JPH08162012A

JPH08162012A - 電子放出素子、電子源、及びそれを用いた画像形成装置と、それらの製造方法

Info

Publication number: JPH08162012A
Application number: JP32400294A
Authority: JP
Inventors: Ryoji Fujiwara; 良治藤原; Takehiko Kawasaki; 岳彦川崎; Osamu Takamatsu; 修高松
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1994-12-02
Filing date: 1994-12-02
Publication date: 1996-06-21
Anticipated expiration: 2014-09-06
Also published as: JP2946182B2

Abstract

(57)【要約】【目的】画像形成装置等の電子源として用いられる表
面伝導型電子放出素子の製造方法を提供する。【構成】素子電極４，５を連絡する導電性薄膜３に電
子放出部２が設けられた表面伝導型電子放出素子の製造
方法において、導電性薄膜３の形成の際に、基板１上に
有機金属溶液をノズルより噴霧して塗布する工程を有す
ることを特徴とする。【効果】従来のスピンナー法やディッピング法に比べ
均一性の高い薄膜を形成でき、多数の素子を同時に形成
した場合、各素子間の特性のバラツキを低減できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、表面伝導型電子放出素
子と、該素子を複数備えた電子源、及び該電子源を用い
て構成した表示装置や露光装置等の画像形成装置に関わ
り、特にそれらの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】表面伝導型電子放出素子は、絶縁性の基
板上に形成された導電性薄膜に、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。

【０００３】表面伝導型電子放出素子の典型的な構成例
としては、絶縁性の基板上に設けた一対の素子電極間を
連絡する金属酸化物等の導電性薄膜に、予めフォーミン
グと称される通電処理により電子放出部を形成したもの
が挙げられる。フォーミングは、導電性薄膜の両端に、
電圧を印加通電することで通常行われ、導電性薄膜を局
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を形成する処理であ
る。電子放出は、上記電子放出部が形成された導電性薄
膜に電圧を印加して電流を流すことにより、電子放出部
に発生した亀裂付近から行われる。

【０００４】上記表面伝導型電子放出素子は、構造が単
純で製造も比較的容易であることから、大面積にわたり
多数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。

【０００５】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）にて各々結線した
行を多数行配列（梯型配置とも呼ぶ）した電子源が挙げ
られる（特開昭６４−３１３３２号公報、特開平１−２
８３７４９号公報、特開平２−２５７５５２号公報）。

【０００６】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）。

【０００７】表面伝導型電子放出素子の前記導電性薄膜
の材料としては、金属酸化物等の金属化合物に限らず金
属やカーボンをはじめとし、多くの物が使用可能であ
る。なかでも、金属酸化物を用いる場合の製造方法とし
て、有機金属薄膜を形成後、大気中で加熱焼成し金属酸
化物膜を形成する方法が、他の薄膜形成技術と比較し
て、生産技術の利点が大きい事などから、研究が進めら
れている。

【０００８】ここで、有機金属溶液を塗布して有機金属
薄膜を形成した後、加熱焼成をする手法を例に取り、従
来用いられてきた表面伝導型電子放出素子の製造方法に
ついて、図２２を用いて概説する。尚、以下の工程ａ〜
ｈは同図の（ａ）〜（ｈ）に対応する。

【０００９】工程ａ：基板１上に素子電極４，５を形成
する。

【００１０】工程ｂ：有機金属溶液をスピンナー法ある
いはディッピング法により塗布して有機金属薄膜を形成
し、３００℃の炉内で１０分間程度の加熱焼成処理をし
て金属酸化物膜２２０１を形成する。

【００１１】工程ｃ：この上にレジスト２２０２を形成
する。

【００１２】工程ｄ：導電性薄膜のパターンを有するフ
ォトマスク２２０３を用いて露光する。

【００１３】工程ｅ：レジスト２２０２を現像する。

【００１４】工程ｆ：Ａｒガスを用いて導電性薄膜とな
る領域以外の金属酸化物膜２２０１をドライエッチす
る。

【００１５】工程ｇ：ＵＶ／Ｏ₃ を用いてレジスト２２
０２を除去して導電性薄膜３を得る。

【００１６】工程ｈ：前記フォーミング処理を施し、導
電性薄膜３に電子放出部２を形成する。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】前記従来の製造方法に
おいては、次のような問題が有った。

【００１８】（１）工程ｂにおいてスピンナー法で形成
した有機金属薄膜を加熱焼成して得られた金属酸化物膜
２２０１は、素子電極４，５の形状等の影響で膜質が不
均一になり易く、該金属酸化物膜２２０１をパターニン
グして得られる導電性薄膜３をフォーミング処理して形
成される電子放出部２の形状等にもバラツキが生じ易
い。この導電性薄膜３の膜質及び電子放出部２の形状等
は、表面伝導型電子放出素子の電子放出特性に大きく影
響するため、多数の表面伝導型電子放出素子を形成した
場合、各素子特性間にバラツキが生じ易かった。

【００１９】（２）スピンナー法で作製した膜は、基板
１や素子電極４，５との密着性があまり良好ではなく、
例えば導電性薄膜３上に素子電極４，５を形成するとい
ったような素子構成上の自由度が低い。

【００２０】（３）スピンナー法あるいはディッピング
法により有機金属溶液を塗布すると、有機金属薄膜は基
板１の全面に形成されてしまうため、所望のパターン形
状を有する導電性薄膜３を得るためには、エッチング等
の方法によりパターニングを行い不要部分を除去する工
程が必要となり、工程が複雑になる。特に、多数の表面
伝導型電子放出素子を表示装置等の電子源として用いる
場合には、各素子の不良発生率を低減し、歩留りを高め
ることが重要であるが、この不良発生率を低減するに
は、より少ない工程数で素子の製造が可能であれば、そ
の達成を期待できる。また、製造コストの低減を図るう
えでも、工程数を減少させることは効果が期待できる。

【００２１】（４）大面積の電子源あるいは画像形成装
置を作製する際には、大判の基板を用いる必要がある
が、スピンナー法を用いて基板に有機金属溶液の塗布を
行おうとすると、この様な大判の基板を高速で回転させ
る必要があり、非常に大掛かりな装置が必要となる。ま
た、この様な作業を行うことは、非常な危険を伴う。

【００２２】本発明の目的は、電子放出部が設けられた
導電性薄膜を有する表面伝導型電子放出素子及びそれを
用いた電子源並びに画像形成装置において、導電性薄膜
の均一性及び密着性を向上し、素子特性のバラツキを低
減し得る製造方法を提供することにある。

【００２３】また、本発明の目的は、上記表面伝導型電
子放出素子及びそれを用いた電子源並びに画像形成装置
において、工程数を低減でき、簡易な装置で安全且つ安
価に製造でき、大面積化に向いた製造方法を提供するこ
とにある。

【００２４】

【課題を解決するための手段及び作用】上記目的を達成
するために成された本発明は、一対の素子電極を連絡す
る導電性薄膜に電子放出部が設けられた表面伝導型電子
放出素子、或は該表面伝導型電子放出素子を基板上に複
数備えた電子源、或は該電子源とそれから放出される電
子線の照射により画像を形成する画像形成部材を有する
画像形成装置の製造方法において、上記導電性薄膜を形
成する工程が、基板上に、該導電性薄膜の構成元素を含
む溶液をノズルより噴霧する工程を有することを特徴と
するものである。

【００２５】本発明は、さらにその特徴として、前記導
電性薄膜の構成元素を含む溶液をノズルより噴霧する工
程において、前記基板上に該導電性薄膜のパターン形状
の開口を有する遮蔽部材を配置しておくこと、前記溶液
をノズルより噴霧する工程が、スプレー塗布の工程であ
ること、前記溶液をノズルより噴霧する工程が、エアレ
ススプレー塗布の工程であること、前記溶液をノズルよ
り噴霧する工程が、静電スプレー塗布の工程であるこ
と、前記溶液をノズルより噴霧する工程が、静電スプレ
ー塗布とエアレススプレー塗布の工程であること、前記
溶液をノズルより噴霧する工程が静電スプレー塗布の工
程であり、該工程の後に該溶液のスピンナー塗布の工程
を有すること、前記溶液が、有機パラジウム溶液である
ことをも含む。

【００２６】また本発明は、上記本発明の製造方法によ
り得られた電子放出素子、或は電子源、或は画像形成装
置にある。

【００２７】本発明に関わる表面伝導型電子放出素子の
基本的な構成は、図１に示すようなものであり、図中１
は基板、２は電子放出部、３は電子放出部を含む導電性
薄膜、４と５は素子電極である。また、本発明に関わる
表面伝導型電子放出素子は、素子電極４，５と、導電性
薄膜３の上下関係が図１の素子構成と逆の構成であって
もよい。

【００２８】基板１としては、例えば石英ガラス、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等が挙げられる。

【００２９】対向する素子電極４，５の材料としては、
一般的導体材料が用いられ、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、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。

【００３０】素子電極間隔Ｌ、素子電極長さＷ、導電性
薄膜３の形状等は、応用される形態等によって、適宜設
計される。

【００３１】素子電極間隔Ｌは、数百Å〜数百μｍであ
ることが好ましく、より好ましくは、素子電極４，５間
に印加する電圧と電子放出し得る電界強度等により、数
μｍ〜数十μｍである。

【００３２】素子電極長さＷは、電極の抵抗値や電子放
出特性を考慮すると、好ましくは数μｍ〜数百μｍであ
り、また素子電極厚ｄは、数百Å〜数μｍである。

【００３３】導電性薄膜３は、良好な電子放出特性を得
るためには、微粒子で構成された微粒子膜であるのが特
に好ましく、その膜厚は、素子電極４，５へのステップ
カバレージ、素子電極４，５間の抵抗値及び後述するフ
ォーミング条件等によって、適宜設定される。この導電
性薄膜３の膜厚は、好ましくは数Å〜数千Åで、特に好
ましくは１０Å〜５００Åであり、その抵抗値は、１０
³ 〜１０⁷ Ω／□のシート抵抗値である。

【００３４】導電性薄膜３を構成する材料としては、例
えばＰｄ，Ｐｔ，Ｒｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｔｉ，Ｉｎ，Ｃ
ｕ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｚｎ，Ｓｎ，Ｔａ，Ｗ，Ｐｂ等の金
属、ＰｄＯ，ＳｎＯ₂ ，Ｉｎ₂ Ｏ₃ ，ＰｂＯ，Ｓｂ₂ Ｏ
₃ 等の酸化物、ＨｆＢ₂ ，ＺｒＢ₂ ，ＬａＢ₆ ，ＣｅＢ
₆ ，ＹＢ₄ ，ＧｄＢ₄ 等の硼化物、ＴｉＣ，ＺｒＣ，Ｈ
ｆＣ，ＴａＣ，ＳｉＣ，ＷＣ等の炭化物、ＴｉＮ，Ｚｒ
Ｎ，ＨｆＮ等の窒化物、Ｓｉ，Ｇｅ等の半導体、カーボ
ン等が挙げられる。

【００３５】尚、上記微粒子膜とは、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）の膜を指す。微
粒子膜である場合、微粒子の粒径は、数Å〜数千Åであ
るのが好ましく、特に好ましくは１０Å〜２００Åであ
る。

【００３６】電子放出部２には亀裂が含まれており、電
子放出はこの亀裂付近から行われる。この亀裂を含む電
子放出部２及び亀裂自体は、導電性薄膜３の膜厚、膜
質、材料及び後述するフォーミング条件等の製法に依存
して形成される。従って、電子放出部２の位置及び形状
は図１に示されるような位置及び形状に特定されるもの
ではない。

【００３７】亀裂は、数Å〜数百Åの粒径の導電性微粒
子を有することもある。この導電性微粒子は、導電性薄
膜３を構成する材料の元素の一部、あるいは全てと同様
の物である。また、亀裂を含む電子放出部２及びその近
傍の導電性薄膜３は炭素及び炭素化合物を有することも
ある。

【００３８】図１に示した構成の表面伝導型電子放出素
子を例に、図２の製造工程図に基づいて本発明の製造方
法の一例を以下に説明する。尚、以下に示す工程ａ〜ｄ
は図２の（ａ）〜（ｄ）に対応する。

【００３９】工程ａ：基板１を洗剤、純水および有機溶
剤により十分に洗浄した後、真空蒸着法，スパッタ法等
により素子電極材料を堆積させた後、フォトリソグラフ
ィー技術により、あるいはリフトオフ法等により、基板
１の面上に所望のパターンを有する素子電極４，５を形
成する。

【００４０】工程ｂ：素子電極４，５を設けた基板１上
に、前述した導電性薄膜３の構成元素を含む有機金属溶
液をノズル（不図示）より噴霧して有機金属薄膜を形成
後、大気中で加熱焼成処理し、金属酸化物の微粒子から
なる薄膜２１を形成する。

【００４１】工程ｃ：薄膜２１のうち導電性薄膜３とな
る領域をレジストでマスクし、それ以外の領域をＡｒガ
ス等によるドライエッチングにてエッチアウトした後、
レジストをＵＶ／Ｏ₃ アッシングで除去して、所望のパ
ターン形状を有する金属酸化物の微粒子からなる導電性
薄膜３を形成する。

【００４２】工程ｄ：続いて、フォーミングと呼ばれる
通電処理を施す。素子電極４，５間に不図示の電源より
通電すると、導電性薄膜３の部位に構造の変化した電子
放出部２が形成される。この通電処理により導電性薄膜
３を局所的に破壊、変形もしくは変質せしめ、構造の変
化した部位が電子放出部２である。

【００４３】本発明は、前記工程ｂにおいて導電性薄膜
３の構成元素を含む有機金属溶液をノズルより噴霧して
有機金属薄膜を形成することにより、従来のスピンナー
法のように素子電極４，５の形状等の影響を受けにくく
なり、より均一な膜が得られるものである。

【００４４】上記各種スプレー法の特徴についてのべ
る。

【００４５】スプレー塗布法は、通常のエアスプレー塗
布法のことで、エアーで加圧し、液体を噴霧する方法
で、小面積を塗布する場合は、比較的均一に塗布できる
が、大面積の場合は、不均一になってしまう。

【００４６】エアレススプレー塗布法は、上記のような
エアー加圧せずに噴霧する方式で、粒子は塗布される基
板上にソフトランディングするため、通常のスプレー塗
布法よりもより均一に塗布される。このため大面積均一
塗布には適しているが、基板と塗布膜との密着性はあま
りよくない。

【００４７】一方、静電スプレー塗布法は噴霧する粒子
に電荷を与え、基板側を逆電荷にすることで、静電的に
粒子を塗布する方法であり、前者のスプレー塗布法の欠
点をカバーし、大面積にわたり均一に塗布する方法であ
る。しかし基板が絶縁性をもつ場合は、場合により均一
にならないときもある。

【００４８】本発明において、有機金属溶液をノズルよ
り噴霧する方法としては、スプレー塗布法，エアレスス
プレー塗布法，静電スプレー塗布法、或はそれらを組み
合わせて用いることができる。これらの中でも、静電ス
プレー塗布法は、より一層基板との密着性が高い膜を得
ることができ、好適である。

【００４９】図１３を用いて静電スプレー塗布法につい
て説明する。

【００５０】図１３は静電スプレー塗布法の原理を示す
ものであり、図中１３１は有機金属溶液を噴霧するノズ
ル、１３２は有機金属溶液を微粒子化するジェネレー
タ、１３３は有機金属溶液を貯蔵しておくタンク、１３
４はジェネレータ１３２で微粒子化した有機金属を−１
０ｋＶ〜−１００ｋＶ程度に帯電させる高圧直流電源、
１３５は基板１を載せる支持台である。ノズル１３１は
基板１の上面を２次元的に一定速度で走査することがで
きる。また、基板１はアースされている。

【００５１】上記構成において、マイナスに帯電された
有機金属微粒子はノズル１３１から噴霧され、アースさ
れた基板１に向かって加速されて堆積する。このため、
通常のスプレー塗布法に比べ、より密着性の高い膜が得
られるものである。

【００５２】このように静電スプレー塗布法は電位分布
により微粒子を加速しながら堆積させるため、この電位
分布が不均一な場合には、膜の均一性が疎外される。例
えば、前記素子電極４，５のパターン形成をリフトオフ
法で行うと、素子電極４，５のエッジ部にバリが生じ易
く、電位分布が該エッジ部で不連続となり、図１４に示
すように素子電極４，５のエッジ近傍に有機金属薄膜１
４１が形成されない場合がある。このような場合には、
静電スプレー塗布法と従来用いていたスピンナー法或は
エアレススプレー塗布法等を組み合わせるのが好まし
い。

【００５３】図２に示した製造工程では、所望のパター
ンを有する導電性薄膜３の形成するために、有機金属薄
膜を基板１の全面に形成した後に加熱焼成して薄膜２１
を形成し（工程ｂ）、該薄膜２１をパターニングしてい
る（工程ｃ）が、図３に示されるように、導電性薄膜３
のパターン形状の開口３１を有する遮蔽部材３２により
マスキングした基板１上に、ノズル３３より有機金属溶
液３４を噴霧することもできる。この場合にも、ノズル
３３と遮蔽部材３２の間に電圧を印加することで、ノズ
ル３３より噴霧した有機金属溶液の微細な液滴を−１０
ｋＶ〜−１００ｋＶ程度に帯電させて加速し、基板１に
吹きつけることで、より密着性が高く緻密で均一な膜と
することができる。上記のような遮蔽部材３２で基板１
上をマスキングしておくことにより、前述したパターニ
ング工程が不要となり、製造工程数を削減することがで
きる。

【００５４】また、本発明の製造方法では表面伝導型電
子放出素子の導電性薄膜３の形成における有機金属溶液
の塗布に際して、ノズルより噴霧する方法を採用してい
るため、従来用いていたスピンナー法のように基板１を
回転させる必要がなく、特に表面伝導型電子放出素子を
大面積に渡って多数配列した電子源を製造する際に効果
的である。すなわち、大判の基板１を回転させるといっ
た危険を回避できると共に、簡易な装置で安価に大面積
の電子源、及びこの電子源を用いた画像形成装置を作製
できる。

【００５５】次に、前述したフォーミング工程（図２
（ｄ）参照）について更に詳しく説明する。

【００５６】図４に、素子電極４，５間に印加するフォ
ーミングの電圧波形の例を示す。

【００５７】電圧波形は、特にパルス波形が好ましく、
パルス波高値を定電圧とした電圧パルスを連続的に印加
する場合（図４（ａ））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（図４（ｂ））がある。

【００５８】まず、パルス波高値を定電圧とした場合に
ついて説明する。図４（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り、例えば、Ｔ１を
１μ秒〜１０ｍ秒、Ｔ２を１０μ秒〜１００ｍ秒とし、
波高値（フォ−ミング時のピ−ク電圧）を前述した表面
伝導型電子放出素子の形態に応じて適宜選択して、適当
な真空度、例えば１×１０^-5Ｔｏｒｒ程度の真空雰囲気
下で、数秒から数十分印加する。尚、印加する電圧波形
は、図示される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用いることができる。

【００５９】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説明する。図４（ｂ）に
おけるＴ１及びＴ２は図４（ａ）と同様であり、波高値
（フォ−ミング時のピ−ク電圧）を、例えば０．１Ｖス
テップ程度づつ増加させ、図４（ａ）の説明と同様の適
当な真空雰囲気下で印加する。

【００６０】尚、パルス間隔Ｔ２中で、導電性薄膜３
（図１参照）を局所的に破壊、変形もしくは変質させな
い程度の電圧、例えば０．１Ｖ程度の電圧で素子電流を
測定して抵抗値を求め、例えば１Ｍオーム以上の抵抗を
示した時にフォーミングを終了することができる。

【００６１】更に活性化工程を施すことが好ましい。

【００６２】活性化工程とは、例えば１０^-4〜１０^-5Ｔ
ｏｒｒ程度の真空度で、フォーミング工程での説明と同
様に、パルス波高値を定電圧としたパルスの印加を繰り
返す処理のことをいい、真空雰囲気中に存在する有機物
質から炭素及び炭素化合物を電子放出部２（図１参照）
に堆積させることで、素子電流、放出電流の状態を著し
く向上させることができる工程である。この活性化工程
は、例えば素子電流や放出電流を測定しながら行って、
例えば放出電流が飽和した時点で終了するようにすれば
効果的であるので好ましい。また、活性化工程でのパル
ス波高値は、好ましくは素子を駆動する際に印加する駆
動電圧の波高値である。

【００６３】尚、上記炭素及び炭素化合物とは、グラフ
ァイト（単結晶及び多結晶の双方を指す）、非晶質カー
ボン（非晶質カーボン及びこれと多結晶グラファイトと
の混合物を指す）である。また、その堆積膜厚は、好ま
しくは５００Å以下、より好ましくは３００Å以下であ
る。

【００６４】このようにして得られる本発明の表面伝導
型電子放出素子の基本特性を以下に説明する。

【００６５】図５は、表面伝導型電子放出素子の電子放
出特性を測定するための測定評価系の一例を示す概略構
成図で、まずこの測定評価系を説明する。

【００６６】図５において、図１と同じ符号は同じ部材
を示す。また、５１は素子に素子電圧Ｖｆを印加するた
めの電源、５０は素子電極４，５間の導電性薄膜３を流
れる素子電流Ｉｆを測定するための電流計、５４は電子
放出部２より放出される放出電流Ｉｅを捕捉するための
アノ−ド電極、５３はアノ−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Ｉｅを測定するための電流計、５５は真空装
置、５６は排気ポンプである。

【００６７】表面伝導型電子放出素子及びアノ−ド電極
５４等は真空装置５５内に設置され、この真空装置５５
には不図示の真空計等の必要な機器が具備されており、
所望の真空下で表面伝導型電子放出素子の測定評価がで
きるようになっている。

【００６８】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から構成されている。
また、真空装置５５全体及び表面伝導型電子放出素子の
基板１は、ヒーターにより２００℃程度まで加熱できる
ようになっている。尚、この測定評価系は、後述するよ
うな表示パネル（図８における２０１参照）の組み立て
段階において、表示パネル及びその内部を真空装置５５
及びその内部として構成することで、前述のフォーミン
グ工程及び活性化工程における測定評価及び処理に応用
することができるものである。

【００６９】以下に述べる表面伝導型電子放出素子の基
本特性は、上記測定評価系のアノ−ド電極５４の電圧を
１ｋＶ〜１０ｋＶとし、アノ−ド電極５４と表面伝導型
電子放出素子の距離Ｈを２ｍｍ〜８ｍｍとして通常測定
を行う。

【００７０】まず、放出電流Ｉｅ及び素子電流Ｉｆと、
素子電圧Ｖｆの関係の典型的な例を図６（図中の実線）
に示す。尚、図６において、放出電流Ｉｅは素子電流Ｉ
ｆに比べて著しく小さいので、任意単位で示されてい
る。

【００７１】図６から明らかなように、表面伝導型電子
放出素子は、放出電流Ｉｅに対する次の３つの特徴的特
性を有する。

【００７２】まず第１に、表面伝導型電子放出素子はあ
る電圧（しきい値電圧と呼ぶ：図６中のＶｔｈ）以上の
素子電圧Ｖｆ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
殆ど検出されない。即ち、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。

【００７３】第２に、放出電流Ｉｅが素子電圧Ｖｆに対
して単調増加する特性（ＭＩ特性と呼ぶ）を有するた
め、放出電流Ｉｅは素子電圧Ｖｆで制御できる。

【００７４】第３に、アノード電極５４（図５参照）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。即ち、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。

【００７５】図６に実線で示した特性は、放出電流Ｉｅ
が素子電圧Ｖｆに対してＭＩ特性を有すると同時に、素
子電流Ｉｆも素子電圧Ｖｆに対してＭＩ特性を有してい
るが、図６に破線で示すように、素子電流Ｉｆは素子電
圧Ｖｆに対して電圧制御型負性抵抗特性（ＶＣＮＲ特性
と呼ぶ）を示す場合もある。いずれの特性を示すかは、
素子の製法及び測定時の測定条件等に依存する。但し、
素子電流Ｉｆが素子電圧Ｖｆに対してＶＣＮＲ特性を有
する素子でも、放出電流Ｉｅは素子電圧Ｖｆに対してＭ
Ｉ特性を有する。

【００７６】以上のような本発明の表面伝導型電子放出
素子の特徴的特性のため、複数の素子を配置した電子源
や画像形成装置等でも、入力信号に応じて、容易に放出
電子量を制御することができることとなり、多方面への
応用ができる。

【００７７】次に、本発明の電子源における表面伝導型
電子放出素子の配列について説明する。

【００７８】本発明の電子源における表面伝導型電子放
出素子の配列方式としては、従来の技術の項で述べたよ
うな梯型配置の他、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各々Ｘ方向配線、Ｙ方向配線
を接続した配列方式が挙げられる。これを以後単純マト
リクス配置と呼ぶ。まず、この単純マトリクス配置につ
いて詳述する。

【００７９】前述した表面伝導型電子放出素子の基本的
特性によれば、印加される素子電圧Ｖｆがしきい値電圧
Ｖｔｈを超える場合には、印加するパルス状電圧の波高
値とパルス幅で電子放出量を制御できる。一方、しきい
値電圧Ｖｔｈ以下では、殆ど電子の放出はされない。従
って、多数の表面伝導型電子放出素子を配置した場合に
おいても、単純なマトリクス配線だけで入力信号に応じ
て制御したパルス状電圧を印加し、個々の素子を選択し
て独立に駆動可能となる。

【００８０】単純マトリクス配置は上記原理に基づくも
のであり、本発明の電子源の一例である単純マトリクス
配置の電子源の構成について、図７に基づいて更に説明
する。

【００８１】図７において、基板１は既に説明したよう
なガラス板等であり、この基板１上に配列された表面伝
導型電子放出素子１０４の個数及び形状は用途に応じて
適宜設定されるものである。

【００８２】ｍ本のＸ方向配線１０２は、各々外部端子
ＤＸ１，ＤＸ２，・・・ＤＸｍを有するもので、基板１
上に、真空蒸着法，印刷法，スパッタ法等で形成した導
電性金属等である。また、多数の表面伝導型電子放出素
子１０４にほぼ均等に電圧が供給されるように、材料、
膜厚、配線幅が設定されている。

【００８３】ｎ本のＹ方向配線１０３は、各々外部端子
ＤＹ１，ＤＹ２，・・・ＤＹｎを有するもので、Ｘ方向
配線１０２と同様に作成される。

【００８４】これらｍ本のＸ方向配線１０２とｎ本のＹ
方向配線１０３間には、不図示の層間絶縁層が設置さ
れ、電気的に分離されて、マトリクス配線を構成してい
る。尚、このｍ，ｎは共に正の整数である。

【００８５】不図示の層間絶縁層は、真空蒸着法，印刷
法，スパッタ法等で形成されたＳｉＯ₂ 等であり、Ｘ方
向配線１０２を形成した基板１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１０２とＹ方向配線
１０３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。また、Ｘ方向配線１０２と
Ｙ方向配線１０３は各々外部端子として引き出されてい
る。

【００８６】更に、表面伝導型電子放出素子１０４の対
向する素子電極（不図示）が、ｍ本のＸ方向配線１０２
と、ｎ本のＹ方向配線１０３と、真空蒸着法，印刷法，
スパッタ法等で形成された導電性金属等からなる結線１
０５によって電気的に接続されているものである。

【００８７】ここで、ｍ本のＸ方向配線１０２と、ｎ本
のＹ方向配線１０３と、結線１０５と、対向する素子電
極とは、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いてもよく、前述の素子電
極の材料等より適宜選択される。これら素子電極への配
線は、素子電極と材料が同一である場合には、素子電極
と総称する場合もある。また、表面伝導型電子放出素子
１０４は、基板１あるいは不図示の層間絶縁層上どちら
に形成してもよい。

【００８８】また、詳しくは後述するが、前記Ｘ方向配
線１０２には、Ｘ方向に配列された表面伝導型電子放出
素子１０４の行を入力信号に応じて走査するために、走
査信号を印加する不図示の走査信号印加手段が電気的に
接続されている。

【００８９】一方、Ｙ方向配線１０３には、Ｙ方向に配
列された表面伝導型電子放出素子１０４の列の各列を入
力信号に応じて変調するために、変調信号を印加する不
図示の変調信号印加手段が電気的に接続されている。各
表面伝導型電子放出素子１０４に印加される駆動電圧
は、当該表面伝導型電子放出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ものである。

【００９０】次に、以上のような単純マトリクス配置の
本発明の電子源を用いた本発明の画像形成装置の一例
を、図８〜図１０を用いて説明する。尚、図８は表示パ
ネル２０１の基本構成図であり、図９は蛍光膜１１４を
示す図であり、図１０は図８の表示パネル２０１でＮＴ
ＳＣ方式のテレビ信号に応じてテレビジョン表示を行う
ための駆動回路の一例を示すブロック図である。

【００９１】図８において、１は上述のようにして表面
伝導型電子放出素子を配置した電子源の基板、１１１は
基板１を固定したリアプレ−ト、１１６はガラス基板１
１３の内面に画像形成部材であるところの蛍光膜１１４
とメタルバック１１５等が形成されたフェ−スプレ−
ト、１１２は支持枠である。リアプレ−ト１１１，支持
枠１１２及びフェ−スプレ−ト１１６は、これらの接合
部分にフリットガラス等を塗布し、大気中あるいは窒素
雰囲気中で４００℃〜５００℃で１０分間以上焼成する
ことで封着して、外囲器１１８を構成している。

【００９２】図８において、１０２，１０３は表面伝導
型電子放出素子１０４の一対の素子電極４，５（図１参
照）に接続されたＸ方向配線及びＹ方向配線で、各々外
部端子Ｄｘ１ないしＤｘｍ、Ｄｙ１ないしＤｙｎを有し
ている。

【００９３】外囲器１１８は、上述の如く、フェ−スプ
レ−ト１１６、支持枠１１２、リアプレ−ト１１１で構
成されている。しかし、リアプレ−ト１１１は主に基板
１の強度を補強する目的で設けられるものであり、基板
１自体で十分な強度を持つ場合は別体のリアプレ−ト１
１１は不要であり、基板１に直接支持枠１１２を封着
し、フェ−スプレ−ト１１６、支持枠１１２、基板１に
て外囲器１１８を構成しても良い。また、フェースプレ
ート１１６とリアプレート１１１の間に、スペーサーと
呼ばれる不図示の支持体を更に設置することで、大気圧
に対して十分な強度を有する外囲器１１８とすることも
できる。

【００９４】蛍光膜１１４は、モノクロ−ムの場合は蛍
光体１２２のみから成るが、カラ−の場合は、蛍光体１
２２の配列により、ブラックストライプ（図９（ａ））
あるいはブラックマトリクス（図９（ｂ））等と呼ばれ
る黒色導電材１２１と、蛍光体１２２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を設ける目的
は、カラ−表示の場合必要となる三原色の各蛍光体１２
２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１１４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である。黒色導電材１２
１の材料としては、通常よ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他の材料を用いることもでき
る。

【００９５】ガラス基板１１３に蛍光体１２２を塗布す
る方法としては、モノクロ−ム、カラ−によらず、沈殿
法や印刷法が用いられる。

【００９６】また、図８に示されるように、蛍光膜１１
４の内面側には通常メタルバック１１５が設けられる。
メタルバック１１５の目的は、蛍光体１２２（図９参
照）の発光のうち内面側への光をフェ−スプレ−ト１１
６側へ鏡面反射することにより輝度を向上すること、高
圧端子Ｈｖから電子ビ−ム加速電圧を印加するための電
極として作用すること、外囲器１１８内で発生した負イ
オンの衝突によるダメ−ジからの蛍光体１２２の保護等
である。メタルバック１１５は、蛍光膜１１４の作製
後、蛍光膜１１４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
等で堆積することで作製できる。

【００９７】フェ−スプレ−ト１１６には、更に蛍光膜
１１４の導電性を高めるため、蛍光膜１１４の外面側に
透明電極（不図示）を設けてもよい。

【００９８】前述の封着を行う際、カラ−の場合は各色
蛍光体１２２と表面伝導型電子放出素子１０４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う必
要がある。

【００９９】外囲器１１８内は、不図示の排気管を通
じ、１０^-7Ｔｏｒｒ程度の真空度にされ、封止される。
また、外囲器１１８の封止を行う直前あるいは封止後
に、ゲッタ−処理を行う場合もある。これは、抵抗加熱
あるいは高周波加熱等の加熱法により、外囲器１１８内
の所定の位置に配置したゲッタ−（不図示）を加熱し、
蒸着膜を形成する処理である。ゲッタ−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１０
^-5〜１０^-7Ｔｏｒｒの真空度を維持するためのものであ
る。

【０１００】尚、前述したフォーミング及びこれ以降の
表面伝導型電子放出素子の製造工程は、通常、外囲器１
１８の封止直前又は封止後に行われるもので、その内容
は前述の通りである。

【０１０１】上述の表示パネル２０１は、例えば図１０
に示されるような駆動回路で駆動することができる。
尚、図１０において、２０１は前記表示パネルであり、
２０２は走査回路、２０３は制御回路、２０４はシフト
レジスタ、２０５はラインメモリ、２０６は同期信号分
離回路、２０７は変調信号発生器、Ｖｘ及びＶａは直流
電圧源である。

【０１０２】図１０に示されるように、表示パネル２０
１は、外部端子Ｄｘ１ないしＤｘｍ、外部端子Ｄｙ１な
いしＤｙｎ、及び高圧端子Ｈｖを介して外部の電気回路
と接続されている。このうち、外部端子Ｄｘ１ないしＤ
ｘｍには、前記表示パネル２０１内に設けられている表
面伝導型電子放出素子、すなわちｍ行ｎ列の行列状にマ
トリクス配置された表面伝導型電子放出素子群を１行
（ｎ素子）づつ順次駆動して行くための走査信号が印加
される。

【０１０３】一方、外部端子Ｄｙ１ないしＤｙｎには、
前記走査信号により選択された１行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。また、高
圧端子Ｈｖ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。これは表面伝導型電子放出素
子より出力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。

【０１０４】走査回路２０２は、内部にｍ個のスイッチ
ング素子（図１０中、Ｓ１ないしＳｍで模式的に示す）
を備えるもので、各スイッチング素子Ｓ１〜Ｓｍは、直
流電圧源Ｖｘの出力電圧もしくは０Ｖ（グランドレベ
ル）のいずれか一方を選択して、表示パネル２０１の外
部端子Ｄｘ１ないしＤｘｍと電気的に接続するものであ
る。各スイッチング素子Ｓ１〜Ｓｍは、制御回路２０３
が出力する制御信号Ｔｓｃａｎに基づいて動作するもの
で、実際には、例えばＦＥＴのようなスイッチング機能
を有する素子を組み合わせることにより容易に構成する
ことが可能である。

【０１０５】本例における前記直流電圧源Ｖｘは、前記
表面伝導型電子放出素子の特性（しきい値電圧）に基づ
き、走査されていない表面伝導型電子放出素子に印加さ
れる駆動電圧が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。

【０１０６】制御回路２０３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
動作を整合させる働きをもつものである。次に説明する
同期信号分離回路２０６より送られる同期信号Ｔｓｙｎ
ｃに基づいて、各部に対してＴｓｃａｎ、Ｔｓｆｔ及び
Ｔｍｒｙの各制御信号を発生する。

【０１０７】同期信号分離回路２０６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、良く知られてい
るように、周波数分離（フィルター）回路を用いれば、
容易に構成できるものである。同期信号分離回路２０６
により分離された同期信号は、これも良く知られるよう
に、垂直同期信号と水平同期信号より成る。ここでは説
明の便宜上、Ｔｓｙｎｃとして図示する。一方、前記テ
レビ信号から分離された画像の輝度信号成分を便宜上Ｄ
ＡＴＡ信号と図示する。このＤＡＴＡ信号はシフトレジ
スタ２０４に入力される。

【０１０８】シフトレジスタ２０４は、時系列的にシリ
アル入力される前記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２０３より送られる制御信号Ｔｓｆｔに基づいて動
作する。この制御信号Ｔｓｆｔは、シフトレジスタ２０
４のシフトクロックであると言い換えても良い。また、
シリアル／パラレル変換された画像１ライン分（表面伝
導型電子放出素子のｎ素子分の駆動データに相当する）
のデータは、Ｉｄ１ないしＩｄｎのｎ個の並列信号とし
て前記シフトレジスタ２０４より出力される。

【０１０９】ラインメモリ２０５は、画像１ライン分の
データを必要時間だけ記憶する為の記憶装置であり、制
御回路２０３より送られる制御信号Ｔｍｒｙに従って適
宜Ｉｄ１ないしＩｄｎの内容を記憶する。記憶された内
容は、Ｉ’ｄ１ないしＩ’ｄｎとして出力され、変調信
号発生器２０７に入力される。

【０１１０】変調信号発生器２０７は、前記画像データ
Ｉ’ｄ１ないしＩ’ｄｎ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線で、
その出力信号は、外部端子Ｄｙ１ないしＤｙｎを通じて
表示パネル２０１内の表面伝導型電子放出素子に印加さ
れる。

【０１１１】前述したように、表面伝導型電子放出素子
は電子放出に明確なしきい値電圧を有しており、しきい
値電圧を超える電圧が印加された場合にのみ電子放出が
生じる。また、しきい値電圧を超える電圧に対しては、
表面伝導型電子放出素子への印加電圧の変化に応じて放
出電流も変化して行く。表面伝導型電子放出素子の材料
や構成、製造方法を変える事により、しきい値電圧の値
や、印加電圧に対する放出電流の変化の度合いが変わる
場合もあるが、いずれにしても以下のような事が言え
る。

【０１１２】即ち、表面伝導型電子放出素子にパルス状
の電圧を印加する場合、例えばしきい値電圧以下の電圧
を印加しても電子放出は生じないが、しきい値電圧を超
える電圧を印加する場合には電子放出を生じる。その
際、第１には電圧パルスの波高値を変化させることによ
り、出力される電子ビームの強度を制御することが可能
である。第２には、電圧パルスの幅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。

【０１１３】従って、入力信号に応じて表面伝導型電子
放出素子を変調する方式としては、電圧変調方式とパル
ス幅変調方式とが挙げられる。電圧変調方式を行う場
合、変調信号発生器２０７としては、一定の長さの電圧
パルスを発生するが、入力されるデータに応じて適宜パ
ルスの波高値を変調できる電圧変調方式の回路を用い
る。また、パルス幅変調方式を行う場合、変調信号発生
器２０７としては、一定の波高値の電圧パルスを発生す
るが、入力されるデータに応じて適宜パルス幅を変調で
きるパルス幅変調方式の回路を用いる。

【０１１４】シフトレジスタ２０４やラインメモリ２０
５は、デジタル信号式のものでもアナログ信号式のもの
でもよく、画像信号のシリアル／パラレル変換や記憶が
所定の速度で行えるものであればよい。

【０１１５】デジタル信号式を用いる場合には、同期信
号分離回路２０６の出力信号ＤＡＴＡをデジタル信号化
する必要がある。これは同期信号分離回路２０６の出力
部にＡ／Ｄ変換器を設けることで行える。

【０１１６】また、これと関連して、ラインメモリ２０
５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２０７に設けられる回路が若干異なるも
のとなる。

【０１１７】即ち、デジタル信号で電圧変調方式の場
合、変調信号発生器２０７には、例えば良く知られてい
るＤ／Ａ変換回路を用い、必要に応じて増幅回路等を付
け加えればよい。また、デジタル信号でパルス幅変調方
式の場合、変調信号発生器２０７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
ことで容易に構成することができる。更に、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
めの増幅器を付け加えてもよい。

【０１１８】一方、アナログ信号で電圧変調方式の場
合、変調信号発生器２０７には、例えばよく知られてい
るオペアンプ等を用いた増幅回路を用いればよく、必要
に応じてレベルシフト回路等を付け加えてもよい。ま
た、アナログ信号でパルス幅変調方式の場合、例えばよ
く知られている電圧制御型発振回路（ＶＣＯ）を用いれ
ばよく、必要に応じて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け加えてもよ
い。

【０１１９】以上のような表示パネル２０１及び駆動回
路を有する本発明の画像形成装置は、外部端子Ｄｘ１〜
Ｄｘｍ及びＤｙ１〜Ｄｙｎから電圧を印加することによ
り、任意の電子放出素子１０４から電子を放出させるこ
とができ、高圧端子Ｈｖを通じてメタルバック１１５あ
るいは透明電極（不図示）に高電圧を印加して電子ビ−
ムを加速し、加速した電子ビームを蛍光膜１１４に衝突
させることで生じる励起・発光によって、ＮＴＳＣ方式
のテレビ信号に応じてテレビジョン表示を行うことがで
きるものである。

【０１２０】尚、以上説明した構成は、表示等に用いら
れる本発明の画像形成装置を得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、画像形成装置の用途に適する
よう、適宜選択されるものである。また、入力信号例と
してＮＴＳＣ方式を挙げたが、本発明の画像形成装置は
これに限られるものではなく、ＰＡＬ，ＳＥＣＡＭ方式
等の他の方式でもよく、更には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方式でもよい。

【０１２１】次に、前述の梯型配置の電子源及びこれを
用いた本発明の画像形成装置の一例について、図１１及
び図１２を用いて説明する。

【０１２２】図１１において、１は基板、１０４は表面
伝導型電子放出素子、３０４は表面伝導型電子放出素子
１０４を接続する共通配線で１０本設けられており、各
々外部端子Ｄ１〜Ｄ１０を有している。

【０１２３】表面伝導型電子放出素子１０４は、基板１
上に並列に複数個配置される。これを素子行と呼ぶ。そ
してこの素子行が複数行配置されて電子源を構成してい
る。

【０１２４】各素子行の共通配線３０４（例えば外部端
子Ｄ１とＤ２の共通配線３０４）間に適宜の駆動電圧を
印加することで、各素子行を独立に駆動することが可能
である。即ち、電子ビームを放出させたい素子行にはし
きい値電圧を超える電圧を印加し、電子ビームを放出さ
せたくない素子行にはしきい値電圧以下の電圧を印加す
るようにすればよい。このような駆動電圧の印加は、各
素子行間に位置する共通配線Ｄ２〜Ｄ９について、各々
相隣接する共通配線３０４、即ち相隣接する外部端子Ｄ
２とＤ３，Ｄ４とＤ５，Ｄ６とＤ７，Ｄ８とＤ９の共通
配線３０４を一体の同一配線としても行うことができ
る。

【０１２５】図１２は、上記梯型配置の電子源を備えた
表示パネル３０１の構造を示す図である。

【０１２６】図１２において、３０２はグリッド電極、
３０３は電子が通過するための開口、Ｄ１〜Ｄｍは各表
面伝導型電子放出素子に電圧を印加するための外部端
子、Ｇ１〜Ｇｎはグリッド電極３０２に接続された端子
である。また、各素子行間の共通配線３０４は一体の同
一配線として基板１上に形成されている。

【０１２７】尚、図１２において図８と同じ符号は同じ
部材を示すものであり、図８に示される単純マトリクス
配置の電子源を用いた表示パネル２０１との大きな違い
は、基板１とフェースプレート１１６の間にグリッド電
極３０２を備えている点である。

【０１２８】基板１とフェースプレート１１６の間に
は、上記のようにグリッド電極３０２が設けられてい
る。このグリッド電極３０２は、表面伝導型電子放出素
子１０４から放出された電子ビームを変調することがで
きるもので、梯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に、
各表面伝導型電子放出素子１０４に対応して１個づつ円
形の開口３０３を設けたものとなっている。

【０１２９】グリッド電極３０２の形状や配置位置は、
必ずしも図１２に示すようなものでなくともよく、開口
３０３をメッシュ状に多数設けることもあり、またグリ
ッド電極３０２を、例えば表面伝導型電子放出素子１０
４の周囲や近傍に設けてもよい。

【０１３０】外部端子Ｄ１〜Ｄｍ及びＧ１〜Ｇｎは不図
示の駆動回路に接続されている。そして、素子行を１列
づつ順次駆動（走査）していくのと同期して、グリッド
電極３０２の列に画像１ライン分の変調信号を印加する
ことにより、各電子ビームの蛍光膜１１４への照射を制
御し、画像を１ラインづつ表示することができる。

【０１３１】以上のように、本発明の画像形成装置は、
単純マトリクス配置及び梯型配置のいずれの本発明の電
子源を用いても得ることができ、上述したテレビジョン
放送の表示装置のみならず、テレビ会議システム、コン
ピューター等の表示装置として好適な画像形成装置が得
られる。更には、感光ドラム等とで構成した光プリンタ
−の露光装置としても用いることができるものである。

【０１３２】

【実施例】以下に実施例を挙げ、本発明を更に説明す
る。

【０１３３】［実施例１］本実施例は、図２の（ａ），
（ｂ）に示した工程を実施し、薄膜２１の形状を観察し
た例である。以下の工程ａ，ｂは図２の（ａ）〜（ｂ）
に対応する。

【０１３４】工程ａ：基板１として石英基板を用い、こ
れを有機溶剤により充分に洗浄後、該基板１上に、真空
蒸着法により、厚さ５０ÅのＴｉ、厚さ１０００ÅのＮ
ｉを順次堆積した。その後、フォトリソグラフィー技術
によりパターニングして素子電極間隔Ｌが３μｍ、幅Ｗ
が３００μｍの素子電極４，５を形成した。

【０１３５】工程ｂ：素子電極４，５を形成した基板１
上に、有機パラジウム（奥野製薬（株）製；ｃｃｐ−４
２３０）含有溶液をエアレススプレー法にて塗布した
後、クリーンオーブン中大気下にて３００℃，１０分間
の焼成を行い、酸化パラジウム（ＰｄＯ）微粒子（平均
粒径：６０Å）からなる薄膜２１を形成した。

【０１３６】上記のようにして作製した薄膜２１の形状
をＦＥ−ＳＥＭにて観察したところ、従来のように有機
パラジウム含有溶液をスピンナー塗布して形成した薄膜
に比べ、全体的に膜の均一性が高かった。

【０１３７】［実施例２］本実施例では、実施例１の工
程ｂにおいて、エアレススプレー法に代えて静電スプレ
ー法により有機パラジウム含有溶液を塗布した以外は、
実施例１と同様にして薄膜２１を形成した。

【０１３８】上記のようにして作製した薄膜２１の形状
をＦＥ−ＳＥＭにて観察したところ、実施例１と同様、
全体的に膜の均一性が高かった。また、本実施例で作製
した薄膜２１は、基板１及び素子電極４，５との密着性
が向上していた。

【０１３９】［実施例３］本実施例は、図２の（ａ），
（ｂ）に示した工程を実施し、薄膜２１の形状を観察し
た例である。以下の工程ａ，ｂは図２の（ａ）〜（ｂ）
に対応する。

【０１４０】工程ａ：基板１として石英基板を用い、こ
れを有機溶剤により充分に洗浄後、該基板１上に、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５０ÅのＴｉ、厚さ１０００ÅのＮｉ
を順次堆積した。その後、リフトオフ法により、素子電
極間隔Ｌが３μｍ、幅Ｗが３００μｍの素子電極４，５
を形成した。

【０１４１】工程ｂ：素子電極４，５を形成した基板１
上に、有機パラジウム（奥野製薬（株）製；ｃｃｐ−４
２３０）含有溶液を静電スプレー法にて塗布した後、更
にその上に同じ有機パラジウム含有溶液をスピンナー法
にて塗布し、その後、クリーンオーブン中大気下にて３
００℃，１０分間の焼成を行い、酸化パラジウム（Ｐｄ
Ｏ）微粒子（平均粒径：６０Å）からなる薄膜２１を形
成した。

【０１４２】上記のようにして作製した薄膜２１の形状
をＦＥ−ＳＥＭにて観察したところ、全体的に膜の均一
性が高かった。また、本実施例で作製した薄膜２１は、
基板１及び素子電極４，５との密着性も高かった。

【０１４３】比較のために、上記工程ｂにおいて、有機
パラジウム含有溶液の塗布を、スピンナー法のみで行っ
たもの、静電スプレー法のみで行ったものについても、
同様に薄膜の観察を行った。その結果、スピンナー法の
みを用いて形成した薄膜は膜の均一性に劣り、密着性も
低かった。また、静電スプレー法のみを用いて形成した
薄膜は密着性は高かったものの、素子電極４，５エッジ
部のバリの影響と思われるが、電極エッジ部近傍に膜が
形成されていない部分が有った。

【０１４４】本実施例のように、素子電極にバリ等の形
状欠陥が発生している場合には、有機金属含有溶液の塗
布に、静電スプレー法とスピンナー法等を組み合わせる
ことは、薄膜２１の均一性及び密着性に有効であること
が明らかになった。

【０１４５】［実施例４］本実施例の表面伝導型電子放
出素子として、図１に示した表面伝導型電子放出素子を
作製した。図１（ａ）は表面伝導型電子放出素子の平面
図を、図１（ｂ）は断面図を示している。なお、図中の
Ｗは素子電極４，５の幅、Ｌは素子電極４，５間の間
隔、ｄは素子電極の厚さを表している。

【０１４６】図２を用いて、本実施例の表面伝導型電子
放出素子の製造方法を述べる。尚、以下の工程ａ〜ｄは
図２の（ａ）〜（ｄ）に対応する。

【０１４７】工程ａ：基板１として石英基板を用い、こ
れを有機溶剤により充分に洗浄後、該基板１上に真空蒸
着法によりＰｔを堆積し、素子電極間隔Ｌが３μｍ、幅
Ｗが５００μｍ、厚さｄが３００Åの素子電極４，５を
形成した。

【０１４８】工程ｂ：素子電極４，５を形成した基板１
上の全面に有機パラジウム（奥野製薬（株）製；ｃｃｐ
−４２３０）含有溶液を静電スプレー法にて塗布した
後、クリーンオーブンで３００℃，１０分間の大気焼成
を行い、酸化パラジウム（ＰｄＯ）微粒子（平均粒径：
６０Å）からなる薄膜２１を形成した。この薄膜２１の
膜厚は０．０２μｍ、シート抵抗は２×１０⁴ Ω／□で
あった。

【０１４９】工程ｃ：導電性薄膜３となる領域（２００
μｍ×３００μｍ）の薄膜２１上をＯＭＲレジストにて
マスクした後、Ａｒガスにて余分なＰｄＯ微粒子をドラ
イエッチングして除去し、その後ＵＶ／Ｏ₃ アッシャー
にて上記レジストを除去して、導電性薄膜３とした。

【０１５０】工程ｄ：次に、素子電極４，５及び導電性
薄膜３等を形成した上記基板１を図５の測定評価系の真
空装置５５内に設置し、排気ポンプ５６にて排気して、
真空装置５５内を約１０^-6Ｔｏｒｒの真空度とした。こ
の後、素子電圧Ｖｆを印加するための電源５１により素
子電極４，５間に電圧を印加し、フォ−ミング処理する
ことにより、電子放出部２を形成した。フォ−ミング処
理には図４（ａ）に示した電圧波形を用いた。

【０１５１】本実施例では、図４（ａ）中のＴ１を１ｍ
秒、Ｔ２を１０ｍ秒とし、波高値（フォ−ミング時のピ
−ク電圧）は５Ｖとし、約６０秒間のフォーミング処理
を行った。

【０１５２】以上のようにして作製した表面伝導型電子
放出素子の電子放出特性の測定を、上述の測定評価系を
用いて行った。

【０１５３】尚、測定条件は、アノ−ド電極５４と表面
伝導型電子放出素子の距離Ｈを４ｍｍ、アノ−ド電極５
４の電位を１ｋＶ、電子放出特性測定時の真空装置５５
内の真空度を約１×１０^-6.5Ｔｏｒｒとした。

【０１５４】その結果、本実施例における製造工程を経
た素子は、数回の作製に対して、図６中の実線で示した
ような電流−電圧特性が得られ、素子毎のバラツキも小
さかった。本実施例の代表的な素子は、素子電圧８Ｖ程
度から急激に放出電流Ｉｅが増加し、素子電圧１４Ｖで
素子電流Ｉｆが２．２ｍＡ、放出電流Ｉｅが１．１μＡ
となり、電子放出効率η＝Ｉｅ／Ｉｆ（％）は０．０５
％であった。

【０１５５】［実施例５］本実施例では、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図７に示し
たような電子源を用いて、図８に示したような画像形成
装置を作製した例を説明する。

【０１５６】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
７，図８，図１５，図１６において同じ符号は同じ部材
を示す。

【０１５７】ここで、１は基板、１０２はＸ方向配線
（下配線とも呼ぶ）、１０３はＹ方向配線（上配線とも
呼ぶ）、３は導電性薄膜、４，５は素子電極、４０１は
層間絶縁層、４０２は素子電極４と下配線１０２との電
気的接続のためのコンタクトホ−ルである。

【０１５８】まず、電子源の製造方法を図１７を用いて
工程順に従って具体的に説明する。尚、以下の工程ａ〜
ｊは、図１７の（ａ）〜（ｊ）に対応する。

【０１５９】工程ａ：清浄化した石英基板１上に、真空
蒸着により厚さ５０ÅのＣｒ、厚さ６０００ÅのＡｕを
順次積層した後、ホトレジスト（ＡＺ１３７０ヘキス
ト社製）をスピンナ−により回転塗布、ベ−クした後、
ホトマスク像を露光、現像して、下配線１０２のレジス
トパタ−ンを形成し、Ａｕ／Ｃｒ堆積膜をウエットエッ
チングして、所望の形状の下配線１０２を形成した。

【０１６０】工程ｂ：次に、厚さ０．５μｍのシリコン
酸化膜からなる層間絶縁層４０１をＲＦスパッタ法によ
り堆積した。

【０１６１】工程ｃ：工程ｂで堆積したシリコン酸化膜
にコンタクトホ−ル４０２を形成するためのホトレジス
トパタ−ンを作り、これをマスクとして層間絶縁層４０
１をエッチングしてコンタクトホ−ル４０２を形成し
た。エッチングはＣＦ₄ とＨ₂ガスを用いたＲＩＥ（Ｒ
ｅａｃｔｉｖｅＩｏｎＥｔｃｈｉｎｇ）法によっ
た。

【０１６２】工程ｄ：その後、素子電極４，５と素子電
極間ギャップＧとなるべきパタ−ンをホトレジスト（Ｒ
Ｄ−２０００Ｎ−４１日立化成社製）で形成し、真空
蒸着法により、厚さ５０ÅのＴｉ、厚さ１０００ÅのＮ
ｉを順次堆積した。ホトレジストパタ−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が３μｍ、幅Ｗが３００μｍの素子電極４，５を形
成した。

【０１６３】工程ｅ：素子電極４，５の上に上配線１０
３のホトレジストパタ−ンを形成した後、厚さ５０Åの
Ｔｉ，厚さ５０００Å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１０３を形成した。

【０１６４】工程ｆ：コンタクトホール４０２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５０ÅのＴｉ，厚さ５０００Å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４０２を埋め込んだ。

【０１６５】工程ｇ：上記基板全面に実施例４と同様の
方法でＰｄＯ微粒子からなる薄膜２１を形成した。

【０１６６】工程ｈ：素子電極ギャップ間の領域の薄膜
２１上に、ＯＭＲレジスト４０３をパターン形成した。

【０１６７】工程ｉ：Ａｒガスを用いてエッチングし、
ＯＭＲレジスト４０３を形成した領域以外のＰｄＯ微粒
子を除去した。

【０１６８】工程ｊ：ＵＶ／Ｏ₃ アッシングによりＯＭ
Ｒレジスト４０３を剥離して、所望のパターンを有する
ＰｄＯ微粒子膜からなる導電性薄膜３を得た。

【０１６９】以上の工程により、基板１上に下配線１０
２、層間絶縁層４０１、上配線１０３、素子電極４，
５、導電性薄膜３等を形成した。

【０１７０】以上のようにして未フォ−ミングの表面伝
導型電子放出素子を同一基板上に多数個同時に作製した
電子源において、各表面伝導型電子放出素子の素子抵抗
のバラツキをみたところ、従来の作製法で作製した電子
源と比較して、そのバラツキが３分の１以下に抑えられ
ていた。

【０１７１】次に、上記の未フォ−ミングの電子源を用
いて画像形成装置を作製した。作製手順を図８及び図９
を参照して以下に説明する。

【０１７２】まず、未フォ−ミングの電子源の基板１を
リアプレ−ト１１１に固定した後、基板１の５ｍｍ上方
に、フェ−スプレ−ト１１６（ガラス基板１１３の内面
に画像形成部材であるところの蛍光膜１１４とメタルバ
ック１１５が形成されて構成される。）を支持枠１１２
を介し配置し、フェ−スプレ−ト１１６、支持枠１１
２、リアプレ−ト１１１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。また、リアプレ−ト１１１への基板１の固定もフリ
ットガラスで行った。

【０１７３】画像形成部材であるところの蛍光膜１１４
は、モノクロ−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（図９（ａ）参照）を
採用し、先に黒色導電材１２１でブラックストライプを
形成し、その間隙部にスラリー法により各色蛍光体１２
２を塗布して蛍光膜１１４を作製した。黒色導電材１２
１としては、通常よく用いられている黒鉛を主成分とす
る材料を用いた。

【０１７４】また、蛍光膜１１４の内面側にはメタルバ
ック１１５を設けた。メタルバック１１５は、蛍光膜１
１４の作製後、蛍光膜１１４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、Ａ
ｌを真空蒸着することで作製した。

【０１７５】フェ−スプレ−ト１１６には、更に蛍光膜
１１４の導電性を高めるため、蛍光膜１１４の外面側に
透明電極が設けられる場合もあるが、本実施例では、メ
タルバック１１５のみで十分な導電性が得られたので省
略した。

【０１７６】前述の封着を行う際、カラーの場合は各色
蛍光体１２２と電子放出素子１０４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。

【０１７７】以上のようにして完成した外囲器１１８内
の雰囲気を排気管（不図示）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Ｄｘ１ないし
ＤｘｍとＤｙ１ないしＤｙｎを通じ、実施例４に示した
要領で電子放出素子１０４の素子電極４，５間に電圧を
印加し、前述のフォ−ミング処理を行い、電子放出部２
を形成した。

【０１７８】この後、不図示の排気管を通じ、外囲器１
１８内を１０^-7Ｔｏｒｒ程度の真空度とし、該排気管を
ガスバ−ナで熱することで溶着し、外囲器１１８の封止
を行った。最後に、封止後の真空度を維持するために、
高周波加熱法でゲッタ−処理を行った。ゲッターはＢａ
を主成分とした。

【０１７９】以上のようにして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２０１（図８参照）に
おいて、容器外端子Ｄｘ１ないしＤｘｍと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
生手段により各々電子放出素子１０４に印加することに
より電子放出させると共に、高圧端子Ｈｖを通じてメタ
ルバック１１５に数ｋＶ以上の高圧を印加して、電子ビ
−ムを加速し、蛍光膜１１４に衝突させ、励起・発光さ
せることで画像の表示を行なった。その結果、本実施例
で作製した電子源は各表面伝導型電子放出素子の特性間
のバラツキが小さいことから、良好な表示画像が得られ
た。

【０１８０】［実施例６］本実施例では、実施例５と同
様に多数の表面伝導型電子放出素子を単純マトリクス配
置した図７に示したような電子源を用いて、図８に示し
たような画像形成装置を作製した別の例を説明する。

【０１８１】本実施例は、表面伝導型電子放出素子の導
電性薄膜３（図１参照）のパターンを形成するために、
遮蔽部材を用いた点が実施例５と大きく異なる。

【０１８２】まず、電子源の製造方法を図１８を用いて
工程順に従って具体的に説明する。尚、以下の工程ａ〜
ｇは、図１８の（ａ）〜（ｇ）に対応する。

【０１８３】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５０ÅのＣｒ、厚さ６０
００ÅのＡｕを順次積層した後、ホトレジスト（ＡＺ１
３７０ヘキスト社製）をスピンナ−により回転塗布、
ベ−クした後、ホトマスク像を露光、現像して、下配線
１０２のレジストパタ−ンを形成し、Ａｕ／Ｃｒ堆積膜
をウエットエッチングして、所望の形状の下配線１０２
を形成した。

【０１８４】工程ｂ：次に、厚さ１．０μｍのシリコン
酸化膜からなる層間絶縁層４０１をＲＦスパッタ法によ
り堆積した。

【０１８５】工程ｃ：工程ｂで堆積したシリコン酸化膜
にコンタクトホ−ル４０２を形成するためのホトレジス
トパタ−ンを作り、これをマスクとして層間絶縁層４０
１をエッチングしてコンタクトホ−ル４０２を形成し
た。エッチングはＣＦ₄ とＨ₂ガスを用いたＲＩＥ（Ｒ
ｅａｃｔｉｖｅＩｏｎＥｔｃｈｉｎｇ）法によっ
た。

【０１８６】工程ｄ：その後、素子電極４，５と素子電
極間ギャップＧとなるべきパタ−ンをホトレジスト（Ｒ
Ｄ−２０００Ｎ−４１日立化成社製）で形成し、真空
蒸着法により、厚さ５０ÅのＴｉ、厚さ１０００ÅのＮ
ｉを順次堆積した。ホトレジストパタ−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が３μｍ、幅Ｗが３００μｍの素子電極４，５を形
成した。

【０１８７】工程ｅ：素子電極４，５の上に上配線１０
３のホトレジストパタ−ンを形成した後、厚さ５０Åの
Ｔｉ，厚さ５０００Å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１０３を形成した。

【０１８８】工程ｆ：図１９に本工程に関わる前記導電
性薄膜３のパターンを形成するために用いた遮蔽部材３
２の平面図の一部を示す。該遮蔽部材３２は素子電極
４，５間のギャップＬ１及びこの近傍に開口３１を有す
る金属製の薄板である。

【０１８９】図２０に、上述の遮蔽部材３２を用いて所
望の位置に導電性薄膜３を形成する工程の詳細図を示
す。図中、３３はノズル、３４はノズルより噴霧した有
機金属溶液の霧である。

【０１９０】この遮蔽部材３２を素子電極等を形成した
基板１上で位置合わせをして、基板１上に載せて固定し
た。その上から有機Ｐｄ（奥野製薬（株）製、ｃｃｐ−
４２３０）を酢酸ブチルで稀釈した溶液をノズル３３よ
り噴霧し、塗布した。この際、ノズル３３と基板１を相
対的に走査し、溶液が均一に塗布されるようにした。そ
の後、遮蔽部材３２を取り外し、３００℃で１０分間の
加熱焼成処理をし、所望のパターンの導電性薄膜３を得
た。

【０１９１】以上のようにして形成されたＰｄを主元素
とする微粒子からなる導電性薄膜３の膜厚は１００Å、
シート抵抗値は５×１０⁴ Ω／□であった。

【０１９２】工程ｇ：コンタクトホール４０２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５０ÅのＴｉ，厚さ５０００Å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４０２を埋め込んだ。

【０１９３】以上の工程により、基板１上に下配線１０
２、層間絶縁層４０１、上配線１０３、素子電極４，
５、導電性薄膜３等を形成し、本実施例の電子源を得
た。

【０１９４】以上のようにして得られた未フォ−ミング
の電子源を用いて、実施例６と全く同様にして画像形成
装置を作製し画像の表示を行なったところ、各表面伝導
型電子放出素子の特性間のバラツキが少なく良好な表示
画像が得られた。

【０１９５】本実施例では、実施例５に比べて電子源の
製造工程を簡略化できた。

【０１９６】［実施例７］実施例６で説明した工程ｆに
おいて、図２０のノズル３４より有機金属溶液を噴霧す
る際に、基板１を接地し、ノズル３４部分にパルス的に
−６０ｋＶの高電圧を印加した以外は、実施例６と全く
同様にして電子源を作製した。尚、上記パルスのＯＮ，
ＯＦＦは１００ｍｓ毎に行なった。

【０１９７】以上のようにして得られた未フォ−ミング
の電子源を用いて、実施例６と全く同様にして画像形成
装置を作製し画像の表示を行なったところ、各表面伝導
型電子放出素子の特性間のバラツキが少なく良好な表示
画像が得られた。また、長時間連続して画像表示を行っ
ても、表面伝導型電子放出素子の素子特性の劣化が観察
されず、安定して画像表示を続けることができた。

【０１９８】［実施例８］図２１は、実施例５〜７の表
示パネル（ディスプレイパネル）２０１（図８参照）
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
した本発明の画像表示装置の一例を示す図である。

【０１９９】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
０８，１００９及び１０１０は画像メモリインターフェ
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、１０１４は
入力部である。

【０２００】尚、本表示装置は、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、記憶などに関する回路やス
ピーカーなどについては説明を省略する。

【０２０１】以下、画像信号の流れに沿って各部を説明
してゆく。

【０２０２】先ず、ＴＶ信号受信回路１０１３は、例え
ば電波や空間光通信などのような無線伝送系を用いて伝
送されるＴＶ画像信号を受信するための回路である。

【０２０３】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、ＳＥ
ＣＡＭ方式などの諸方式でも良い。また、これらよりさ
らに多数の走査線よりなるＴＶ信号、例えばＭＵＳＥ方
式をはじめとするいわゆる高品位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２０１の利点
を生かすのに好適な信号源である。

【０２０４】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。

【０２０５】画像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などのような有線伝送系を
用いて伝送されるＴＶ画像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。

【０２０６】画像入力インターフェース回路１０１１
は、例えばＴＶカメラや画像読取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。

【０２０７】画像メモリインターフェース回路１０１０
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。

【０２０８】画像メモリインターフェース回路１００９
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１０
０４に出力される。

【０２０９】画像メモリ−インターフェース回路１００
８は、いわゆる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
に出力される。

【０２１０】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、コンピュータネッ
トワークもしくはプリンタ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
力を行なうのはもちろんのこと、場合によっては本表示
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なうことも可能である。

【０２１１】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、或いはＣＰＵ１００６
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や、
画像処理を行なうためのプロセッサなどをはじめとして
画像の生成に必要な回路が組み込まれている。

【０２１２】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。

【０２１３】ＣＰＵ１００６は、主として本表示装置の
動作制御や、表示画像の生成、選択、編集に関わる作業
を行なう。

【０２１４】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２０１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。また、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１００２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、
或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をアクセスして画像デー
タや文字・図形情報を入力する。

【０２１５】尚、ＣＰＵ１００６は、むろんこれ以外の
目的の作業にも関わるものであっても良い。例えば、パ
ーソナルコンピュータやワードプロセッサなどのよう
に、情報を生成したり処理する機能に直接関わっても良
い。或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ーネットワーク
と接続し、例えば数値計算などの作業を外部機器と協同
して行なっても良い。

【０２１６】入力部１０１４は、前記ＣＰＵ１００６に
使用者が命令やプログラム、或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
など多様な入力機器を用いることが可能である。

【０２１７】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、
または輝度信号とＩ信号、Ｑ信号に逆変換するための回
路である。尚、同図中に点線で示すように、デコーダ１
００４は内部に画像メモリを備えるのが望ましい。これ
は、例えばＭＵＳＥ方式をはじめとして、逆変換するに
際して画像メモリを必要とするようなテレビ信号を扱う
ためである。

【０２１８】画像メモリを備えることにより、静止画の
表示が容易になる。或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、合成をはじ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。

【０２１９】マルチプレクサ１００３は前記ＣＰＵ１０
０６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
うち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、いわゆる多画面テレ
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。

【０２２０】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。

【０２２１】ディスプレイパネル２０１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２０１
の駆動用電源（不図示）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２０１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、コントラスト、色調、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１０
０１に対して出力する場合もある。

【０２２２】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。

【０２２３】以上、各部の機能を説明したが、図２１に
例示した構成により、本表示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２
０１に表示することが可能である。即ち、テレビジョン
放送をはじめとする各種の画像信号はデコーダ１００４
において逆変換された後、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、ディ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。

【０２２４】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ＣＰＵ１００６が関与することにより、単に複数
の画像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
縦横比変換などをはじめとする画像処理や、合成、消
去、接続、入れ替え、はめ込みなどをはじめとする画像
編集を行な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良い。

【０２２５】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、コンピューターの端末機
器、ワードプロセッサをはじ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、
産業用或いは民生用として極めて応用範囲が広い。

【０２２６】尚、図２１は、表面伝導型電子放出素子を
電子ビーム源とする表示パネルを用いた画像形成装置と
する場合の構成の一例を示したに過ぎず、本発明の画像
形成装置がこれのみに限定されるものでないことは言う
までもない。

【０２２７】例えば図２１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
を追加しても良い。例えば、本画像形成装置をテレビ電
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などを構成要素に
追加するのが好適である。

【０２２８】本画像形成装置においては、とりわけ本発
明によるディスプレイパネル２０１の薄型化が容易なた
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、大画面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。

【０２２９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の製造方法
によれば以下の効果を奏する。

【０２３０】１）表面伝導型電子放出素子の電子放出用
の膜となる導電性薄膜３の均一性を高めることができ、
多数の表面伝導型電子放出素子を形成した場合におい
て、各素子特性間のバラツキを低減することができる。

【０２３１】２）上記導電性薄膜３のパターンを形成す
る際に、所望の開口を有する遮蔽部材３２を用いた場合
には、製造工程を大幅に簡略化できる。特に多数の表面
伝導型電子放出素子を配列し、大面積に亘って素子を形
成する場合に有効であり、大画面の画像形成装置におい
て、画像欠陥の発生の防止、ひいては製造歩留りの大幅
な向上が可能となる。

【０２３２】３）上記導電性薄膜３の形成に静電スプレ
ー塗布法を採用した場合には、導電性薄膜３と基板１及
び電極との密着性が高く、素子の安定性が増す。また、
素子設計の自由度が高まる。

【０２３３】４）上記導電性薄膜３の形成法として、各
種スプレー塗布法とスピンナー塗布法を組み合わせるこ
ともできるが、電極等の形成も含めてスピンナー塗布法
を用いることなく、表面伝導型電子放出素子及び電子源
並びに画像形成装置を製造することができる。これによ
り、特に大面積に渡って表面伝導型電子放出素子を多数
配列した電子源を製造する際に、大判の基板を高速回転
させる必要がなく、簡易な装置で、安全に且つ安価に上
述の電子源、及びこの電子源を用いた画像形成装置を製
造できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基本的な表面伝導型電子放出素子の一
構成例を示す図である。

【図２】図１の表面伝導型電子放出素子の製造方法の一
例を説明するための図である。

【図３】遮蔽部材を用いた本発明の製造方法を説明する
ための図である。

【図４】フォーミング処理に用いる電圧波形の一例であ
る。

【図５】表面伝導型電子放出素子の電子放出特性を測定
するための測定評価系の概略図である。

【図６】本発明の表面伝導型電子放出素子の、放出電流
Ｉｅ及び素子電流Ｉｆと、素子電圧Ｖｆの関係の典型的
な例を示す図である。

【図７】単純マトリクス配置の電子源の概略図である。

【図８】単純マトリクス配置の電子源を備えた表示パネ
ルの概略構成を示す部分切り欠き斜視図である。

【図９】表示パネルに用いる蛍光膜の構成例を示す図で
ある。

【図１０】ＮＴＳＣ方式のテレビ信号に応じて画像表示
を行う画像形成装置の駆動回路の一例を示すブロック図
である。

【図１１】梯型配置の電子源の概略図である。

【図１２】梯型配置の電子源を備えた表示パネルの概略
構成を示す部分切り欠き斜視図である。

【図１３】本発明に関わる静電スプレー塗布法を説明す
るための図である。

【図１４】バリを有する素子電極上に、静電スプレー塗
布法により有機金属薄膜を形成した状態を示す断面図で
ある。

【図１５】実施例５〜７にて示す単純マトリクス配置の
電子源の部分平面図である。

【図１６】図１５の電子源の部分断面図である。

【図１７】実施例５にて示す図１５の電子源の製造工程
を説明するための図である。

【図１８】実施例６にて示す図１５の電子源の製造方法
を説明するための図である。

【図１９】実施例６にて示す電子源の製造工程で用いた
遮蔽部材の部分平面図である。

【図２０】実施例６にて示す有機金属溶液の噴霧状態を
説明する図である。

【図２１】実施例８にて示す画像形成装置のブロック図
である。

【図２２】従来の表面伝導型電子放出素子の製造方法を
説明するための図である。

【符号の説明】

１基板２電子放出部３導電性薄膜４，５素子電極２１金属酸化物を含む薄膜３１開口３２遮蔽部材３３ノズル３４有機金属溶液の霧５０導電性薄膜３を流れる素子電流Ｉｆを測定するた
めの電流計５１表面伝導型電子放出素子に素子電圧Ｖｆを印加す
るための電源５２電子放出部２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電子放出部２より放出される電子を捕捉するため
のアノ−ド電極５５真空装置５６排気ポンプ１０２Ｘ方向配線１０３Ｙ方向配線１０４表面伝導型電子放出素子１０５結線１１１リアプレ−ト１１２支持枠１１３ガラス基板１１４蛍光膜１１５メタルバック１１６フェ−スプレ−トＨｖ高圧端子１１８外囲器１２１黒色導電材１２２蛍光体１３１ノズル１３２ジェネレータ１３３タンク１３４高圧直流電源１３５基板支持台１４１有機金属薄膜２０１表示パネル２０２走査回路２０３制御回路２０４シフトレジスタ２０５ラインメモリ２０６同期信号分離回路２０７変調信号発生器Ｖａ直流電圧源Ｖｘ直流電圧源３０１表示パネル３０２グリッド電極３０３電子が通過するための開口３０４表面伝導型電子放出素子１０４を配線する共通
配線４０１層間絶縁層４０２コンタクトホール４０３レジスト１００１ディスプレイパネル２０１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２２０１金属酸化物膜２２０２レジスト２２０３フォトマスク

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一対の素子電極を連絡する導電性薄膜に
電子放出部が設けられた表面伝導型電子放出素子の製造
方法において、上記導電性薄膜を形成する工程が、基板上に、該導電性薄膜の構成元素を含む溶液をノズル
より噴霧する工程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】前記導電性薄膜の構成元素を含む溶液を
ノズルより噴霧する工程において、前記基板上に該導電
性薄膜のパターン形状の開口を有する遮蔽部材を配置し
ておく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】前記溶液をノズルより噴霧する工程が、
スプレー塗布の工程である請求項１又は２に記載の電子
放出素子の製造方法。
【請求項４】前記溶液をノズルより噴霧する工程が、
エアレススプレー塗布の工程である請求項１又は２に記
載の電子放出素子の製造方法。
【請求項５】前記溶液をノズルより噴霧する工程が、
静電スプレー塗布の工程である請求項１又は２に記載の
電子放出素子の製造方法。
【請求項６】前記溶液をノズルより噴霧する工程が、
静電スプレー塗布とエアレススプレー塗布の工程である
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】前記溶液をノズルより噴霧する工程が静
電スプレー塗布の工程であり、該工程の後に該溶液のス
ピンナー塗布の工程を有する請求項１又は２に記載の電
子放出素子の製造方法。
【請求項８】前記溶液が、有機パラジウム溶液である
ことを特徴とする請求項１〜７いずれかに記載の電子放
出素子の製造方法。
【請求項９】請求項１〜８いずれかに記載の製造方法
により得られた電子放出素子。
【請求項１０】一対の素子電極を連絡する導電性薄膜
に電子放出部が設けられた表面伝導型電子放出素子を、
基板上に複数備えた電子源の製造方法において、上記複数の電子放出素子の導電性薄膜を形成する工程
が、基板上に、該導電性薄膜の構成元素を含む溶液をノズル
より噴霧する工程を有することを特徴とする電子源の製
造方法。
【請求項１１】前記導電性薄膜の構成元素を含む溶液
をノズルより噴霧する工程において、前記基板上に該導
電性薄膜のパターン形状の開口を有する遮蔽部材を配置
しておくことを特徴とする請求項１０に記載の電子源の
製造方法。
【請求項１２】前記溶液をノズルより噴霧する工程
が、スプレー塗布の工程である請求項１０又は１１に記
載の電子源の製造方法。
【請求項１３】前記溶液をノズルより噴霧する工程
が、エアレススプレー塗布の工程である請求項１０又は
１１に記載の電子源の製造方法。
【請求項１４】前記溶液をノズルより噴霧する工程
が、静電スプレー塗布の工程である請求項１０又は１１
に記載の電子源の製造方法。
【請求項１５】前記溶液をノズルより噴霧する工程
が、静電スプレー塗布とエアレススプレー塗布の工程で
ある請求項１０又は１１に記載の電子源の製造方法。
【請求項１６】前記溶液をノズルより噴霧する工程が
静電スプレー塗布の工程であり、該工程の後に該溶液の
スピンナー塗布の工程を有する請求項１０又は１１に記
載の電子源の製造方法。
【請求項１７】前記溶液が、有機パラジウム溶液であ
ることを特徴とする請求項１０〜１６いずれかに記載の
電子源の製造方法。
【請求項１８】前記電子源は、複数の電子放出素子を
配列した素子列を少なくとも１列以上有し、各電子放出
素子を駆動するための配線がマトリクス配置されている
ことを特徴とする請求項１０〜１７いずれかに記載の電
子源の製造方法。
【請求項１９】前記電子源は、複数の電子放出素子を
配列した素子列を少なくとも１列以上有し、各電子放出
素子を駆動するための配線が梯状配置されていることを
特徴とする請求項１０〜１７いずれかに記載の電子源の
製造方法。
【請求項２０】請求項１０〜１９いずれかに記載の製
造方法により得られた電子源。
【請求項２１】一対の素子電極を連絡する導電性薄膜
に電子放出部が設けられた表面伝導型電子放出素子を基
板上に複数備えた電子源と、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を有する
画像形成装置の製造方法において、上記複数の電子放出素子の導電性薄膜を形成する工程
が、基板上に、該導電性薄膜の構成元素を含む溶液をノズル
より噴霧する工程を有することを特徴とする画像形成装
置の製造方法。
【請求項２２】前記導電性薄膜の構成元素を含む溶液
をノズルより噴霧する工程において、前記基板上に該導
電性薄膜のパターン形状の開口を有する遮蔽部材を配置
しておくことを特徴とする請求項２２に記載の画像形成
装置の製造方法。
【請求項２３】前記溶液をノズルより噴霧する工程
が、スプレー塗布の工程である請求項２１又は２２に記
載の画像形成装置の製造方法。
【請求項２４】前記溶液をノズルより噴霧する工程
が、エアレススプレー塗布の工程である請求項２１又は
２２に記載の画像形成装置の製造方法。
【請求項２５】前記溶液をノズルより噴霧する工程
が、静電スプレー塗布の工程である請求項２１又は２２
に記載の画像形成装置の製造方法。
【請求項２６】前記溶液をノズルより噴霧する工程
が、静電スプレー塗布とエアレススプレー塗布の工程で
ある請求項２１又は２２に記載の画像形成装置の製造方
法。
【請求項２７】前記溶液をノズルより噴霧する工程が
静電スプレー塗布の工程であり、該工程の後に該溶液の
スピンナー塗布の工程を有する請求項２１又は２２に記
載の画像形成装置の製造方法。
【請求項２８】前記溶液が、有機パラジウム溶液であ
ることを特徴とする請求項２１〜２７いずれかに記載の
画像形成装置の製造方法。
【請求項２９】前記電子源は、複数の電子放出素子を
配列した素子列を少なくとも１列以上有し、各電子放出
素子を駆動するための配線がマトリクス配置されている
ことを特徴とする請求項２１〜２８いずれかに記載の画
像形成装置の製造方法。
【請求項３０】前記電子源は、複数の電子放出素子を
配列した素子列を少なくとも１列以上有し、各電子放出
素子を駆動するための配線が梯状配置されていることを
特徴とする請求項２１〜２８いずれかに記載の画像形成
装置の製造方法。
【請求項３１】請求項２１〜３０いずれかに記載の製
造方法により得られた画像形成装置。