JPH0927267A

JPH0927267A - 電子放出素子、電子源及び画像形成装置

Info

Publication number: JPH0927267A
Application number: JP19796795A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Hamamoto; 康弘浜元
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1995-07-12
Filing date: 1995-07-12
Publication date: 1997-01-28

Abstract

(57)【要約】【目的】安定な電子放出特性を有し、かつ電子放出効
率の高い表面伝導型電子放出素子を提供する。【構成】電極４，５間に、電子放出部２を有する導電
性膜３を備える表面伝導型電子放出素子において、導電
性膜３の一部に、電子放出時における電子放出部２の抵
抗値に対して０．２倍〜５倍の抵抗値を有する高抵抗領
域が形成されている。【効果】高電位側の導電性膜及び電極への放出電子の
吸い込みを抑制することができる。

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
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
ａｎｄＷ．Ｗ．Ｄｏｌａｎ，“ＦｉｅｌｄＥｍ
ｉｓｓｉｏｎ”，ＡｄｖａｎｃｅｉｎＥｌｅｃｔ
ｒｏｎＰｈｙｓｉｃｓ，８，８９（１９５６）ある
いはＣ．Ａ．Ｓｐｉｎｄｔ， “Ｐｈｙｓｉｃａｌ
Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｈｉｎ−ｆｉｌｍｆｉ
ｅｌｄｅｍｉｓｓｉｏｎｃａｔｈｏｄｅｓｗｉｔ
ｈｍｏｌｙｂｄｅｎｕｍｃｏｎｅｓ”，Ｊ．Ａ
ｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，４７，５２４８（１９７６）
等に開示されたものが知られている。

【０００４】ＭＩＭ型の例としては、Ｃ．Ａ．Ｍｅａ
ｄ， “ＯｐｅｒａｔｉｏｎｏｆＴｕｎｎｅｌ−Ｅｍ
ｉｓｓｉｏｎＤｅｖｉｃｅｓ”，Ｊ．Ａｐｐｌ．
Ｐｈｙｓ．，３２，６４６（１９６１）等に開示され
たものが知られている。

【０００５】表面伝導型電子放出素子の例としては、
Ｍ．Ｉ．Ｅｌｉｎｓｏｎ，ＲａｄｉｏＥｎｇ．
ＥｌｅｃｔｒｏｎＰｈｙｓ．，１０，１２９０（１
９６５）等に開示されたものがある。

【０００６】表面伝導型電子放出素子は、絶縁性基板上
に形成された小面積の薄膜に、膜面に平行に電流を流す
ことにより、電子放出が生ずる現象を利用するものであ
る。この表面伝導型電子放出素子としては、前記エリン
ソン等によるＳｎＯ₂ 薄膜を用いたもの、Ａｕ薄膜によ
るもの［Ｇ．Ｄｉｔｔｍｅｒ：“ＴｈｉｎＳｏｌｉｄ
Ｆｉｌｍｓ”，９，３１７（１９７２）］、Ｉｎ₂
Ｏ₃ ／ＳｎＯ₂ 薄膜によるもの［Ｍ．Ｈａｒｔｗｅｌｌ
ａｎｄＣ．Ｇ．Ｆｏｎｓｔａｄ：“ＩＥＥＥＴ
ｒａｎｓ．ＥＤＣｏｎｆ．”，５１９（１９７
５）］、カーボン薄膜によるもの［荒木久他：真空、
第２６巻、第１号、２２頁（１９８３）］等が報告され
ている。

【０００７】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。

【０００８】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、導電性膜の両端に直流電
圧あるいは非常にゆっくりとした昇電圧、例えば１Ｖ／
１分程度の昇電圧を印加通電することで通常行われ、導
電性膜を局所的に破壊、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。

【０００９】上記表面伝導型電子放出素子は、構造が単
純で製造も容易であることから、大面積に亙って多数配
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、同１−２８３
７４９号公報、同２−２５７５５２号公報）。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５０６
６８８３号明細書）。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】前記電子源及び画像形
成装置等に用いられる電子放出素子については、明るい
画像を安定して表示できるよう更に安定で制御された電
子放出特性及びその効率の向上が望まれて来た。

【００１２】上記の効率とは、例えば前述の表面伝導型
電子放出素子であれば、一対の対向する素子電極に電圧
を印加した際に、両電極間を流れる電流（以下、「素子
電流Ｉｆ」と称す）に対する真空中に放出される電流
（以下、「放出電流Ｉｅ」と称す）の比をさす。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。

【００１３】安定的に制御し得る電子放出特性と効率の
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、
低電流化にともない、画像形成装置を構成する駆動回路
等の低コスト化も図れる。

【００１４】しかしながら、前記従来の電子放出素子に
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
するのは極めて難しいというのが実状である。

【００１５】本発明の目的は、上述した解決すべき技術
課題を解決し、安定な電子放出特性を有し、電子放出の
効率向上を図った電子放出素子を提供することにある。
本発明の別の目的は、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にある。

【００１６】

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

【００１７】本発明の第一は、一対の電極間に、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、
該導電性膜の一部もしくは全部が、電子放出時における
該電子放出部の抵抗値に対して０．２倍〜５倍の抵抗値
を有することを特徴とする電子放出素子にある。

【００１８】上記本発明第一は、さらにその特徴とし
て、「前記一対の電極が同一平面上に形成された平面型
である」こと、「前記一対の電極が絶縁層を介して上下
に位置し、該絶縁層の側面に電子放出部を有する導電性
膜が形成された垂直型である」こと、「前記導電性膜の
抵抗値が電子放出部を境に異なっている」こと、「前記
導電性膜の抵抗値が電子放出部を境に異なっており、そ
のうち一方の抵抗値が、電子放出時における該電子放出
部の抵抗値の１０分の１以下である」こと、「前記電子
放出素子は、駆動の際、抵抗値が低い側の導電性膜に電
気的に接続している電極が低電位側となるように電圧が
印加されるものである」こと、「前記一対の電極の内、
一方の電極の段差部近傍にのみ電子放出部が配設されて
いる」こと、「前記電子放出素子は、駆動の際、前記電
子放出部が近傍に配設された側の電極が低電位側となる
ように電圧が印加されるものである」こと、「前記導電
性膜内の抵抗分布が、電子放出部に近いほど抵抗が高
く、電子放出部から遠ざかるほど抵抗が低くなるように
形成されている」こと、「前記一対の電極の間隔が、数
μｍ〜数十μｍである」こと、「前記電子放出素子は、
表面伝導型電子放出素子である」こと、をも含むもので
ある。

【００１９】また、本発明の第二は、上記本発明第一の
電子放出素子とその駆動手段とを有することを特徴とす
る電子源にある。

【００２０】上記本発明第二は、さらにその特徴とし
て、「前記電子源は、複数の電子放出素子が並列に結線
された素子列を少なくとも１列以上有する電子源であ
る」こと、「前記電子源は、複数の電子放出素子が結線
された素子列の複数列がマトリクス配置されている電子
源である」こと、をも含むものである。

【００２１】更に、本発明の第三は、上記本発明第二の
電子源と、該電子源から放出される電子線の照射により
画像を形成する画像形成部材とを有することを特徴とす
る画像形成装置にある。

【００２２】上記本発明第三は、さらにその特徴とし
て、「前記画像形成部材が蛍光体である」ことを含むも
のである。

【００２３】

【発明の実施の形態】上記のように、本発明は、電子放
出素子、この電子放出素子を備えた電子源、これを用い
た画像形成装置に係るもので、各発明の構成及び作用を
以下に更に説明する。

【００２４】本発明に係る電子放出素子は、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。

【００２５】本発明に係る表面伝導型電子放出素子には
平面型と垂直型がある。まず、平面型の表面伝導型電子
放出素子の基本的な構成について説明する。

【００２６】図１（ａ），（ｂ）は、平面型の表面伝導
型電子放出素子の基本的な構成を示す図であり、図中、
１は基板、２は電子放出部、３は導電性膜、４と５は電
極（素子電極）である。

【００２７】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。

【００２８】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等の金属ある
いは合金及びＰｄ、Ａｇ、Ａｕ、ＲｕＯ₂ 、Ｐｄ−Ａｇ
等の金属あるい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。

【００２９】素子電極間隔Ｌ、素子電極長さＷ１、導電
性膜３の形状等は、応用される形態等によって設計され
る。

【００３０】素子電極間隔Ｌは、通常は数千オングスト
ロームから数百マイクロメートルであり、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４，５間に
印加する電圧等により設定されるが、特に、数マイクロ
メートルから数十マイクロメートルであるとき、大面積
の露光技術、印刷技術等の性能と整合するので好まし
い。

【００３１】素子電極長さＷ１は、電極の抵抗値や電子
放出特性を考慮すると、好ましくは数マイクロメートル
から数百マイクロメートルであり、また素子電極厚ｄ
は、数百オングストロームから数マイクロメートルであ
る。

【００３２】尚、図１に示される電子放出素子は、基板
１上に、素子電極４，５、導電性膜３の順に積層された
ものとなっているが、基板１上に、導電性膜３、素子電
極４，５の順に積層したものとしてもよい。

【００３３】更に、図２に示されるように、一対の素子
電極４，５のうち一方の素子電極５部分の段差近傍にの
み電子放出部を配設する目的で、素子電極５の膜厚ｄ１
と素子電極４の膜厚ｄ２を異ならせても良い。

【００３４】このときの素子電極の膜厚は、後述の導電
性膜３が、膜厚の厚い方の素子電極部分の段差部（図２
では素子電極５部分の段差部）近傍で、他の部分（素子
電極間等）と比較して電気抵抗が大きい状態（膜厚が薄
い状態）に形成されるように、導電性膜３の製法に依存
した膜のモフォロジーと膜厚を考慮して設定されるもの
である。通常、高さの高い方の素子電極部分の段差部
は、好ましくは導電性膜３の膜厚の５倍以上、特に好ま
しくは１０倍以上の高さを有するのが望ましい。

【００３５】上記のように素子電極膜厚を異なるように
形成した素子の場合、この後に形成される導電性膜３
を、低い段差部を有する側の素子電極４に対しては良好
なステップカバレージ、高い段差部を有する側の素子電
極５に対してはステップカバレージの不良の状態で形成
することができる。尚、ステップカバレージ不良の領域
は、特に、段差部の基板面側が好ましい形態である。

【００３６】このステップカバレージ不良の領域を形成
することができることにより、後述のフォーミング処理
において該領域に優先的に亀裂を発生させて、電子放出
部２を形成することができる。即ち、図２に示した素子
のように、素子電極５部分の段差部の基板面側近傍に略
直線状の電子放出部２を形成することができる。

【００３７】導電性膜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
膜３の膜厚は、好ましくは数オングストローム〜数千オ
ングストロームで、特に好ましくは１０オングストロー
ム〜５００オングストロームであり、その抵抗値は、Ｒ
ｓが１０² 〜１０⁷ Ω／□の値である。なおＲｓは、厚
さがｔ、幅がｗで長さがｌの膜厚の抵抗Ｒを、Ｒ＝Ｒｓ
（ｌ／ｗ）とおいたときに現れる。

【００３８】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（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）の膜をさ
す。

【００３９】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。

【００４０】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。

【００４１】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。

【００４２】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。

【００４３】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。

【００４４】「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１９８
８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）。

【００４５】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〜１０Å程度、上限は数μｍ
程度のものを指すこととする。

【００４６】導電性膜３を構成する材料としては、例え
ばＰｄ，Ｐｔ，Ｒｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｔｉ，Ｉｎ，Ｃｕ，
Ｃｒ，Ｆｅ，Ｚｎ，Ｓｎ，Ｔａ，Ｗ，Ｐｂ等の金属、Ｐ
ｄＯ，ＳｎＯ₂ ，Ｉｎ₂ Ｏ₃ ，ＰｂＯ，Ｓｂ₂ Ｏ₃ 等の
酸化物、ＨｆＢ₂ ，ＺｒＢ₂，ＬａＢ₆ ，ＣｅＢ₆ ，Ｙ
Ｂ₄ ，ＧｄＢ₄ 等の硼化物、ＴｉＣ，ＺｒＣ，ＨｆＣ，
ＴａＣ，ＳｉＣ，ＷＣなどの炭化物、ＴｉＮ，ＺｒＮ，
ＨｆＮ等の窒化物、Ｓｉ，Ｇｅ等の半導体、カーボン等
が挙げられる。

【００４７】本発明の電子放出素子の最大の特徴は、導
電性膜３の少なくとも一部に、電子放出時における電子
放出部２の抵抗値に対して０．２〜５倍の抵抗値を有す
る領域（以下、「高抵抗領域」と称す）が存在すること
である。この高抵抗領域は、好ましくは電子放出部２か
ら素子駆動時に高電位となる側の素子電極までの間の導
電性膜３の一部もしくは全部に形成される。高抵抗領域
の抵抗値は、電子放出時の電子放出部２の抵抗値に対す
る比率λが０．２〜５倍の抵抗値になるように、導電性
膜の抵抗Ｒｓ及び素子電極間隔Ｌ、導電性膜長Ｗ２等に
よって適宜設定される。また、高抵抗領域を形成するた
めに、高抵抗領域とする部分の導電性膜の膜厚を、それ
以外の部分の導電性膜の膜厚より薄くする場合がある。
更に、高抵抗領域以外の抵抗Ｒｓを低下させるため、高
抵抗領域以外の部分の導電性膜上に導電性材料を積層す
る場合がある。

【００４８】電子放出部２は、導電性膜３の一部に形成
された高抵抗の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。

【００４９】亀裂内部には、数オングストロームから数
百オングストローム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３を構成する
材料の元素の一部、あるいは総てと同様のものである。
また、亀裂を含む電子放出部２及びその近傍の導電性膜
３には、炭素及び炭素化合物を有することもある。

【００５０】次に、垂直型の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。

【００５１】図３は、垂直型の表面伝導型電子放出素子
の基本的な構成を示す図で、図中２１は段差形成部材
で、その他図１と同じ符号は同じ部材を示すものであ
る。

【００５２】基板１、電子放出部２、導電性膜３、素子
電極４，５は、前述した平面型の表面伝導型電子放出素
子と同様の材料で構成されたものである。

【００５３】段差形成部材２１は、例えば真空蒸着法、
印刷法、スパッタ法等で付設されたＳｉＯ₂ 等の絶縁性
材料で構成されたものである。この段差形成部材２１の
膜厚は、先に述べた平面型の表面伝導型電子放出素子の
素子電極間隔Ｌ（図１参照）に対応するもので、段差形
成部材２１の作成法や素子電極４，５間に印加する電圧
等により設定されるが、好ましくは数千オングストロー
ムから数百マイクロメートルであり、特に好ましくは数
マイクロメートルから数十マイクロメートルである。

【００５４】導電性膜３は、段差形成部材２１と素子電
極４，５の作成後に、素子電極４，５の上に積層され
る。また、平面型の表面伝導型電子放出素子の説明にお
いても述べたように、電子放出部２の形成は、導電性膜
３の膜厚、膜質、材料及び後述するフォーミング条件等
の製法に依存するので、その位置及び形状は図３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。

【００５５】次に、上述したような構成を有する本発明
の電子放出素子における作用を、図４を用いて説明す
る。図４（ａ）と図４（ｂ）は、それぞれ従来の表面伝
導型電子放出素子と本発明の表面伝導型電子放出素子の
駆動時の電子放出部２近傍での電位分布の様子と放出電
子の軌跡を示す模式図である。

【００５６】図４において、５４は放出電子を捕捉する
ためのアノード電極で、電子放出素子と共に真空容器内
に配置されている。そして、図４（ｂ）に示される本発
明の電子放出素子においては、電子放出部２を境に右側
に位置する導電性膜３ａに前述の高抵抗領域を有してい
るものとする。更に、アノード電極５４は電子放出素子
の上方数ｍｍに位置し、放出電子を捕捉するため、素子
よりも十分高電位になるように（例えば数ｋＶ高電位と
なるように）電位が印加されているとする。

【００５７】それぞれの電子放出素子の素子電極（不図
示）間に、電子放出部２の右側に位置する導電性膜３ａ
が高電位側、左側に位置する導電性膜３ｂが低電位側と
なるように電圧を印加すると、導電性膜に高抵抗領域が
形成されていない従来素子では、印加電圧のほとんどが
電子放出部２に集中する。このため、電子放出部近傍に
おいて、一度真空中に放出された電子の一部（図４
（ａ）のｅ₂ ）を再び導電性膜に引き戻してしまう下方
向電界成分（図４（ａ）では、電子放出部２の近傍で右
手上方の空間に発生している導電性膜３方向に向かった
電界成分）が発生し、アノード電極５４への電子の到達
を阻害し、電子放出効率を低下させていた。

【００５８】これに対し本発明の電子放出素子では、導
電性膜３ａの高抵抗領域による電圧降下によって印加電
圧の電子放出部２のみへの集中を防ぐことができ、、図
４（ｂ）に示されるように、電子放出部２のみへの電界
の集中と下方向電界成分の発生を緩和し、アノード電極
５４に到達する電子数を増加させている。これによって
放出電流量が増大し、電子放出効率が向上する。

【００５９】本発明の電子放出素子において、電子放出
時の電子放出部２の抵抗値に対する高抵抗領域の抵抗値
の比率λが０．２〜５倍の範囲で設定されると述べた
が、これは電子放出素子を画像形成装置等に応用する上
での実用的な構成及び駆動条件を考慮して、特に好まし
い範囲を実測値から設定したものであり、具体的には、
アノード電圧が１ｋＶ〜１０ｋＶ、そしてアノード電極
と素子間距離が２ｍｍ〜８ｍｍ、素子電極間距離が数μ
ｍ〜数十μｍ、素子の駆動電圧が１００Ｖ以下であると
いう条件により設定されている。従って、これらの制限
条件に左右されない使用（例えば１００Ｖ以上の電圧に
よる駆動）に際しては、上記比率λの値が５倍以上であ
っても良い場合がある。

【００６０】本発明に好適な表面伝導型電子放出素子の
基本構成の製法としては様々な方法が考えられるが、図
１に示した構成の電子放出素子を例に、図５の製造工程
図に基づいてその一例を説明する。尚、図５において図
１と同じ符号は同じ部材を示すものである。

【００６１】１）絶縁性基板１を洗剤、純水及び有機溶
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
ィー技術等により基板１の面上に素子電極４，５を形成
する（図５（ａ））。また、素子電極の一方、例えば素
子電極５のみの膜厚を厚くする場合には、素子電極４を
マスクし、素子電極５のみに更に電極材料を堆積させ
る。

【００６２】２）素子電極４，５を設けた絶縁性基板１
上に有機金属溶液を塗布して、素子電極４と素子電極５
間を連絡して有機金属膜を形成する。尚、有機金属溶液
とは、前述の導電性膜３の構成材料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
ングされた導電性膜３を形成する（図５（ｂ））。尚、
ここでは、有機金属溶液の塗布法により説明したが、こ
れに限ることなく、例えば真空蒸着法、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。

【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
方法を以下に説明するが、本発明に係るフォーミング工
程はこれに限られるものではなく、導電性膜３に亀裂を
生じさせて高抵抗状態を形成させる方法であればいかな
る方法でも良い。

【００６４】素子電極４，５間に不図示の電源より通電
すると、導電性膜３の部位に構造の変化した電子放出部
２が形成される（図５（ｃ））。この通電処理により導
電性膜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。また、素子電
極の一方、例えば素子電極５のみの膜厚を厚くした場合
には、導電性膜３のうち、素子電極５部分の段差部近傍
の部位に構造の変化した略直線状の電子放出部２が形成
される。

【００６５】通電フォーミングの電圧波形の例を図６に
示す。

【００６６】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６（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６（ｂ））とがあ
る。

【００６７】まず、パルス波高値を定電圧とした場合に
ついて図６（ａ）で説明する。

【００６８】図６（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１マ
イクロ秒〜１０ミリ秒、Ｔ２を１０マイクロ秒〜１００
ミリ秒とし、波高値（フォーミング時のピーク電圧）を
前述した電子放出素子の形態に応じて適宜選択して、１
０の−５乗ｔｏｒｒ程度の適当な真空度の真空雰囲気下
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ものでは
なく、電子放出部２が良好に形成されるように、電子放
出素子の抵抗値等に合わせて所望の値を選択することが
できる。

【００６９】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６（ｂ）で説明する。

【００７０】図６（ｂ）におけるＴ１及びＴ２は図６
（ａ）と同様であり、波高値（フォーミング時のピーク
電圧）を、例えば０．１Ｖステップ程度ずつ増加させ、
図６（ａ）の説明と同様の適当な真空雰囲気下で印加す
る。

【００７１】尚、パルス間隔Ｔ２中に、導電性膜３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ときにフォ
ーミングを終了することが好ましい。

【００７２】この後、必要に応じて、導電性膜３の一部
に導電性材料を更に積層し、高抵抗領域以外の導電性膜
の抵抗を低くする場合がある。導電性材料は前述した導
電性膜３を構成する材料の中から適宜選択して使用する
ことができ、導電性膜３と同じ材料であっても構わな
い。また、本工程は後述する活性化工程後に行っても構
わない。

【００７３】上記フォーミング工程からそれ以降の工程
は、図７に示されるような測定評価系内で行うことがで
きる。この測定評価系について説明する。

【００７４】図７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
ノード電極、５３はアノード電極５４に電圧を印加する
ための高圧電源、５２は電子放出部２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。

【００７５】電子放出素子及びアノード電極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いて、所望の真空
下で電子放出素子の測定評価ができるようになってい
る。

【００７６】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全体及び電子放出素子の基板１は、
ヒーターにより３００℃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１０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、フォーミング工程及び後述
するそれ以後の工程における測定評価及び処理に応用さ
れるものである。

【００７７】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のが好ましい。活性化工程と
は、素子電流Ｉｆ、放出電流Ｉｅの状態を著しく向上さ
せることができる工程である。

【００７８】活性化工程は、例えば、有機物質のガスを
含有する雰囲気下で、通電フォーミングと同様に、素子
電極４，５間にパルスの印加を繰り返すことで行うこと
ができる。上記雰囲気は、例えば油拡散ポンプやロータ
リーポンプなどを用いて真空容器内を排気した場合に雰
囲気内に残留する有機ガスを利用して形成することがで
きる他、イオンポンプなどにより一旦十分に排気した真
空中に適当な有機物質のガスを導入することによっても
得られる。このときの好ましい有機物質のガス圧は、前
述の応用の形態、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、適宜設定される。

【００７９】適当な有機物質としては、アルカン、アル
ケン、アルキンの脂肪族炭化水素類、芳香族炭化水素
類、アルコール類、アルデヒド類、ケトン類、アミン
類、フェノール、カルボン、スルホン酸等の有機酸類等
を挙げることが出来、具体的には、メタン、エタン、プ
ロパンなどＣ_n Ｈ_2n+2で表される飽和炭化水素、エチレ
ン、プロピレンなどＣ_n Ｈ_2n等の組成式で表される不飽
和炭化水素、ベンゼン、トルエン、メタノール、エタノ
ール、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、アセト
ン、メチルエチルケトン、メチルアミン、エチルアミ
ン、フェノール、蟻酸、酢酸、プロピオン酸等が使用で
きる。この処理により、雰囲気中に存在する有機物質か
ら、炭素あるいは炭素化合物が素子上に堆積し、素子電
流Ｉｆ，放出電流Ｉｅが、著しく変化するようになる。

【００８０】上記活性化工程の終了判定は、素子電流Ｉ
ｆや放出電流Ｉｅを測定しながら、適宜行う。尚、活性
化工程で印加する電圧パルスのパルス幅、パルス間隔、
パルス波高値などは適宜設定される。

【００８１】素子に堆積される炭素及び炭素化合物と
は、例えばグラファイト（いわゆるＨＯＰＧ，ＰＧ，Ｇ
Ｃを包含し、ＨＯＰＧはほぼ完全なグラファイト結晶構
造、ＰＧは結晶粒が２００Å程度で結晶構造がやや乱れ
たもの、ＧＣは結晶粒が２０Å程度になり結晶構造の乱
れがさらに大きくなったものを指す。）、非晶質カーボ
ン（アモルファスカーボン及び、アモルファスカーボン
と前記グラファイトの微結晶の混合物を指す）であり、
その膜厚は、５００Å以下の範囲とするのが好ましく、
３００Å以下の範囲とすることがより好ましい。

【００８２】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、真空容器内の有機物質を排気する工程である。

【００８３】上記有機化合物が排気された真空容器内の
圧力は、例えば１〜３×１０^-7ｔｏｒｒ以下が好まし
く、さらには１×１０^-8ｔｏｒｒ以下が特に好ましい。
真空容器の排気に用いる真空排気装置は、装置から発生
するオイルが素子の特性に影響を与えないように、オイ
ルを使用しないものを用いるのが好ましい。具体的に
は、ソープションポンプ、イオンポンプ等の真空排気装
置を挙げることが出来る。さらに、真空容器内を排気す
るときには、真空容器全体を加熱して、真空容器内壁
や、電子放出素子に吸着した有機物質分子を排気しやす
くするのが好ましい。このときの加熱条件は、８０〜２
００℃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。

【００８４】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、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出来る。このような真空雰囲気を
採用することにより、新たな炭素あるいは炭素化合物の
堆積を抑制でき、結果として素子電流Ｉｆ，放出電流Ｉ
ｅが安定する。

【００８５】以上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について、以下に説明す
る。

【００８６】以下に述べる表面伝導型電子放出素子の基
本特性は、図７の測定評価系のアノード電極５４の電圧
を１ｋＶ〜１０ｋＶとし、アノード電極５４と表面伝導
型電子放出素子の距離Ｈを２〜８ｍｍとして、通常測定
を行う。また、測定に際しての素子電極４，５の電位
は、アノード電極５４への電子ビームの有効な到達を鑑
みれば、電子放出部２を境に導電性膜３の抵抗値を異な
らせた素子に関しては、抵抗が低い方の導電性膜に電気
的に接続した素子電極（図７では素子電極５）側を他方
の素子電極に比べて低電位とし、また、一方の素子電極
の段差近傍に電子放出部を形成した素子（図２参照）に
関しては、電子放出部２を形成した側の素子電極（図２
では素子電極５）側を他方の素子電極に比べて低電位と
するのが好ましい。

【００８７】図７に示した測定評価系を用いて測定され
た放出電流Ｉｅ及び素子電流Ｉｆと、素子電圧Ｖｆとの
関係の典型的な例を図８に示す。尚、図８において、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いる。なお、縦・横軸ともリニアス
ケールである。

【００８８】図８の（ａ）から明らかなように、本発明
の表面伝導型電子放出素子は、放出電流Ｉｅに対する次
の３つの特徴的特性を有する。

【００８９】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８の（ａ）中のＶｔ
ｈ）を超える素子電圧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。

【００９０】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。

【００９１】第３に、アノード電極５４（図７参照）に
補足される放出電荷は、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。

【００９２】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特性を有する場合もある。このような表面伝
導型電子放出素子の特性の例が図８の（ａ）に示す特性
である。一方、図８の（ｂ）に示すように、素子電流Ｉ
ｆは素子電圧Ｖｆに対して電圧制御型負性抵抗特性（Ｖ
ＣＮＲ特性と呼ぶ）を示す場合もある。いずれの特性を
示すかは、表面伝導型電子放出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特性を有する表面伝導型電子放出
素子でも、放出電流Ｉｅは素子電圧Ｖｆに対してＭＩ特
性を有する。

【００９３】以上のような本発明による表面伝導型電子
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
の応用が可能である。

【００９４】次に、本発明の電子源の一例として前述の
表面伝導型電子放出素子を複数配置した電子源について
述べる。まず、表面伝導型電子放出素子の配列方式につ
いて説明する。

【００９５】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夫々Ｘ方向配線、Ｙ方向配線
を接続した配置方式が挙げられる。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。

【００９６】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、単純マトリクス配置された表面伝導型電
子放出素子における放出電子は、しきい値電圧を超える
電圧では、対向する素子電極間に印加するパルス状電圧
の波高値とパルス幅で制御できる。一方、しきい値電圧
以下では殆ど電子は放出されない。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、個々の
素子に上記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、その電子放出
量が制御でき、単純なマトリクス配線だけで個別の表面
伝導型電子放出素子を選択して独立に駆動可能となる。

【００９７】単純マトリクス配置はこのような原理に基
づくもので、本発明の電子源の一例である、この単純マ
トリクス配置の電子源の構成について図９に基づいて更
に説明する。

【００９８】図９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上に配列された本発明に
よる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。

【００９９】ｍ本のＸ方向配線１０２は、夫々外部端子
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。

【０１００】ｎ本のＹ方向配線１０３は、夫々外部端子
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。

【０１０１】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。

【０１０２】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。Ｘ方向配線１０２とＹ方向
配線１０３は、それぞれ外部端子として引き出されてい
る。

【０１０３】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。

【０１０４】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、また夫々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。

【０１０５】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。

【０１０６】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
図示の変調信号発生手段が電気的に接続されている。更
に、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１０４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。

【０１０７】次に、以上のような単純マトリクス配置の
電子源を用いて構成される本発明の画像形成装置の一例
を、図１０〜図１２を用いて説明する。尚、図１０は表
示パネル２０１の基本構成図であり、図１１は蛍光膜１
１４を示す図であり、図１２は図１０の表示パネル２０
１で、ＮＴＳＣ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。

【０１０８】図１０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ート、１１６はガラス基板
１１３の内面に蛍光膜１１４とメタルバック１１５等が
形成されたフェースプレート、１１２は支持枠であり、
リアプレート１１１、支持枠１１２及びフェースプレー
ト１１６にフリットガラス等を塗布し、大気中あるいは
窒素中で、４００〜５００℃で１０分以上焼成すること
で封着して外囲器１１８を構成している。

【０１０９】図１０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）と接続されたＸ方向配線及びＹ方向配線で、夫
々外部端子Ｄｘ１ないしＤｘｍ，Ｄｙ１ないしＤｙｎを
有している。

【０１１０】外囲器１１８は、上述の如く、フェースー
プレート１１６、支持枠１１２、リアプレート１１１で
構成されている。しかし、リアプレート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ート
１１１は不要で、基板１に直接支持枠１１２を封着し、
フェースプレート１１６、支持枠１１２、基板１にて外
囲器１１８を構成してもよい。また、フェースプレート
１１６、リアプレート１１１の間にスぺーサーと呼ばれ
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。

【０１１１】蛍光膜１１４は、モノクロームの場合は蛍
光体１２２のみからなるが、カラーの蛍光膜１１４の場
合は、蛍光体１２２の配列により、ブラックストライプ
（図１１（ａ））あるいはブラックマトリクス（図１１
（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
クスが設けられる目的は、カラー表示の場合必要となる
三原色の各蛍光体１２２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１２１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他の材
料を用いることもできる。

【０１１２】ガラス基板１１３に蛍光体１２２を塗布す
る方法としては、モノクローム、カラーによらず、沈澱
法や印刷法が用いられる。

【０１１３】また、図１０に示されるように、蛍光膜１
１４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１
１参照）の発光のうち内面側への光をフェースプレート
１１６側へ鏡面反射することにより輝度を向上するこ
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
によるダメージからの蛍光体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１
１４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。

【０１１４】フェースプレート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。

【０１１５】前述の封着を行う際、カラーの場合は各色
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なう
必要がある。

【０１１６】外囲器１１８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
ポンプなど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
の有機物質の十分少ない雰囲気にした後、封止される。
また、外囲器１１８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１１
８の封止を行う直前あるいは封止後に抵抗加熱あるいは
高周波加熱等により、外囲器１１８内の所定の位置に配
置したゲッター（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^-5〜１×１０
^-7ｔｏｒｒの真空度を維持するためのものである。

【０１１７】尚、前述したフォーミング処理以降の表面
伝導型電子放出素子の各製造工程は、通常、外囲器１１
８の封止直前に行われるもので、その内容は前述した通
りである。

【０１１８】上述の表示パネル２０１は、例えば図１２
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１２において、２０１は表示パネル、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、２
０７は変調信号発生器、Ｖｘ及びＶａは直流電圧源であ
る。

【０１１９】図１２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。この内、外部端子Ｄｘ１ないしＤｘｍ
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、即ち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素子ず
つ）順次駆動して行くための走査信号が印加される。

【０１２０】一方、端子Ｄｙ１ないし外部端子Ｄｙｎに
は、前記走査信号により選択された１行の各表面伝導型
電子放出素子の出力電子ビームを制御するための変調信
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
ための加速電圧である。

【０１２１】走査回路２０２は、内部にｍ個のスイッチ
ング素子（図１２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
電圧電源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。

【０１２２】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。

【０１２３】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持つものである。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。

【０１２４】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
輝度信号成分を分離するための回路で、よく知られてい
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、これもよく知られるよう
に、垂直同期信号と水平同期信号よりなる。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。

【０１２５】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に基づいて作
動する。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よい。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。

【０１２６】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ための記憶装置であり、
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、Ｉｄ’１ないしＩｄ’ｎとして出力され、変調
信号発生器２０７に入力される。

【０１２７】変調信号発生器２０７は、前記画像データ
Ｉｄ’１ないし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ための信号源
で、その出力信号は、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。

【０１２８】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、
構成、製造方法を変えることにより、しきい値電圧の値
や印加電圧に対する放出電流の変化度合いが変わる場合
もあるが、いずれにしても以下のことがいえる。

【０１２９】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。

【０１３０】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。

【０１３１】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。

【０１３２】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。

【０１３３】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。

【０１３４】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、例えばよく知られてい
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。

【０１３５】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。

【０１３６】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、端子Ｄｘ１〜Ｄｘ
ｍ及びＤｙ１〜Ｄｙｎから電圧を印加することにより、
必要な表面伝導型電子放出素子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
ームを加速し、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。

【０１３７】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方式を初めとする高
品位ＴＶ方式でもよい。

【０１３８】次に、前述の梯型配置の電子源及びこれを
用いて構成される本発明の画像形成装置の一例について
図１３及び図１４を用いて説明する。

【０１３９】図１３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。

【０１４０】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ている。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。

【０１４１】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、夫々
相隣接する共通配線３０４、即ち夫々相隣接する外部端
子Ｄ２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。

【０１４２】図１４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。

【０１４３】図１４中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に接続された外部端子であ
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。

【０１４４】尚、図１４において図１０と同じ符号は同
じ部材を示すものであり、図１０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。

【０１４５】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行して設けられたス
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個ずつ円
形の開口３０３を設けたものとなっている。

【０１４６】グリッド電極３０２の形状や配置位置は、
必ずしも図１４に示すようなものでなければならないも
のではなく、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１０４の周囲や近傍に設けてもよい。

【０１４７】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
ずつ順次駆動（走査）して行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ラインずつ表示することができる。

【０１４８】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、感光ドラムとで構成した光プリンター
の露光装置としても用いることができるものである。

【０１４９】

【実施例】以下、具体的な実施例を挙げて本発明を詳し
く説明するが、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。

【０１５０】［実施例１］本実施例では、図１５（ａ）
に示した構成の本発明の表面伝導型電子放出素子を８素
子、及び比較用として図１５（ｂ）に示した従来の表面
伝導型電子放出素子を１素子作製し、それらの電子放出
特性等について行った実験について説明する。尚、図中
のＷ１は素子電極４，５の幅、Ｗ２は導電性膜３の幅、
Ｌは素子電極４，５の間隔を表している。

【０１５１】図１５にも示したように、以後、本発明の
表面伝導型電子放出素子を形成する基板を基板Ａ、比較
用の表面伝導型電子放出素子を形成する基板を基板Ｂと
呼ぶ。尚、基板Ａの８素子を区別するため、それぞれ基
板Ａ１、基板Ａ２……基板Ａ８と呼ぶことにする。単に
基板Ａと呼ぶ場合は８素子全てを対象にしていることを
意味する。

【０１５２】以下、本実施例の各素子の製造方法の手順
を示す図である図１６を用いて具体的に説明する。

【０１５３】１）基板１として石英基板を用い、これを
洗剤、純水および有機溶剤により充分に洗浄後、基板
Ａ、Ｂにそれぞれマスクを用いてスパッタ法により、素
子電極材料としてＰｔを５００オングストローム堆積し
た。尚、素子電極間隔Ｌは、基板Ａでは５０μｍ、基板
Ｂでは３μｍである（図１６（ａ））。

【０１５４】その後、基板Ａ、Ｂの双方に、導電性膜３
のパターニングの目的でリフトオフ用のＣｒ膜（不図
示）を５００オングストロームの膜厚で真空蒸着した。
この時、導電性膜３の幅Ｗ２に対応するＣｒ膜の開口部
分の寸法を１００μｍとした。

【０１５５】２）素子電極４，５を形成した基板１上
に、有機パラジウム溶液（奥野製薬（株）製、ｃｃｐ−
４２３０）をスピンナーにより回転塗布して放置するこ
とにより、有機Ｐｄ薄膜を形成した。この後、有機Ｐｄ
薄膜を３００℃で１０分間大気中で加熱焼成処理し、主
としてＰｄＯ微粒子からなる導電性膜３を形成した。
尚、基板Ａの８素子及び基板Ｂそのぞれの素子におい
て、塗布回転及びスピンナーの回転数等を調整して各素
子の導電性膜３の抵抗値Ｒｓを調整した。

【０１５６】この導電性膜３の抵抗値Ｒｓは、基板Ａ１
が７．２×１０³ Ω／□、基板Ａ２が２．４×１０⁴ Ω
／□、基板Ａ３が１．２×１０⁵ Ω／□、基板Ａ４が
２．４×１０⁵ Ω／□、基板Ａ５が３．６×１０⁵ Ω／
□、基板Ａ６が４．８×１０⁵Ω／□、基板Ａ７が６．
０×１０⁵ Ω／□、基板Ａ８が７．２×１０⁵ Ω／□で
あり、基板Ｂでは３．０×１０⁴ Ω／□であった。

【０１５７】その後、Ｃｒ膜及び導電性膜３を酸エッチ
ャントによりウエットエッチングして所望のパターンを
有する導電性膜３を得た（図１６（ｂ））。

【０１５８】３）次に、基板Ａ、Ｂとも図７の測定評価
系の真空容器５５内に設置し、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
てフォーミング処理を行い、電子放出部２を形成した
（図１６（ｃ））。フォーミング処理には図６（ｂ）に
示したような電圧波形（尚、三角波ではなく矩形波）を
用いた。

【０１５９】本実施例では、図６（ａ）中のＴ１を１ｍ
秒、Ｔ２を１０ｍ秒とし、矩形波の波高値を徐々に増加
させてフォーミングを行った。また、フォーミング処理
中は、同時に、Ｔ２間に０．１Ｖの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。

【０１６０】その後基板Ａを蒸着装置内に設置し、不図
示のマスクを用いて、電子放出部２を含まずかつ素子電
極５側に電気的に接続した導電性膜３表面上に、スパッ
タ法によりＰｄを５０オングストローム程度堆積した。
これにより、電子放出部２を境に素子電極５側の導電性
膜３の抵抗値を低下させた。

【０１６１】この処理により、導電性膜３の抵抗値は電
子放出部２から素子電極４に跨る領域のみが支配的とな
り、その抵抗値は基板Ａ１で９００Ω、基板Ａ２で３ｋ
Ω、基板Ａ３で１５ｋΩ、基板Ａ４で３０ｋΩ、基板Ａ
５で４５ｋΩ、基板Ａ６で６０ｋΩ、基板Ａ７で７５ｋ
Ω、基板Ａ８で９０ｋΩとなった。

【０１６２】その後再び基板Ａを測定評価系の真空容器
５５に設置した。

【０１６３】４）引き続き基板Ａ、Ｂとも真空容器５５
内に設置したまま、アセトンを１×１０^-4Ｔｏｒｒ導入
し、図６（ａ）に示したような電圧波形（尚、三角波で
はなく矩形波）を用いて素子を１５分間駆動させて活性
化処理を行った。本実施例では、図６（ａ）中のＴ１を
１ｍ秒、Ｔ２を１０ｍ秒とし、駆動電圧（波高値）を基
板Ａ１に対して１５Ｖ、基板Ａ２に対して１８Ｖ、基板
Ａ３に対して３０Ｖ、基板Ａ４に対して４５Ｖ、基板Ａ
５に対して６０Ｖ、基板Ａ６に対して７５Ｖ、基板Ａ７
に対して９０Ｖ、基板Ａ８に対して１０５Ｖ、基板Ｂに
対しては１５Ｖとした。

【０１６４】５）続いて、真空容器５５内のアセトンを
排気して真空容器全体を１２０℃で６時間加熱し、真空
装置５５内を約１０^-8Ｔｏｒｒとし、安定化工程を行っ
た。

【０１６５】安定化工程後も真空度をそのまま維持した
状態で、基板Ａ、Ｂの各表面伝導型電子放出素子を駆動
させて素子電流Ｉｆ、放出電流Ｉｅを測定した。

【０１６６】尚、測定条件は、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、素子電圧Ｖｆは活性化処理における印加電圧
と等しく、基板Ａ１に対して１５Ｖ、基板Ａ２に対して
１８Ｖ、基板Ａ３に対して３０Ｖ、基板Ａ４に対して４
５Ｖ、基板Ａ５に対して６０Ｖ、基板Ａ６に対して７５
Ｖ、基板Ａ７に対して９０Ｖ、基板Ａ８に対して１０５
Ｖ、基板Ｂに対しては１５Ｖとした。尚、各素子電極に
かける電位は、素子電極５の電位を素子電極４より低電
位とした。

【０１６７】その結果、基板Ｂの素子では、素子電流Ｉ
ｆは１．０ｍＡ、放出電流Ｉｅは１．０μＡ、電子放出
効率は０．１０％であった。尚、この時の電子放出部の
抵抗値は、駆動電圧Ｖｆ÷素子電流Ｉｆ＝１５ｋΩであ
った。

【０１６８】一方、基板Ａの素子では、素子電流Ｉｆは
８素子全てにおいてほぼ等しくそれぞれ１ｍＡ程度であ
ったが、放出電流Ｉｅは基板Ａ１〜基板Ａ８でそれぞ
れ、１．１μＡ，２．０μＡ，５．０μＡ，７．６μ
Ａ，９．１μＡ，９．８μＡ，１０μＡ，１０μＡであ
り、電子放出効率はそれぞれ、０．１１％，０．２０
％，０．５０％，０．７６％，０．９１％，０．９８
％，１．０％，１．０％となった。この時の電子放出部
の抵抗に対する高抵抗領域の抵抗の比率λは電子放出部
の抵抗が基板Ａの８素子全てにおいて１５ｋΩ程度だと
すると、基板Ａ１〜基板Ａ８でそれぞれ、０．０６，
０．２，１，２，３，４，５，６程度となり、λが０．
２以上の時放出電流Ｉｅと電子放出効率が著しく増加し
た。尚、１００Ｖ以下の駆動電圧で良好な特性を示した
のは、λが０．２〜５の範囲であった。

【０１６９】以上のように、導電性膜３の一部、特に電
子放出部２よりも高電位側に高抵抗領域を有し、電子放
出時の電子放出部２の抵抗値に対する高抵抗領域の抵抗
値の比率λが０．２〜５倍の範囲にある本発明の電子放
出素子は、電子放出量が多く、且つ電子放出効率が高い
極めて良好な素子である。

【０１７０】［実施例２］本実施例では、図１７（ａ）
に示した構成の本発明の表面伝導型電子放出素子、及び
比較用として図１７（ｂ）に示した従来の表面伝導型電
子放出素子を作製し、それらの電子放出特性等について
行った実験について説明する。尚、図中のＷ１は素子電
極４，５の幅、Ｗ２は導電性膜３の幅、Ｌは素子電極
４，５の間隔を表している。図１７にも示したように、
以後、本発明の表面伝導型電子放出素子を形成する基板
を基板Ａ、比較用の表面伝導型電子放出素子を形成する
基板を基板Ｂと呼ぶ。

【０１７１】以下、本実施例の各素子の製造方法の手順
を示す図である図１８を用いて具体的に説明する。

【０１７２】１）基板１として石英基板を用い、これを
洗剤、純水および有機溶剤により充分に洗浄後、基板
Ａ、Ｂにそれぞれマスクを用いてスパッタ法により、素
子電極材料としてＰｔを３００オングストローム堆積し
た。更に、基板Ａに対しては、素子電極４をマスクし、
Ｐｔを９００オングストローム積層した（図１８
（ａ））。

【０１７３】素子電極の厚さは、基板Ｂでは、素子電極
４，５ともに３００オングストロームである。一方基板
Ａでは、素子電極５は１２００オングストロームであ
り、素子電極４は３００オングストロームである。尚、
素子電極間隔Ｌは、基板Ａでは５０μ、基板Ｂでは３μ
ｍである（図１８（ａ））。

【０１７４】その後、基板Ａ、Ｂの双方に、導電性膜３
のパターニングの目的でリフトオフ用のＣｒ膜（不図
示）を１０００オングストロームの膜厚で真空蒸着し
た。この時、導電性膜３の幅Ｗ２に対応するＣｒ膜の開
口部分の寸法を１００μｍとした。

【０１７５】２）素子電極４，５を形成した基板１上
に、有機パラジウム溶液（奥野製薬（株）製、ｃｃｐ−
４２３０）をスピンナーにより回転塗布して放置するこ
とにより、有機Ｐｄ薄膜を形成した。この後、有機Ｐｄ
薄膜を３００℃で１０分間大気中で加熱焼成処理し、主
としてＰｄＯ微粒子からなる導電性膜３を形成した。こ
の導電性膜３の膜厚は約１２０オングストローム、抵抗
値Ｒｓは３×１０⁴ Ω／□で、素子抵抗値は基板Ａで１
５ｋΩ、基板Ｂで９００Ωであった。

【０１７６】その後、Ｃｒ膜及び導電性膜３を酸エッチ
ャントによりウエットエッチングして所望のパターンを
有する導電性膜３を得た（図１８（ｂ））。

【０１７７】３）次に、基板Ａ、Ｂとも図の測定評価系
の真空容器５５内に設置し、真空中で加熱し、導電性膜
３のＰｄＯをＰｄに還元した後、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
してフォーミング処理を行い、電子放出部２を形成した
（図１８（ｃ））。フォーミング処理には図６（ｂ）に
示したような電圧波形（尚、三角波ではなく矩形波）を
用いた。

【０１７８】本実施例では、図６（ａ）中のＴ１を１ｍ
秒、Ｔ２を１０ｍ秒とし、矩形波の波高値を徐々に増加
させてフォーミングを行った。また、フォーミング処理
中は、同時に、Ｔ２間に０．１Ｖの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。

【０１７９】更に、酸素ガスボンベ及び窒素ガスボンベ
（不図示）から、酸素ガスと窒素ガスを分圧比１：４で
真空容器５５内に大気圧まで導入後、容器内の加熱ヒー
ター（不図示）により、素子部を３００℃で１０分間加
熱処理した。この処理により、基板Ａ、Ｂ双方の導電性
膜３をＰｄからＰｄＯに酸化させた。

【０１８０】４）次に、実施例１と同様にして、基板
Ａ，Ｂ双方の素子に活性化処理を行った。尚、本実施例
における素子への印加電圧は、基板Ａで３０Ｖ、基板Ｂ
で１５Ｖとした。

【０１８１】５）続いて、実施例１と同様に安定化工程
を行った後、基板Ａ、Ｂの各表面伝導型電子放出素子を
駆動させて素子電流Ｉｆ、放出電流Ｉｅを測定した。ま
た、測定後、基板Ａ、Ｂとも、ＦＥ−ＳＥＭで電子放出
部２を観察した。

【０１８２】尚、測定条件は、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、基板Ａの素子電圧Ｖｆを３０Ｖ、基板Ｂの素
子電圧Ｖｆを１８Ｖ、各素子電極にかける電位は、素子
電極５の電位を素子電極４より低電位とした。

【０１８３】その結果、基板Ｂの素子では、素子電流Ｉ
ｆは１．０ｍＡ、放出電流Ｉｅは１．０μＡ、電子放出
効率は０．１０％であった。一方、基板Ａの素子では、
素子電流Ｉｆは０．９７ｍＡ、放出電流Ｉｅは４．８μ
Ａ、電子放出効率は０．４９％となり、放出電流Ｉｅと
電子放出効率が著しく増加した。尚、この時の基板Ａの
λは１倍程度であった。

【０１８４】また、基板Ａ，Ｂの各素子における、導電
性膜３の一部に形成された電子放出部２をＦＥ−ＳＥＭ
により観察した結果、基板Ａの本発明の素子では、高い
段差部を有する素子電極５部分の近傍に、略直線状の電
子放出部が形成されていた。また、基板Ｂの比較用の従
来素子では、素子電極間の中央部付近に、基板Ａと同様
略直線状の電子放出部２が形成されていた。

【０１８５】以上のように、低電位側となる一方の素子
電極部分の近傍にのみ電子放出部２を有し、且つ電子放
出部よりも高電位側となる導電性膜３に高抵抗領域を有
する本発明の表面伝導型電子放出素子は、電子放出量が
多く、且つ電子放出効率が高い極めて良好な素子であ
る。

【０１８６】［実施例３］本実施例では、実施例２の図
１７（ａ）示したような本発明の表面伝導型電子放出素
子の多数個を単純マトリクス配置（カラー３色を含めて
２０行６０列）した図９に示したような電子源を用い
て、図１０に示したような画像形成装置を作製した例を
説明する。

【０１８７】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１９に示す。また、図中のＡ−
Ａ’断面図を図２０に示す。但し、図９、図１０、図１
９、図２０において同じ符号は同じ部材を示す。

【０１８８】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ールである。

【０１８９】まず、本実施例の電子源の製造方法を、図
２１及び図２２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〜ｈは、図２１の（ａ）〜（ｄ）
及び図２２の（ｅ）〜（ｈ）に対応する。

【０１９０】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５０オングストローム
のＣｒ、厚さ６０００オングストロームの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、ベークした後、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１０２を形成した。

【０１９１】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。

【０１９２】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４０２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４０
１をエッチングしてコンタクトホール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。

【０１９３】工程ｄ：その後、素子電極４，５と素子電
極間ギャップＬとなるべきパターンをホトレジスト形成
し、真空蒸着法により、厚さ５０オングストロームのＴ
ｉ、厚さ５００オングストロームの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た後、素子電極５を除く領域
をフォトレジストで覆い、更に、Ｎｉを１０００オング
ストローム堆積して、素子電極５の厚みを１５００オン
グストロームとした。尚、素子電極間隔Ｌは５０μｍと
し、素子電極の幅Ｗ１を２００μｍで形成した。

【０１９４】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ーンを形成した後、厚さ５０オン
グストロームのＴｉ、厚さ５０００オングストロームの
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。

【０１９５】工程ｆ：素子間電極ギャップＬおよびこの
近傍に開口を有するマスクにより、膜厚５００オングス
トロームのＣｒ膜１３３を真空蒸着により堆積・パター
ニングし、その上に有機Ｐｄ（ｃｃｐ−４２３０奥野製
薬（株）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。このようにして形成さ
れた主としてＰｄＯよりなる微粒子からなる導電性薄膜
３の膜厚は１２０オングストローム、抵抗値Ｒｓは３×
１０⁴ Ω／□であった。

【０１９６】工程ｇ：Ｃｒ膜４０３及び焼成後の導電性
膜３を酸エッチャントによりエッチングして、所望のパ
ターン形状を有する導電性膜３を形成した。

【０１９７】工程ｈ：全面にレジストを塗布し、マスク
を用いて露光の後現像し、コンタクトホール４０２部分
のみレジストを除去した。この後、真空蒸着により、厚
さ５０オングストロームのＴｉ、厚さ５０００オングス
トロームのＡｕを順次堆積し、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。

【０１９８】以上の工程により、絶縁性基板１上に下配
線１０２、層間絶縁層４０１１、上配線１０３、素子電
極４，５、導電性膜３等を形成し、複数の導電性膜３が
マトリクス配線された基板１（図１９）を得た。

【０１９９】以上のようにして作製した複数の導電性膜
３がマトリクス配線された基板１（図１９）を用いて画
像形成装置を作製した。作製手順を、図１０及び図１１
を参照して以下に説明する。

【０２００】まず、上記複数の導電性膜３がマトリクス
配線された基板１（図１９）をリアプレート１１１上に
固定した後、基板１の５ｍｍ上方に、フェースプレート
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、フェー
スプレート１１６、支持枠１１２、リアプレート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。またリアプレート１
１１への基板１の固定もフリットガラスで行った。

【０２０１】画像形成部材であるところの蛍光膜１１４
は、カラーを実現するために、ストライプ形状（図１
１）参照）の蛍光体とし、先にブラックストライプを形
成し、その間隙にスラリー法により各色蛍光体１２２を
塗布して蛍光膜１１４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。

【０２０２】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。

【０２０３】フェースプレート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）を設けた。

【０２０４】前述の封着を行う際、カラーの場合は各色
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っ
た。

【０２０５】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Ｄ_x1ないしＤ
_xmとＤ_y1ないしＤ_ynを通じ、電極４，５間に電圧を印加
し、前述のフォーミング処理を行い、電子放出部２を形
成した。

【０２０６】フォーミング処理には図６（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１ｍ秒、Ｔ２を１０ｍ秒とし、約１×
１０^-5Ｔｏｒｒの真空雰囲気下で行った。

【０２０７】このようにして形成された電子放出部２
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５０オングス
トロームであった。

【０２０８】次に、図６（ａ）に示した電圧波形（但
し、三角波ではなく矩形波）を用いて実施例２と同様に
活性化処理及び安定化処理を行った。本実施例ではＴ１
を１ｍ秒、Ｔ２を１０ｍ秒、波高３０Ｖで、２×１０^-5
Ｔｏｒｒの真空度で、素子電流Ｉｆ、放出電流Ｉｅを測
定しながら行った。

【０２０９】この後、不図示の排気管を通じ外囲器１１
８内を１０^-6Ｔｏｒｒ程度の真空度とし、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ー処理を行った。

【０２１０】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Ｄ_x1ない
しＤ_xm，Ｄ_y1ないしＤ_yn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ともに、高圧端
子Ｈｖを通じてメタルバック１１５、透明電極（不図
示）に５ｋＶ以上の高圧を印加して、電子ビームを加速
し、蛍光膜１１４に衝突させ、励起・発光させることで
画像表示を行った。その結果、ハイビジョンＴＶ画像に
対応する高輝度で高コントラストの良好な画像が表示さ
れた。

【０２１１】［実施例４］図２３は、前述の表面伝導型
電子放出素子を電子源として用いたディスプレイパネル
に、例えばテレビジョン放送を初めとする種々の画像情
報源より提供される画像情報を表示できるように構成し
た本発明の画像形成装置の一例を示す図である。

【０２１２】図中２０１はディスプレイパネル、１００
１はディスプレイパネルの駆動回路、１００２はディス
プレイコントローラ、１００３はマルチプレクサ、１０
０４はデコーダ、１００５は入出力インターフェース回
路、１００６はＣＰＵ、１００７は画像生成回路、１０
０８及び１００９及び１０１０は画像メモリーインター
フェース回路、１０１１は画像入力インターフェース回
路、１０１２及び１０１３はＴＶ信号受信回路、１０１
４は入力部である。

【０２１３】尚、本画像形成装置は、例えばテレビジョ
ン信号のように、映像情報と音声情報の両方を含む信号
を受信する場合には当然映像の表示と同時に音声を再生
するものであるが、本発明の特徴と直接関係しない音声
情報の受信、分離、再生、処理、記憶等に関する回路や
スピーカー等については説明を省略する。

【０２１４】以下、画像信号の流れに沿って各部の機能
を説明する。

【０２１５】まず、ＴＶ信号受信回路１０１３は、例え
ば電波や空間光通信等のような無線伝送系を用いて伝送
されるＴＶ信号を受信するための回路である。

【０２１６】受信するＴＶ信号の方式は特に限られるも
のではなく、例えばＮＴＳＣ方式、ＰＡＬ方式、ＳＥＣ
ＡＭ方式等、いずれの方式でもよい。また、これらより
更に多数の走査線よりなるＴＶ信号、例えばＭＵＳＥ方
式を初めとする所謂高品位ＴＶは、大面積化や大画素数
化に適した前記ディスプレイパネルの利点を生かすのに
好適な信号源である。

【０２１７】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。

【０２１８】ＴＶ信号受信回路１０１２は、例えば同軸
ケーブルや光ファイバー等のような有線伝送系を用いて
伝送されるＴＶ信号を受信するための回路である。前記
ＴＶ信号受信回路１０１３と同様に、受信するＴＶ信号
の方式は特に限られるものではなく、また本回路で受信
されたＴＶ信号もデコーダ１００４に出力される。

【０２１９】画像入力インターフェース回路１０１１
は、例えばＴＶカメラや画像読み取りスキャナーなどの
画像入力装置から供給される画像信号を取り込むための
回路で、取り込まれた画像信号はデコーダ１００４に出
力される。

【０２２０】画像メモリーインターフェース回路１０１
０は、ビデオテープレコーダー（以下ＶＴＲと略す）に
記憶されている画像信号を取り込むための回路で、取り
込まれた画像信号はデコーダ１００４に出力される。

【０２２１】画像メモリーインターフェース回路１００
９は、ビデオディスクに記憶されている画像信号を取り
込むための回路で、取り込まれた画像信号はデコーダ１
００４に出力される。

【０２２２】画像メモリーインターフェース回路１００
８は、静止画ディスクのように、静止画像データを記憶
している装置から画像信号を取り込むための回路で、取
り込まれた静止画像データはデコーダ１００４に入力さ
れる。

【０２２３】入出力インターフェース回路１００５は、
本表示装置と、外部のコンピュータもしくはコンピュー
タネットワークもしくはプリンターなどの出力装置とを
接続するための回路である。画像データや文字・図形情
報の入出力を行うのは勿論のこと、場合によっては本画
像形成装置の備えるＣＰＵ１００６と外部との間で制御
信号や数値データの入出力などを行うことも可能であ
る。

【０２２４】画像生成回路１００７は、前記入出力イン
ターフェース回路１００５を介して外部から入力される
画像データや文字・図形情報や、あるいはＣＰＵ１００
６より出力される画像データや文字・図形情報に基づ
き、表示用画像データを生成するための回路である。本
回路の内部には、例えば画像データや文字・図形情報を
蓄積するための書き換え可能メモリーや、文字コードに
対応する画像パターンが記憶されている読み出し専用メ
モリーや、画像処理を行うためのプロセッサー等を初め
として、画像の生成に必要な回路が組み込まれている。

【０２２５】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。

【０２２６】ＣＰＵ１００６は、主として本表示装置の
動作制御や、表示画像の生成や選択や編集に関わる作業
を行う。

【０２２７】例えば、マルチプレクサ１００３に制御信
号を出力し、ディスプレイパネルに表示する画像信号を
適宜選択したり組み合わせたりする。その際には表示す
る画像信号に応じてディスプレイパネルコントローラ１
００２に対して制御信号を発生し、画面表示周波数や走
査方法（例えばインターレースかノンインターレース
か）や一画面の走査線の数など表示装置の動作を適宜制
御する。また、前記画像生成回路１００７に対して画像
データや文字・図形情報を直接出力したり、あるいは前
記入出力インターフェース回路１００５を介して外部の
コンピュータやメモリーをアクセスして画像データや文
字・図形情報を入力する。

【０２２８】尚、ＣＰＵ１００６は、これ以外の目的の
作業にも関わるものであってよい。例えば、パーソナル
コンピュータやワードプロセッサ等のように、情報を生
成したり処理する機能に直接関わってもよい。あるいは
前述したように、入出力インターフェース回路１００５
を介して外部のコンピュータネットワークと接続し、例
えば数値計算等の作業を外部機器と協同して行ってもよ
い。

【０２２９】入力部１０１４は、前記ＣＰＵ１００６に
使用者が命令やプログラム、あるいはデータなどを入力
するためのものであり、例えばキーボードやマウスの
他、ジョイスティック、バーコードリーダー、音声認識
装置等の多様な入力機器を用いることが可能である。

【０２３０】デコーダ１００４は、前記１００７ないし
１０１３より入力される種々の画像信号を３原色信号、
又は輝度信号とＩ信号、Ｑ信号に逆変換するための回路
である。尚、図中に点線で示すように、デコーダ１００
４は内部に画像メモリーを備えるのが望ましい。これ
は、例えばＭＵＳＥ方式を初めとして、逆変換するに際
して画像メモリーを必要とするようなテレビ信号を扱う
ためである。

【０２３１】画像メモリーを備える事により、静止画の
表示が容易になる。あるいは前記画像生成回路１００７
及びＣＰＵ１００６と協同して、画像の間引き、補間、
拡大、縮小、合成を初めとする画像処理や編集が容易に
なるという利点が得られる。

【０２３２】マルチプレクサ１００３は、前記ＣＰＵ１
００６より入力される制御信号に基づき、表示画像を適
宜選択するものである。即ち、マルチプレクサ１００３
はデコーダ１００４から入力される逆変換された画像信
号の内から所望の画像信号を選択して駆動回路１００１
に出力する。その場合には、一画面表示時間内で画像信
号を切り換えて選択することにより、所謂多画面テレビ
のように、一画面を複数の領域に分けて領域によって異
なる画像を表示することも可能である。

【０２３３】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。

【０２３４】ディスプレイパネルの基本的な動作に関わ
るものとして、例えばディスプレイパネルの駆動用電源
（図示せず）の動作シーケンスを制御するための信号を
駆動回路１００１に対して出力する。ディスプレイパネ
ルの駆動方法に関わるものとして、例えば画面表示周波
数や走査方法（例えばインターレースかノンインターレ
ースか）を制御するための信号を駆動回路１００１に対
して出力する。また、場合によっては、表示画像の輝度
やコントラストや色調やシャープネスといった画質の調
整に関わる制御信号を駆動回路１００１に対して出力す
る場合もある。

【０２３５】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。

【０２３６】以上、各部の機能を説明したが、図２３に
例示した構成により、本画像形成装置においては多様な
画像情報源より入力される画像情報をディスプレイパネ
ル２０１に表示することが可能である。即ち、テレビジ
ョン放送を初めとする各種の画像信号は、デコーダ１０
０４におて逆変換された後、マルチプレクサ１００３に
おいて適宜選択され、駆動回路１００１に入力される。
一方、デイスプレイコントローラ１００２は、表示する
画像信号に応じて駆動回路１００１の動作を制御するた
めの制御信号を発生する。駆動回路１００１は、上記画
像信号と制御信号に基づいてディスプレイパネル２０１
に駆動信号を印加する。これにより、ディスプレイパネ
ル２０１において画像が表示される。これらの一連の動
作は、ＣＰＵ１００６により統括的に制御される。

【０２３７】本画像形成装置においては、前記デコーダ
１００４に内蔵する画像メモリや、画像生成回路１００
７及び情報の中から選択したものを表示するだけでな
く、表示する画像情報に対して、例えば拡大、縮小、回
転、移動、エッジ強調、間引き、補間、色変換、画像の
縦横比変換等を初めとする画像処理や、合成、消去、接
続、入れ換え、嵌め込み等を初めとする画像編集を行う
ことも可能である。また、本実施例の説明では特に触れ
なかったが、上記画像処理や画像編集と同様に、音声情
報に関しても処理や編集を行なうための専用回路を設け
てもよい。

【０２３８】従って、本画像形成装置は、テレビジョン
放送の表示機器、テレビ会議の端末機器、静止画像及び
動画像を扱う画像編集機器、コンピュータの端末機器、
ワードプロセッサを初めとする事務用端末機器、ゲーム
機などの機能を一台で兼ね備えることが可能で、産業用
あるいは民生用として極めて応用範囲が広い。

【０２３９】尚、図２３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。

【０２４０】例えば図２３の構成要素の内、使用目的上
必要のない機能に関わる回路は省いても差し支えない。
また、これとは逆に、使用目的によっては更に構成要素
を追加してもよい。例えば、本表示装置をテレビ電話機
として応用する場合には、テレビカメラ、音声マイク、
照明機、モデムを含む送受信回路等を構成要素に追加す
るのが好適である。

【０２４１】本画像形成装置においては、とりわけ表面
伝導型電子放出素子を電子源としているので、デイスプ
レイパネルの薄形化が容易であり、画像形成装置の奥行
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表示パネルは大画
面化が容易で輝度が高く視野角特性にも優れるため、画
像形成装置は臨場感にあふれ、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。

【０２４２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の電子放出
素子は、電子放出用の膜である導電性膜内に形成した高
抵抗領域により、いわゆる下方向電界成分を横方向電界
成分へと振り分けることができるため、電子放出部から
見て高電位側の導電性膜及び素子電極への放出電子の吸
い込みを抑制することができる。このため、放出電流量
が増え電子放出効率を向上することができた。

【０２４３】また、多数の電子放出素子を配列形成した
大面積電子源においては、各電子放出素子の電子放出効
率の向上が実現され、上記電子源を用いた画像形成装置
においては、高輝度化と高コントラスト化が成され、画
像品位が大幅に向上した。

【０２４４】以上のように、本発明によれば、カラー画
像に対応可能で、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表面伝導型
電子放出素子の他の例を模式的に示した平面図及び縦断
面図である。

【図３】本発明の電子放出素子の一例である表面伝導型
電子放出素子の他の例を模式的に示した縦断面図であ
る。

【図４】本発明の表面伝導型電子放出素子の電子放出部
近傍での放出電子の軌跡を説明するための図である。

【図５】図１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。

【図６】フォーミング波形の例を示す図である。

【図７】本発明の表面伝導型電子放出素子の測定評価系
の一例を示す概略的構成図である。

【図８】本発明の表面伝導型電子放出素子の放出電流−
素子電圧特性（Ｉ−Ｖ特性）を示す図である。

【図９】単純マトリクス配置の本発明の電子源の概略的
構成図である。

【図１０】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的構成図であ
る

【図１１】図１０の表示パネルにおける蛍光膜を示す図
である。

【図１２】図１０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１３】梯型配置の本発明の電子源の概略的平面図で
ある。

【図１４】梯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的構成図である。

【図１５】実施例１にて示す表面伝導型電子放出素子を
説明するための平面図である。

【図１６】実施例１にて示す表面伝導型電子放出素子の
製造工程を説明するための断面図である。

【図１７】実施例２にて示す表面伝導型電子放出素子を
説明するための平面図である。

【図１８】実施例２にて示す表面伝導型電子放出素子の
製造工程を説明するための断面図である。

【図１９】実施例３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２０】図１９におけるＡ−Ａ’断面図である。

【図２１】図１９の電子源の製造工程を説明するための
断面図である。

【図２２】図１９の電子源の製造工程を説明するための
断面図である。

【図２３】実施例４にて示す画像形成装置のブロック図
である。

【符号の説明】

１基板２電子放出部３，３ａ，３ｂ導電性膜４，５素子電極２１段差形成部材５０素子電流Ｉｆを測定するための電流計５１電源５２放出電流Ｉｅを測定するための電流計５３高圧電源５４アノード電極５５真空装置５６排気ポンプ１０２Ｘ方向配線（下配線）１０３Ｙ方向配線（上配線）１０４表面伝導型電子放出素子１０５結線１１１リアプレート１１２支持枠１１３ガラス基板１１４蛍光膜１１５メタルバック１１６フェースプレート１１８外囲器１２１黒色導電材１２２蛍光体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３０１表示パネル３０２グリッド電極３０３開口３０４共通配線４０１層間絶縁層４０２コンタクトホール４０３Ｃｒ膜１００１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画像メモリーインターフェース回路１００９画像メモリーインターフェース回路１０１０画像メモリーインターフェース回路１０１１画像入力インターフェース回路１０１２ＴＶ信号受信回路１０１３ＴＶ信号受信回路１０１４入力部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一対の電極間に、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、該導電性膜の一部もしくは全部が、電子放出時における
該電子放出部の抵抗値に対して０．２倍〜５倍の抵抗値
を有することを特徴とする電子放出素子。
【請求項２】前記一対の電極が同一平面上に形成され
た平面型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。
【請求項３】前記一対の電極が絶縁層を介して上下に
位置し、該絶縁層の側面に電子放出部を有する導電性膜
が形成された垂直型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。
【請求項４】前記導電性膜の抵抗値が電子放出部を境
に異なっている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。
【請求項５】前記導電性膜の抵抗値が電子放出部を境
に異なっており、そのうち一方の抵抗値が、電子放出時
における該電子放出部の抵抗値の１０分の１以下である
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。
【請求項６】前記電子放出素子は、駆動の際、抵抗値
が低い側の導電性膜に電気的に接続している電極が低電
位側となるように電圧が印加されるものであることを特
徴とする請求項４又は５に記載の電子放出素子。
【請求項７】前記一対の電極の内、一方の電極の段差
部近傍にのみ電子放出部が配設されていることを特徴と
する請求項１〜３のいずれかに記載の電子放出素子。
【請求項８】前記電子放出素子は、駆動の際、前記電
子放出部が近傍に配設された側の電極が低電位側となる
ように電圧が印加されるものであることを特徴とする請
求項７に記載の電子放出素子。
【請求項９】前記導電性膜内の抵抗分布が、電子放出
部に近いほど抵抗が高く、電子放出部から遠ざかるほど
抵抗が低くなるように形成されていることを特徴とする
請求項１〜８のいずれかに記載の電子放出素子。
【請求項１０】前記一対の電極の間隔が、数μｍ〜数
十μｍであることを特徴とする請求項１〜９のいずれか
に記載の電子放出素子。
【請求項１１】前記電子放出素子は、表面伝導型電子
放出素子である請求項１〜１０のいずれかに記載の電子
放出素子。
【請求項１２】請求項１〜１１のいずれかに記載の電
子放出素子とその駆動手段とを有することを特徴とする
電子源。
【請求項１３】前記電子源は、複数の電子放出素子が
並列に結線された素子列を少なくとも１列以上有する電
子源であることを特徴とする請求項１２に記載の電子
源。
【請求項１４】前記電子源は、複数の電子放出素子が
結線された素子列の複数列がマトリクス配置されている
電子源であることを特徴とする請求項１２に記載の電子
源。
【請求項１５】請求項１２〜１４のいずれかに記載の
電子源と、該電子源から放出される電子線の照射により
画像を形成する画像形成部材とを有することを特徴とす
る画像形成装置。
【請求項１６】前記画像形成部材が、蛍光体であるこ
とを特徴とする請求項１５に記載の画像形成装置。