電気的に絶縁されたｍ本のＸ方向
   金属配線とｎのＹ方向金属配線とに、上記電子放出素子
   の一対の素子電極とを接続し、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請求項６に記載の電子
   源基板。
8. 【請求項８】 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５か
   ら７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。