JPH09167584A - 電子放出素子、電子源、及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高品位画像形成装置を実現し得る電子ビーム
源としての電子放出素子を提供する。 【解決手段】 素子電極２，３間に、電子放出部５を有
する導電性膜４を備える電子放出素子において、電子放
出部５を境にした一方の導電性膜４上に金属被膜６が形
成され、他方の導電性膜４上に金属酸化物被膜７が形成
されていることを特徴とする。 【効果】 良好な電子放出特性と長寿命化を同時に実現
することができる。

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、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
ａｎｄ Ｗ．Ｗ． Ｄｏｌａｎ，“Ｆｉｅｌｄ Ｅｍ
ｉｓｓｉｏｎ”， Ａｄｖａｎｃｅ ｉｎ Ｅｌｅｃｔ
ｒｏｎ Ｐｈｙｓｉｃｓ， ８，８９（１９５６）ある
いはＣ．Ａ． Ｓｐｉｎｄｔ， “Ｐｈｙｓｉｃａｌ
Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｔｈｉｎ−ｆｉｌｍｆｉ
ｅｌｄ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｃａｔｈｏｄｅｓ ｗｉｔ
ｈ ｍｏｌｙｂｄｅｎｕｍ ｃｏｎｅｓ”， 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， “Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｆＴｕｎｎｅｌ−Ｅｍ
ｉｓｓｉｏｎ Ｄｅｖｉｃｅｓ”， 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， Ｒａｄｉｏ Ｅｎｇ．
Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｐｈｙｓ．， 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：“Ｔｈｉｎ Ｓｏｌｉｄ
Ｆｉｌｍｓ”， ９，３１７（１９７２）］、Ｉｎ₂
Ｏ₃ ／ＳｎＯ₂ 薄膜によるもの［Ｍ．Ｈａｒｔｗｅｌｌ
ａｎｄ Ｃ．Ｇ． Ｆｏｎｓｔａｄ：“ＩＥＥＥ Ｔ
ｒａｎｓ． ＥＤ Ｃｏｎｆ．”， 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２００３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、同
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】尚、従来、多数の表面伝導型電子放出素子
より構成された電子源より、電子放出させ、蛍光体の発
光をさせる素子の選択は、上述の多数の表面伝導型電子
放出素子を並列に配置し結線した配線（行方向配線と呼
ぶ）と、行方向配線と直交する方向に（列方向と呼ぶ）
該電子放出素子と蛍光体間の空間に設置された制御電極
（グリッドと呼ぶ）への適当な駆動信号によるものであ
る（例えば、本出願人による特開平１−２８３７４９号
公報等参照）。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】前記電子源、画像形成
装置等に用いられる電子放出素子については、明るい表
示画像を安定して提供できるよう更に安定な電子放出特
性及び電子放出の効率向上が要望されている。

【００１４】上記電子放出の効率とは、例えば前述の表
面伝導型電子放出素子であれば、導電性膜の両端に電圧
を印加した際に、これに流れる電流（以下、「素子電
流」と呼ぶ。）と真空中に放出される電流（以下、「放
出電流」と呼ぶ。）との比で評価されるものであり、素
子電流が小さく、放出電流が大きい電子放出素子が望ま
れている。

【００１５】安定的に制御し得る電子放出特性と効率の
より一層の向上がなされれば、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、低電流で明るい高
品位な画像形成装置、例えばフラットテレビが実現され
る。また、低電流化に伴い、画像形成装置を構成する駆
動回路等のローコスト化も図れる。

【００１６】しかしながら、上述のＭ．ハートウェルの
電子放出素子にあっては、安定な電子放出特性及び電子
放出効率について、必ずしも満足のゆくものが得られて
おらず、これを用いて高輝度で動作安定性に優れた画像
形成装置を提供することは極めて難しいというのが実状
である。

【００１７】従って、上記のような応用に用いられる電
子放出素子は、実用的な印加電圧に対して良好な電子放
出特性を有し、長時間にわたってその特性を保持し続け
られることが必要である。

【００１８】本発明者らは、上記の点について詳細な検
討を行った結果、表面伝導型電子放出素子の寿命（電子
放出特性の劣化時間）は、主に導電性膜の駆動経時劣化
によって制限されていることが分かった。これは、表面
伝導型電子放出は冷電子放出であるが、非常に薄い膜に
比較的大きな電流密度の素子電流が流れ、また、電子放
出の際、電子は特に電子放出部の高電位側の導電性膜上
で散乱を起こすため、徐々に電子放出部近傍の温度が上
昇し、主に高電位側の導電性膜が融解、凝集するためと
考えている。

【００１９】従って、表面伝導型電子放出素子の寿命を
改善するためには、小さい素子電流で大きい電子放出電
流が得られ（高効率）、かつ、導電性膜をより高融点の
材料で構成するのが好ましい。しかしながら、一般に、
高融点金属（あるいは半導体）薄膜に通電フォーミング
によって電子放出部を形成するためには、非常に大きな
電力を要する。なお、ここで言う高融点金属（あるいは
半導体）とは、Ｗ，Ｒｅ，Ｔａ，Ｍｏ，Ｉｒ，Ｈｆ等の
金属、ＨｆＢ₂ ，ＺｒＢ₂ ，ＬａＢ₆ ，ＣｅＢ₆ ，ＹＢ
₄ ，ＧｄＢ₄ 等の堋化物、ＴｉＣ，ＺｒＣ，ＨｆＣ，Ｔ
ａＣ，ＮｂＣ，ＳｉＣ，ＷＣ等の炭化物、ＴｉＮ，Ｚｒ
Ｎ，ＨｆＮ等の窒化物、カーボン等を示している。通電
フォーミングに必要な電力は、導電性膜の厚さや抵抗
値、膜形成後の加熱処理や雰囲気処理等の後処理、フォ
ーミング電圧の印加波形等によって変化するので、通電
フォーミングに要する電力をある程度小さく設計するこ
とは可能であるが、高融点材料からなる膜のフォーミン
グ電力を十分小さくすることは困難であり、また、所望
の膜厚、抵抗値を得るための製造マージンも狭い。

【００２０】ディスプレイに用いる電子源のように同一
基板上に多数の電子放出素子を作製する場合、複数の電
子放出素子（例えば１ライン）を同時にフォーミングで
きることが望ましいが、素子１個当たりのフォーミング
電力が大きいと、同時にフォーミングできる素子数が制
限されてしまうので好ましくない。

【００２１】従って、導電性膜に用いる材料を選択する
場合、良好な電子放出部を低電力の通電フォーミングに
よって容易に形成でき、且つより高い融点を持つ金属な
いし半導体が望ましい。しかしながら、上記条件を満足
する材料は得難く、さらに、その様な材料を好適な形態
で形成するための製造プロセスのマージンも狭くなって
しまう。

【００２２】従って、導電性膜に用いる材料固有の性質
や導電性膜の形成手法に制限されることなく、上記条件
を満足する電子放出部を形成する技術が望まれている。

【００２３】本発明は、上記問題を鑑み、良好な電子放
出特性と長寿命化を同時に実現する電子放出素子の構成
と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。

【００２４】

【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、その構成は以下の通りである。

【００２５】本発明の第一は、対向する一対の素子電極
間に、電子放出部を有する導電性膜を備える電子放出素
子において、該導電性膜上には少なくとも金属によって
被覆された領域と金属酸化物によって被覆された領域と
を有することを特徴とする電子放出素子にある。

【００２６】上記本発明第一の電子放出素子は、さらに
その特徴として、「前記金属によって被覆された領域
は、前記電子放出部を境にした一方の前記導電性膜上に
あり、前記金属酸化物によって被覆された領域は、他方
の前記導電性膜上にある」こと、「前記導電性膜上に被
覆された金属の融点が、前記導電性膜の融点より高い」
こと、「前記導電性膜上に被覆された金属の蒸気圧が少
なくとも大気圧から１０のマイナス１１乗トールとなる
温度範囲において、ほぼ同一温度での該金属の蒸気圧が
前記導電性膜の構成材料の蒸気圧より低い」こと、「前
記導電性膜上に被覆された金属は、タングステンであ
る」こと、「前記導電性膜上に被覆された金属酸化物
は、アルカリ土類金属、希土類金属、チタニウム、ジル
コニウム、ハフニウムの内、少なくとも一種類の元素を
含有する酸化物である」こと、「前記電子放出素子が、
表面伝導型電子放出素子である」こと、をも含むもので
ある。

【００２７】また、本発明の第二は、上記本発明第一の
電子放出素子の駆動方法であって、前記金属によって被
覆された領域を有する側の導電性膜に接続する素子電極
が高電位側となるように電圧を印加することを特徴とす
る電子放出素子の駆動方法にある。

【００２８】また、本発明の第三は、上記本発明第一の
電子放出素子の製造方法であって、少なくとも、前記導
電性膜に電子放出部を形成するフォーミング工程と、活
性化工程とを含むことを特徴とする電子放出素子の製造
方法にある。

【００２９】上記本発明第三の製造方法は、さらにその
特徴として、「前記活性化工程が、少なくとも、前記フ
ォーミング工程を行った導電性膜上に化学的気相成長法
により金属を被覆する工程と、該導電性膜上に化学的気
相成長法により金属酸化物を被覆する工程とを含む」こ
と、「前記金属を被覆する工程が、少なくとも該金属元
素を含む化合物の気相中で、前記一対の素子電極に電圧
を印加する工程である」こと、「前記金属元素を含む化
合物は、タングステンヘキサカルボニルである」こと、
「前記金属酸化物を被覆する工程が、少なくとも該金属
酸化物を構成する金属元素を含む化合物および酸素元素
を含む化合物の気相中で、前記一対の素子電極に電圧を
印加する工程である」こと、「前記一対の素子電極に印
加する電圧は、パルスで印加される」こと、をも含むも
のである。

【００３０】また、本発明の第四は、入力信号に応じて
電子を放出する電子源であって、上記本発明第一の電子
放出素子を、基体上に複数個配置したことを特徴とする
電子源にある。

【００３１】上記本発明第四の電子源は、さらにその特
徴として、「前記電子放出素子の複数が梯子状に配置さ
れており、個々の電子放出素子の両素子電極が並列に二
本の行配線に接続されており、更に変調手段を有する」
こと、「前記複数の電子放出素子がマトリクス状に配置
されており、個々の電子放出素子の一方の素子電極を行
配線に接続し、個々の電子放出素子の他方の素子電極を
前記行配線と直交する列配線に接続した」こと、更に、
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、上記本発明第四の電子源と、
画像形成部材とによって構成されたことを特徴とする画
像形成装置にある。

【００３２】本発明の電子放出素子によれば、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。また、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。

【００３３】

【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。

【００３４】本発明を適用し得る電子放出素子は、先述
したような冷陰極型の電子放出素子に分類されるもの
で、それらの中でも電子放出特性等の観点から特に表面
伝導型の電子放出素子が好適である。このため、以下で
は表面伝導型電子放出素子を例に挙げて説明する。

【００３５】本発明を適用し得る表面伝導型電子放出素
子の基本的構成には大別して、平面型及び垂直型の２つ
がある。

【００３６】まず、平面型の表面伝導型電子放出素子に
ついて説明する。

【００３７】図１は、本発明の平面型の表面伝導型電子
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）は断面図である。図１において、１
は基板、２と３は素子電極、４は導電性膜、５は電子放
出部、６は金属被膜、７は金属酸化物被膜である。金属
被膜６及び金属酸化物被膜７は、特に薄膜状の形態に限
定されるものではなく、粒状、その他の形態の堆積物を
も包含する。金属被膜６と金属酸化物被膜７は、導電性
膜４に形成された電子放出部５を境にして夫々異なる側
の導電性膜４上に形成され、金属被膜６を有する側の導
電性膜に接続する素子電極３を高電位側、金属酸化物被
膜７を有する側の導電性膜に接続する素子電極２を低電
位側として駆動されるものである。

【００３８】本発明による効果は、詳しくは後述する
が、電子放出部５の高電位側の導電性膜４が高融点かつ
低蒸気圧な特性を有する金属被膜６で覆われているため
に、駆動時の温度上昇による融解、凝集が起こりにくく
なっている。更に、素子の低電位側にアルカリ土類金
属、希土類金属、チタニウム、ジルコニウム、ハフニウ
ム等の元素を含有する金属酸化物被膜７を形成すると、
電子放出電流が増大しかつ安定化する。したがって、本
発明における金属被膜６及び金属酸化物被膜７を形成し
た素子は、長時間にわたって安定した電子放出特性を保
持することができる。

【００３９】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。

【００４０】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。

【００４１】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。

【００４２】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の膜厚は、数十ｎｍから数
μｍの範囲とすることができる。

【００４３】尚、図１に示した構成だけでなく、基板１
上に、導電性膜４、対向する素子電極２，３の順に積層
した構成とすることもできる。

【００４４】導電性膜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。一般的に、導
電性膜４の熱的安定性は電子放出特性の寿命を支配する
重要なパラメータであり、導電性膜４の材料としてより
高融点な材料を用いるのが望ましい。しかしながら、通
常、導電性膜４の融点が高いほど後述する通電フォーミ
ングが困難となり、電子放出部形成のために大きな電力
が必要となる。さらに、その結果得られる電子放出部
は、電子放出し得る印加電圧（しきい値電圧）が上昇す
るという問題が生じる場合がある。

【００４５】本発明においては、導電性膜４の材料とし
て特に高融点のものを必要とはせず、比較的低いフォー
ミング電力で良好な電子放出部が形成可能な材料・形態
のものを選ぶことができる。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が１０² から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、幅が
ｗで長さがｌの薄膜の抵抗Ｒを、Ｒ＝Ｒｓ（ｌ／ｗ）と
おいたときの値である。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。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（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。
微粒子の粒径は、数Åから数百ｎｍの範囲、好ましく
は、１ｎｍから２０ｎｍの範囲である。

【００４６】なお、本明細書では頻繁に「微粒子」とい
う言葉を用いるので、その意味について説明する。

【００４７】小さな粒子を「微粒子」と呼び、これより
も小さなものを「超微粒子」と呼ぶ。「超微粒子」より
もさらに小さく、原子の数が数百個程度以下のものを
「クラスター」と呼ぶことは広く行われている。

【００４８】しかしながら、それぞれの境は厳密なもの
ではなく、どの様な性質に注目して分類するかにより変
化する。また「微粒子」と「超微粒子」を一括して「微
粒子」と呼ぶ場合もあり、本明細書中での記述はこれに
沿ったものである。

【００４９】例えば、「実験物理学講座１４ 表面・微
粒子」（木下是雄 編、共立出版１９８６年９月１日発
行）では、「本稿で微粒子と言うときにはその直径がだ
いたい２〜３μｍ程度から１０ｎｍ程度までとし、特に
超微粒子というときは粒径が１０ｎｍ程度から２〜３ｎ
ｍ程度までを意味することにする。両者を一括して単に
微粒子と書くこともあってけっして厳密なものではな
く、だいたいの目安である。粒子を構成する原子の数が
２個から数十〜数百個程度の場合はクラスターと呼
ぶ。」（１９５ページ ２２〜２６行目）と記述されて
いる。

【００５０】付言すると、新技術開発事業団の“林・超
微粒子プロジェクト”での「超微粒子」の定義は、粒径
の下限はさらに小さく、次のようなものであった。

【００５１】「創造科学技術推進制度の“超微粒子プロ
ジェクト”（１９８１〜１９８６）では、粒子の大きさ
（径）がおよそ１〜１００ｎｍの範囲のものを“超微粒
子”（ｕｌｔｒａ ｆｉｎｅ ｐａｒｔｉｃｌｅ）と呼
ぶことにした。すると１個の超微粒子はおよそ１００〜
１０⁸ 個くらいの原子の集合体という事になる。原子の
尺度でみれば超微粒子は大〜巨大粒子である。」（「超
微粒子−創造科学技術」林主税、上田良二、田崎明
編；三田出版 １９８８年 ２ページ１〜４行目）／
「超微粒子よりさらに小さいもの、すなわち原子が数個
〜数百個で構成される１個の粒子は、ふつうクラスター
と呼ばれる」（同書２ページ１２〜１３行目）。

【００５２】上記のような一般的な呼び方をふまえて、
本明細書において「微粒子」とは多数の原子・分子の集
合体で、粒径の下限は数Å〜１ｎｍ程度、上限は数μｍ
程度のものを指すこととする。

【００５３】さて、前に例示した材料のなかでも、Ｐｄ
Ｏは、有機Ｐｄ化合物の大気中焼成により容易に薄膜形
成できること、半導体であるため比較的電気伝導が低く
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、電子放出部形成後、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耐熱性も
上昇すること、等の理由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。

【００５４】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、導電性膜４の膜
厚、膜質、材料及び後述する通電フォーミング等の手法
等に依存したものとなる。電子放出部５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。電子放出部５及びその近傍の導電性膜４に
は、後述する活性化工程を経た場合、その活性化工程を
行った気相中に含まれる一部あるいは全ての元素からな
る単体物質及び化合物を有する場合もある。この単体物
質及び化合物の役割については、導電性膜４の一部とし
て機能し、また、電子放出部５を構成する物質として電
子放出特性を支配することが分かっているが、詳細は明
らかではない。

【００５５】金属被膜６は、その組成の少なくとも半分
が金属からなり、これに用いられる金属は、単体金属に
限らず、複数の金属元素を含む合金であってもよく、導
電性膜４の材料に比べ高い融点を有するものが好まし
い。特に、電子放出部５に対して高電位側の導電性膜４
は、放出した電子の衝突／散乱にさらされるため温度が
上昇し、融解／凝集を引き起こす場合があるので、より
高い融点を有する金属で被覆するのが好ましい。これ
は、本発明が、上述したように電子放出特性の劣化が導
電性膜４固有の熱的安定性によって支配されることな
く、導電性膜４の熱による融解や凝集を高融点金属のコ
ートによって支持・保護することを目的としているため
である。また、表面伝導型電子放出素子の駆動は真空中
で行われるが、実際に駆動する真空中において導電性膜
４の材料より高い昇華点を有するものが好ましい。即
ち、駆動時の真空度に等しい蒸気圧を示す温度が導電性
膜４の材料より高いものを選択する。一般には、特異な
蒸気圧−温度特性を示す材料でない限り、１０^-5Ｔｏｒ
ｒの蒸気圧を示す温度の高いものを選択すればよい。例
えば、導電性膜４としてＰｄ（１０^-5Ｔｏｒｒの蒸気圧
を示す温度：１３７０Ｋ）を用いた場合、Ｗ（２８４０
Ｋ）、Ｔａ（２６８０Ｋ）、Ｒｅ（２６５０Ｋ）、Ｏｓ
（２６００Ｋ）、Ｎｂ（２３９０Ｋ）等を好ましく用い
ることができる。中でも、タングステンは、金属元素中
最高の融点、最低の蒸気圧を有するため、最も好ましく
用いることができる。

【００５６】金属酸化物被膜７は、その組成の少なくと
も半分が金属酸化物からなり、これに用いられる金属酸
化物は、単一金属元素の酸化物に限らず、複数の金属元
素を含む複合酸化物であってもよく、導電性膜４の材料
に比べ低い仕事関数を有するものが好ましい。これは、
仕事関数の低い材料で電子放出部５及びその近傍が形成
された場合、より低い電界で電子放出を行うことがで
き、また、電子放出特性も安定するためである。さら
に、局所的な素子電流の集中や、瞬間的な素子電流の増
加といった不安定な特性を抑制する効果もあるため、長
時間安定で高効率な電子放出特性を実現できる。なお、
低仕事関数を示す金属酸化物としては、アルカリ土類金
属（ＩＩａ族）酸化物、希土類（ＩＩＩａ族）酸化物、
ＩＶａ族酸化物が知られている。具体的な例を挙げれ
ば、ＭｇＯ（仕事関数＝３．５５ｅＶ）、ＣａＯ（１．
６ｅＶ）、ＳｒＯ（１．２５ｅＶ）、ＢａＯ（１．６ｅ
Ｖ）、Ｙ₂ Ｏ₃ （２．０ｅＶ）、Ｌａ₂ Ｏ₃ （３．１ｅ
Ｖ）、ＴｉＯ₂ （３．８７ｅＶ）、ＺｒＯ₂ （３．１２
ｅＶ）、ＨｆＯ₂ （２．８１ｅＶ）、ＴｈＯ₂ （１．６
６ｅＶ）等がある。

【００５７】次に、垂直型の表面伝導型電子放出素子に
ついて説明する。

【００５８】図２は、本発明の垂直型の表面伝導型電子
放出素子の一構成例を示す模式図であり、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。２１は段さ形成部である。基板１、素子電極
２及び３、導電性膜４、電子放出部５、金属被膜６、金
属酸化物被膜７は、前述した平面型表面伝導型電子放出
素子の場合と同様の材料で構成することができる。段さ
形成部２１は、真空蒸着法、印刷法、スパッタ法等で形
成されたＳｉＯ₂ 等の絶縁性材料で構成することができ
る。段さ形成部２１の膜厚は、先に述べた平面型表面伝
導型電子放出素子の素子電極間隔Ｌに対応し、数百ｎｍ
から数十μｍの範囲とすることができる。この膜厚は、
段さ形成部の製法、及び、素子電極間に印加する電圧を
考慮して設定されるが、数十ｎｍから数μｍの範囲が好
ましい。

【００５９】導電性膜４は、素子電極２及び３と段さ形
成部２１作製後に、該素子電極２，３の上に積層され
る。電子放出部５は、図２においては、段さ形成部２１
に形成されているが、作製条件、フォーミング条件等に
依存し、形状、位置ともこれに限られるものではない。

【００６０】本発明の表面伝導型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３に基づ
いて説明する。尚、図３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。

【００６１】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
術を用いて基板１上に素子電極２，３を形成する（図３
（ａ））。

【００６２】２）素子電極２，３を設けた基板１上に、
有機金属溶液を塗布して、有機金属膜を形成する。有機
金属溶液には、前述の導電性膜４の材料の金属を主元素
とする有機化合物の溶液を用いることができる。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、導電性膜４を形成する（図３
（ｂ））。ここでは、有機金属溶液の塗布法を挙げて説
明したが、導電性膜４の形成法はこれに限られるもので
はなく、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、スピンナー法等を用いる
こともできる。

【００６３】３）続いて、フォーミング工程を施す。こ
のフォーミング工程の方法の一例として通電処理による
方法を説明する。素子電極２，３間に、不図示の電源よ
り通電すると、導電性膜４の部位に、構造の変化した電
子放出部５が形成される（図３（ｃ））。通電フォーミ
ングによれば、導電性膜４に、局所的に破壊，変形もし
くは変質等の構造の変化した部位が形成される。該部位
が電子放出部５を構成する。通電フォーミングの電圧波
形の例を図４に示す。

【００６４】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４（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４（ｂ）に示した手法
がある。

【００６５】まず、パルス波高値を定電圧とした場合に
ついて図４（ａ）で説明する。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る。三
角波の波高値（通電フォーミング時のピーク電圧）は、
表面伝導型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。

【００６６】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４（ｂ）で説明する。
図４（ｂ）におけるＴ１及びＴ２は、図４（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（通電
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、増加させることができる。

【００６７】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。

【００６８】４）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施す。活性化工程とは、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。本発明における活性化工程は、第１の活性
化工程と第２の活性化工程からなる。

【００６９】第１の活性化工程は、金属被膜６の堆積を
伴う活性化工程であり、例えば、高融点金属元素を含有
する雰囲気下で、通電フォーミングと同様に、パルスの
印加を繰り返すことで行うことができる。この雰囲気
は、例えば、イオンポンプなどにより一旦十分に排気し
た真空中に適当な金属化合物のガスを導入することによ
って得られる。このときの好ましい金属化合物のガス圧
は、前述の応用の形態、真空容器の形状や、金属化合物
の種類などにより異なるため場合に応じ適宜設定され、
必要に応じて、Ｎ₂ ，Ａｒ等のキャリアガスを用いた
り、Ｈ₂ 等の還元性ガスを同時に導入したりすることも
できる。ここで言う金属化合物とは、概念として金属元
素を含む化合物を全て包含するが、実用的には、比較的
低い昇華温度と分解温度をもつもので、例えば、フッ化
物、塩化物、臭化物、ヨウ化物等の金属のハロゲン化
物、メチル化物、エチル化物、ベンジル化物等のアルキ
ル金属類、アセチルアセトナート、ジピバロイルメタナ
ート、ヘキサフルオロアセチルアセトナート等の金属β
−ジケトナート類、アリル錯体、シクロペンタジエニル
錯体等の金属エニル錯体類、ベンゼン錯体等のアレーン
錯体、金属カルボニル類、金属アルコキシド類等及び、
これら複合した化合物等を挙げることができる。本発明
においては、特に高融点を有する金属を堆積する必要が
あるので、より好適な化合物の具体例として、ＮｂＦ
₅ 、ＮｂＣｌ₅ 、Ｎｂ（Ｃ₅ Ｈ₅ ）（ＣＯ）₄、Ｎｂ
（Ｃ₅ Ｈ₅ ）Ｃｌ₂ 、ＯｓＦ₆ 、Ｏｓ（Ｃ₅ Ｈ₇ Ｏ₂ ）
₃ 、Ｏｓ（ＣＯ）₅ 、Ｏｓ₃ （ＣＯ）₁₂、Ｏｓ（Ｃ₅ Ｈ
₅ ）₂ 、ＲｅＦ₅ 、ＲｅＣｌ₅ 、Ｒｅ₂ （ＣＯ）₁₀、Ｒ
ｅＣｌ（ＣＯ）₅ 、Ｒｅ（ＣＨ₃ ）（ＣＯ）₅ 、Ｒｅ
（Ｃ₅ Ｈ₅ ）（ＣＯ）₃ 、Ｔａ（Ｃ₅ Ｈ₅ ）（ＣＯ）
₄ 、Ｔａ（ＯＣ₂ Ｈ₅ ）₅ 、Ｔａ（Ｃ₅Ｈ₅ ）Ｃｌ₂ 、
Ｔａ（Ｃ₅ Ｈ₅ ）₂ Ｈ₃ 、ＷＦ₆ 、Ｗ（ＣＯ）₆ 、Ｗ
（Ｃ₅ Ｈ₅）₂ Ｃｌ₂ 、Ｗ（Ｃ₅ Ｈ₅ ）₂ Ｈ₂ 、Ｗ（Ｃ
Ｈ₃ ）₆ 等が挙げられる。中でも、最も融点の高い金属
であるタングステンを容易に形成できるＷ（ＣＯ）₆
（タングステンヘキサカルボニル）は、比較的取り扱い
が容易であるため最も好ましく用いることができる。

【００７０】これらの金属化合物の気相中で、素子にパ
ルスの印加を繰り返すことにより、気相中に存在する金
属化合物から、金属あるいは金属化合物が素子上に堆積
し、素子電流Ｉｆ，放出電流Ｉｅが、著しく変化するよ
うになる。

【００７１】第１の活性化工程の終了判定は、素子電流
Ｉｆと放出電流Ｉｅを測定しながら、適宜行う。なおパ
ルス幅、パルス間隔、パルス波高値などは適宜設定され
る。

【００７２】第１の活性化工程の終了した素子では、電
子放出部５および導電性膜４の高電位側に金属被膜６が
形成されている（図３（ｄ））。これは、第１の活性化
工程中に、金属化合物の化学的気相成長によって堆積し
たものである。

【００７３】第２の活性化工程は、酸化物被膜７の堆積
を伴う活性化工程であり、第１の活性化工程と同様の手
法で行うことができる。なお、第１の活性化工程と第２
の活性化工程は便宜上順序だてて説明するが、どちらを
先に行っても良い。（すなわち、酸化物被膜７の形成が
第１の活性化工程、金属被膜６の形成が第２の活性化工
程となる場合がある。）但し、活性化工程中に素子に印
加する電圧の符号は、第１の活性化工程と第２の活性化
工程で反対にする必要がある。第２の活性化工程を行う
際の雰囲気は、例えば、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金属化合物のガスと酸素を
導入することによって得られる。金属化合物が酸素原子
を有する場合は、酸素の導入が不要な場合もある。この
ときの好ましい金属化合物および酸素のガス圧は、前述
の応用の形態、真空容器の形状や、金属化合物の種類な
どにより異なるため、場合に応じ適宜設定される。ここ
で言う金属化合物とは、第１の活性化工程で述べたもの
と同様である。本発明においては、特に酸化物となった
場合に低仕事関数となる金属を選択する必要があるの
で、アルカリ土類金属（ＩＩａ族）、希土類（ＩＩＩａ
族）、ＩＶａ族金属元素を含む金属化合物を用いる。よ
り好適な化合物の具体例としては、Ｂａ（Ｃ₁₁Ｈ₁₉Ｏ
₂ ）₂ 、Ｃａ（Ｃ₁₁Ｈ₁₉Ｏ₂ ）₂ 、Ｃａ（Ｃ₅ ＨＦ₆ Ｏ
₂ ）₂ 、Ｍｇ（Ｃ₅ Ｈ₅ ）₂ 、ＨｆＣｌ₄ 、ＨｆＢｒ
₄ 、Ｈｆ（ＯＣ₃ Ｈ₇ ）₄ 、Ｈｆ（ＯＣ₄ Ｈ₉ ）₄ 、Ｈ
ｆ（ＣＨ₃ ）₂ （Ｃ₅ Ｈ₅ ）、Ｌａ（Ｃ₁₁Ｈ₁₉Ｏ₂ ）
₃ 、Ｌａ（Ｃ₅Ｈ₄ Ｃ₃ Ｈ₇ ）₃ 、Ｙ（Ｃ₁₁Ｈ₁₉Ｏ₂ ）₃
、Ｙ（Ｃ₅ Ｈ₅ ）₃ 、Ｔｉ（ＯＣ₃ Ｈ₇ ）₄ 、Ｔｉ
（ＯＣ₄ Ｈ₉ ）₄ 、ＺｒＣｌ₄ 、Ｚｒ（ＯＣ₃ Ｈ₇ ）
₄ 、Ｚｒ（ＯＣ₄ Ｈ₉ ）₄ 、Ｚｒ（Ｃ₅ ＨＦ₆ Ｏ₂ ）
₄ 、Ｚｒ（Ｃ₅ Ｈ₅ ）₂ （ＣＯ）₂ 等が挙げられる。こ
れらのなかで、Ｂａ（Ｃ₁₁Ｈ₁₉Ｏ₂ ）₂ 、Ｃａ（Ｃ₁₁Ｈ
₁₉Ｏ₂ ）₂ 、Ｃａ（Ｃ₅ ＨＦ₆ Ｏ₂ ）₂ 、Ｈｆ（ＯＣ₃
Ｈ₇ ）₄ 、Ｈｆ（ＯＣ₄ Ｈ₉ ）₄、Ｌａ（Ｃ₁₁Ｈ₁₉Ｏ
₂ ）₃ 、Ｙ（Ｃ₁₁Ｈ₁₉Ｏ₂ ）₃ 、Ｚｒ（ＯＣ₃ Ｈ₇ ）
₄ 、Ｚｒ（ＯＣ₄ Ｈ₉ ）₄ 、Ｚｒ（Ｃ₅ ＨＦ₆ Ｏ₂ ）₄
等は、その分子構造中に十分な酸素原子を有するため、
特に酸素を導入しなくとも金属酸化物が得られる場合が
ある。

【００７４】これらの金属化合物（及び酸素）の気相中
で、素子にパルスの印加を繰り返すことにより、気相中
に存在する金属化合物から、金属酸化物が素子上に堆積
し、素子電流Ｉｆ，放出電流Ｉｅが、著しく変化するよ
うになる。

【００７５】第２の活性化工程の終了判定も第１の活性
化工程同様、素子電流Ｉｆと放出電流Ｉｅを測定しなが
ら、適宜行う。なおパルス幅、パルス間隔、パルス波高
値などは適宜設定される。

【００７６】第２の活性化工程の終了した素子では、電
子放出部５および導電性膜４の高電位側（すなわち金属
被膜６の反対側）に金属酸化物被膜７が形成されている
（図３（ｅ））。これは、第２の活性化工程中に、金属
化合物（及び酸素）の化学的気相成長によって堆積した
ものである。

【００７７】５）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、真空容器内の残留金属化合物を排気することで新た
な堆積が起こらないようにし、特性を一定に保つ工程で
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。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
着した金属化合物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、８０〜２００℃で５時間以
上が望ましいが、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。

【００７８】安定化工程を行った後の、素子駆動時の雰
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、金属化合物が十
分除去されていれば、真空度自体は多少低下しても十分
安定な特性を維持することができる。

【００７９】このような真空雰囲気下を採用することに
より、新たな金属あるいは金属酸化物の堆積を抑制で
き、結果として素子電流Ｉｆ，放出電流Ｉｅが安定す
る。

【００８０】上述した工程を経て得られる本発明の電子
放出素子の基本特性について、図５、図６を参照しなが
ら説明する。

【００８１】図５は、真空処理装置の一例を示す模式図
であり、この真空処理装置は測定評価装置としての機能
も兼ね備えている。図５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。図５において、５５は真空容器であり、５６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。即ち、１は電子放出素子を構成する基体で
あり、２及び３は素子電極、４は導電性膜、５は電子放
出部、６は金属被膜、７は酸化物被膜である。５１は、
電子放出素子に素子電圧Ｖｆを印加するための電源、５
０は素子電極２，３間の導電性膜４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Ｉｅを捕捉するためのアノード
電極である。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。一例
として、アノード電極５４の電圧を１ｋＶ〜１０ｋＶ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。

【００８２】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測定評価を行えるようになってい
る。排気ポンプ５６は、ターボポンプ、ロータリーポン
プからなる通常の高真空装置系と更に、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
に示した電子源基板を配した真空処理装置全体は、不図
示のヒーターにより２００℃まで加熱できる。また、不
図示の、金属化合物ガス導入装置や酸素導入装置等から
なる成膜装置を取付けてもよい。従って、この真空処理
装置を用いると、前述の通電フォーミング以降の工程も
行うことができる。

【００８３】図６は、図５に示した真空処理装置を用い
て測定された放出電流Ｉｅ，素子電流Ｉｆと素子電圧Ｖ
ｆの関係を模式的に示した図である。図６においては、
放出電流Ｉｅが素子電流Ｉｆに比べて著しく小さいので
任意単位で示されている。尚、縦・横軸ともリニアスケ
ールである。

【００８４】図６からも明らかなように、本発明の表面
伝導型電子放出素子は、放出電流Ｉｅに関して３つの特
徴的性質を有する。

【００８５】即ち、（ｉ）本素子はある電圧（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Ｖ
ｔｈ以下では放出電流Ｉｅが殆ど検出されない。つま
り、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。

【００８６】（ｉｉ）放出電流Ｉｅが素子電圧Ｖｆに単
調増加依存するため、放出電流Ｉｅは素子電圧Ｖｆで制
御できる。

【００８７】（ｉｉｉ）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。つまり、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。

【００８８】以上の説明より理解されるように、本発明
の表面伝導型電子放出素子は、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置して構成した電子
源、画像形成装置等、多方面への応用が可能となる。

【００８９】図６においては、素子電流Ｉｆが素子電圧
Ｖｆに対して単調増加する（以下、「ＭＩ特性」とい
う）例を示したが、素子電流Ｉｆが素子電圧Ｖｆに対し
て電圧制御型負性抵抗特性（以下、「ＶＣＮＲ特性」と
いう）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。

【００９０】本発明を適用可能な電子放出素子の応用例
について以下に述べる。本発明を適用可能な表面伝導型
電子放出素子を複数個基板上に配列し、例えば電子源あ
るいは、画像形成装置が構成できる。

【００９１】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。

【００９２】本発明を適用可能な表面伝導型電子放出素
子については、前述したとおり（ｉ）〜（ｉｉｉ）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、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幅で制御できる。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。

【００９３】以下この原理に基づき、本発明を適用可能
な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７を用いて説明する。図７において、７１は電子
源基板、７２はＸ方向配線、７３はＹ方向配線である。
７４は表面伝導型電子放出素子、７５は結線である。
尚、表面伝導型電子放出素子７４は、前述した平面型あ
るいは垂直型のどちらであってもよい。

【００９４】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７
３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）。

【００９５】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。

【００９６】表面伝導型電子放出素子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。

【００９７】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。

【００９８】Ｘ方向配線７２には、Ｘ方向に配列した表
面伝導型電子放出素子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方向に配列した表面伝導
型電子放出素子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。

【００９９】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。

【０１００】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８と図９及び
図１０を用いて説明する。図８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９は、図８の画像
形成装置に使用される蛍光膜の模式図である。図１０
は、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。

【０１０１】図８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。

【０１０２】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方向配線あ
る。

【０１０３】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、スぺ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。

【０１０４】図９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。

【０１０５】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。

【０１０６】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。

【０１０７】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。

【０１０８】図８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。

【０１０９】外囲器８８内は、前述の安定化工程と同様
に、適宜加熱しながら、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^-7Ｔｏｒｒ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^-7
乗Ｔｏｒｒ以上の真空度を維持するものである。ここ
で、表面伝導型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。

【０１１０】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１０を用いて説明する。図１０において、
１０１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。

【０１１１】表示パネル１０１は、端子Ｄｘ１乃至Ｄｘ
ｍ、端子Ｄｙ１乃至Ｄｙｎ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Ｄｘ１乃至Ｄｘｍ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表面伝導
型電子放出素子群を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Ｄｙ１乃至Ｄｙｎには、
前記走査信号により選択された１行の表面伝導型電子放
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
表面伝導型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。

【０１１２】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Ｄｘ１乃至Ｄｘｍ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。

【０１１３】直流電圧源Ｖｘは、本例の場合には表面伝
導型電子放出素子の特性（電子放出しきい値電圧）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。

【０１１４】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。

【０１１５】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。

【０１１６】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個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。

【０１１７】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。

【０１１８】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、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源であり、
その出力信号は、端子Ｄｙ１乃至Ｄｙｎを通じて表示パ
ネル１０１内の表面伝導型電子放出素子に印加される。

【０１１９】前述したように、本発明を適用可能な電子
放出素子は放出電流Ｉｅ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しきい値電圧Ｖｔｈ
があり、Ｖｔｈ以上の電圧が印加された時のみ電子放出
が生じる。電子放出しきい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、電子放出しきい値電圧以上の電圧
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。

【０１２０】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。

【０１２１】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。

【０１２２】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
器を付加することもできる。

【０１２３】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加することもでき
る。

【０１２４】このような構成をとり得る本発明を適用可
能な画像形成装置においては、各電子放出素子に、容器
外端子Ｄｘ１乃至Ｄｘｍ、Ｄｙ１乃至Ｄｙｎ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
８７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。

【０１２５】ここで述べた画像形成装置の構成は、本発
明を適用可能な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ＮＴＳＣ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。

【０１２６】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１１及び図１２を用いて説明す
る。

【０１２７】図１１は、梯子型配置の電子源の一例を示
す模式図である。図１１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Ｄ１〜Ｄ１０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、電子放出しきい値以上の電圧を
印加し、電子ビームを放出させたくない素子行には、電
子放出しきい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Ｄ２〜Ｄ９は、例えばＤ２とＤ３を一体
の同一配線とすることもできる。

【０１２８】図１２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、Ｄ１乃至Ｄｍ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。１
１０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１２においては、図８、図１１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８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。

【０１２９】図１２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、表面伝導型電子放出素
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１２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
電極を表面伝導型電子放出素子の周囲や近傍に設けるこ
ともできる。

【０１３０】容器外端子Ｄ１乃至Ｄｍ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。

【０１３１】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。

【０１３２】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。

【０１３３】

【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。

【０１３４】［実施例１］本実施例に係わる基本的な表
面伝導型電子放出素子の構成は、図１（ａ），（ｂ）の
平面図及び断面図と同様である。

【０１３５】図１において、１は基板、２と３は素子電
極、４は導電性膜、５は電子放出部、６は金属被膜、７
は酸化物被膜である。

【０１３６】本実施例に係わる表面伝導型電子放出素子
の製造法は、基本的には図３と同様であり、以下、図１
及び図３を用いて、本実施例に係わる素子の基本的な構
成及び製造法を順を追って説明する。

【０１３７】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、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、真空蒸着法により、厚さ５ｎｍのＴｉ、
厚さ０．１μｍ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＝３μｍ、素子電極の幅Ｗ＝
０．３ｍｍを有する素子電極２，３を形成した。

【０１３８】工程−ｂ 本工程に関わる電子放出素子の導電性膜４のマスクは、
素子電極間ギャップＬ及びこの近傍に開口を有するマス
クであり、このマスクにより不図示の膜厚０．１μｍの
Ｃｒ膜を真空蒸着により堆積・パターニングし、その上
に有機Ｐｄ（ｃｃｐ４２３０／奥野製薬（株）製）をス
ピンナーにより回転塗布し、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、Ｐｄを主
元素としてなる微粒子からなる導電性膜４の膜厚は、１
０ｎｍ、シート抵抗値は２×１０⁴ Ω／□であった。な
お、ここで述べる微粒子膜とは、先述したように、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）
の膜を指す。

【０１３９】工程−ｃ Ｃｒ膜及び焼成後の導電性膜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。

【０１４０】以上の工程により、基板１上に、素子電極
２，３、導電性膜４を形成した。なお、全く同じ工程−
ａ，ｂ，ｃにより比較用素子１，２も同時に作製した。

【０１４１】工程−ｄ 次に、上記基板１を図５の真空処理装置の真空容器５５
内に設置し、排気ポンプ５６にて排気し、真空容器５５
内を５×１０^-8Ｔｏｒｒの真空度とした。この後、素子
に素子電圧＋Ｖｆを印加するための電源５１より、素子
の素子電極３に電圧を印加し、通電フォーミングを行っ
た。通電フォーミング処理の電圧波形は図４（ｂ）に示
したものである。

【０１４２】本実施例では、図４（ｂ）中のＴ１を１ｍ
ｓｅｃ．、Ｔ２を１０ｍｓｅｃ．とし、三角波ではなく
矩形波を用い、矩形波の波高値（フォーミング時のピー
ク電圧）は０．１Ｖステップで昇圧し、フォーミング処
理を行った。また、フォーミング処理中は、同時に、
０．１Ｖの電圧でＴ２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。このときのフォ
ーミング電圧は、本実施例の素子、比較用素子１，２に
おいて全て８．０Ｖ程度であった。

【０１４３】工程−ｅ 続いて、タングステンヘキサカルボニル（Ｗ（ＣＯ）
₆ ）を石英製のシリンダーに詰めたものを５０℃で加熱
し、スローリークバルブ（不図示）を通して真空容器５
５内に導入し、３ｍＴｏｒｒを維持した。次に、フォー
ミング処理した素子に、図４（ｂ）に示した波形で波高
値を＋１０Ｖから＋１６まで１分間で０．２Ｖづつ上げ
ながら、素子電極３に印加して、第１の活性化工程を行
った。ここで、波高値が＋１１Ｖとなったところでスロ
ーリークバルブを調節して５×１０^-6Ｔｏｒｒまで減圧
し、その後波高値が＋１６Ｖに達したところで通電を停
止し、スローリークバルブを閉め、第１の活性化工程を
終了した。なお、同じ条件において比較用素子１の活性
化工程を行った。

【０１４４】工程−ｆ 続いて、同じ真空処理装置において、テトライソプロポ
キシジルコニウム（Ｚｒ（ＯＣ₃ Ｈ₇ ）₄ ）をステンレ
ススチールのシリンダーに詰めたものを１８０℃で加熱
し、スローリークバルブ（不図示）を通して真空容器５
５内に導入し、０．１ｍＴｏｒｒを維持した。次に、第
１の活性化工程を施した本実施例の素子に、図４（ｂ）
に示した波形で波高値を＋１０Ｖから＋１６まで１分間
で０．２Ｖづつ上げながら、素子電極２に印加して、第
２の活性化工程を行った。ここで、波高値が＋１４Ｖと
なったところでスローリークバルブを閉め、その後波高
値が＋１６Ｖに達したところで通電を停止し、第２の活
性化工程を終了した。なお、同じ条件において比較用素
子２の活性化工程を行った。

【０１４５】工程−ｇ こうして、電子放出部５、金属被膜６、酸化物被膜７を
形成して電子放出素子を作製し、引き続き上記の真空処
理装置を用いて電子放出特性を評価した。

【０１４６】尚、アノード電極５４と電子放出素子間の
距離Ｈを４ｍｍ、アノード電極５４の電位を１ｋＶ、電
子放出特性測定時の真空容器５５内の真空度を１×１０
^-8Ｔｏｒｒとし、素子電極３に素子電圧を＋１６Ｖ（パ
ルス幅１ｍｓｅｃ．の矩形波１００Ｈｚ）印加し、その
時流れる素子電流Ｉｆ及び放出電流Ｉｅを測定した。本
実施例の素子及び、比較用素子１，２を比較したとこ
ろ、放出電流Ｉｅの値は、本実施例の素子が１５μＡ、
比較用素子１が２μＡで、比較用素子２では放出電流が
急激に減少したため（〜０．５μＡ）正確な値が測定さ
れなかった。また、その時の効率η（＝Ｉｅ／Ｉｆ×１
００％）は、本実施例の素子が０．８％、比較用素子１
が０．１％、比較用素子２が０．２％であった。また、
本実施例の素子および比較用素子１の素子電流Ｉｆおよ
び放出電流Ｉｅは１００時間の駆動においてもほとんど
低下せず、特に本実施例の素子では、素子電流Ｉｆおよ
び放出電流Ｉｅは極めて安定であった。

【０１４７】走査型電子顕微鏡によって観察した本実施
例の素子の形態は、図１に示したものと同様であり、駆
動評価を行わない素子と殆ど変わっていないことが分か
った。図１の金属被膜６に対応する箇所をさらに高倍率
（５万倍以上）のＦＥ−ＳＥＭで観察したところ、数十
ｎｍの粒径をもつ粒状物が密集した形態が観測された。
また、この領域をオージェ電子分光分析したところ、タ
ングステンの強いピークが検出された。また、図１の酸
化物被膜７に対応する箇所を高倍率（５万倍以上）のＦ
Ｅ−ＳＥＭで観察したところ、多孔質の形態の被膜が観
測された。また、この領域をオージェ電子分光分析した
ところ、ＺｒＯ₂ を主成分とすることが分かった。一
方、比較用素子１では、酸化物被膜７が形成されていな
いこと以外は、本実施例の素子と同様の観察結果を得
た。また、比較用素子２では、酸化物被膜７が形成され
ていたが、本実施例の素子に比べて堆積した量が少ない
ようであった。なお、比較用素子２には、金属被膜６は
当然形成されていないが、高電位側の導電性膜４におい
て、主に電子放出部近傍のかなりの範囲で微粒子が凝集
した領域が観測された。

【０１４８】以上のように本実施例では、効率良く安定
な電子放出特性が得られた。

【０１４９】［実施例２］本実施例では、実施例１にお
ける工程ａ〜工程ｄまでを、実施例１と同様に行った
後、以下の工程を行って電子放出素子を作製した。

【０１５０】工程−ｅ スローリークバルブ（不図示）を通して真空容器５５内
に酸素ガスを導入し、５×１０^-5Ｔｏｒｒを維持した。
さらに、ビスシクロペンタジエニルマグネシウム（Ｍｇ
（Ｃ₅ Ｈ₅ ）₂ ）をステンレススチールのシリンダーに
詰めたものを６０℃で加熱し、スローリークバルブを通
して真空容器５５内に導入し、０．１ｍＴｏｒｒを維持
した。次に、フォーミング処理した素子に、図４（ａ）
に示した波形の波高値を＋１４Ｖで３０分間、素子電極
２に印加して、第１の活性化工程を行った。通電を停止
した後、Ｍｇ（Ｃ₅ Ｈ₅ ）₂ 、酸素ガスの順にスローリ
ークバルブを閉め、第１の活性化工程を終了した。な
お、同じ条件において比較用素子１の活性化工程を行っ
た。

【０１５１】工程−ｆ 続いて、同じ真空処理装置において、タングステンヘキ
サカルボニル（Ｗ（ＣＯ）₆ ）を石英製のシリンダーに
詰めたものを５０℃で加熱し、スローリークバルブ（不
図示）を通して真空容器５５内に導入し、３ｍＴｏｒｒ
を維持した。次に、第１の活性化工程を施した本実施例
の素子に、図４（ｂ）に示した波形で波高値を＋１０Ｖ
から＋１６まで１分間で０．２Ｖづつ上げながら、素子
電極３に印加して、第２の活性化工程を行った。ここ
で、波高値が＋１１Ｖとなったところでスローリークバ
ルブを調節して５×１０^-6Ｔｏｒｒまで減圧し、その後
波高値が＋１６Ｖに達したところで通電を停止し、スロ
ーリークバルブを閉め、第２の活性化工程を終了した。
なお、同じ条件において比較用素子２の活性化工程を行
った。

【０１５２】工程−ｇ こうして、電子放出部５、金属被膜６、酸化物被膜７を
形成して電子放出素子を作製し、引き続き上記の真空処
理装置を用いて電子放出特性を評価した。

【０１５３】尚、アノード電極５４と電子放出素子間の
距離Ｈを４ｍｍ、アノード電極５４の電位を１ｋＶ、電
子放出特性測定時の真空容器５５内の真空度を１×１０
^-8Ｔｏｒｒとし、素子電極３に素子電圧を＋１６Ｖ（パ
ルス幅１ｍｓｅｃ．の矩形波１００Ｈｚ）印加し、その
時流れる素子電流Ｉｆ及び放出電流Ｉｅを測定した。本
実施例の素子及び、比較用素子１，２を比較したとこ
ろ、放出電流Ｉｅの値は、本実施例の素子が１８μＡ、
比較用素子２が２μＡで、比較用素子１では放出電流が
急激に減少したため（〜０．５μＡ）正確な値が測定さ
れなかった。また、その時の効率η（＝Ｉｅ／Ｉｆ×１
００％）は、本実施例の素子が１．０％、比較用素子１
が０．３％、比較用素子２が０．１％であった。また、
本実施例の素子および比較用素子２の素子電流Ｉｆおよ
び放出電流Ｉｅは１００時間の駆動においてもほとんど
低下せず、特に本実施例の素子では、素子電流Ｉｆおよ
び放出電流Ｉｅは極めて安定であった。

【０１５４】走査型電子顕微鏡によって観察した本実施
例の素子の形態は、図１に示したものと同様であり、駆
動評価を行わない素子と殆ど変わっていないことが分か
った。図１の金属被膜６に対応する箇所をさらに高倍率
（５万倍以上）のＦＥ−ＳＥＭで観察したところ、数十
ｎｍの粒径をもつ粒状物が密集した形態が観測された。
また、この領域をオージェ電子分光分析したところ、タ
ングステンの強いピークが検出された。また、図１の酸
化物被膜７に対応する箇所を高倍率（５万倍以上）のＦ
Ｅ−ＳＥＭで観察したところ、多孔質の形態の被膜が観
測された。また、この領域をオージェ電子分光分析した
ところ、マグネシウムと酸素の強いピークが検出され、
詳しく解析したところ、ＭｇＯを主成分とすることが分
かった。一方、比較用素子２では、酸化物被膜７が形成
されていないこと以外は、本実施例の素子と同様の観察
結果を得た。また、比較用素子１では、酸化物被膜７が
形成されていたが、金属被膜６は当然形成されておら
ず、高電位側の導電性膜４において、主に電子放出部近
傍のかなりの範囲で微粒子が凝集した領域が観測され
た。

【０１５５】以上のように本実施例においても、効率良
く安定な電子放出特性が得られた。

【０１５６】［実施例３〜８］実施例３〜実施例８で
は、実施例１における工程ａ〜工程ｅまでを、実施例１
と同様に行った。

【０１５７】その後、工程−ｆにおいて第２の活性化工
程を表１に示す化合物の気相中で行った。このときの加
熱温度（昇華温度）及び真空容器内で維持した真空度
（ガス分圧）も表１に示してある。

【０１５８】続いて、工程−ｇとして、実施例１と同様
の評価を行ったところ、実施例３〜実施例８において
も、表１に示すように高効率で、かつ１００時間以上の
駆動を行っても安定な電子放出特性を示した。また、酸
化物被膜７の主成分を分析したところ、表１に示すもの
がそれぞれ得られた。

【０１５９】［実施例９，１０］実施例９と実施例１０
では、実施例２における工程ａ〜工程ｄまでを、実施例
２と同様に行った後、工程−ｅにおける第１の活性化工
程を表１に示す化合物と酸素の混合気相中で行った。こ
のときの加熱温度（昇華温度）及び真空容器内で維持し
た真空度（ガス分圧＝化合物分圧＋酸素分圧［１：
１］）も表１に示してある。

【０１６０】続いて、実施例２の工程−ｆと同様の工程
を行った後、工程−ｇとして実施例２と同様の評価を行
った。その結果、実施例９，実施例１０においても、効
率良く安定な電子放出特性が得られた。また、酸化物被
膜７の主成分を分析したところ、表１に示すものがそれ
ぞれ得られた。

【０１６１】

【表１】

【０１６２】［実施例１１］本実施例は、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電子源を用
いて、画像形成装置を作製した例である。

【０１６３】複数の導電性膜がマトリクス配線された基
板１の一部の平面図を図１３に示す。また、図中のＡ−
Ａ’断面図を図１４に示す。但し、図１３、図１４で同
じ符号で示したものは、同じ部材を示す。ここで１は基
板、７２は図７のＤｘｍに対応するＸ方向配線（下配線
とも呼ぶ）、７３は図７のＤｙｎに対応するＹ方向配線
（上配線とも呼ぶ）、４は導電性膜、２と３は素子電
極、６は金属被膜、７は酸化物被膜、１４１は層間絶縁
層、１４２は素子電極２と下配線７２との電気的接続の
ためのコンタクトホールである。

【０１６４】先ず、本実施例の電子源の製造方法を、図
１５及び図１６を用いて工程順に従って具体的に説明す
る。尚、以下に説明する工程−ａ〜ｈは、それぞれ図１
５の（ａ）〜（ｄ）及び図１６の（ｅ）〜（ｈ）に対応
する。

【０１６５】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５ｎｍのＣｒ、厚さ０．６μｍのＡｕを順次積
層した後、ホトレジスト（ＡＺ１３７０／ヘキスト社
製）をスピンナーにより回転塗布し、ベークした後、ホ
トマスク像を露光、現像して、下配線７２のレジストパ
ターンを形成し、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７２を形成した。

【０１６６】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１４１をＲＦスパッタ法により堆積した。

【０１６７】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ール
１４２を形成するためのホトレジストパターンを作り、
これをマスクとして層間絶縁層１４１をエッチングして
コンタクトホール１４２を形成した。エッチングはＣＦ
₄ とＨ₂ ガスを用いたＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏ
ｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）法によった。

【０１６８】工程−ｄ その後、素子電極パターンをホトレジスト（ＲＤ−２０
００Ｎ−４１／日立化成社製）で形成し、真空蒸着法に
より、厚さ５ｎｍのＴｉ、厚さ０．１μｍ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＝３
μｍ、素子電極の幅Ｗ＝０．３ｍｍを有する素子電極
２，３を形成した。

【０１６９】工程−ｅ 素子電極２，３の上に上配線７３のホトレジストパター
ンを形成した後、厚さ５ｎｍのＴｉ、厚さ０．５μｍ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７３を形成し
た。

【０１７０】工程−ｆ 次に、導電性膜４を形成するために、素子電極間ギャッ
プ及びこの近傍に開口を有するマスクにより、膜厚０．
１μｍのＣｒ膜１６１を真空蒸着により堆積・パターニ
ングし、その上に有機Ｐｄ（ｃｃｐ４２３０／奥野製薬
（株）製）をスピンナーにより回転塗布し、３００℃で
１０分間の加熱焼成処理をした。こうして形成された、
Ｐｄを主元素としてなる微粒子からなる導電性膜４の膜
厚は、１０ｎｍ、シート抵抗値は５×１０⁴ Ω／□であ
った。なお、ここで述べる微粒子膜とは、先述したよう
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）の膜を指す。

【０１７１】工程−ｇ 上記Ｃｒ膜１６１及び焼成後の導電性膜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。

【０１７２】工程−ｈ コンタクトホール１４２部分以外にレジストを塗布して
パターンを形成し、真空蒸着により厚さ５ｎｍのＴｉ、
厚さ０．５μｍ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
１４２を埋め込んだ。

【０１７３】以上の工程により、絶縁性基板１上に下配
線７２、層間絶縁層１４１、上配線７３、素子電極２，
３、導電性膜４等を形成した。

【０１７４】次に、以上のようにして作製した複数の導
電性膜４がマトリクス配線された基板１（図１３）を用
いて画像形成装置を作製した。作製手順を図８と図９を
用いて説明する。

【０１７５】先ず、上記複数の導電性膜４がマトリクス
配線された基板１（図１３）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８
６（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８２、リアプレー
ト８１の接合部にフリットガラスを塗布し、大気中で４
３０℃で１０分以上焼成することで封着した（図８）。
なお、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。

【０１７６】図８において、７４は電子放出素子、７
２，７３はそれぞれＸ方向及びＹ方向の配線である。

【０１７７】蛍光膜８４は、カラーを実現するために、
ストライプ形状（図９（ａ）参照）の蛍光体とし、先に
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９２を塗布して蛍光膜８４を作製し
た。ブラックストライプの材料としては、通常よく用い
られている黒鉛を主成分とする材料を用いた。

【０１７８】また、蛍光膜８４の内面側にはメタルバッ
ク８５を設けた。メタルバック８５は、蛍光膜８４の作
製後、蛍光膜８４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。

【０１７９】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
極を設ける場合もあるが、本実施例ではメタルバック８
５のみで十分な導電性が得られたので省略した。

【０１８０】前述の封着を行う際、カラーの場合は各色
蛍光体９２と電子放出素子７４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。

【０１８１】以上のようにして完成した外囲器８８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乃至Ｄ
ｘｍとＤｙ１乃至Ｄｙｎを通じ素子電極２，３間に電圧
を印加し、導電性膜４をフォーミング処理することによ
り、電子放出部５を形成した。フォーミング処理の電圧
波形は、図４（ｂ）に示した電圧波形（但し、三角波で
はなく矩形波）を用いた。本実施例ではＴ１を１ｍｓｅ
ｃ．、Ｔ２を１０ｍｓｅｃ．とし、約１×１０^-5Ｔｏｒ
ｒの真空雰囲気下で行った。

【０１８２】このようにして形成された電子放出部５
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３ｎｍであっ
た。

【０１８３】次に、外囲器８８の排気管（不図示）より
タングステンヘキサカルボニル（Ｗ（ＣＯ）₆ ）をスロ
ーリークバルブ（不図示）を通して外囲器８８内に導入
し、３ｍＴｏｒｒを維持した。そして、フォーミングと
同一の矩形波で、波高値を＋１０Ｖから＋１６まで１分
間で０．２Ｖづつ上げながら、第１の活性化工程を行っ
た。ここで、波高値が＋１１Ｖとなったところでスロー
リークバルブを閉め、その後波高値が＋１６Ｖに達した
ところで通電を停止し、第１の活性化工程を終了した。
次に、テトライソプロポキシジルコニウム（Ｚｒ（ＯＣ
₃ Ｈ₇ ）₄ ）をスローリークバルブ（不図示）を通して
外囲器８８内に導入し、０．１ｍＴｏｒｒを維持した。
そして、第１の活性化工程と同一の矩形波で、波高値を
−１０Ｖから−１６まで１分間で０．２Ｖづつ下げなが
ら、第２の活性化工程を行った。ここで、波高値が−１
４Ｖとなったところでスローリークバルブを閉め、その
後波高値が−１６Ｖに達したところで通電を停止し、第
２の活性化工程を終了した。以上のように活性化工程を
行い、電子放出素子７４を作製した。

【０１８４】この後、不図示の排気管を通じ、外囲器８
８内を１０^-6Ｔｏｒｒ程度の真空度まで排気し、該排気
管をガスバーナーで熱することで溶着し、外囲器８８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ー処理を行った。ゲッターは
Ｂａ等を主成分とした。

【０１８５】以上のようにして完成した本発明の画像形
成装置において、容器外端子Ｄｘ１乃至ＤｘｍとＤｙ１
乃至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放出させ、
高圧端子８７を通じてメタルバック８４に数ｋＶ以上の
高圧を印加して、電子ビームを加速し、蛍光膜１１５に
衝突させ、励起・発光させることで画像を表示した。

【０１８６】本実施例における画像表示装置は、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。

【０１８７】［実施例１２］本実施例では、実施例１１
の画像形成装置を、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表示装置の一例を示す。具体的に
は、図８に示した画像形成装置を図１０に示した駆動回
路を用いて、ＮＴＳＣ方式のテレビ信号に応じて表示を
行った。

【０１８８】本表示装置においては、とりわけ表面伝導
型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、表面伝導型電子放出素
子を電子ビーム源とするディスプレイパネルは大面積化
が容易で輝度が高く視野角特性にも優れるため、本表示
装置は臨場感あふれ迫力に富んだ画像を視認性良く表示
する事が可能である。

【０１８９】本実施例における表示装置は、ＮＴＳＣ方
式のテレビ信号に応じた画像を良好に、かつ長時間安定
して表示することができた。

【０１９０】

【発明の効果】以上説明した様に、本発明の電子放出素
子によれば、良好な電子放出特性を長時間にわたり保持
し得る電子放出素子を提供できる。

【０１９１】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、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、さらに、かかる電子源を用いた画像形成装置に
おいては、電子放出特性の安定性と寿命の向上がなさ
れ、高品位な画像を長期にわたり表示することが可能と
なった。

【０１９２】以上のように、本発明によれば、カラー画
像にも対応可能で、高輝度且つ高コントラストで表示品
位の高い大面積カラーフラットディスプレーが実現され
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電子放出素子の一例である平面型表面
伝導型電子放出素子の一例を模式的に示した平面図及び
縦断面図である。

【図２】本発明の電子放出素子の一例である垂直型表面
伝導型電子放出素子の一例を模式的に示した図である。

【図３】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】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６】本発明に好適な表面伝導型電子放出素子の放出
電流Ｉｅおよび素子電流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本発明の電子源の概略構
成図である。

【図８】単純マトリクス配置の電子源を用いた本発明の
画像形成装置に用いる表示パネルの概略構成図である

【図９】図８の表示パネルにおける蛍光膜を示す図であ
る。

【図１０】図８の表示パネルを駆動する駆動回路の一例
を示す図である。

【図１１】梯子型配置の本発明の電子源の概略平面図で
ある。

【図１２】梯子型配置の電子源を用いた本発明の画像形
成装置に用いる表示パネルの概略構成図である。

【図１３】実施例１１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１４】図１３の電子源の部分断面図である。

【図１５】図１３の電子源の製造方法を説明するための
図である。

【図１６】図１３の電子源の製造方法を説明するための
図である。

【図１７】従来例の表面伝導型電子放出素子の平面図で
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 金属被膜 ７ 金属酸化物被膜 ２１ 段さ形成部 ５０ 導電性膜４を流れる素子電流Ｉｆを測定するため
の電流計 ５１ 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５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 ７２ Ｘ方向配線 ７３ Ｙ方向配線 ７４ 表面伝導型電子放出素子 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 １４１ 層間絶縁層 １４２ コンタクトホール １６１ Ｃｒ膜

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 対向する一対の素子電極間に、電子放出
   部を有する導電性膜を備える電子放出素子において、該
   導電性膜上には少なくとも金属によって被覆された領域
   と金属酸化物によって被覆された領域とを有することを
   特徴とする電子放出素子。
2. 【請求項２】 前記金属によって被覆された領域は、前
   記電子放出部を境にした一方の前記導電性膜上にあり、
   前記金属酸化物によって被覆された領域は、他方の前記
   導電性膜上にあることを特徴とする請求項１に記載の電
   子放出素子。
3. 【請求項３】 前記導電性膜上に被覆された金属の融点
   が、前記導電性膜の融点より高い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。
4. 【請求項４】 前記導電性膜上に被覆された金属の蒸気
   圧が少なくとも大気圧から１０のマイナス１１乗トール
   となる温度範囲において、ほぼ同一温度での該金属の蒸
   気圧が前記導電性膜の構成材料の蒸気圧より低いことを
   特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の電子放出素
   子。
5. 【請求項５】 前記導電性膜上に被覆された金属は、タ
   ングステンであることを特徴とする請求項４に記載の電
   子放出素子。
6. 【請求項６】 前記導電性膜上に被覆された金属酸化物
   は、アルカリ土類金属、希土類金属、チタニウム、ジル
   コニウム、ハフニウムの内、少なくとも一種類の元素を
   含有する酸化物であることを特徴とする請求項１〜５の
   いずれかに記載の電子放出素子。
7. 【請求項７】 前記電子放出素子が、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１〜６のいずれか
   に記載の電子放出素子。
8. 【請求項８】 請求項２に記載の電子放出素子の駆動方
   法であって、前記金属によって被覆された領域を有する
   側の導電性膜に接続する素子電極が高電位側となるよう
   に電圧を印加することを特徴とする電子放出素子の駆動
   方法。
9. 【請求項９】 請求項１に記載の電子放出素子の製造方
   法であって、少なくとも、前記導電性膜に電子放出部を
   形成するフォーミング工程と、活性化工程とを含むこと
   を特徴とする電子放出素子の製造方法。
10. 【請求項１０】 前記活性化工程が、少なくとも、前記
    フォーミング工程を行った導電性膜上に化学的気相成長
    法により金属を被覆する工程と、該導電性膜上に化学的
    気相成長法により金属酸化物を被覆する工程とを含むこ
    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。
11. 【請求項１１】 前記金属を被覆する工程が、少なくと
    も該金属元素を含む化合物の気相中で、前記一対の素子
    電極に電圧を印加する工程であることを特徴とする請求
    項１０に記載の電子放出素子の製造方法。
12. 【請求項１２】 前記金属元素を含む化合物は、タング
    ステンヘキサカルボニル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の製造方法。
13. 【請求項１３】 前記金属酸化物を被覆する工程が、少
    なくとも該金属酸化物を構成する金属元素を含む化合物
    および酸素元素を含む化合物の気相中で、前記一対の素
    子電極に電圧を印加する工程であることを特徴とする請
    求項１０に記載の電子放出素子の製造方法。
14. 【請求項１４】 前記一対の素子電極に印加する電圧
    は、パルスで印加されることを特徴とする請求項１１又
    は１３に記載の電子放出素子の製造方法。
15. 【請求項１５】 入力信号に応じて電子を放出する電子
    源であって、請求項１〜７のいずれかに記載の電子放出
    素子を、基体上に複数個配置したことを特徴とする電子
    源。
16. 【請求項１６】 前記電子放出素子の複数が梯子状に配
    置されており、個々の電子放出素子の両素子電極が並列
    に二本の行配線に接続されており、更に変調手段を有す
    ることを特徴とする請求項１５に記載の電子源。
17. 【請求項１７】 前記複数の電子放出素子がマトリクス
    状に配置されており、個々の電子放出素子の一方の素子
    電極を行配線に接続し、個々の電子放出素子の他方の素
    子電極を前記行配線と直交する列配線に接続したことを
    特徴とする請求項１５に記載の電子源。
18. 【請求項１８】 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１５〜１７のいずれか
    に記載の電子源と、画像形成部材とによって構成された
    ことを特徴とする画像形成装置。