JPH07130280A - 電子源材料並びに電子源の製法並びに電子源並びに画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 フォーミング時に必要な電力量を小さく抑え
ることができ、素子形成上のバラツキを小さくし画像表
示の品位を向上し得る電子源材料並びに電子源の製法並
びに画像形成装置を提供する。 【構成】 素子電極５と電子放出材料からなる薄膜２と
の界面の少くとも一部に熱の不良導体６を介してなる電
子源材料並びに前記薄膜の中心に近い部分に給電箇所７
を設けてなる電子源材料並びに電子源の製法並びに電子
源並びに画像形成装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電子源を得るための電子
源材料並びに電子源の製法並びに電子源並びに電子源の
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
（以下ＳＣＥと略す）等がある。ＦＥ型の例としては
Ｗ．Ｐ．Ｄｙｋｅ ＆ Ｗ．Ｗ．Ｄｏｌａｎ，”Ｆｉｅ
ｌｄｅｍｉｓｓｉｏｎ”，Ａｄｖａｎｃｅ ｉｎ Ｅｌ
ｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｐｈｙｓｉｃ
ｓ，８，８９（１９５６）あるいはＣ．Ａ．Ｓｐｉｎｄ
ｔ，”ＰＨＹＳＩＣＡＬ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ
ｔｈｉｎ−ｆｉｌｍｆｉｅｌｄ ｅｍｉｓｓｉｏｎ
ｃａｔｈｏｄｅｓ ｗｉｔｈ ｍｏｌｙｂｄｅｎｉｕｍ
ｃｏｎｅｓ”，Ｊ．Ａｐｐｌ．ｐｈｙｓ．，４７，５
２４８（１９７６）等が知られている。ＭＩＭ型の例と
してはＣ．Ａ．Ｍｅａｄ，”Ｔｈｅｔｕｎｎｅｌ−ｅｍ
ｉｓｓｉｏｎ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ”，Ｊ．Ａｐｐｌ．
Ｐｈｙｓ．，３２，６４６（１９６１）等が知られてい
る。ＳＣＥ型の例としては、Ｍ．Ｉ．Ｅｌｉｎｓｏｎ，
Ｒａｄｉｏ Ｅｎｇ．Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｐｈｙｓ．，
１０，（１９６５）等がある。ＳＣＥ型は基板上に形成
された小面積の薄膜に、膜面に平行に電流を流すことに
より、電子放出が生ずる現象を利用するものである。こ
の表面伝導型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：”Ｔｈｉｎ Ｓｏｌｉｄ Ｆｉ
ｌｍｓ”，９，３１７（１９７２）］、Ｉｎ₂ Ｏ₃ ／Ｓ
ｎＯ₂ 薄膜によるもの［Ｍ．Ｈａｒｔｗｅｌｌ ａｎｄ
Ｃ．Ｇ．Ｆｏｎｓｔａｄ：”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。

【０００３】これらの電子源の典型的な素子構成として
前述の荒木他の素子構成を図９に示す。同図において１
は絶縁性基板である。２は電子放出部形成用薄膜で、Ｈ
型形状のパターンに、スパッタ等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
処理により電子放出部３が形成される。４は電子放出部
を含む薄膜と呼ぶことにする。また、５は素子電極であ
り、フォーミング、あるいは駆動時の電圧印加用に用い
られる。

【０００４】従来、これらの電子源においては、電子放
出を行う前に電子放出部形成用薄膜２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３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電子
放出部形成用薄膜２の両端に電圧を印加通電し、電子放
出部形成用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３を形成す
ることである。尚、電子放出部３は電子放出部形成用薄
膜２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。以下フォーミングにより形成した電子放出部
を含む電子放出部形成用薄膜２を電子放出部を含む薄膜
４と呼ぶ。前記フォーミング処理をした電子源は、上述
電子放出部３を含む薄膜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３より電子を放出せ
しめるものである。

【０００５】上述の電子源は、構造が単純で製造も容易
であることから、大面積にわたって多数素子を配列形成
できる利点がある。そこで、この特徴を生かせるような
いろいろな応用が研究されている。例えば、荷電ビーム
源、表示装置等があげられる。多数の電子源を配列形成
した例としては、並列に電子源を配列し、個々の素子の
両端を配線にてそれぞれ結線した行を多数行配列した電
子源があげられる。（例えば、本出願人の特開平１−０
３１３３２）また、特に表示装置等の画像形成装置にお
いては、近年、液晶を用いた平板型表示装置が、ＣＲＴ
に替わって普及してきたが、自発光型でないため、バッ
クライト等を持たなければならない等の問題点があり、
自発光型の表示装置の開発が、望まれてきた。電子源を
多数配置した電子源と電子源より放出された電子によっ
て、可視光を発光せしめる蛍光体とを組み合わせた表示
装置である画像形成装置は、大画面の装置でも比較的容
易に製造でき、かつ表示品位の優れた自発光型表示装置
である。（例えば、本出願人のＵＳＰ５０６６８８３）

【０００６】

【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、上
記の様な従来の（表面伝導型）電子源材料には、次のよ
うな問題点があった。すなわち、上記フォーミング工程
は通電加熱によって電子放出可能な状態にするが、素子
電極と電子放出部形成用薄膜との接触面積が大きくなら
ざるを得ず、熱の流出が大きくなりフォーミングに必要
なパワーが大きくなるという問題があった。

【０００７】さらに、作成工程での素子形状のばらつ
き、特に電極の端面、および表面の形状のばらつきのた
め、素子ごとの熱抵抗が大きく異なり、共通の電圧印加
条件でフォーミングを行っても電子放出特性が素子ごと
に異なり良好な画像形成装置を作成しにくいという問題
点もあった。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は上記問題点を解
決しようとするものであり、低消費電力でフォーミング
できると共に簡単な構成の電子源材料並びに電子源の製
法並びに電子源並びに画像形成装置を提供しようとする
ものであり、その要旨は、素子電極と電子放出部形成用
薄膜とを有する電子源材料において、素子電極と前記薄
膜との界面の少なくとも一部を熱の不良導体を介してな
ることを特徴とする電子源材料並びに前記電子放出部形
成用薄膜の中心に近い部分に給電箇所を形成したことを
特徴とする電子源材料並びに前記電子源材料の素子電極
間に真空雰囲気下で電圧を付与するように通電処理を行
うことを特徴とする電子源の製法並びに前記製法により
製造した電子源並びに該電子源を組込んでなる画像形成
装置にある。

【０００９】以下、本発明を更に詳細に説明する。

【００１０】図１は本発明の電子源材料の一例を示す平
面図及び断面図である。１は絶縁性基板である。２は電
子放出部形成用薄膜で、Ｈ型形状のパターンに、スパッ
タ等で形成された金属酸化物薄膜等からなり、後述のフ
ォーミングにより電子放出部３が形成される。また、５
はフォーミング、あるいは駆動時の給電用に用いられる
素子電極である。６は酸化物等の熱の不良導体である。
この、熱の不良導体６が電子放出部形成用薄膜２と素子
電極５との間に設けられたことにより、電気的なコンタ
クトは必要上十分保ちつつ、熱的には電子放出部形成用
薄膜２が外界と隔離された状態になるため、フォーミン
グに必要な電圧は図９に示した従来の素子よりも小さく
てすむ。なお、この熱の不良導体６は素子電極５と電子
放出部形成用薄膜２の少くとも界面の一部に介してあれ
ばよい。

【００１１】また、図２は本発明の電子源材料の別の例
を示す平面図及び断面図であり、電子放出部形成用薄膜
２と素子電極５の間に熱の不良導体６を設けると共に電
子放出部形成用薄膜２の中心に近い部分に給電箇所７，
７を設けることにより電子放出部形成用薄膜２の中央部
近傍の電圧分布のバラツキを押えることができて好まし
い。

【００１２】なお、本発明では図１及び図２に示すフォ
ーミング処理前の部品を電子源材料と称し、電子源材料
をフォーミング処理したものを電子源と称する。

【００１３】本発明の電子源材料に用いられる絶縁性基
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等及びア
ルミナ等のセラミックス等が、あげられる。また、熱の
不良導体６としては、ＳｉＯ₂ 、アルミナ、ベリリア等
セラミックス等の薄膜が用いられる。素子電極５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、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、Ｉｎ
₂ 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。素子電極間隔Ｌ１は、
数百オングストロームより数百ミクロンであり、素子電
極の製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
間に印加する電圧と電子放出し得る電界強度等により設
定されるが、好ましくは、数ミクロンより数十ミクロン
である。素子電極長さ、素子電極５の膜厚ｄは、電極の
抵抗値、前述したＸ、Ｙ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
電極長さは、数ミクロンより数百ミクロンであり、素子
電極５の膜厚ｄは、好ましくは数百オングストロームよ
り数ミクロンである。なお、図２の電子源材料は絶縁性
基板１上に電子放出部形成用薄膜２、熱の不良導体６、
素子電極５の順に形成されているが、絶縁性基板１上に
素子電極５、熱の不良導体６、電子放出部形成用薄膜２
の順に作成してもかまわない。また、素子電極５の間全
てが、製法によっては電子放出部として機能する場合も
ある。この電子放出部形成用薄膜２の膜厚は、数オング
ストロームより数千オングストローム、好ましくは数十
オングストロームより数百オングストロームであり、素
子電極５とのステップカバレージ、電子放出部３と素子
電極５間の抵抗値及び電子放出部３の導電性微粒子の粒
径、後述する通電処理条件等によって、適宜設定され
る。その抵抗値は、１０の３乗より１０の７乗オーム／
□のシート抵抗値を示す。電子放出部形成用薄膜２を構
成する材料の具体的例を挙げるならば、Ｐｄ、Ｒｕ、Ａ
ｇ、Ａｕ、Ｔｉ、Ｉｎ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｚｎ、Ｓ
ｎ、Ｔａ、Ｗ、Ｐｂ等の金属、ＰｄＯ、ＳｎＯ₂ 、Ｉｎ
₂ Ｏ₃ 、ＰｂＯ、Ｓｂ₂ Ｏ₃ 等の酸化物、ＨｆＢ₂ 、Ｚ
ｒＢ ₂ 、ＬａＢ₆ 、ＣｅＢ₆ 、ＹＢ₄ 、ＧｄＢ₄ 等の硼
化物、ＴｉＣ、ＺｒＣ、ＨｆＣ、ＴａＣ、ＳｉＣ、ＷＣ
等の炭化物、ＴｉＮ、ＺｒＮ、ＨｆＮ等の窒化物、Ｓ
ｉ、Ｇｅ等の半導体、カーボン、ＡｇＭｇ、ＮｉＣｕ、
Ｐｂ、Ｓｎ等であり、微粒子膜からなる。なおここで述
べる微粒子膜とは、複数の微粒子が集合した膜であり、
その微細構造として、微粒子が個々に分散配置した状態
のみならず、微粒子が互いに隣接、あるいは重なり合っ
た状態（島状も含む）の膜をさす。電子放出部３は、数
オングストロームより数千オングストローム、好ましく
はオングストロームより２００オングストロームの粒径
の導電性微粒子多数個からなり、電子放出部形成用薄膜
２の膜厚及び後述するフォーミング通電処理条件等の製
法等に依存しており、適宜設定される。電子放出部３を
構成する材料は、電子放出部形成用薄膜２を構成する材
料の元素の一部あるいは全てと同様のものである。

【００１４】電子放出部３を有する電子源の製造方法と
しては様々な方法が考えられるが、その一例を図３に示
す。以下、順をおって製造方法を図２及び図３に基づい
て説明する。 １）絶縁性基板１を洗剤、純水および有機溶剤により十
分に洗浄後、有機金属溶液を塗布して放置することによ
り、有機金属薄膜を形成する。なお、有機金属溶液と
は、前記Ｐｄ、Ｒｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｔｉ、Ｉｎ、Ｃｕ、
Ｃｒ、Ｆｅ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｗ、Ｐｂ等の金属を主
元素とする有機化合物の溶液である。この後、有機金属
薄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、電子放出部形成用薄膜２を形成す
る。（図３（ａ））尚、ここでは、有機金属溶液の塗布
法により説明したが、これに限る物でなく、真空蒸着
法、スパッタ法、化学的気相堆積法、分散塗布法、ディ
ッピング法、スピンナー法等によって形成される場合も
ある。 ２）該電子放出部形成用薄膜２上に、真空蒸着法、スパ
ッタ法、あるいは酸化物の有機錯体溶液のスピンコート
等により、熱の不良導体膜６を作成し、所望の形状にフ
ォトリソグラフィー技術によりパターニングする。（図
３（ｂ）） ３）さらに、その上部に金属膜、あるいは導電膜を積層
し、所望の形状にパターニングし、素子電極５を作成す
る。（図３（ｃ）） ４）つづいて、フォーミングと呼ばれる通電処理を素子
電極５間に電圧を不図示の電源によりパルス状あるい
は、高速の昇電圧による通電処理がおこなわれると、電
子放出部形成用薄膜２の部位に構造の変化した電子放出
部３が形成される。（図３（ｄ））この通電処理により
電子放出部形成用薄膜２を局所的に破壊、変形もしくは
変質せしめ、構造の変化した部位を電子放出部３と呼
ぶ。先に説明したように、電子放出部３は導電性微粒子
で構成されていることを本出願人らは観察している。

【００１５】フォーミング処理の電圧波形を図４に示
す。図４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１マイクロ秒〜１０ミリ秒、Ｔ２
を１０マイクロ秒〜１００ミリ秒とし、三角波の波高値
（フォーミング時のピーク電圧）は４Ｖ〜１０Ｖ程度と
し、フォーミング処理は真空雰囲気下で数十秒間程度で
適宜設定した。以上説明した電子放出部を形成する際
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
用いても良く、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、電子放出部が良好
に形成されれば所望の値を選択することが出来る。

【００１６】上述のような素子構成と製造方法によって
作成された本発明にかかわる電子源の基本特性について
図５、図６を用いて説明する。

【００１７】図５は、図２で示した構成を有する電子源
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５において、１は絶縁性基板、６は熱の
不良導体、５は素子電極、４は電子放出部を含む薄膜、
３は電子放出部を示す。また、３１は素子に素子電圧Ｖ
_f を印加するための電源、３０は素子電極５間に電子放
出部を含む薄膜４を流れる素子電流Ｉ_f を測定するため
の電流計、３４は電子源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、３３はアノ
ード電極３４に電圧を印加するための高圧電源、および
３２は電子源の電子放出部３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。電子源の上記素子電
流Ｉ_f 、放出電流Ｉ_e の測定にあたっては、素子電極５
間に電源３１と電流計３０とを接続し、該電子源の上方
に電源３３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、電子源及びアノード電極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、所望の真空下で本素子の測定評価を行えるよう
になっている。なお、アノード電極の電圧は１ｋＶ〜１
０ｋＶ、アノード電極と電子源との距離Ｈは３ｍｍ〜８
ｍｍの範囲で測定した。

【００１８】更に、本発明者等は、上述の本発明に係わ
る電子源の特性を鋭意検討した結果、本発明の原理とな
る特性上の特徴を見いだした。図５に示した測定評価装
置により測定された放出電流Ｉ_e および素子電流Ｉ_f と
素子電圧Ｖ_f の関係の典型的な例を図６に示す。なお、
図６は著しくＩ_f ，Ｉ_e の大きさが異なるため任意単位
で示されている。図６からも明らかなように、電子源の
放出電流Ｉ_e に対する三つの特性を有する。

【００１９】まず第一に、電子源はある電圧（しきい値
電圧と呼ぶ、図６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、しきい値電圧Ｖ
_th以下では放出電流Ｉ_e がほとんど検出されない。つま
り、放出電流Ｉ_e に対する明確なしきい値電圧Ｖ_thを持
った非線形素子である。

【００２０】第二に、放出電流Ｉ_e が素子電圧Ｖ_f に依
存するため、放出電流Ｉ_e は素子電圧Ｖ_f で制御でき
る。

【００２１】第三に、アノード電極３４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。す
なわち、アノード電極３４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。以上のよう
な特性を有するため、本発明にかかわる電子源は、多方
面への応用が期待できる。

【００２２】また、素子電流Ｉ_f は素子電圧Ｖ_f に対し
て単調増加する（ＭＩ特性と呼ぶ）特性の例を図６に示
したが、この他にも、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（ＶＣＮＲ特性と呼ぶ）特性を
示す場合もある。なおこの場合も、電子源は上述した三
つの特性上の特徴を有する。

【００２３】なお、上述の基本的な製造方法に限ること
なく、前記本発明の基本的な素子構成の基本的な製造方
法のうち一部を変更してもよい。

【００２４】本発明の電子源７４は、図８に示すように
基板１上にマトリックス状に配置し、基板１の縦方向及
び横方向には配線７２，７３を形成し、基板に対向する
面にはフェースプレート８６を支持枠８２を介して設
け、ガラス基板８３の内面に蛍光膜８４とメタルバック
８５で構成されてなるフェースプレート８６、支持枠８
２、リアプレート８１の接合部にフリットガラスを塗布
し、大気中あるいは窒素雰囲気中で４００°〜５００℃
で１０分以上焼成することで封着して各電子源には容器
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夫々
印加することにより電子を放出させ高圧端子Ｈｖを通じ
メタルバック８５に数ｋＶ以上の高圧を印加することに
より高品位の画像表示を行わせることができる。

【００２５】

【実施例】以下、実施例により本発明を更に詳細に説明
する。 （実施例１）図３に示す電子源を以下の工程により作成
した。 工程−ａ 清浄化した青板ガラス上に有機Ｐｄ（ｃｃｐ４２３０奥
野製薬（株）社製）をスピンコートし、３００℃で１０
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電子放出部形
成用薄膜４の膜厚は１００オングストローム、シート抵
抗値は５×１０の４乗Ω／□であった。なおここで述べ
る微粒子膜とは、上述したように、複数の微粒子が集合
した膜であり、その微細構造として、微粒子が個々に分
散配置した状態のみならず、微粒子が互いに隣接、ある
いは、重なり合った状態（島状も含む）の膜をさし、そ
の粒径とは、前記状態で粒子形状が認識可能な微粒子に
ついての径をいう。続いてフォトレジストをスピンコー
トし、フォトリソグラフィーによりＨ字状にパターニン
グし、電子放出部形成用薄膜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を形成した。ここで、Ｈ
字のくびれ部のサイズは幅１０ミクロン、長さ３００ミ
クロンである。 工程−ｂ 次にフォトレジストをスピンコートし、フォトリソグラ
フィーによりパターニングし、その上に厚さ０．５ミク
ロンのシリコン酸化膜からなる熱の不良導体６をＲＦス
パッタ法により堆積する。続いて、レジストパターンを
有機溶剤で溶解し、熱の不良導体層６をリフトオフし
た。 工程−ｃ 次にフォトレジストをスピンコートし、フォトリソグラ
フィーによりパターニングし、その上にＡｕ／Ｃｒ膜を
１０００オングストロームの厚さで堆積し、レジストパ
ターンを有機溶剤で溶解し、Ａｕ／Ｃｒ膜をリフトオフ
し、素子電極５を形成した。 工程−ｄ 続いて、素子電極５にリード線をはんだ付けした後に、
電子放出部３を、電子放出部形成用薄膜２を通電処理
（フォーミング処理）することにより作成した。フォー
ミング処理の電圧波形を図４に示す。図４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１ミリ秒、Ｔ２を１０ミリ秒とし、三角波
の波高値（フォーミング時のピーク電圧）は３Ｖとし、
フォーミング処理は約１×１０マイナス６乗ｔｏｒｒの
真空雰囲気下で６０秒間行った。

【００２６】このように作成された電子放出部３は、パ
ラジウム元素を主成分とする微粒子が分散配置された状
態となり、その微粒子の平均粒径は３０オングストロー
ムであった。

【００２７】以上のような工程を経て、作成された電子
源は図６に示すような電気的特性（任意ユニット）を示
し、約１×１０マイナス６乗ｔｏｒｒの真空雰囲気下で
良好な電子放出特性を示した。比較のために、上記工程
−ｂを省略して、フォーミング時のピーク電圧を５Ｖ以
上にして電子源を作成したところ、ほぼ同等の電流−電
圧特性をもつことが確認された。すなわち、本発明によ
りフォーミングに必要な電力は６０パーセント以下に抑
えることができた。 （実施例２）図７に本実施例の電子源の平面図および断
面図を示す。本実施例では絶縁性基板１上に素子電極
５、熱の不良導体６、電子放出部形成用薄膜２の順に作
成した。作成工程は以下のとおりである。 工程−ａ 清浄化した青板ガラス上にフォトレジストをスピンコー
トし、フォトリソグラフィーによりパターニングし、そ
の上にＡｕ／Ｃｒ膜を１０００オングストロームの厚さ
で堆積し、レジストパターンを有機溶剤で溶解し、Ａｕ
／Ｃｒ膜をリフトオフし、素子電極５を形成した。ここ
で素子電極５の端面にはバリが残っており、その高さは
複数の素子でばらつきがあった。 工程−ｂ 次に酸化シリコンのアルコキシドをスピンコートし、加
熱焼成した。その後、フォトレジストをスピンコート
し、フォトリソグラフィーによりパターニングし、酸エ
ッチャントでエッチングし、熱の不良導体層６を作成し
た。 工程−ｃ 次にフォトレジストをスピンコートし、フォトリソグラ
フィーによりＨ字状にパターニングし、その上に有機Ｐ
ｄ（ｃｃｐ４２３０奥野製薬（株）社製）をスピンコー
トし、３００℃で１０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
子からなる電子放出部形成用薄膜４の膜厚は１００オン
グストローム、シート抵抗値は５×１０の４乗Ω／□で
あった。ここで、Ｈ字のくびれ部のサイズは幅１０ミク
ロン、長さ３００ミクロンである。 工程−ｄ 続いて、素子電極５にリード線をはんだ付けした後に、
電子放出部３を、電子放出部形成用薄膜２を通電処理
（フォーミング処理）することにより作成した。フォー
ミング条件は実施例１と同様である。

【００２８】このように作成された電子放出部３は、パ
ラジウム元素を主成分とする微粒子が分散配置された状
態となり、その微粒子の平均粒径は３０オングストロー
ムであった。

【００２９】以上のような工程を経て、作成された電子
源は図６に示すような電気的特性（任意ユニット）を示
し、約１×１０マイナス６乗ｔｏｒｒの真空雰囲気下で
良好な電子放出特性を示した。さらに、同時に作成した
複数の素子のみならず、同一工程で作成した素子の電子
放出特性は極めて再現性のよいものであった。

【００３０】比較のために、上記工程−ｂを省略して、
電子源を複数作成した。熱の不良導体層６がない場合、
素子電極５のバリの影響でフォーミングのされかたにば
らつきが生じ、再現性のよい電子源を作成することはで
きなかった。つまり、熱の不良導体層をアルコキシドの
スピンコートという方法で作成したことによって、素子
電極のバリの高さに応じて厚めにコートされるようにな
り、バリのばらつきを自己補正する作用があると考えら
れる。 （実施例３）次に、実施例２の方法で作成した電子源を
用いて表示装置を構成した例を、図８を用いて説明す
る。

【００３１】まず、基板１の上に表面伝導型電子放出素
子を作製した。ここで、電子源をマトリクス状に配置す
るために、実施例２の工程に加えて、素子電極を交差す
るための絶縁層、コンタクトホール等は通常の半導体プ
ロセスにより作成した。図８において、基板１をリアプ
レート８１上に固定した後、基板１の５ｍｍ上方にフェ
ースプレート８６（ガラス基板８３の内面に蛍光膜８４
とメタルバック８５が形成されて構成される）を支持枠
８２を介して配置し、フェースプレート８６、支持枠８
２、リアプレート８１の接合部にフリットガラスを塗布
し、大気中あるいは窒素雰囲気中で４００℃ないし５０
０℃で１０分以上焼成することで封着した。またリアプ
レート８１への基板１の固定もフリットガラスで行っ
た。７４は電子放出素子、７２、７３はそれぞれＸ方向
及びＹ方向の配線である。蛍光膜８４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８４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、ガラス基
板８３に蛍光体を塗布する方法はスラリー法を用いた。
また、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。フェースプレート８６には、更に蛍光膜８４の導伝
性を高めるため、蛍光膜８４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。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。

【００３２】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Ｄｘo1ないし
ＤoxｍとＤoy１ないしＤoyｎを通じ電子放出素子７４の
電極５間に電圧を印加し、電子放出部３を、電子放出部
形成用薄膜２を通電処理（フォーミング処理）すること
により作成した。フォーミング条件は実施例２と同様で
ある。このように作成された電子放出部３は、パラジウ
ム元素を主成分とする微粒子が分散配置された状態とな
り、その微粒子の平均粒径は３０オングストロームであ
った。

【００３３】次に１０のマイナス６乗トール程度の真空
度で、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。

【００３４】最後に封止後の真空度を維持するために、
ゲッター処理を行った。これは、封止を行う直前に、高
周波加熱等の加熱法により、画像形成装置内の所定の位
置（不図示）に配置されたゲッターを加熱し、蒸着膜を
形成処理した。ゲッターはＢａ等を主成分とした。

【００３５】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Ｈｖを通じ、メ
タルバック８５に数ｋＶ以上の高圧を印加し、電子ビー
ムを加速し、蛍光膜８４に衝突させ、励起・発光させる
ことで画像を表示した。

【００３６】

【発明の効果】以上説明した様に、本発明によればフォ
ーミング時に必要な電力量を小さく抑えることができる
ので、表示装置全体を構成する上で放熱等を考える際、
余裕がある。さらに、電子放出材料からなる薄膜の中心
に近い部分に給電箇所を設けることにより、素子形成上
のばらつきを小さくする効果があり、各電子源の電子放
出量が均一になり、画像表示の品位を向上させることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一例を示す電子源材料の平面図及び断
面図。

【図２】本発明の電子源材料の他の例を示す平面図及び
断面図。

【図３】本発明の電子源の基本的な製法図。

【図４】フォーミング処理の電圧波形を示す図。

【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。

【図６】放出電流Ｉ_e 及び素子電流Ｉ_f と素子電圧Ｖ_f
の典型的な例を示す図。

【図７】本発明の電子源の他の例を示す平面図及び断面
図。

【図８】本発明の電子源を用いて構成した表示装置の斜
視図。

【図９】従来の電子源の平面図及び断面図。

【符号の説明】

１ 絶縁性基板 ２ 電子放出部形成用薄膜 ３ 電子放出部 ４ 電子放出部を含む薄膜 ５ 素子電極 ６ 熱の不良導体 ７ 給電箇所 ３０ 電流計 ３１ 電源 ３２ 電流計 ３３ 電源 ３４ アノード電極 ７２ Ｘ方向配線 ７３ Ｙ方向配線 ７４ 電子源 ８１ 電子源を固定したリアプレート 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

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 素子電極と電子放出材料からなる薄膜と
   を有する電子源材料において、素子電極と前記薄膜との
   界面の少なくとも一部に熱の不良導体を介してなること
   を特徴とする電子源材料。
2. 【請求項２】 前記電子放出材料からなる薄膜の中心に
   近い部分に給電箇所を形成したことを特徴とする請求項
   １記載の電子源材料。
3. 【請求項３】 請求項１又は２記載の電子源材料の素子
   電極間に真空雰囲気下で電圧を付与するように通電処理
   を行うことを特徴とする電子源の製法。
4. 【請求項４】 請求項３記載の方法により製造した電子
   源。
5. 【請求項５】 請求項４記載の電子源を組込んでなる画
   像形成装置。