JPH1064406A

JPH1064406A - 電子放出素子及び画像形成装置

Info

Publication number: JPH1064406A
Application number: JP21352396A
Authority: JP
Inventors: Shigeki Matsutani; 茂樹松谷
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1996-08-13
Filing date: 1996-08-13
Publication date: 1998-03-06

Abstract

(57)【要約】【課題】表面伝導型電子放出素子によって真空中に放
出された電子の制御において、素子間を流れる電流量に
対するアノードへ到達する電子の量を効率と呼び、この
効率の向上及び製造が容易な電流量補正電極を使用した
電子放出素子と、それを用いた電子源及び画像形成装置
を提供する。【解決手段】基板１１の素子電極１２、１３上には、
抵抗体である電子放出部１６を含む薄膜１４が形成され
ている。駆動電圧Ｖｆを印加することにより電子放出部
１６から放出された電子は、矢印１７で示す軌跡をたど
る。アノード電極１８は、高電圧Ｖａによって射出電子
を引き上げる。電流量補正電極１は、導電性薄膜によっ
て形成され、電子放出部１６に対して、電位Ｖｇで電気
的に浮いている。このとき放出電流は、素子電圧Ｖｆに
依存するため放出電流は、ＶｇとＶｆの電気的信号によ
り電子放出量を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子源及びその応
用である表示装置等の画像形成装置に関し、特にその構
成を特徴とする表面伝導型電子放出素子、電子源及びそ
の応用である表示装置等の画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子放出素子として熱電子源と冷
陰極電子源の２種類が知られている。冷陰極電子源には
電界放出型（以下ＦＥ型と略す）、金属／絶縁層／金属
型（以下ＭＩＭ型と略す）や表面伝導型電子放出素子等
がある。

【０００３】例えばＦＥ型として、 W.P.Dyke & W.W.Do
lan,"Filed emission" Advances inElectronics & Elec
tron Physics 8 89 (1956)、或は C.A.Spindt,"Physica
l Properties of thin-film field emission cathodes
with molybdenium cones",J.Appl.Phys.,47,5248(1976)
等が提案されている。また、ＭＩＭ型の例として、C.A.
Mead,"The tunnel-emission amplifier,J.Appl.Phys.32
646(1961)等が提案されている。更に、表面伝導型電子
放出素子（ＳＣＥ型）の例として、M.I.Elinson,Radio
Eng. Electron Phys. 10(1965)等が提案されている。こ
のＳＣＥ型は、基板上に形成された小面積の薄膜に沿っ
て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。

【０００４】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)）、In203/SnO2薄膜によるもの（M.Hartwell and
C.G.Fonstad, IEEE Trans.ED Conf 519 (1975)）、カ
ーボン薄膜によるもの（荒木久他：真空、第２６巻、
第１号、２２頁（１９８３））等が報告されている。

【０００５】これらの表面伝導型電子放出素子の典型的
な素子構成として前述のＭ．ハートウェルの素子構成を
図１７に示す。

【０００６】図１７は、従来例としての表面伝導型電子
放出素子の基本構成図である。

【０００７】図中、２０１は絶縁性基板である。２０２
は電子放出部形成用薄膜で、Ｈ型形状のパターンにスパ
ッタで形成された金属酸化物薄膜等からなり、後述のフ
ォーミングと呼ばれる通電処理により電子放出部２０３
が形成される。２０４は電子放出部を含む薄膜と呼ぶこ
とにする。尚、図中のＬ１は、０．５〜１ｍｍ、Ｗ１は
略０．１ｍｍで設定されている。

【０００８】従来、これらの表面伝導型電子放出素子に
おいては、電子放出を行う前に電子放出部形成用薄膜２
０２を予めフォーミングと呼ばれる通電処理によって電
子放出部２０３を形成するのが一般的であった。即ち、
フォーミングとは、電子放出部形成用薄膜２０２の両端
に直流電圧或は非常にゆっくりとした昇電圧、例えば１
Ｖ／分程度を通電印加し、電子放出部形成用薄膜２０２
を局所的に破壊、変形もしくは変質せしめ、電気的に高
抵抗な状態にした電子放出部２０３を形成することであ
る。尚、電子放出部２０３は、電子放出部形成用薄膜２
０２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。以下、フォーミングにより形成した
電子放出部２０３を含む電子放出部形成用薄膜２０２
を、電子放出部を含む薄膜２０４と呼ぶ。前記のフォー
ミング処理をした表面伝導型電子放出素子は、上述の電
子放出部を含む薄膜２０４に電圧を印加し、素子に電流
を流すことにより、上述電子放出部２０３より電子を放
出せしめるものである。

【０００９】上述の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、大面積にわたる多数
素子を配列形成できる利点がある。そこで、この特徴を
生かせるようないろいろな応用が研究されている。例え
ば、荷電ビーム源、表示装置等があげられる。

【００１０】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、個々の素子の両端を配線してそれぞれ結線した行を
多数行配列した電子源があげられる（例えば、特開平１
−０３１３３２）。また、特に表示装置等の画像形成装
置においては、近年液晶を用いた平板型表示装置がＣＲ
Ｔに替わって普及してきたが、自発光型でないため、バ
ックライト等の背照光源を持たなければならない等の問
題点があり、自発光型の表示装置の開発が望まれてき
た。表面伝導型電子放出素子を多数配置した電子源より
放出された電子によって、可視光を発光せしめる蛍光体
とを組み合わせた表示装置である画像形成装置は、大画
面の装置でも比較的容易に製造でき、かつ表示品位の優
れた自発光型表示装置である（この例としてUSP5066883
が提案されている）。

【００１１】従来、多数の表面伝導型電子放出素子によ
り構成された電子源より電子を放出し、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）、行配線と直交する方向に（列方向と呼ぶ）、これ
らの電子源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）と列方向配線への適当な駆動信号による
ものである（この例として、特開平１−２８３７４９等
に提案されている）。また、機密性を保つという目的か
ら、薄膜を使用した真空隔壁については既に発明されて
いる。（この例として、特開平６−２８９９３が提案さ
れている）。

【００１２】放出電子は、電子の放出部近傍が強い電界
に支配されると、その電界に運動が支配され、電界の強
弱によって電子の運動を制御できる。従って、電子放出
部上方に電流量補正電極を配置し、それによって電子の
運動を制御する方法はよく知られている。それらの多く
はスピント型の電界放出素子であり、電流量補正電極に
よって、電界強度を高め、電界によって物質の表面のポ
テンシャルを歪め電子を放出しようとするものである。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来例において、電子放出素子は真空中で取り扱われる
が、この表面伝導型電子放出素子の真空中における電子
放出特性については殆ど明らかにされていない。

【００１４】ここで、この状況を図１８、図１９を参照
してより詳しく説明する。

【００１５】図１８は、従来例としての電子放出量制御
素子の説明図である。

【００１６】図１９は、従来例としての表面伝導型電子
放出素子の電位分布と電子軌道に関する説明図である。
表面伝導型電子放出素子を使用した電子放出装置におい
て、電子放出部と電子を引き上げる加速電極を図１９の
ように配置し、真空中に置く。素子間に素子電圧Ｖｆ、
素子部と加速電極間にＶａの電圧を印加する。Ｖｆは約
１０［Ｖ］のオーダーであり、Ｖａは約１［ＫＶ］オー
ダーである。このとき、図１９に模式的に示したように
等電位面が形成される。図の縞もようが等電位面であ
る。太線は放出電子の軌道を示す。このとき、Ｖｆの電
位に相当する電位面において、図に示すように、陽極で
ある薄膜２０４と交わる点ｘｓが存在する。この点の周
りでは電界が淀むことから、この電界の特異点を淀み点
と呼ぶ。図１９において淀み点の右方向においては電子
は上向きの力を得て、アノード２０６へと吸い上げら
れ、他方、素子の亀裂部と淀み点の間では下向きの力を
得て、電子は素子の陽極部に落とされることとなる。従
って、素子の亀裂近傍から射出された電子は、淀み点を
電子が越えられるか否かによって、アノード２０６へと
到達するか、素子陽極部に落ちるかが決定される。この
ように、淀み点ｘｓは、表面伝導型素子を使用する際に
は重要な役割をする。

【００１７】この淀み点ｘｓの素子の亀裂中央からの位
置は、素子電圧をＶｆ、アノードと素子間の電位差をＶ
ａ、距離をＨとすれば、ｘｓ＝Ｖｆ×Ｈ／（π×Ｖａ）式（１）で表わされる。淀み点ｘｓの位置が小さい程、電子は淀
み点の外へと脱出できることとなり、アノード２０６へ
電子が到達できることとなる。従って、素子間を流れる
電流量に対して、電子の放出量を上げるためにはこのｘ
ｓを小さくすることが重要な鍵となる。

【００１８】しかしながら、上述した従来の表面伝導型
電子放出素子においては、実用化にあたって、図１９か
らも解るように電界分布は左右非対称なものとなる。電
子放出部の形状と加速電極の形状から決まる構造的な対
称性と比較してこの電界分布は非常に特徴的な性質を担
っており、この非対称性を反映して、電子は図１９の太
線に描くような軌跡を描くこととなる。このように、電
子の軌道は非対称でかつ複雑であり、横方向の電場Ｖｆ
の変化に従ってその形状を大きく変える。従って、既に
放出された電子の方向はある種の分布をもっている。図
１８に図示するような中央に空孔部をもったグリッド２
０５があると、その空孔部と電子の軌跡との位置合わせ
は、一般には電界及び電流量補正電極の構成等に依存
し、電子光学的に複雑で、また電気的な仕様の変更或は
素子間のバラツキ、素子の経時変化を電気的に補正しよ
うとする際に障害となり、機敏な対応が取れなくなると
いう問題を含んでいる。更に、図１８に図示するよう
に、中央に空孔部を持ったグリッド２０５は、グリッド
２０５と素子間の電界をグリッド２０５とアノード２０
６間の電界よりも大きくすると、空孔部付近の電位分布
が下に凸となり、素子から射出された電子ビームは曲が
った電界分布による凹レンズの効果により広がることと
なり、アノード２０６に到達する際には、サブミリメー
タ程度の広がりを持つこととなる。

【００１９】そこで本発明は、表面伝導型電子放出素子
によって真空中に放出された電子の制御において、素子
間を流れる電流量に対するアノードへ到達する電子の量
を効率と呼び、この効率の向上及び製造が容易な電流量
補正電極を使用した電子放出素子と、それを用いた電子
源及び画像形成装置を提供することを目的とする。

【００２０】

【課題を解決するための手段】上述の目的は、以下の特
徴を有する電子放出素子により達成される。

【００２１】即ち、基板上に形成された薄膜に電流を流
すことによりアノード電極に向かって電子を放出する電
子放出手段を備えた電子放出素子において、その放出さ
れた電子が透過する程度に薄い薄膜である電極に、電圧
を印加することを特徴とする。

【００２２】前記薄膜である電極は、前記電子放出手段
から所定の距離だけ平行に前記アノード電極側に位置す
ることを特徴とする。

【００２３】また、前記基板上に形成された薄膜は、前
記基板上に所定の間隙を介して位置する２つの電極を跨
ぐように形成されていることを特徴とする。

【００２４】更に、前記電子放出手段は、前記基板上に
所定の間隙を介して位置する２つの電極間に印加する電
圧を変化させることにより、前記電子の放出量を制御す
ることを特徴とする。

【００２５】また、前記薄膜である電極に印加する電圧
を固定し、前記電子放出手段が放出する電子のうち、前
記薄膜である電極を透過する電子の透過率が５％以上と
なるように、前記薄膜である電極の厚さを定めたことを
特徴とする。

【００２６】更に、真空の雰囲気内に置かれていること
を特徴とする。

【００２７】更に、前記電子放出手段は、表面伝導型電
子放出素子であることを特徴とする。

【００２８】更に好ましくは、前記基板上に形成された
薄膜は、抵抗体である導電性微粒子であって、金属また
は金属酸化物により生成されていることを特徴とする。

【００２９】同目的は、以下の特徴を有する画像形成装
置により達成される。

【００３０】即ち、前述の電子放出素子を複数個使用し
たことを特徴とする。

【００３１】更に、互いに電気的に絶縁されたＭ本の横
方向配線と、Ｎ本の縦方向配線をマトリックス状に配置
し、その横方向配線及び縦方向配線によって前記基板上
に所定の間隙を介して位置する２つの電極と、前記薄膜
である電極とを生成したことを特徴とする。

【００３２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して詳細に説明する。

【００３３】＜共通の実施形態＞はじめに、後述する各
実施形態に共通する部分の説明をする。

【００３４】まず、本発明の原理について図１〜図３を
参照して説明する。

【００３５】図１は、本発明の実施形態としての電子放
出量制御素子の断面図である。

【００３６】図２は、本発明の実施形態としての電子放
出量制御素子の電子放出部を上部及び側面図である。

【００３７】図３は、本発明の実施形態としての電子放
出素子の斜視図である。

【００３８】各図において、１１は基板、１２、１３は
素子電極であって、素子電極１２、１３上には、ある程
度の抵抗を有する電子放出部を含む薄膜１４が形成され
ており、前述のフォーミング工程を経て亀裂１５が形成
されている（１３を陽極としている）。ここで、素子電
極１２、１３の間に駆動電圧Ｖｆを印加することにより
電子放出部１６から放出された電子は、図１９に示した
ように淀み点近傍から矢印１７で示す軌跡をたどること
になる。ここで、１８はアノード電極であって、高電圧
Ｖａによって射出電子を引き上げる。１は、電流量補正
電極であって、導電性薄膜によって形成され、電子放出
部１６に対して、電位Ｖｇで電気的に浮いている。６と
７はそれぞれ絶縁層で、その高さｈは数ミクロンメータ
である。図１に示すように、ＶｇとＶｆの電気的信号に
よって電子放出量を制御することが可能である。実際に
使用する場合、Ｖｆ，Ｖａ，Ｖｇがそれぞれ２０Ｖ，１
ｋＶ，１００Ｖ程度であり、基板１１とアノード電極１
８の間隔Ｈが数ｍｍ程度であるので、射出電子が受ける
電界は基板に垂直方向で１０の５乗Ｖ／ｍのオーダーと
なる。また、基板１１と電流量補正電極１との間の距離
ｈは数ミクロンメータであるので基板に垂直方向で１０
の７乗Ｖ／ｍのオーダーとなる。このため、電流量補正
電極１と基板１１との間では、電子放出素子とアノード
電極１８の電界よりも電子放出素子と電流量補正電極間
の電界分布が大きくなる。また、電流量補正電極と素子
間では電流量補正電極１が導電体であるため、シールド
された状態となり、電流量補正電極と基板の間では、電
子放出素子とアノード電極１８との電界の影響は無視で
き、電子放出素子と電流量補正電極間の電界分布が支配
的になる。

【００３９】従って、前述の課題で述べた淀み点ｘｓの
位置を表す式（１）は、ｘｓ＝Ｖｆ×ｈ／（π×Ｖｇ）式（２）と置き換えることが可能となり、かつ、この量は上記の
見積もりに従えば、式（１）のものよりも小さくなるこ
とが判る。このことにより、素子の陽極基板に落下吸収
される電子の量が減り、アノードに到達する電子の量が
大きくなる。即ち、効率が向上することとなる。

【００４０】次に電流量補正電極１の構成を述べる。図
１において電流量補正電極１の下方には、電子の軌道を
変化させるための空洞部があり、その下方に電子放出素
子が存在する。電流量補正電極は、電子を透過させる程
度の厚さをもっている。即ち、電流量補正電極の電圧Ｖ
ｇを１００Ｖ程度にしているので、約１００ｅＶエネル
ギーを持った電子を透過させるのである。つまり、１０
０ｅＶ程度のエネルギーを持った電子に対して平均自由
工程よりも薄い厚みを持つ薄膜であれば、電子は透過す
る。１００ｅＶ程度の電子に対しては、オージェ効果に
よる非弾性散乱があり、平均自由工程は一般に短い。し
かしながら、そのオージェ電子の射出エネルギーは、原
子番号依存性を持つため、リチュームでは５０ｅＶ程
度、ベリリウムでは、１００ｅＶ程度であることが、ま
た、他の金属ではその射出エネルギーはより低いことが
知られている (Scanning Electorn Microscopy, Ludwin
g Reimer著 Springer-Verlag 1986年発行）。従って、
薄膜の材料としては、オージェ電子を励起（射出）しな
いことが望まれ、かつ導電性のあるものでなければなら
ない。そこで１００ｅＶ以下の電子で加速することを念
頭にいれて、本発明では導電性薄膜としてベリリウムを
使用する。但し、薄膜の厚さによっては（特に、平均的
な膜厚ではなく、後述するように膜厚にバラツキがあっ
てもよいので、その最小の膜厚によっては）このような
オージェ効果を無視してもよい。その場合は、薄膜の材
料としては、導電性を持つことが重要であり、選択の幅
は広がる（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，ＲｕＯ２，Ｐｄ−Ａｇ等の金属、或は半導体でも
よい）。

【００４１】電子の放出の軌跡を表す矢印１７におい
て、電極１３を陽極としているため、電子は陽極１３に
引っ張られて、電流量補正電極１を通過する際により電
界の歪みの大きい部分である電流量補正電極１の先端方
向を通過するようになっている（図１９参照）。従っ
て、空洞部８の形状において好ましい状態とするため、
図１の電子放出部１６から絶縁層７までの空洞部の距離
Ｘ１は、電子放出部１６から絶縁層６までの空洞部の距
離Ｘ２より短くしている。即ち、Ｘ１＜Ｘ２である。

【００４２】本発明に係わる表面伝導型電子放出素子の
基本的な構成について説明する。

【００４３】基板１１として、石英ガラス，Ｎａ等の不
純物の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形成したＳｉＯ２を積層した
ガラス基板等及びアルミナ等のセラミックス等があげら
れる。対向する素子電極１２、１３の材料としては導電
性を有するものであればどのようなものであっても構わ
ず、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，Ｒ
ｕＯ２，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、Ｉｎ２０３−ＳｎＯ２等の透
明導電体及びポリシリコン等の半導体導体材料等が挙げ
られる。

【００４４】素子電極１２及び１３の間隔Ｌ（図２）
は、数百オングストロームより数百マイクロメートルで
ある。これらの値は、素子電極の製法の基本となるフォ
トリングラフィー技術、即ち、露光機の性能とエッチン
グ方法等、及び素子電極間に印加する電圧と電子放出し
得る電界強度等により設定されるが、好ましくは、数マ
イクロメートルより数十マイクロメートルである。素子
電極長さＷ１（図３）、素子電極１２、１３の膜厚ｄ
は、電極の抵抗値、後述するＸ配線、Ｙ配線との結線、
複数配置された電子源の配置上の問題より適宜設計さ
れ、通常は、素子電極長さＷ１は、数マイクロメートル
より数百マイクロメートルであり、素子電極１２、１３
の膜厚ｄは、数百オングストロームより数マイクロメー
トルである。素子電極１２、１３の上部に電子放出部形
成用薄膜（前述のようにフォーミング過程の後は電子放
出部を含む薄膜と呼ぶ）１４、素子電極１２、１３を順
に積層構成した場合である。この電子放出部を含む薄膜
１４の膜厚は、好ましくは、数オングストロームより数
千オングストロームで、特に好ましくは１０オングスト
ロームより５００オングストロームであり、素子電極１
２、１３へのステップカバレージ、電子放出部１６と素
子電極１２、１３間の抵抗値及び電子放出部１６の導電
性微粒子の粒径、後述する通電処理条件等によって、適
宜設定される。その抵抗値は、１０の３乗より１０の７
乗オーム／□のシート抵抗値を示す。

【００４５】電子放出部を含む薄膜１４を構成する材料
の具体例を挙げるならば、Ｐｄ，Ｒｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｔ
ｉ，Ｉｎ，Ｃｕ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｚｎ，Ｓｎ，Ｔａ，Ｗ，
Ｐｂ等の金属や、ＰｄＯ，ＳｎＯ２，Ｉｎ２Ｏ３，Ｐｂ
Ｏ，Ｓｂ２Ｏ３などの酸化物や、ＨｆＢ２，ＺｒＢ２，
ＬａＢ６，ＣｅＢ６，ＹＢ４，ＧｄＢ４などの硼化物、
ＴｉＣ，ＺｒＣ，ＨｆＣ，ＴａＣ，ＳｉＣ，ＷＣ等の炭
化物、ＴｉＮ，ＺｒＮ，ＨｆＮなどの窒化物、Ｓｉ，Ｇ
ｅなどの半導体、カーボン微粒子からなる。尚、ここで
述べる微粒子膜とは、複数の微粒子が集合した膜であ
り、その微細構造として、微粒子が個々に分散配置した
状態のみならず、微粒子が互いに隣接、或は重なり合っ
た状態（島状も含む）の膜を意味する。微粒子径は、数
オングストロームより数千オングストローム、好ましく
は、１０オングストロームより２００オングストローム
である。電子放出部１６は、好ましくは、数オングスト
ロームより数百オングストロームであり、特に好ましく
は、１０オングストロームより５００オングストローム
の粒径の複数の導電性微粒子からなり、電子放出部を含
む薄膜１４の膜厚及び後述する通電処理条件等の製法に
依存しており、適宜設定される。

【００４６】電子放出部１６を構成する材料は、電子放
出部１６を含む薄膜１４を構成する材料の元素の一部或
は全てと同様の物である。電子放出素子の製造方法とし
ては様々な方法が考えられる。その一例を図４に示す。

【００４７】図４は、本発明の実施形態としての電子放
出量制御素子の製造工程を示す図である。

【００４８】図中、１４は、電子放出部形成用薄膜で例
えば微粒子膜が挙げられる。その他の番号は図１と同じ
ものに対応する。以下、電子放出部形成用薄膜順の製造
方法の説明を順番に説明する。

【００４９】１）基板１１を洗剤、純水及び有機溶剤に
より十分に洗浄後、真空蒸着法、スパッタ法等により素
子電極材料を堆積後、フォトリングラフィー技術により
絶縁性基板１１の面上に素子電極１２、１３を形成する
（図４（Ａ））。

【００５０】２）絶縁性基板１１上に設けられた素子電
極１２と素子電極１３との間に、素子電極１２と１３を
形成した絶縁性基板状に有機金属溶液を塗布して放置す
ることにより、有機金属薄膜を形成する。尚、有機金属
溶液とは、前述のＰｄ，Ｒｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｔｉ，Ｉ
ｎ，Ｃｕ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｚｎ，Ｓｎ，Ｔａ，Ｗ，Ｐｂ等
の金属を主元素とする有機化合物の溶液である。この
後、有機金属薄膜を加熱焼成処理し、リフトオフ、エッ
チング等によりパターニングし、電子放出部形成用薄膜
１４を形成する（図４（Ｂ））。尚、ここでは有機金属
溶液の塗布法により説明したが、これに限らず真空蒸着
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してもよい。

【００５１】３）構成後において電流量補正電極１下部
の空洞部８に相当する部分をパターニングして、犠牲層
９を積層させ、その後、絶縁層６、７を堆積させ、電流
量補正電極部１としてのベリリウム薄膜をパターンニン
グしながら不図示の配線部と接続するように積層する。
本実施形態では、ベリリウム薄膜の厚みを数１０ｎｍ程
度としている（図４（Ｃ））。上述の電流量補正電極部
が形成された後に犠牲層９をエッチングによって取り除
き、図４（Ｄ）の形状を得る。但し、この際、ベリリウ
ムも多少エッチングによって膜厚が変化する。そのた
め、エッチングの後において所望の厚さになるように、
上述の工程３）で積層するベリリウムの膜厚を決定して
おく。最終的な厚みは、電子が透過する部分で１０ｎｍ
程度以下になるように制御しておく。

【００５２】４）つづいて、フォーミングと呼ばれる通
電処理を素子電極１２、１３間に電圧を不図示の電源に
よりパルス状或は、昇電圧による通電処理がおこなわれ
ると、電子放出部形成用薄膜１４の部位に構造変化した
電子放出部１６が形成される（図４（Ｄ））。この通電
処理により電子放出部形成用薄膜１４を局所的に破壊、
変形もしくは変質せしめ、構造の変化した部位を電子放
出部１６と呼ぶ。先に説明したように、電子放出部１６
は導電性微粒子で構成されていることを本出願人らは観
察している。

【００５３】フォーミング処理以降の電気的処理は、図
５に示す測定評価装置内で行なう。以下に測定評価装置
を説明する。

【００５４】図５は、本発明の実施形態としての測定評
価装置の概略構成図である。

【００５５】図中、測定評価装置は、図１で示した構成
を有する素子の電子放出特性を測定するため装置であ
り、１１は基体、１２及び１３は素子電極、１４は電子
放出部を含む薄膜、１６は電子放出部を示す。また、５
１は素子に素子電圧Ｖｆを印加するための電源、５２は
素子電極１２、１３間の電子放出部を含む薄膜１４を流
れる素子電流Ｉｆを測定するための電流計、１８は素子
の電子放出部１６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１８に電圧
を印加するための高圧電源、５４は素子の電子放出部１
６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。電子の到達点を測定する際には、アノード電極
１８をｙ軸（図３）方向に平行なすだれ状の電極に置き
換え、ｘ軸方向の電子の到達点分布を計測した。また、
３次元的な電子の到達分布を測定する際にはメッシュ状
のアノード板の下方に蛍光板をおいて、蛍光体の輝度分
布として測定を行った。電源５５は、電流量補正電極を
電気的に浮かせる為の電源で、電位を略１００Ｖに保っ
ている。この電位を変動させることによって、放出電子
の量（Ｉｅ）を制御することも可能であることは言うま
でもない。この電流量補正電極に印加される電圧を制御
する制御部は、素子の近傍或は、装置の近傍に配置され
ている。上述した電子放出素子の素子電流Ｉｆ、放出電
流Ｉｅの測定にあたっては、素子電極１２、１３に電源
５１と電流計５２とを接続し、電子放出素子の上方に電
源５３と電流計５４とを接続したアノード電極１８を配
置している。尚、排気ポンプは、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
ンポンプからなる超高真空装置系からなる。また、真空
装置全体、及び電子源基板は、不図示のヒーターにより
２００度まで加熱できる。また、アノード電極１８の電
圧は、１ｋＶ程度、アノード電極１８と電子放出素子１
６との距離Ｈは５ｍｍ程度で測定した。

【００５６】フォーミング処理は、パルス波高値を増加
させながら、電圧パルスを印加させた。ここで、パルス
波高値を増加させながら、電圧パルスを印加する際の電
圧波形を図６に示す。

【００５７】図６は、本発明の実施形態としての電子放
出量制御素子へ印加する電圧パルスを示す図である。

【００５８】図中、Ｔ１及びＴ２は電圧波形のパルス幅
とパルス間隔であり、Ｔ１を１マイクロ秒〜１０ミリ
秒、Ｔ２を１０マイクロ秒〜１００ミリ秒とし、三角波
の波高値（フォーミング時のピーク電圧）は、例えば
０．１Ｖステップ程度づつ、増加させ、１０の-5乗ｔｏ
ｒｒ程度の真空雰囲気下で印加した。尚、フォーミング
処理の終了は、パルス間隔Ｔ２中に電子放出部形成用薄
膜１４を局所的に破壊、変形しない程度の電圧、例えば
０．１Ｖ程度の電圧で素子電流を測定し、抵抗値を求
め、例えば、１Ｍオーム以上の抵抗を示した時、フォー
ミング終了とした。この時の電圧を、フォーミング電圧
ＶＦと呼ぶことにする。以上説明した電子放出部を形成
する際に、素子の電極間に三角波パルスを印加してフォ
ーミング処理を行なっているが、素子の電極間に印加す
る波形は三角波に限定することなく、矩形波など所望の
波形を用いても良く、その波高値及びパルス幅・パルス
間隔等についても上述値に限ることなく、電子放出部が
良好に形成される様に、電子放出素子の抵抗値等にあわ
せて所望の値を選択すればよい。

【００５９】５）次に、フォーミング終了した素子に活
性化処理と呼ぶ処理を好ましくは施す。活性化処理と
は、１０の-4乗〜１０の-5乗ｔｏｒｒ程度の真空度で、
フォーミング同様、パルス波高値を定電圧のパルスの印
加を繰りかえす処理のことを言い、真空中に存在する有
機物質から、炭素及び炭素化合物を堆積することで、素
子電流Ｉｆ、放出電流Ｉｅを著しく変化させる処理であ
る。

【００６０】素子電流Ｉｆと放出電流Ｉｅを測定しなが
ら、例えば、放出電流Ｉｅが飽和した時点で、活性化処
理を終了する。素子電流Ｉｆ、放出電流Ｉｅの活性化処
理における時間依存例を図７に示す。

【００６１】図７は、本発明の実施形態としての電子放
出量制御素子の活性化時間と素子特性を示す図である。

【００６２】活性化処理は、真空度、素子に印加するパ
ルス電圧等に依存して、この素子電流Ｉｆ，放出電流Ｉ
ｅの時間依存及びフォーミング処理によって、変形、変
質した薄膜の近傍に被膜の形成状態が変化する。活性化
処理では、フォーミングによって変形、変質せしめた部
分の一部より高電位側に炭素及び炭素化合物が堆積して
いる。一方、低電位側においては、わずかに堆積してい
る。更に高倍率で観察すると、微粒子の周囲及び周辺に
も堆積している。また、対向する素子電極間距離による
が、素子電極にも炭素及び炭素化合物が堆積する場合も
ある。その膜厚は、好ましくは、５００オングストロー
ム以下、より好ましくは、３００オングストローム以下
である。尚、ここで炭素及び炭素化合物とは、ＴＥＭ，
ラマン等の結果、グラファイト（単、多結晶双方を指
す）非晶質カーボン（非晶質カーボン及び多結晶グラフ
ァイトとの混合物を指す）である。ここで、炭素及び炭
素化合物とは、ＴＥＭ，ラマン等の結果、グラファイト
（単、多結晶双方を指す）非晶質カーボン（非晶質カー
ボン及び多結晶グラファイトとの混合物を指す）であ
る。

【００６３】６）こうして作成した電子放出素子を活性
化処理した真空度より高い真空度の真空雰囲気にし駆動
する。また活性化処理した真空度より高い真空度の真空
雰囲気とは、約１０の-6乗以上の真空度を有する真空度
であり、より好ましくは、超高真空系であり、炭素、及
び炭素化合物が新たに、ほぼ堆積しない真空度である。
従って、これ以上の炭素及び炭素化合物の堆積を制御す
ることが可能となり、素子電流Ｉｆ，放出電流Ｉｅが一
定に安定する。

【００６４】上述の素子構成と製造方法とによって作成
された本発明の実施形態としての電子放出素子の基本特
性について図５、図８を参照して説明する。

【００６５】図８は、本発明の実施形態としての電子放
出量制御素子の素子特性を示す図である。

【００６６】図５に示した測定評価装置により測定され
た放出電流Ｉｅ及び素子電流Ｉｆと素子電圧Ｖｆの関係
の典型的な例を図８に示す。尚、図８は、放出電流Ｉｅ
は素子電流Ｉｆに比べて著しく小さいので任意単位で示
されている。図８からも明らかなように、本電子放出素
子は放出電流Ｉｅに対する以下の三つの特性を有する。

【００６７】第一に本素子は、ある電圧（しきい値電圧
と呼ぶ、図８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Ｖｔｈ以
下では放出電流Ｉｅがほとんど検出されない。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。第二に、放出電流Ｉｅが素子電圧Ｖ
ｆに依存するため、放出電流Ｉｅは素子電圧Ｖｆで制御
できる。第三に、アノード電極１８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１８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。一方、素子電流Ｉｆ
は、素子電圧Ｖｆに対して単調に増加する（ＭＩ特性と
呼ぶ）特性及び電圧制御型負性抵抗（ＶＣＮＲ特性と呼
ぶ）特性を示す場合がある。

【００６８】以上のような表面伝導型電子放出素子の特
性、即ち、素子電流Ｉｆ、放出電流Ｉｅの素子印加電圧
に対する単調増加特性を有するため、本発明にかかわる
電子放出素子は、多方面への応用が期待できる。

【００６９】尚、あらかじめ導電性微粒子を分散して構
成した表面伝導型電子放出素子においては、前記本発明
の実施形態としての素子構成の基本的な製造方法のう
ち、一部を変更してもよい。以上、表面伝導型電子放出
素子の基本的な構成、製法について述べたが、本発明の
思想によれば、表面伝導型電子放出素子の特性における
３つの特徴を有すれば、上述の構成等に限定されず、後
述の電子源、表示装置等の画像形成装置に於ても適用で
きる。更に、本発明の電子放出量制御素子の思想に従え
ば、構成要素の機能の複合的作用が最も重要であり、電
子源部は、他の原理に従ったものでもよい。例えば、ス
ピントでも、ＭＩＭ（金属／絶縁体／金属）素子でもよ
い。その場合、必ずしも電流量を補正する電極薄膜の下
部の空洞部は上記で述べたような非対称性を持たなくて
もよい。

【００７０】次に、本発明の実施形態としての電子源及
び画像形成装置について述べる。

【００７１】前述の電子放出素子を複数個、基板上に配
列することにより、電子源或は画像形成装置が構成でき
る。基板状の配列の方式には、例えば従来例で述べた多
数の表面伝導型電子放出素子を並列に配置し、個々の素
子の両端を配線にて結線する方法がある。この方法に
は、電子放出素子の行を多数配列し（行方向と呼ぶ）、
この配線と直交する方向に（列方向と呼ぶ）、電子源の
上方の空間に設置された制御電極（グリッドと呼ぶ）に
より電子を制御して駆動する配列法、及び次に述べるｍ
本のＸ方向配線の上にｎ本のＹ方向配線を、絶縁層を介
して設置し、表面伝導型電子放出素子、及び電流量補正
電極のそれぞれ一対の素子電極に、それぞれＸ方向配
線、Ｙ方向配線を接続した配列法があげられる（以降、
単純マトリクス配置と呼ぶ）。単純マトリクスについて
以下に説明する。

【００７２】前述の表面伝導型電子放出素子の３つの特
性によれば、表面伝導型電子放出素子からの放出電子
は、しきい値電圧Ｖｔｈ以上では、対向する素子電極間
に印加するパルス状電圧の波高値と巾によって制御され
る。一方、しきい値電圧Ｖｔｈ以下では殆ど放出されな
い。従って、多数の電子放出素子を配置した場合におい
ても、個々の素子に上記の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出来ることとなる。以下この
原理に基づき構成した電子源となる基板の構成につい
て、図９を参照して説明する。

【００７３】図９は、本発明の実施形態としての電子源
である基板の構成図である。

【００７４】図中、ｍ本のＸ方向配線１０２は、ＤＸ
１，ＤＸ２，．．ＤＸｍからなり、絶縁性基板１０１上
に、真空蒸着法、印刷法、スパッタ法等で形成される。
また、Ｘ方向配線１０２は、所望のパターンとした導電
性金属等からなり、多数の表面伝導型素子及び電流量補
正電極にそれぞれほぼ均等な電圧が供給される様に、材
料、膜厚、配線巾が設定される。Ｙ方向配線１０３は、
ＤＹ１，ＤＹ２．．ＤＹｎのｎ本の配線からなり、Ｘ方
向配線１０２と同様に形成されている。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、電気的に分離された状態で
マトリクス配線を構成する（このｍ，ｎは、共に正の整
数）。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を形成した絶縁性基板１０１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。更に、前述と同様にして、表面伝導型電子放
出素子１０４の対向する電極（不図示）と、電流量補正
電極の電極（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１０５、
及び１０６によって電気的に接続されているものであ
る。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、及び配線１０６と対向する素子
電極の導電性金属は、その構成元素の一部或は全部が同
一であっても、またそれぞれ異なってもよく、Ｎｉ，Ｃ
ｒ，Ａｕ，Ｍｏ，Ｗ，Ｐｔ，Ｔｉ，Ａｌ，Ｃｕ，Ｐｄ等
の金属或は合金及びＰｄ，Ａｇ，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、Ｉｎ２０３−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により適宜選択される。ま
た、表面伝導型電子放出素子は、絶縁性基板１０１、或
は、不図示の絶縁層上どちらに形成してもよい。また、
Ｘ方向配線１０２は、奇数番目の配線を表面伝導型電子
放出素子１０４と、偶数番目を電流量補正電極と接続し
ている。Ｙ方向配線１０３はすべて表面伝導型電子放出
素子１０４と接続している。

【００７５】より詳しくは後述するが、Ｘ方向配線１０
２の奇数部には、Ｘ方向配線１０２方向に配列する表面
伝導型電子放出素子１０４の行を、入力信号に応じて走
査するための走査信号を印加するための不図示の走査信
号印加手段が電気的に接続されている。一方、Ｙ方向配
線１０３には、Ｙ方向に配列する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
の変調信号を印加するための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、表面伝導型電子放出
素子の各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も
のである。また、Ｘ方向配線１０２の偶数部には、Ｘ方
向に配列する電流量補正電極薄膜を入力信号に応じて制
御する制御手段が電気的に接続されている。電子放出部
として表面伝導型電子放出素子を使用する場合、電子の
放出量に関する制御は、電流量補正電極の電位によって
制御する必要はない。電流量補正電極の電位は、本実施
形態では数分のオーダーでは一定とするが、電流量補正
電極の電位によって電子の放出量の制御を行い、そのこ
とにより画像信号に従って大きく輝度を変化させてもよ
い。本実施形態では、経時変化による電子放出部の全体
のバラツキを押さえるために使用しており、素子電流の
変化に従って、その電位を非常にゆっくりとした時間ス
ケール（数時間）で変化させている。

【００７６】また、本実施形態では行なわなかったが、
個々の素子のバラツキを電流量補正電極の電圧で補正し
てもよい。その際には、画像信号の有無によらず、対応
する素子の電流量補正電極を所定の電位にすることによ
って、素子電位は素子のバラツキを無視した信号を送る
こととなる。

【００７７】次に、以上のようにして作成した電子源を
用いた画像形成装置について図１０及び図１１を参照し
て説明する。

【００７８】図１０は、本発明の実施形態としての画像
形成装置の基本構成図である。

【００７９】図中、１１１は、上述のようにして電子放
出素子を作製した電子源基板、１１２は、電子源基板１
１１を固定したリアプレート、１１３は、ガラス基板１
１４の内面に蛍光膜１１５とメタルパック１１６等が形
成されたフェースプレート、１１７は支持枠であり、リ
アプレート１１２、支持枠１１７及びフェースプレート
１１３をフリットガラス等を塗布し、大気中或は窒素中
で、４００〜５００度で１０分以上焼成することで付着
して外囲器１１８を構成する。１１９は、図１における
電子放出部に相当する。１０２、１０３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
とＹ方向配線である（図９と同様）。また、これら素子
電極への配線は、素子電極と配線材料が同一である場合
は、素子電極と呼ぶ場合もある。外囲器１１８は、上述
の如く、フェースプレート１１３、支持枠１１７、リア
プレート１１２で構成したが、リアプレート１１２は主
に基板１１１の強度を補強する目的で設けられるため、
基板１１１自体で十分な強度を持つ場合は別体のリアプ
レート１１２は不要であり、基板１１１に直接支持枠１
１７を封着し、フェースプレート１１３、支持枠１１
７、基板１１１にて外囲器１１８を構成してもよい。

【００８０】図１１は、本発明の実施形態としての画像
形成装置の蛍光膜を示す図である。

【００８１】図中、蛍光膜１１５は、モノクロームの場
合は蛍光体のみから成るが、カラーの蛍光膜の場合は、
蛍光体の配列により（ａ）ブラックストライプ、または
（ｂ）ブラックマトリク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ま
たは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蛍光体の各蛍光体間の塗り分
け部を黒くすることで混色等を目立たなくすることと、
そして蛍光膜１１５における外交反射によるコントラス
トの低下を抑制することである。ブラックストライプの
材料としては、通常良く用いられている黒鉛を主成分と
する材料だけでなく、導電性があり、光の透過及び反射
が少ない材料であればこれに限るものではない。ガラス
基板１１４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、沈殿法や印刷法が用いられる。また、
蛍光膜１１５の内面側には通常メタルバック１１６が設
けられる。メタルバック１１６の目的は、次の通りであ
る。・蛍光体の発光のうち内面側への光をフェースプレート
１１３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
させること・外囲器１１８内で発生した負イオンの衝突によるダメ
ージからの蛍光体の保護等である。このメタルバック１
１６は、蛍光膜作製後、蛍光膜１１５の内面側の表面の
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。フ
ェースプレート１１３には、更に蛍光膜１１５の導電性
を高めるため、蛍光膜１１５の外面側に透明電極（不図
示）を設けてもよい。前述の封着を行う際、カラー表示
の場合は、各色の蛍光体と電子放出素子とを対応させな
くてはいけないため、十分な位置合わせを行なう必要が
ある。外囲器１１８は、不図示の排気管を通じ、１０の
マイナス６乗トール程度の真空度にされて封止が行われ
る。尚、不図示の排気管を通じ、例えばロータリーポン
プ、ターボポンプをポンプ系とするような通常の真空装
置系で、１０のマイナス６乗トール程度の真空度中で、
容器外の端子の奇数番目のＤｘ１ないしＤｘｍとＤｙ１
ないしＤｙｎを通じ素子電極１０２、１０３間に電圧を
印加し、上述のフォーミングを行った後、活性化処理を
し、電子放出部１１９を形成し電子放出素子を作製し
た。その後、８０度〜１５０度でベーキングを３〜１５
時間行いながら、例えば、イオンポンプ等のポンプ系と
する超高真空装置系に切り替える。超高真空系の切り替
え、及びベーキングは、前述の表面伝導型電子放出素子
の素子電流Ｉｆ、放出電流Ｉｅの単調増加特性（ＭＩ特
性）を満足させるためであり、その方法、条件は、これ
に限るものでない。また、外囲器１１８の封止後の真空
度を維持するために、ゲッター処理を行なう場合もあ
る。これは、外囲器１１８の封止を行なう直前或は封止
後に、抵抗加熱或は高周波加熱等の加熱等により、外囲
器１８８内の所定の位置（不図示）に配置されたゲッタ
ーを加熱し、蒸着膜を形成する処理である。ゲッター
は、通常Ｂａ等が主成分であり、蒸着膜の吸着作用によ
り、たとえば１０のマイナス５乗ないしは１０のマイナ
ス７乗Ｔｏｒｒの真空度を維持するものである。

【００８２】以上のように完成した本発明の実施形態と
しての画像表示装置において、各電子放出素子には、容
器外端子Ｄｘ１ないしＤｘｍ，Ｄｙ１ないしＤｙｎを通
じ、電圧を印加することによって、電子放出させ、高圧
端子Ｈｖを通じ、メタルバック１１６、或は透明電極
（不図示）に数ｋｖ以上の高圧を印加し、電子ビームを
加速し、蛍光膜１１５に衝突され、励起・発光させるこ
とで画像を表示するものである。前述の構成は、表示等
に用いるのに好適な画像形成装置を作製する上で必要な
概略構成であり、例えば各部材の材料等詳細な部分は上
述内容に限られるものではなく、画像装置の用途に適す
るよう適宜選択する。

【００８３】以下、個々に実施形態を挙げて更に詳細に
説明する。

【００８４】＜第１の実施形態＞本実施形態における電
子放出量制御素子の基本的な構成及びその製造方法は、
図１〜図４と同様である。従って、重複する部分の説明
は省略する。

【００８５】以下、図１〜図６を参照して、本実施形態
としての素子の基本的な構成及び製造法を説明する。

【００８６】図１に示すように、ＶｇとＶｆの電気的信
号によって電子放出量を制御することが可能である。し
かしながら、本実施形態においては、電子の放出のオン
／オフの制御は、表面伝導型電子放出素子の特性を利用
し、前述の共通の実施形態で述べたようにＶｆでのみ行
ない、Ｖｇは８０Ｖに固定した。また、距離Ｈを５ミリ
メータ、距離ｈを８ミクロンメータ、Ｖａを１ＫＶに固
定し、Ｖｆを０Ｖから２０Ｖに可変になるようにした。
従って、補正電極１の下部の空洞部８では、補正電極１
による電界が支配的となる。そのため、淀み点は式
（２）により、約０．６ミクロンメータとなる。また、
電子線の軌道の薄膜上でのｘ方向の分布は、最大のＶｆ
において、式（３）で表わされる（但し、＾は乗数を表
わす）。

【００８７】ｘ０＝ｈ×（（Ｖｆ＾−５）／Ｖｇ）＾（１／２）＋ｘｓ式（３）で与えられるｘ０に対して、［０，ｘ０］の区間内にあ
ることが経験的に知られている。

【００８８】本実施形態において、このｘ０は、２．１
ミクロンメータとなり、この透過位置を中心とするよう
に、従って、Ｘ１は２ミクロンメータ、Ｘ２は、４ミク
ロンメータとした。

【００８９】以下に、本実施形態における電子放出量制
御素子の製造工程を順番に説明する。

【００９０】［工程Ａ］清浄化した青板ガラス上に厚さ
０．５ミクロンのシリコン酸化膜をスパッタ法で形成し
た基板１１上に、素子電極１２、１３の所望パターンを
ホトレジストで形成し、真空蒸着法により厚さ５０オン
グストロームのＴｉ、厚さ１０００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て、素子電
極１２、１３を形成した。素子電極間隔Ｌは、それぞれ
２ミクロンとし、素子電極の幅Ｗ１を３０ミクロンメー
トルとした。

【００９１】［工程Ｂ］続いて、素子間電極ギャップＬ
及びこの近傍に開口を有するマスクを用い、その上に膜
厚１０００オングストロームのＣｒ膜を真空蒸着により
堆積及びパターニングし、その上に有機Ｐｄをスピンナ
ーにより回転塗布、３００℃で１０分間の加熱焼成処理
をした。ここで、Ｗ２は２０ミクロンであった。また、
こうして形成された主として酸化パラジウムの微粒子か
らなる電子放出部形成用薄膜（後述のフォーミング工程
後は電子放出部を含む薄膜と呼ぶ）１４の膜厚は１００
オングストローム、シート抵抗値は２×１０の４乗Ω／
□であった。尚、ここで述べる微粒子膜とは、上述した
ように、複数の微粒子が集合した膜であり、その微細構
造として、微粒子が個々に分散配置した状態のみなら
ず、微粒子が互いに隣接、或は、重なり合った状態（島
状も含む）の膜をいい、その粒径とは、前記の状態で粒
子形状が認識可能な微粒子についての径をいう。

【００９２】［工程Ｃ］Ｃｒ膜及び焼成後の電子放出部
形成用薄膜１４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。以上の工程により基板１１
上に、素子電極１２、１３、電子放出部形成用薄膜１４
等を形成した。

【００９３】［工程Ｄ］電流量補正電極の形成後、電流
量補正電極下の絶縁層３をパターニングして、８ミクロ
ン積層させる。その後、同様に、高さ８ミクロンの絶縁
層８、９を形成し、電流補正電極部として、ベリウム膜
をパターンニングしながら、不図示の配線部と接続する
ように平均の膜厚が３０ｎｍ程度になるように、積層す
る。そして図４（Ｃ）における電流量補正電極部が形成
された後に犠牲層９をエッチングによって取り除き、図
４（Ｄ）の形状を得る。この際、エッチングにより、ベ
リリウムの膜厚も変化する。その変化は、膜の中央部に
大きく現れるので、その効果を考慮にいれて、Ｘ１、Ｘ
２を決定した。この膜厚を測定するのは困難であるが、
この膜厚の減少により電子が透過する部分の膜厚は、積
層したものよりも薄くなり、数から１０数ナノメータに
なっている部分を含んでいると考えられる。これにより
電子は電流量補正電極１であるベリウム薄膜を容易に透
過することとなる。

【００９４】［工程Ｅ］次に、図５における測定評価装
置に設置し、真空ポンプにて排気し、２ｘ１０の-5乗ｔ
ｏｒｒの真空度に達した後、素子に素子電圧Ｖｆを印加
するための電源３１より、３素子のうち２素子の素子電
極１２、１３間にそれぞれ電圧を印加し、通電処理（フ
ォーミング処理）を行った。フォーミング処理の電圧波
形を図６に示す。図６中、Ｔ１及びＴ２は電圧波形のパ
ルス幅とパルス間隔であり、本実施形態ではＴ１を１ミ
リ秒、Ｔ２を１０ミリ秒とし、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なった。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１Ｍオーム以
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。素子のフォーミング電圧ＶＦは、５．０Ｖであっ
た。

【００９５】［工程Ｆ］続いて、フォーミング処理した
素子に、前述の工程ＤにおけるＴ２と同じ周期でパルス
幅Ｔ１の矩形波を印加して活性化処理を行った。ここ
で、矩形波の波高値を１４Ｖとした。即ち、高抵抗活性
化処理を行った。尚、この時、図５の測定評価装置内の
真空度は１．５ｘ１０の-5乗ｔｏｒｒであった。約３０
分で活性化処理を終了した。こうして、電子放出部１６
を形成し電子放出素子を作製した。このようにして作成
された本実施形態における放出量制御型電子放出素子に
おいて、図１のように電流量補正電極の電位を変化させ
ることにより、淀み点の位置を変化させ、電子の放出量
を変化させている。

【００９６】このような条件の下で、素子電流とアノー
ドに到達する電子の量の比は大きく変化する。この比
は、Ｖｆを固定した際に、ＶｇＨ＞＞Ｖａｈの領域で、
経験的に式（３）で表わされる（但し＾は乗数を表わ
す）。

【００９７】ｒ０×（Ｖｇ×Ｈ／（Ｖａ×ｈ））＾（１／２）式（３）ｒ０は薄膜の電子の透過率を表す。従って、同一素子
で、補正電極を設置しなかった電気放出素子の電流量を
１とすれば、本実施形態の電流量補正電極付きの電子放
出素子では５倍になる。但し、ｒ０は、１０％とした。

【００９８】また、本発明の基本概念に従っていれば、
構成要素の機能の複合的作用が最も重要であり、電流量
補正電極の具体的構成、電子源部の具体的構成、及びそ
れらの具体的製造方法には特に依存しない。電流補正電
極の薄膜の材料は、ベリリウムに限るわけではない。ま
た、電子源部も、他の原理に従ったものでもよい。例え
ばスピントでも、ＭＩＭ（金属／絶縁体／金属）素子で
もよい。

【００９９】＜第２の実施形態＞複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画像形成装置の例で
ある。本実施形態における電子放出量制御素子の基本的
な構成は、図１〜図４と同様である。従って、重複する
部分の説明は省略する。以下に本実施形態を、主に図１
２〜図１４を参照して説明する。

【０１００】図１２は、本発明の第２実施形態としての
電子源の平面図である。

【０１０１】図１３は、本発明の第２実施形態としての
電子源のＡ−Ａ’断面図である。

【０１０２】図１４及び図１５は、本発明の第２実施形
態としての電子源の製造工程を示す図である。

【０１０３】各図において、１１は基板、１０２は図９
におけるＤｘｎに対応するＸ方向配線（下配線とも呼
ぶ）、１０３は図９におけるＤｙｎに対応するＹ方向の
配線（上配線とも呼ぶ）、１４は電子放出部を含む薄
膜、１２、１３は素子電極、１５１は層間絶縁層であ
り、１５２は、素子電極１２と奇数番目のした配線１０
２との電気的接続のためのコンタクトホールである。ま
た、素子電極１３は奇数番目の配線１０３と電気的に接
続されている。また、図１３の１６３は、Ｘ方向の偶数
番目配線１０２と電流量補正電極の薄膜１とを電気的に
接続する為のコンタクトホールである。更に、図１３の
１６４は、電流量補正電極の下部に空洞部を設けるため
の絶縁体層である。

【０１０４】次に製造方法を工程順に従って具体的に説
明する。

【０１０５】［工程Ａ］清浄化した青板ガラス上に厚さ
０．５ミクロンのシリコン酸化膜をスパッタ法で形成し
た基板１１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
次積層した後に、ホトレジスト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を形成する（図１４（ａ））。

【０１０６】［工程Ｂ］次に厚さ１．０ミクロンのシリ
コン酸化膜からなる層間絶縁層１５１をＲＦスパッタ法
により堆積する（図１４（ｂ））。

【０１０７】［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１５２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絶縁層１５１
をエッチングしてコンタクトホール１５２を形成する。
ここでエッチングは、ＣＦ４とＨ２ガスを用いたＲＩＥ
（Ｒｅ−ａｃｔｉｖｅＩｏｎＥｔｃｈｉｎｇ）法に
よった（図１４（ｃ））。

【０１０８】［工程Ｄ］その後、素子電極１２と素子電
極間ギャップとなるべきパターンをホトレジストで形成
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１０００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て、素子電極１２、１３を形
成した。尚、ギャップの形状は前述の実施形態と同様と
した（図１４（ｄ））。［工程Ｅ］素子電極１２、１３の上に上配線１０３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
（図１５（ｅ））。

【０１０９】［工程Ｆ］次に、電子放出部形成用の薄膜
を形成するために、メタルマスクにより膜厚１０００オ
ングストロームの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をスピンナーにより
回転塗布、３００℃で１０分間の加熱焼成処理をした。
また、こうして形成された主として酸化パラジウムの微
粒子からなる電子放出部形成用薄膜１４の膜厚は、１０
０オングストローム、シート抵抗値は５×１０の４乗Ω
／□であった。尚、ここで述べる微粒子膜とは、上述し
たように、複数の微粒子が集合した膜であり、その微細
構造として、微粒子が個々に分散配置した状態のみなら
ず、微粒子が互いに隣接、或は、重なり合った状態（島
状も含む）の膜をいい、その粒径とは、前記の状態で粒
子形状が認識可能な微粒子についての径をいう（図１５
（ｆ））。

【０１１０】［工程Ｇ］Ｃｒ膜１６１及び焼成後の電子
放出部形成用薄膜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。コンタクトホール１５２
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１５２を埋め込んだ（図１５（ｇ））。

【０１１１】［工程Ｈ］空洞部に相当する部分とコンタ
クトホールに相当する部分をパターンニングして、犠牲
層９を積層させ、その後、絶縁層１６４を積層させる。
それぞれの積層させる高さは８ミクロンメータとする。
その後、第１の実施形態で述べたのと同じように、電流
量補正電極部としてのベリリウム薄膜１をパターンニン
グしながら積層する。その後、犠牲層９をエッチングに
よって取り除き、空洞部を形成する。そしてコンタクト
ホール１５２を埋め込んだ（図１５（ｈ））。

【０１１２】次に、以上のようにして形成した電子源を
用いて表示装置を構成した例を、図１０と図１１を参照
して説明する。

【０１１３】複数の平面型表面伝導電子放出素子を形成
した基板１１１をリアプレート１１２上に固定した後、
基板１１１の５ｍｍ上方に、フェースプレート１１３
（ガラス基板１１４の内面に蛍光膜１１５とメタルバッ
ク１１６とが形成されて構成されている）を支持枠１１
７を介し配置し、フェースプレート１１３、支持枠１１
７、リアプレート１１２の接合部にフリットガラスを塗
布し、大気中或は窒素雰囲気中で４００℃ないし５００
℃で１０分以上焼成することで封着した。また、リアプ
レート１１２への基板１１１の固定もフリットガラスで
行った。蛍光膜１１５は、モノクロームの場合は蛍光体
のみから成るが、本実施形態ではストライプ形状の蛍光
体を採用し、先にブラックストライプを形成し、その間
隙部に各色の蛍光体を塗布し、蛍光膜１１５を形成し
た。ブラックストライプの材料としては、通常広く用い
られている黒鉛を主成分とする材料を用いた。ガラス基
板１１４に蛍光体を塗布する方法はスラリー法を用い
た。また、蛍光膜１１５の内面側にメタルバック１１６
が設けた。メタルバック１１６は、蛍光膜作製後、蛍光
膜の内面側表面の平滑化処理（通常フィルミングと呼ば
れる）を行い、その後、Ａｌを真空蒸着することで作製
した。フェースプレート１１３には、更に蛍光膜１１５
の導電性を高めるため、蛍光膜１１５の外面側に透明電
極（不図示）が設けられる場合もあるが、本実施形態で
は、メタルバックのみで十分な導電性が得られたので省
略した。前述の封着を行う際、カラーの場合は各色の蛍
光体と電子放出素子とを対応させなくてはいけないた
め、十分な位置合わせを行った。以上のようにして完成
したガラス容器内の雰囲気を排気管（図示せず）を通じ
真空ポンプにて排気し、十分な真空度に達した後、容器
外端子Ｄｘ１ないしＤｘｍとＤｙ１ないしＤｙｎを通じ
電子放出素子の電極間に電圧を印加しフォーミング処理
を行うことによって、電子放出部１１９を作成した。フ
ォーミング処理の電圧波形は、図６と同様である。本実
施形態ではＴ１を１ミリ秒、Ｔ２を１０ミリ秒とし、約
１×１０-5乗ｔｏｒｒの真空雰囲気下で行った。このよ
うに形成された電子放出部１１９は、パラジウム元素を
主成分とする微粒子が分散配置された状態となり、その
微粒子の平均粒径は３０オングストロームであった。次
にフォーミングと同一のＴ１，Ｔ２を有する矩形波（波
高１４Ｖ）で、真空度２ｘ１０-5乗の真空度で、素子電
流Ｉｆ，放出電流Ｉｅを測定しながら、高抵抗活性化処
理を行った。次に１０の-6乗ｔｏｒｒ程度の真空度ま
で、排気し、不図示の排気管をガスバーナーで熱するこ
とで容着し外囲器の封止を行った。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。

【０１１４】以上のように完成した本実施形態の画像表
示装置において、各電子放出素子には、容器外端子Ｄｘ
１ないしＤｘｍ，Ｄｙ１ないしＤｙｎを通じ、走査信
号、変調信号を不図示の信号発生手段よりそれぞれ印加
することにより、電子放出を制御し、また、図１０に示
す高圧端子Ｈｖを通じ、メタルバック１１９に数ｋＶ以
上の高圧を印加し、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。
また、電流量補正電極の電圧制御信号は不図示の信号発
生手段より印加することより、素子の経時的変化の補正
及び、効率を向上するために使用した。

【０１１５】このようにして形成された本実施形態の画
像形成装置における電子放出量制御素子は、電流量補正
電極の電位を所望の値にすることによって放出量を変化
させ、より効率のよい素子を形成し得る。

【０１１６】＜第３の実施形態＞本実施形態では、前述
の説明の表面伝導型電子放出素子を電子ビーム源として
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図１６
を参照して説明する。

【０１１７】図１６は、本発明の第３の実施形態として
の表示装置の基本構成図である。

【０１１８】図中、１７００はディスプレイパネル、１
７０１はディスプレイパネルの駆動回路、１７０２はデ
ィスプレイパネルコントローラ、１７０３はマルチプレ
クサ、１７０４はデコーダ、１７０５は入出力インター
フェース回路、１７０６はＣＰＵ、１７０７は画像生成
回路、１７０８及び１７０９及び１７１０は画像メモリ
インターフェース回路、１７１１は画像入力インターフ
ェース回路、１７１２及び１７１３はＴＶ信号受信回
路、１７１４は入力部である。尚、本表示装置は、たと
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、本実施形態の特徴と
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などについては説明を省
略する。

【０１１９】以下、画像信号の流れに沿って各部の機能
を説明する。

【０１２０】まず、ＴＶ信号受信回路１７１３は、たと
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。
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、ＳＥＣＡＭ方式など
の諸方式でもよい。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
た本実施形態の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。ＴＶ信号受信回路１７１３で受信
されたＴＶ信号は、デコーダ１７０４に出力される。Ｔ
Ｖ信号受信回路１７１２は、たとえば同軸テーブルや光
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。ＴＶ信号受
信回路１７１３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１７０４に出力される。画像入力インタ
ーフェース回路１７１１は、たとえば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、取込まれた画像信号
はデコーダ１７０４に出力される。画像メモリーインタ
ーフェース回路１７１０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１
７０４に出力される。画像メモリーインターフェース回
路１７０９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１７０４に出力される。画像メモリーインターフェー
ス回路１７０８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１７０４に入力される。入出力インターフェース回
路１７０５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ＣＰＵ１７０６
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。画像生成回路１７０７は、前記
入出力インターフェース回路１７０５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、或はＣＰＵ
１７０６より出力される画像データや文字・図形情報に
もと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、たと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
し専用メモリや、画像処理を行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。本回路により生成された表示用画像データは、デ
コーダ１７０４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１７０５を介して外部のコン
ピュータネットワークやプリンタに出力することも可能
である。また、ＣＰＵ１７０６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。例えば、マルチプレクサ１７０３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。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１７０２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、インターレース或はノンインター
レース）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、画像生成回路１７０７に対して画像
データや文字・図形情報を直接出力したり、或は入出力
インターフェース回路１７０５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。なお、ＣＰＵ１７０６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よ
い。或は、前述したように入出力インターフェース回路
１７０５を介して外部のコンピュータネットワークと接
続し、たとえば数値計算などの作業を外部機器と協同し
て行ってもよい。入力部１７１４は、前記ＣＰＵ１７０
６に使用者が命令やプログラム、或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ほ
か、ジョイスティック、バーコードリーダー、音声認識
装置など多ような入力機器を用いることが可能である。
また、デコーダ１７０４は、前記１７０７ないし１７１
３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、デコーダ１７０４は、内部に（図中、破線で示
す）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。また、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。或は、前記画像生成回路１７０７及び
ＣＰＵ１７０６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行え
るようになるという利点が生まれるからである。マルチ
プレクサ１７０３は、前記ＣＰＵ１７０６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１７０３はデコーダ１７０４
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１７０１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替えて選
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。ディスプレイパネルコントロ
ーラ１７０２は、ＣＰＵ１７０６より入力される制御信
号に基づき駆動回路１７０１の動作を制御するための回
路である。まず、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、たと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１７０１に対して出力する。また、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或は
ノンインターレース）を制御するための信号を駆動回路
１７０１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１７０１に対
して出力する場合もある。駆動回路１７０１は、ディス
プレイパネル１７００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１７０３から入力
される画像信号と、ディスプレイパネルコントローラ１
７０２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。

【０１２１】以上、各部の機能を説明したが、図１６に
例示した構成により、本実施形態の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１７００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１７０４において逆変換された後、マルチプレク
サ１７０３において適宜選択され、駆動回路１７０１に
入力される。一方、ディスプレイコントローラ１７０２
は表示する画像信号に応じて駆動回路１７０１の動作を
制御するための制御信号を発生する。駆動回路１７０１
は、前述の画像信号と制御信号に基づいてディスプレイ
パネル１７００に駆動信号を印加する。これにより、デ
ィスプレイパネル１７００において画像が表示される。
これらの一連の動作は、ＣＰＵ１７０６により統括的に
制御される。また、本表示装置においては、デコーダ１
７０４に内蔵する画像メモリや、画像生成回路１７０７
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、たとえば拡大、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、入れ換え、はめ込みなどをはじめとする画像
編集を行うことも可能である。また、本実施形態の説明
では特に触れなかったが、前述の画像処理や画像編集と
同時に、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。

【０１２２】従って、本実施形態における表示装置は、
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はじめとすること務用
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、産業用或は民生用として極めて応用範囲が広
い。尚、図１６は、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を用いた表示装置の構成
の一例を示したにすぎず、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。たとえば、図１６の構成要
素のうち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
てはさら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な
どを構成要素に追加するのが好適である。

【０１２３】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
ルの薄形化が容易なため、表示装置の奥行きを小さくす
ることができる。更に、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、大画面化が容易
であり、輝度が高く視野角特性にも優れるため、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。

【０１２４】尚、本発明は、ホストコンピュータ、イン
タフェース、プリンタ等の複数の機器から構成されるシ
ステムに適用しても、１つの機器からなる装置に適用し
てもよい。また、本発明はシステム或は装置にプログラ
ムを供給することによって実施される場合にも適用でき
ることは言うまでもない。この場合、本発明に係るプロ
グラムを格納した記憶媒体が本発明を構成することにな
る。そして、該記憶媒体からそのプログラムをシステム
或は装置に読み出すことによって、そのシステム或は装
置が、予め定められた仕方で動作する。

【０１２５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
製造が容易な電流量補正電極を使用した表面伝導型電子
放出素子により、真空中に放出された電子の制御におい
て、アノードへ到達する電子量の高効率化が実現した。

【０１２６】更に、本発明の電子源により構成された画
像形成装置は、安定に制御された高効率な電子放出特性
を備えた画像形成装置、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
カラーフラットテレビ等の提供が実現する。

【０１２７】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態としての電子放出量制御素子
の断面図である。

【図２】本発明の実施形態としての電子放出量制御素子
の電子放出部を上部及び側面図である。

【図３】本発明の実施形態としての電子放出素子の斜視
図である。

【図４】本発明の実施形態としての電子放出量制御素子
の製造工程を示す図である。

【図５】本発明の実施形態としての測定評価装置の概略
構成図である。

【図６】本発明の実施形態としての電子放出量制御素子
へ印加する電圧パルスを示す図である。

【図７】本発明の実施形態としての電子放出量制御素子
の活性化時間と素子特性を示す図である。

【図８】本発明の実施形態としての電子放出量制御素子
の素子特性を示す図である。

【図９】本発明の実施形態としての電子源である基板の
構成図である。

【図１０】本発明の実施形態としての画像形成装置の基
本構成図である。

【図１１】本発明の実施形態としての画像形成装置の蛍
光膜を示す図である

【図１２】本発明の第２実施形態としての電子源の平面
図である。

【図１３】本発明の第２実施形態としての電子源のＡ−
Ａ’断面図である。

【図１４】本発明の第２実施形態としての電子源の製造
工程を示す図である。

【図１５】本発明の第２実施形態としての電子源の製造
工程を示す図である。

【図１６】本発明の第３実施形態としての表示装置の基
本構成図である。

【図１７】従来例としての表面伝導型電子放出素子の基
本構成図である。

【図１８】従来例としての電子放出量制御素子の説明図
である。

【図１９】従来例としての表面伝導型電子放出素子の電
位分布と電子軌道に関する説明図である。

【符号の説明】

１電流量補正電極３絶縁体層６，７絶縁体層８空洞部９犠牲層１１基板１２，１３素子電極１４電子放出部を含む薄膜１５亀裂１６電子放出部１７放出電子の軌跡１８アノード電極５１，５５電源５２，５４電流計５３高圧電源１０１絶縁性基板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１０６配線１１１電子源基板１１２リアプレート１１３フェースプレート１１４ガラス基板１１５蛍光膜１１６メタルバック１１７支持枠１１８外囲器１１９電子放出部１２１黒色導電体１２２蛍光体１５１絶縁層１５２コンタクトホール１６１Ｃｒ膜１６３コンタクトホール１６４絶縁体層２０１絶縁性基板２０２電子放出部形成用薄膜２０３電子放出部２０４電子放出部を含む薄膜１７００ディスプレイパネル１７０１駆動回路１７０２ディスプレイパネルコントローラ１７０３マルチプレクサ１７０４デコーダ１７０５入出力インターフェース回路１７０６ＣＰＵ１７０７画像生成回路１７０８，１７０９，１７１０画像メモリインターフ
ェース回路１７１１画像入力インターフェース回路１７１２，１７１３ＴＶ信号受信回路１７１４入力部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に形成された薄膜に電流を流すこ
とによりアノード電極に向かって電子を放出する電子放
出手段を備えた電子放出素子において、その放出された電子が透過する程度に薄い薄膜である電
極に、電圧を印加することを特徴とする電子放出素子。
【請求項２】前記薄膜である電極は、前記電子放出手
段から所定の距離だけ平行に前記アノード電極側に位置
することを特徴とする請求項１記載の電子放出素子。
【請求項３】前記基板上に形成された薄膜は、前記基
板上に所定の間隙を介して位置する２つの電極を跨ぐよ
うに形成されていることを特徴とする請求項１記載の電
子放出素子。
【請求項４】前記電子放出手段は、前記基板上に所定
の間隙を介して位置する２つの電極間に印加する電圧を
変化させることにより、前記電子の放出量を制御するこ
とを特徴とする請求項２記載の電子放出素子。
【請求項５】前記薄膜である電極に印加する電圧を固
定し、前記電子放出手段が放出する電子のうち、前記薄
膜である電極を透過する電子の透過率が５％以上となる
ように、前記薄膜である電極の厚さを定めたことを特徴
とする請求項１記載の電子放出素子。
【請求項６】真空の雰囲気内に置かれていることを特
徴とする請求項１記載の電子放出素子。
【請求項７】前記電子放出手段は、表面伝導型電子放
出素子であることを特徴とする請求項１記載の電子放出
素子。
【請求項８】前記基板上に形成された薄膜は、抵抗体
である導電性微粒子であって、金属または金属酸化物に
より生成されていることを特徴とする請求項１記載の電
子放出素子。
【請求項９】請求項１記載の電子放出素子を複数個使
用したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】互いに電気的に絶縁されたＭ本の横方
向配線と、Ｎ本の縦方向配線をマトリックス状に配置
し、その横方向配線及び縦方向配線によって前記基板上
に所定の間隙を介して位置する２つの電極と、前記薄膜
である電極とを生成したことを特徴とする請求項９記載
の画像形成装置。