JPH11176320A

JPH11176320A - 電子源、画像形成装置及びそれらの製造方法

Info

Publication number: JPH11176320A
Application number: JP33669397A
Authority: JP
Inventors: Toshiichi Onishi; 敏一大西
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1997-12-08
Filing date: 1997-12-08
Publication date: 1999-07-02
Anticipated expiration: 2017-12-08
Also published as: JP3710273B2

Abstract

(57)【要約】【課題】均一な電子放出特性を有する電子放出素子を
多数個備える電子源を実現し、かかる電子源を用いて高
品位な画像を形成し得る画像形成装置を実現する。【解決手段】内部空間を有する外囲器８８内に、複数
の表面伝導型電子放出素子を有する電子源の製造方法に
おいて、外囲器８８内に有機物質を含むガスを封入後、
電子放出素子の電子放出部にカーボン被膜を形成する活
性化工程を行う際に、ヒータ１６１によって外囲器８８
内に温度分布を与え、有機物質を含むガスを対流させ
る。【効果】外囲器内の有機ガスの濃度分布を均一化さ
せ、各電子放出素子に対して均一な活性化を行うことが
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、電子放出素子を多
数個配置してなる電子源、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、及びそれらの製造
方法に関する。

【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種類のものが知られ
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、
「ＭＩＭ型」と称す。）や表面伝導型電子放出素子等が
有る。

【０００３】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。

【０００４】表面伝導型電子放出素子は、基板上に形成
された小面積の薄膜に、膜面に平行に電流を流すことに
より、電子放出が生ずる現象を利用するものである。こ
の表面伝導型電子放出素子の典型的な構成例として、例
えば特開平７−２３５２５５号公報には、Ｐｄ等の金属
薄膜を用いた素子が開示されており、その素子構成を図
１に模式的に示す。同図において、１は基板、２及び３
は素子電極である。４はＰｄ等の金属酸化物薄膜等から
なる導電性膜で、後述の通電フォーミングと呼ばれる通
電処理により、その一部に電子放出部５が形成されてい
る。

【０００５】通電フォーミングとは、上記導電性膜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、
変形もしくは変質せしめ、電気的に高抵抗な状態にした
亀裂を含む電子放出部５を形成する処理である。

【０００６】さらに、電子放出特性を改善するため、後
述するように「活性化」と称する処理を行い、上記電子
放出部５に、あるいは電子放出部とその近傍に、炭素及
び／又は炭素化合物からなる膜（カーボン膜）を形成す
る場合がある。

【０００７】上記の活性化処理は、有機物質を含む雰囲
気中で、導電性膜４の両端に電圧を印加通電し、電子放
出部５あるいはさらにその周辺にカーボン膜を堆積させ
る方法によって行うことができる。

【０００８】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。

【０００９】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、詳しくは後述するが、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（共
通配線とも呼ぶ）にて夫々結線した行を多数行配列した
電子源が挙げられる（例えば、特開昭６４−０３１３３
２号公報、特開平１−２８３７４９号公報、特開平２−
２５７５５２号公報等）。

【００１０】また、特に表示装置等の画像形成装置にお
いては、近年、液晶を用いた平板型表示装置が、ＣＲＴ
に替わって普及してきたが、自発光型でないため、バッ
クライト等を持たなければならない等の問題点があり、
自発光型の表示装置の開発が望まれてきた。自発光型表
示装置としては、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
ある画像形成装置が挙げられる（例えば、アメリカ特許
第５０６６８８３号明細書）。

【００１１】上記のような表面伝導型電子放出素子を多
数配置した電子源を用いた画像形成装置では、電子源基
板と蛍光体を有する基板との対向距離を短くすることが
でき、従来のＣＲＴと異なり、薄型の装置を構成するこ
とができる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来、
前記電子源の一製造工程である活性化工程においては、
有機物質の種類等にもよるが、有機物質の分圧が大きい
と、得られる電子放出素子の電子放出特性（電子放出
量、電子放出効率等）が低下する場合があり、有機物質
を含む真空容器内の圧力を１×１０^-2Ｐａ程度もしくは
これ以下の圧力に設定していた。

【００１３】一方、前述した画像表示等を目的とする画
像形成装置を製造する際に、基板上に表面伝導型電子放
出素子を多数配置した電子源基板に蛍光体を有する基板
を対向させ、これらを薄型で非常に内部が狭い空間を有
する外囲器内に設置した後に、電子源基板上の素子のフ
ォーミング工程や、活性化工程を行う場合がある。しか
しながら、薄型で非常に内部が狭い空間を有する外囲器
の中に、前述した有機物質を導入して電子源基板の活性
化工程を行う場合には、以下に述べるように、各電子放
出素子に対して均一な活性化を行うことが難しいという
問題がある。

【００１４】すなわち、薄型で内部空間が狭い外囲器内
ではガスのコンダクタンスが小さく、かかる外囲器内に
高真空下でガスの導入を行う場合には、ガス自身が外囲
器の中に入りにくかったり、外囲器に設けられたガスの
供給口や排気口からの距離によって有機物質の圧力（分
圧）に差が生じ易く、電子源基板上の場所によって有機
物質の濃度むらが生じ易いため、電子源基板上の各素子
に対して均一に活性化を行えない場合があった。

【００１５】このように電子源基板上の各電子放出素子
に対して不均一な活性化が行われると、電子放出素子毎
に電子放出特性がばらつき、かかる電子源を用いた画像
形成装置においては表示画像の輝度にむらが生じるとい
う問題がある。

【００１６】本発明の目的は、電子放出特性が均一な複
数の電子放出素子を有する電子源を提供し、更には、よ
り高品位な画像を形成し得る画像形成装置を提供するこ
とを目的とするものである。

【００１７】

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

【００１８】すなわち、本発明の第１は、内部空間を有
する外囲器内に、一対の素子電極間に電子放出部を含む
導電性膜を有する電子放出素子を複数個備える電子源の
製造方法において、該外囲器内部に、少なくとも有機物
質を含むガスを粘性流領域の圧力となるように封入後、
該素子電極間に電圧を印加して、少なくとも該電子放出
部に炭素又は／及び炭素化合物を堆積させる活性化工程
を有し、該有機物質を含むガスを該外囲器内部で対流さ
せることを特徴とする電子源の製造方法にある。

【００１９】また、本発明の第２は、基体上に、一対の
素子電極間に電子放出部を含む導電性膜を有する電子放
出素子を複数個備える電子源の製造方法において、上記
素子電極及び上記電子放出部を含む導電性膜が形成され
た上記基体上に、一時的に外気と遮断された空間を形成
する外囲器を設け、この空間内に少なくとも有機物質を
含むガスを粘性流領域の圧力となるように封入後、該素
子電極間に電圧を印加して、少なくとも該電子放出部に
炭素又は／及び炭素化合物を堆積させる活性化工程を有
し、該有機物質を含むガスを上記空間内で対流させるこ
とを特徴とする電子源の製造方法にある。

【００２０】上記本発明の第１及び第２の電子源の製造
方法は、さらにその特徴として、「前記外囲器に温度分
布を与えることで、該外囲器内部の前記有機物質を含む
ガスを対流させる」こと、「前記外囲器内部の前記有機
物質を含むガスにイオンを生じさせ、該イオンに電磁気
力を作用させることで、該有機物質を含むガスを対流さ
せる」こと、「前記外囲器内部の前記有機物質を含むガ
スの全圧が１００Ｐａ以上である」こと、「前記外囲器
内部の前記有機物質を含むガスが、電子放出部への炭素
又は／及び炭素化合物の形成に関与しないガス成分を含
む」こと、「前記電子放出部への炭素又は／及び炭素化
合物の形成に関与しないガス成分が、不活性ガスであ
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。

【００２１】また、本発明の第３は、上記本発明の第１
又は第２の方法により製造されたことを特徴とする電子
源にある。

【００２２】上記本発明の第３の電子源は、さらにその
特徴として、「前記複数の電子放出素子がマトリクス状
に配線されている」こと、「前記複数の電子放出素子が
梯子状に配線されており、更に、変調手段を有する」こ
と、をも含むものである。

【００２３】また、本発明の第４は、内部空間を有する
外囲器内に、一対の素子電極間に電子放出部を含む導電
性膜を有する電子放出素子を複数個備える電子源と、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具備する画像形成装置の製造方法に
おいて、該電子源を上記本発明の第１又は第２の方法で
製造することを特徴とする画像形成装置の製造方法にあ
る。

【００２４】さらに、本発明の第５は、上記本発明の第
４の方法により製造されたことを特徴とする画像形成装
置にある。

【００２５】

【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。

【００２６】本発明においては、例えば特開平７−２３
５２５５号公報に記載の電子放出素子を好適に用いるこ
とができ、その基本的構成には大別して、平面型と垂直
型の２つがある。

【００２７】平面型の電子放出素子とは、素子電極が同
一面上に形成された構成を有する素子のことを言い、垂
直型の電子放出素子とは、素子電極が絶縁層を介して上
下に位置し、この絶縁層の側面に導電性膜が形成された
構成を有する素子のことを言う。以下、平面型の電子放
出素子についてのみ概説する。

【００２８】図１は、本発明で用いられる平面型の電子
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）は縦断面図である。図１において、
１は基板、２と３は電極（素子電極）、４は導電性膜、
５は電子放出部である。

【００２９】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 を積層したガラス基板
及び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。

【００３０】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る。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。

【００３１】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。

【００３２】導電性膜４を構成する主な材料は、Ｐｄ，
Ｐｔ，Ｒｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｔｉ，Ｉｎ，Ｃｕ，Ｃｒ，Ｆ
ｅ，Ｚｎ，Ｓｎ，Ｔａ，Ｗ，Ｐｂ等の金属、ＰｄＯ，Ｓ
ｎＯ₂ ，Ｉｎ₂ Ｏ₃ ，ＰｂＯ，Ｓｂ₂ Ｏ₃ 等の酸化物、
ＨｆＢ₂ ，ＺｒＢ₂ ，ＬａＢ₆ ，ＣｅＢ₆ ，ＹＢ₄ ，Ｇ
ｄＢ₄ 等の硼化物、ＴｉＣ，ＺｒＣ，ＨｆＣ，ＴａＣ，
ＳｉＣ，ＷＣ等の炭化物、ＴｉＮ，ＺｒＮ，ＨｆＮ等の
窒化物、Ｓｉ，Ｇｅ等の半導体、カーボン等の中から適
宜選択される。

【００３３】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が、通常は、数
Å〜数百ｎｍの範囲とするのが好ましく、より好ましく
は１ｎｍ〜５０ｎｍの範囲とするのが良い。その抵抗値
は、Ｒｓが１０² Ω／□〜１０⁷ Ω／□の値であるのが
好ましい。なお、Ｒｓは、幅がｗで長さがｌの薄膜の抵
抗Ｒを、Ｒ＝Ｒｓ（ｌ／ｗ）と置いたときの値である。
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
状態あるいは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〜数百ｎｍの範囲、好ましくは１ｎｍ〜２
０ｎｍの範囲である。

【００３４】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が含まれており、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〜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。また、後述の活性化処理の結果、電子放出部５
及びその近傍の導電性膜４には、炭素及び／または炭素
化合物を有する。

【００３５】本発明の電子源は、上述のような電子放出
素子を基板上に複数個有するものであり、その製造方法
の一例について図１〜図６を参照しながら説明する。
尚、図２及び図５において、図１に示した部位と同じ部
位には同一の符号を付している。

【００３６】１）素子電極の形成基板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
上に複数対の素子電極２，３を形成する（図２
（ａ））。

【００３７】２）導電性膜の形成複数対の素子電極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。この有機金属膜
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、各対の素子電極２，３間に跨がる導電性
膜４を形成する（図２（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。

【００３８】３）フォーミング処理続いて、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。
所定の真空雰囲気下で素子電極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２（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（一般に、亀裂形態
である場合が多い）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３
に示す。

【００３９】通電フォーミングの電圧波形は、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３（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
３（ｂ）に示した手法がある。

【００４０】４）活性化処理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
Ｉ_f 、放出電流Ｉ_e が、著しく変化する工程である。

【００４１】活性化工程は、例えば、有機物質を含有す
る雰囲気下で、通電フォーミングと同様に、素子電極
２，３間にパルス電圧の印加を繰り返すことで行うこと
ができる。このときの好ましい有機物質のガス圧は、前
述の素子の形態、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、場合に応じ適宜設定される。

【００４２】この活性化処理により、雰囲気中に存在す
る有機物質から、炭素或は炭素化合物が素子上に堆積
し、素子電流Ｉ_f ，放出電流Ｉ_e が著しく変化するよう
になる。

【００４３】ここで、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，ＧＣを包含す
るもので、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、５０ｎｍ以下の範囲とするのが好まし
く、３０ｎｍ以下の範囲とすることがより好ましい。

【００４４】本発明で用いることができる適当な有機物
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、アセチレンな
どＣ_n Ｈ_2nやＣ_n Ｈ_2n-2等の組成式で表される不飽和炭
化水素、ベンゼン、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。

【００４５】本発明では、上記の有機物質を単独で用い
ても良いし、必要に応じては、混合して用いても良い。
また、これらの有機物質を有機物質でない他のガスと希
釈して用いても良い。以下、この有機物質を含み、活性
化工程の際に用いられるガスを「活性化ガス」と記載す
る。

【００４６】本発明では、後述するように活性化ガスを
対流させることを特徴としているので、活性化ガスの全
圧は、気体の粘性流領域であることを要し、より具体的
には１００Ｐａ以上が好ましい。

【００４７】条件にもよるが、活性化ガス中の有機物質
の分圧が高くなると、得られる電子放出素子の電子放出
特性（電子放出量、電子放出効率）が低下する場合があ
る。したがって、活性化可能な限り、活性化ガス中の有
機物質の分圧は低い方が好ましい場合があり、その場合
には希釈した活性化ガスを用いることが好ましい。

【００４８】希釈ガスの要件としては、例えば、活性化
ガス中の有機物質と反応しないこと、活性化工程で生じ
ている炭素又は炭素化合物の形成反応を阻害したり、形
成される炭素又は炭素化合物を分解したりしないことな
どが挙げられる。このような希釈ガスとして用いること
ができるガスの種類としては、例えば、窒素、アルゴ
ン、キセノンといった不活性ガスが挙げられる。

【００４９】本発明において、活性化工程における電圧
印加の条件としては、電圧値の時間変化、電圧印加の方
向、波形等を、状況に応じて適宜選ぶことが出来る。

【００５０】電圧値の時間変化は、フォーミングと同様
に、電圧値を時間とともに上昇させていく手法や、固定
電圧で行う手法で行うことができる。

【００５１】また、図４に示すように、電圧印加の方向
は、駆動と同様の方向（順方向）のみに印加（図４
（ａ））しても良いし、順方向、逆方向を交互に変化さ
せて印加（図４（ｂ））しても良い。交互に電圧を印加
する場合、亀裂に対して対称にカーボン膜が形成される
と思われ、これが好ましい場合もある。

【００５２】また、波形については、図４では矩形波の
例を示したが、正弦波、三角波、鋸波等任意の波形を用
いることができる。

【００５３】活性化工程の終了判定は、素子電流Ｉ_f を
測定しながら、適宜行うことができる。

【００５４】５）安定化工程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（本
発明では、外囲器に相当する。）内の有機物質を排気す
る工程である。真空容器を排気する真空排気装置は、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。真空容器内の有機成
分の分圧は、上記炭素あるいは炭素化合物がほぼ新たに
堆積しない分圧で１．３×１０^-6Ｐａ以下が好ましく、
さらには１．３×１０^-8Ｐａ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℃以上、好ましくは１５０℃以上で、で
きるだけ長時間処理するのが望ましいが、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。真空容器内の圧力は極力低くすることが必要
で、１．３×１０^-5Ｐａ以下が好ましく、さらには１．
３×１０^-6Ｐａ以下が特に好ましい。

【００５５】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、また真空容器や基板などに吸着したＨ
₂ Ｏ，Ｏ₂ なども除去でき、結果として素子電流Ｉ_f ，
放出電流Ｉ_e が、安定する。

【００５６】上述した工程を経て得られた電子源を構成
する電子放出素子の基本特性について、図５により説明
する。

【００５７】図５は、本発明により形成された電子源を
構成する電子放出素子の放出電流Ｉ_e 及び素子電流Ｉ_f
と、素子電圧Ｖ_f との関係を模式的に示した図である。
図５においては、放出電流Ｉ_e が素子電流Ｉ_f に比べて
著しく小さいので、任意単位で示している。尚、縦・横
軸ともリニアスケールである。

【００５８】図５からも明らかなように、この電子放出
素子は、放出電流Ｉ_e に関して次の３つの特徴的性質を
有する。

【００５９】即ち、第１に、本素子はある電圧（閾値電
圧と呼ぶ；図５中のＶ_th）以上の素子電圧を印加すると
急激に放出電流Ｉ_e が増加し、一方閾値電圧Ｖ_th以下で
は放出電流Ｉ_e が殆ど検出されない。つまり、放出電流
Ｉ_e に対する明確な閾値電圧Ｖ_thを持った非線形素子で
ある。

【００６０】第２に、放出電流Ｉ_e が素子電圧Ｖ_f に単
調増加依存するため、放出電流Ｉ_eは素子電圧Ｖ_f で制
御できる。

【００６１】第３に、放出電荷は、素子電圧Ｖ_f を印加
する時間に依存する。つまり、電荷量は、素子電圧Ｖ_f
を印加する時間により制御できる。

【００６２】以上の説明より理解されるように、本発明
に用いられる電子放出素子は、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。

【００６３】図５においては、素子電流Ｉ_f が素子電圧
Ｖ_f に対して単調増加する（ＭＩ特性）例を示したが、
素子電流Ｉ_f が素子電圧Ｖ_f に対して電圧制御型負性抵
抗特性（ＶＣＮＲ特性）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。

【００６４】次に、上述の電子放出素子の複数個を基板
上に配列した電子源と、かかる電子源からの電子線の照
射により画像を形成する画像形成部材を備える画像形成
装置について、具体例を挙げて説明する。

【００６５】本発明の電子源における電子放出素子の配
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。

【００６６】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、前述した通り３つの特性がある。即ち、
表面伝導型電子放出素子からの放出電子は、閾値電圧以
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、閾値電圧以下では、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。

【００６７】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６を用いて説明する。

【００６８】図６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は電子放出
素子、７５は結線である。なお、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。

【００６９】ｍ本のＸ方向配線７２は、Ｄ_x1，Ｄ_x2，…
…，Ｄ_xm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、Ｄ_y1，Ｄ_y2，……，Ｄ_yn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７３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）。

【００７０】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。

【００７１】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。

【００７２】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。

【００７３】Ｘ方向配線７２には、Ｘ方向に配列した電
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。

【００７４】上記構成においては、マトリクス配線を用
いて個別の素子を選択し、独立に駆動することができ
る。

【００７５】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７と図８及び
図９を用いて説明する。図７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８は、図７の画像形
成装置に使用される蛍光膜の模式図である。図９は、Ｎ
ＴＳＣ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。

【００７６】図７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が低融点のフリット
ガラス等を用いて接合される。７４は、図１に示したよ
うな電子放出素子である。７２，７３は、電子放出素子
７４の一対の素子電極（不図示）と接続されたＸ方向配
線及びＹ方向配線である。

【００７７】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。

【００７８】図８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８（ａ））あるいはブ
ラックマトリクス（図８（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。

【００７９】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。

【００８０】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。

【００８１】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。

【００８２】図７に示したような画像形成装置の製造方
法の一例を以下に説明する。

【００８３】図１２に、本発明の製造方法におけるフォ
ーミング工程及び活性化工程で好適に用いられる装置の
概要を模式的に示す。画像表示装置１３１は、排気管１
３２を介して真空チャンバー１３３に連結され、さらに
ゲートバルブ１３４を介して排気装置１３５に接続され
ている。真空チャンバー１３３には、内部の圧力及び雰
囲気中の各成分の分圧を測定するために、圧力計１３
６、四重極質量分析器１３７等が取り付けられている。
画像表示装置１３１の外囲器８８内部の圧力などを直接
測定することは困難であるため、該真空チャンバー１３
３内の圧力などを測定し、処理条件を制御する。真空チ
ャンバー１３３には、さらに必要なガスを真空チャンバ
ー１３３内に導入して雰囲気を制御するため、ガス導入
ライン１３８が接続されている。該ガス導入ライン１３
８の他端には導入物質源１４０が接続されており、導入
物質がアンプルやボンベなどに入れて貯蔵されている。
ガス導入ライン１３８の途中には、ガスの導入量制御手
段１３９が設けられている。該導入量制御手段１３９と
しては、具体的には、スローリークバルブなどガス流量
を制御可能なバルブや、マスフローコントローラーなど
が、導入物質の種類に応じて、それぞれ使用が可能であ
る。

【００８４】図１２の装置を用いて外囲器８８の内部を
排気すれば、前述のフォーミング工程を行うことができ
る。この際、例えば図１３に示すように、Ｙ方向配線７
３を共通電極１４１に接続し、Ｘ方向配線７２の内の１
つに接続された素子列に、電源１４２によって同時に電
圧パルスを印加して通電フォーミングを行うことができ
る。このとき、パルスの形状や、処理の終了の判定など
の条件は、個別素子のフォーミングについての既述の方
法に準じて選択すればよい。また、複数のＸ方向配線
に、位相をずらせたパルスを順次印加（スクロール）す
ることにより、複数のＸ方向配線に接続された素子を纏
めてフォーミングすることもできる。尚、図１３中、１
４３は電流測定用抵抗、１４４は電流測定用のオシロス
コープを示す。

【００８５】フォーミング終了後、本発明における最大
の特徴である活性化工程を行う。以下に、この活性化工
程について詳述する。

【００８６】フェースプレート８６とリアプレート８１
の間隔が狭い薄型の外囲器では、活性化ガスのコンダク
タンスが小さくなり、外囲器内部で活性化ガスの雰囲気
に分布が生じたり、活性化ガスの導入に時間がかかった
するなどの問題があった。

【００８７】また、従来、活性化工程は、有機物質を含
む１．３×１０^-2Ｐａ以下の高真空の雰囲気下で行われ
ていた。この場合、外囲器８８の内面からの放出ガス
や、活性化ガス導入のためのバルブの開度の変化等によ
って真空圧力の変動が生じないように、常に、真空排気
された状態で、微量の活性化ガスを流し続ける必要があ
った。

【００８８】本発明では、外囲器内に導入した活性化ガ
スを、外囲器内で対流させることにより、外囲器内の活
性化ガスの均一性を保ち、電子源基板上の電子放出素子
の活性化を均一に行うものである。

【００８９】このように外囲器内で活性化ガスを対流さ
せるため、活性化ガスの全圧は、気体の粘性流領域であ
り、より具体的には、１００Ｐａ以上が好ましい。

【００９０】外囲器８８内へは、図１２に示すように、
ガス導入ライン１３８等を介し排気管１３２を通じて活
性化ガスを導入することができ、この導入方法にはいく
つかの手法がある。例えば、外囲器内部を一度排気した
後、ガス導入を行う（排気管が１本の場合、この手法と
なる）。排気管が複数本ある場合には、この他に、活性
化ガスを適当な時間流して行うことも可能である。

【００９１】活性化ガスの導入に際しては、活性化工程
を阻害する成分（例えば、水等）をできるだけ抑えるた
めに、予め外囲器８８内を一度排気しておくことが好ま
しく、この際、外囲器８８全体を加熱しながら排気を行
う方が更に好ましい。

【００９２】本発明では、真空チャンバー１３８を介し
て、外囲器８８内部に活性化ガスを導入後、真空チャン
バー１３８と外囲器８８との間に設けられたバルブ１３
０を閉じ、活性化ガスを外囲器８８内に封入した後に、
外囲器８８内で活性化ガスを対流させることを特徴とす
る。これにより、外囲器８８内での活性化ガスの対流
が、真空チャンバー１３８からの活性化ガスの拡散によ
って乱されることなく行うことができる。

【００９３】本発明の製造方法における活性化ガスの対
流方法としては、例えば以下の手法が挙げられる。

【００９４】．外囲器８８の一部分を加熱又は冷却し
て、内部の活性化ガスに温度差を作り、対流させる。

【００９５】．活性化ガス中にイオンを発生させ、そ
のイオンを電場又は磁場の作用によって動かし、イオン
の動きに引きずらせて活性化ガスを対流させる。

【００９６】図１４は、上記の温度差を利用した対流
方式の原理図である。

【００９７】図１４（ａ）は、外囲器８８のフェースプ
レート８６又はリアプレート８１のどちらか（図ではリ
アプレート８１）を下側から線上に加熱するためのヒー
タ１６１を配置したものである。外囲器８８を加熱又は
冷却する場所は、電子源基板７１を避けることが好まし
い。これは、活性化工程が、電子源基板７１の温度差に
よる新たな影響を受けることを避けるためである。

【００９８】しかし、図１４（ｂ）に示すように、同様
のヒータ１６１を多数本線上に配置して、活性化ガスを
数箇所でより効率的に対流させることができる。この場
合、活性化工程をヒータの場所に対応させて分割して行
い、活性化を行っている素子の近傍以外のヒータを加熱
する等の対策を行うことが好ましい。

【００９９】外囲器８８へ与える温度差は、１０℃以上
が好ましい。この温度差が小さいと、外囲器内で活性化
ガスの対流が不十分になり易い。一方、局所的な温度差
で外囲器に生ずる熱ひずみによって、外囲器が破壊され
ないことが必要であり、これによって、外囲器に与える
温度差の上限が決まる。ひずみと破壊の関係は、外囲器
の大きさ、外囲器を構成している材料の種類によって決
まる。一般に、Ａ４サイズ程度の大きさで、ガラス材料
と、これに熱膨張係数を合わせたフリットガラスを用い
た外囲器の場合、外囲器に１ｍｍ当たり５℃以上の温度
差にならないように、外囲器を加熱する必要がある。

【０１００】図１５及び図１６は、前記の活性化ガス
中に存在するイオンに電場又は磁場を作用させてイオン
を動かすことで活性化ガスを対流させる原理図である。

【０１０１】図１５及び図１６において、活性化ガス中
にイオン１６２，１７５，１７６を発生させるには、活
性化ガスを外囲器内部に導入後、活性化ガスの一部を電
離させることにより行うことができる。この活性化ガス
を電離させる方法としては、例えば、外囲器８８内部に
設けた対向電極１６３，１６４、１７０，１７１、１７
２，１７３に電源１６７，１７４により高周波を印加す
ることで放電させる方法がある。

【０１０２】図１５では、電界Ｅを作用させる電極１６
５，１６６を外囲器８８を構成する支持枠８２の対向す
る内側に設けた例を示したが、この構成に限定されるも
のではない。

【０１０３】図１６においては、活性化ガス中に存在す
るイオン１７５，１７６に交番磁場Ｈを作用させて、イ
オン１７５，１７６を動かすことで活性化ガスを対流さ
せることができる。すなわち、交番磁場Ｈを印加する
と、磁場を打ち消すように渦電流Ｉが誘起される。この
渦電流Ｉは、活性化ガス中のイオンの移動であるため、
この移動によって活性化ガスを対流させることができる
ものである。尚、図１６（ａ）は断面図、図１６（ｂ）
は斜視図である。

【０１０４】図１６では、磁場Ｈを作用させるコイル１
６９を外囲器８８を構成する支持枠８２の外周に設けた
例を示したが、この構成に限定されるものではない。

【０１０５】本発明の製造方法では、上記のようにして
外囲器８８内の活性化ガスを対流させることにより、外
囲器８８内の活性化ガスの均一性が保たれ、各電子放出
素子の活性化を均一に行うことができ、均一な電子放出
特性を有する複数の電子放出素子が形成されるものであ
る。また、高真空領域で行っていた従来の活性化工程と
は異なり、活性化ガスの全圧を大きく（例えば大気圧程
度にも）設定することができるため、高真空装置を用い
ることなく外囲器８８内に安定して活性化物質を導入す
ることもでき、より簡単な工程により電子源及び画像形
成装置を製造することができる。

【０１０６】本発明においては、図１７に示すように、
活性化ガスの対流する経路に、活性化工程を阻害する成
分を除去する手段を設けてもよい。活性化工程を阻害す
る成分としては、例えば水が挙げられ、活性化ガスの対
流経路に水を除去する手段を設けることで、活性化工程
で得られる電子放出素子の特性を向上させることができ
る。この水を除去する水分除去剤としては、例えば、無
機塩酸、五酸化リン等を用いることができる。これらの
水分除去剤は、外囲器８８内で散在しないように、図１
７に示すように、例えば金属メッシュ容器等からなる水
分除去体１８１内に保持させたり、又は、アルミナ等の
不活性な担持体や外囲器８８の表面にコーティングして
用いることができる。尚、図１７（ａ）は断面図、図１
７（ｂ）は一部切欠斜視図である。

【０１０７】以上のようにして活性化ガスを均一に導入
した外囲器８８内の雰囲気中で、電子源基板７１上に形
成された各電子放出素子に電圧を印加することにより、
炭素あるいは炭素化合物、もしくは両者の混合物が電子
放出部に堆積し、電子放出量が上昇し、均一性の良い電
子源が形成される。このときの電圧の印加方法は、前記
フォーミング工程の場合と同様の結線（図１３参照）に
より、同様に行うことができる。

【０１０８】活性化工程終了後は、個別素子の場合と同
様に、安定化工程を行うことが好ましい。外囲器８８を
加熱して、８０℃以上に保持しながら、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
１３５により排気管１３２を通じて排気し、有機物質の
十分に少ない雰囲気にした後、排気管１３２の封止が成
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。ゲッターは通常はＢａ等
が主成分であり、該蒸着膜の吸着作用により、外囲器８
８内の雰囲気を維持するものである。

【０１０９】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９を用いて説明する。図９において、１０
１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、Ｖ_x 及びＶ_a は直流電圧源である。

【０１１０】表示パネル１０１は、端子Ｄ_ox1 乃至Ｄ
_oxm 、端子Ｄ_oy1 乃至Ｄ_oyn 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Ｄ_ox1 乃至Ｄ_oxm
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。

【０１１１】端子Ｄ_oy1 乃至Ｄ_oyn には、前記走査信号
により選択された１行の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Ｖ_a より、例えば１０ｋＶの直
流電圧が供給されるが、これは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Ｖ_x 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Ｄ_ox1 乃至Ｄ_oxm と電気的に接
続される。各スイッチング素子Ｓ₁ 乃至Ｓ_m は、制御回
路１０３が出力する制御信号Ｔ_scan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Ｖ_x は、本例の場合には電子放
出素子の特性（電子放出閾値電圧）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閾値電圧
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Ｔ_syncに基
づいて、各部に対してＴ_scan，Ｔ_sft 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Ｔ_sync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１０４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Ｔ_sft に基づいて動
作する（即ち、制御信号Ｔ_sft は、シフトレジスタ１０
４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、Ｉ_d1
乃至Ｉ_dnのｎ個の並列信号として前記シフトレジスタ１
０４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Ｔ_mry に従っ
て適宜Ｉ_d1乃至Ｉ_dnの内容を記憶する。記憶された内容
は、Ｉ_d'1 乃至Ｉ_d'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Ｉ_d'n の各々に応じて、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Ｄ_oy1 乃至Ｄ_oyn を通じて表示パネル１０１内
の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Ｉ_e 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閾値電圧Ｖ_thがあ
り、Ｖ_th以上の電圧が印加された時のみ電子放出が生じ
る。電子放出閾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
子放出閾値電圧以下の電圧を印加しても電子放出は生じ
ないが、電子放出閾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Ｖ
_m 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Ｐ_w 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の画像形
成装置においては、各電子放出素子に、容器外端子Ｄ
_ox1 乃至Ｄ_oxm 、Ｄ_oy1 乃至Ｄ_oyn 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１０及び図１１を用いて説明す
る。

【０１２７】図１０は、梯子型配置の電子源の一例を示
す模式図である。図１０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Ｄ_x1〜Ｄ_x10 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、電子放出閾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
出閾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Ｄ_x2〜Ｄ_x9は、例えばＤ_x2とＤ_x3、Ｄ_x4とＤ_x5、
Ｄ_x6とＤ_x7、Ｄ_x8とＤ_x9とを夫々一体の同一配線とする
こともできる。

【０１２８】図１１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、Ｄ_ox1 乃至Ｄ_oxm は容器外端子、Ｇ₁ 乃至Ｇ
_n はグリッド電極１２０と接続された容器外端子であ
る。１１０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１１においては、図７、図１０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
７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１１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、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１１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Ｄ_ox1 乃至Ｄ_oxm 及びグリッド
容器外端子Ｇ₁ 乃至Ｇ_n 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】本発明の製造方法は、必ずしも外囲器を有
する画像形成装置でのみ適用されるのではなく、電子源
基板の製造方法としても適用できる。例えば前述の表面
伝導型電子放出素子を複数個、配列した基板上に分離可
能なフードの様なもので覆うことで、基板上に一時的に
外気と遮断された空間を作り、この空間内で活性化ガス
の導入や対流等を行うことができる。その後、フードと
基板を分離して、電子源基板を作成することができる。

【０１３４】

【実施例】以下、実施例により本発明をより詳細に説明
する。

【０１３５】《実施例１》本実施例では、表示等に用い
る画像形成装置を説明する。図７は、画像形成装置の基
本構成図であり、図８は、蛍光膜である。電子源基板７
１の一部の平面図を図１８に示す。また、図１８中のＡ
−Ａ’断面図を図１９に示す。但し、図１８、図１９
で、同じ符号で示したものは、同じものを示す。ここで
７１は電子源基板、７２は図７のＤ_xmに対応するＸ方向
配線（下配線とも呼ぶ）、７３は図７のＤ_ynに対応する
Ｙ方向配線（上配線とも呼ぶ）、４は電子放出部を含む
導電性膜、２及び３は素子電極、１５１は層間絶縁層、
１５２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。

【０１３６】本実施例の電子源には、Ｘ方向配線上に３
００個、Ｙ方向配線上に１００個の電子放出素子が形成
されている。

【０１３７】次に製造方法を図２０及び図２１により工
程順に従って具体的に説明する。

【０１３８】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７１上に、真空蒸着に
より厚さ５ｎｍのＣｒ、厚さ６００ｎｍ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を形成する。

【０１３９】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１５１をＲＦスパッタ法により堆積する。

【０１４０】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１
５２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１５１をエッチングしてコ
ンタクトホール１５２を形成する。エッチングはＣＦ₄
とＨ₂ ガスを用いたＲＩＥ（ＲｅａｃｔｉｖｅＩｏｎ
Ｅｔｃｈｉｎｇ）法によった。

【０１４１】工程−ｄその後、素子電極２と素子電極３間のギャップ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）形成し、真空蒸着法により、厚さ５ｎ
ｍのＴｉ、厚さ１００ｎｍ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。素子電極間隔Ｌは５μｍとし、素
子電極の幅Ｗを３００μｍ、を有する素子電極２、３を
形成した。

【０１４２】工程−ｅ素子電極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５００ｎｍ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。

【０１４３】工程−ｆ膜厚１００ｎｍ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、３００℃で
１０分間の加熱焼成処理をした。また、こうして形成さ
れた主元素としてＰｄＯより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。その後、Ｃｒ膜およ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。

【０１４４】工程−ｇ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５ｎｍの
Ｔｉ、厚さ５００ｎｍ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。

【０１４５】以上の工程により基板７１上に下配線７
２、層間絶縁層１５１、上配線７３、素子電極２，３、
導電性膜４等を形成した。つぎに、以上のようにして作
成した電子源を用いて表示装置を構成した例を、図７と
図８を用いて説明する。

【０１４６】以上のようにして多数の平面型表面伝導電
子放出素子を作製した基板７１をリアプレート８１上に
固定した後、基板７１の５ｍｍ上方に、フェースプレー
ト８６（ガラス基板８３の内面に蛍光膜８４とメタルバ
ック８５が形成されて構成される）を支持枠８２を介し
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
４１０℃で１０分以上焼成することで封着し、外囲器８
８を作成した（図７参照）。また、リアプレート８１へ
の基板７１の固定もフリットガラスで行った。図７にお
いて、７４は電子放出素子、７２、７３はそれぞれＸ方
向及びＹ方向の配線である。

【０１４７】蛍光膜８４は、黒色導電材９１と蛍光体９
２とで構成された、ブラックストライプ配列のカラーの
蛍光膜を用いた（図８（ａ）参照）。具体的には、先に
ブラックストライプを形成し、その間隙部に各色蛍光体
を塗布し、蛍光膜８４を作製した。ガラス基板８３に蛍
光体を塗布する方法はスラリー法を用いた。また、蛍光
膜８４の内面側にはメタルバック８５を設けた。メタル
バック８５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。前述の
封着を行う際、カラーの場合は各色蛍光体と電子放出素
子とを対応させなくてはいけないため、十分な位置合わ
せを行った。

【０１４８】以上のようにして完成した外囲器８８を排
気管（図示せず）を介し、磁気浮上型ターボモレキュラ
ーボンプで排気された真空装置と接続した。その後、外
囲器８８内を１．３×１０^-4Ｐａまで排気した。

【０１４９】容器外端子Ｄ_x1ないしＤ_xm（ｍ＝３００）
とＤ_y1ないしＤ_yn（ｎ＝１００）を通じ電子放出素子７
４の素子電極２，３間に電圧を印加し、電子放出部５
を、導電性膜４を通電処理（フォーミング処理）するこ
とにより作成した。

【０１５０】フォーミング処理の電圧波形を図３（ｂ）
に示す。図３（ｂ）中、Ｔ₁ 及びＴ₂ は電圧波形のパル
ス幅とパルス間隔であり、本実施例ではＴ₁ を１ｍｓｅ
ｃ．、Ｔ₂ を１０ｍｓｅｃ．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。それぞれの素子のフォーミング電圧ＶＦは、５．
０Ｖであった。

【０１５１】このように作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。

【０１５２】次に、真空装置を経由して、外囲器８８内
に１％窒素希釈のアセチレンガスを１．０１Ｐａを導入
し、その後窒素ガスを導入し、外囲器内の圧力を１．０
１×１０⁵ Ｐａにし、排気管と真空装置を接続するバル
ブを閉じた。

【０１５３】容器外端子Ｄ_x1ないしＤ_xm（ｍ＝３００）
とＤ_y1ないしＤ_yn（ｎ＝１００）を通じ電子放出素子７
４の素子電極２，３間に電圧を印加し活性化工程を行っ
た。

【０１５４】活性化工程での電圧印加条件は、波高値は
±１０Ｖ、パルス幅０．１ｍｓｅｃ．、パルス間隔５ｍ
ｓｅｃ．の両極の矩形波（図４（ｂ））を用いた。その
後、矩形波の波高値は±１０Ｖから±１４Ｖまで３．３
ｍＶ／ｓｅｃ．で徐々に電圧を増加させ、±１４Ｖに達
したときに電圧印加を終了した。

【０１５５】また、活性化工程を行う際には、図１４
（ａ）に示すように、外囲器８８のリアプレート８１を
上配線に沿った方向でしかも、電子源基板７１の外側で
線状に加熱した（加熱温度は、約６０℃とした）。その
後、排気管と真空装置を接続するバルブを開き、外囲器
８８内の活性化ガスを排気した。

【０１５６】最後に安定化工程として、約１．３３×１
０^-4Ｐａの圧力で、１５０℃１０時間のベーキングを行
った後、不図示の排気管をガスバーナーで熱することで
溶着し外囲器８８の封止を行った。

【０１５７】以上のように完成した本発明の画像形成装
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（ｍ＝３００）とＤ_y1ないしＤ_yn（ｎ＝１００）
を通じ、走査信号及び変調信号を不図示の信号発生手段
よりそれぞれ、印加することにより、電子放出させ、高
圧端子８７を通じ、メタルバック８５に６ｋＶ以上の高
圧を印加し、電子ビームを加速し、蛍光膜８４に衝突さ
せ、励起・発光させることで画像を表示した。

【０１５８】表示画像の輝度の分布を輝度計により測定
した。ここで、表示画像の輝度の分布は、表示画像域を
５×５の領域に分割し、その中心の約１ｃｍ² の面積を
有する２５個所の輝度を測定し、輝度の分布を以下のよ
うに定義した。

【０１５９】輝度の分布（％）＝（輝度の標準偏差／平
均輝度）×１００その結果、本実施例の画像形成装置の輝度の分布は、５
％であった。

【０１６０】《比較例１》実施例１で、活性化工程を行
う際に、外囲器８８のリアプレート８１の線状加熱を行
わなかった以外は、すべて同様に行った。そして、表示
画像の輝度の分布を実施例１と同様に測定したところ、
１０％であった。

【０１６１】《実施例２》図１０と同様の構成で、隣接
する２本の配線間に電子放出素子１１１を多数有する、
梯子型の電子源基板を作成した。ここで、電子源基板１
１０上の隣接配線間には、電子放出素子を１２０個形成
し、このような隣接配線組を４０組作成した。

【０１６２】電子源基板は、清浄化した青板ガラス上に
厚さ５００ｎｍのシリコン酸化膜をスパッタ法で形成し
た基板上に、実施例１で示した工程ｄ〜ｆと同様に行
い、作成した。

【０１６３】次に、この電子源基板１１０をリアプレー
ト８１上に固定した後、電子源基板１１０の上方に、電
子通過孔ｌ２１を有するグリッド電極１２０を電子放出
素子の配線電極１１２と直交する方向に配置した。更に
電子源基板１１０の５ｍｍ上方に、実施例１と同様にし
て作成したフェースプレート８６を支持枠８２を介し配
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
１０℃で１０分以上焼成することで封着し、外囲器８８
を作成した（図１１参照）。なお、リアプレート８１へ
の電子源基板１１０の固定もフリットガラスで行った。

【０１６４】前述の封着を行う際、カラーの場合は各色
蛍光体と電子放出素子とを対応させなくてはいけないた
め、十分な位置合わせを行った。

【０１６５】また、外囲器８８の内部には、図１７に示
すように、電子源基板７１の近傍に、塩化カルシウム粒
をステンレスメッシュ容器に入れた水分除去体１８１を
置いた。水分除去体１８１は、外囲器内部で移動しない
ように仕切り枠１８２で固定した。なお、ステンレスメ
ッシュ容器は、塩化カルシウム粒が外部に出ないよう
に、また、外囲器内部の雰囲気に十分接するように、メ
ッシュの荒さを＃３００にした。

【０１６６】以上のようにして完成した外囲器８８を排
気管（不図示）を介し、オイルを使用しない真空ボンプ
で排気できる真空装置と接続した。その後、外囲器８８
内を１．３３×１０^-4Ｐａまで排気した。

【０１６７】容器外端子Ｄ_x1ないしＤ_xm（ｍ＝８０）を
通じ電子放出素子１１１の素子電極間に電圧を印加し、
電子放出部５を、導電性膜４を通電処理（フォーミング
処理）することにより作成した。

【０１６８】次に、真空装置を経由して、外囲器８８内
に１％窒素希釈のアセチレンガスを１．０１Ｐａを導入
し、その後窒素ガスを導入し、外囲器８８内の圧力を
１．０１×１０⁵ Ｐａまでにし、排気管と真空装置を接
続するバルブを閉じた。

【０１６９】容器外端子Ｄ_x1ないしＤ_xm（ｍ＝８０）を
通じ電子放出素子１１１の素子電極間に電圧を印加し活
性化工程を行った。

【０１７０】活性化工程での電圧印加条件は、波高値は
±１０Ｖ、パルス幅０．１ｍｓｅｃ．、パルス間隔５ｍ
ｓｅｃ．の両極の矩形波（図４（ｂ））を用いた。その
後、矩形波の波高値は±１０Ｖから±１４Ｖまで３．３
ｍＶ／ｓｅｃ．で徐々に電圧を増加させ、±１４Ｖに達
したときに電圧印加を終了した。

【０１７１】また、活性化工程を行う際に、図１７に示
すように、外囲器８８のリアプレート８１上の水分除去
体１８１の位置に対向する場所で線状のヒータ１６１で
加熱した（加熱温度は、約６０℃とした）。

【０１７２】その後、排気管と真空装置を接続するバル
ブを開き、外囲器８８内の活性化ガスを排気した。

【０１７３】最後に安定化工程として、約１．３３×１
０^-4Ｐａの圧力で、１５０℃１０時間のベーキングを行
った後、実施例１と同様の電圧印加を行い、不図示の排
気管をガスバーナーで熱することで溶着し外囲器８８の
封止を行った。

【０１７４】以上のように完成した本発明の画像形成装
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（ｍ＝８０）を通じ、電圧を印加することにより
電子放出させ、放出された電子はグリッド電極１２０の
電子通過孔ｌ２１を通過した後、高圧端子８７を通じ、
メタルバック、あるいは透明電極（不図示）に印加され
た数ｋＶ以上の高圧により加速され、蛍光膜８４に衝突
し、励起・発光させる。その際、グリッド電極１２０に
情報信号に応じた電圧を容器外端子Ｇ₁ ないしＧ_n を通
じ印加することにより、電子通過孔ｌ２１を通過する電
子ビームを制御し画像表示するものである。

【０１７５】本実施例では、絶縁層であるＳｉＯ₂ （不
図示）を介し、電子源基板１１０の１０μｍ上方に５０
μｍ径の電子通過孔１２１を有するグリッド電極１２０
を配置することで、加速電圧として６ｋＶ印加したと
き、電子ビームのオンとオフは５０Ｖ以内の変調電圧で
制御できた。また、表示画像の輝度分布を実施例１と同
様に測定したところ４％であった。

【０１７６】《比較例２》実施例２で、活性化工程を行
う際に、外囲器８８のリアプレート８１の線状加熱を行
わなかった以外は、すべて同様に行った。そして、表示
画像の分布を実施例１と同様に測定したところ、１５％
であった。

【０１７７】以上の実施例では、マトリクス配置の電子
源を用いた画像形成装置（実施例１）及び梯子状配置の
電子源とグリッド電極を用いた画像形成装置（実施例
２）を示したが、電子放出素子からの電子を蛍光体に衝
突させる構成であれば、本発明はどのような装置にも適
用できるものである。

【０１７８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
電子放出特性が均一な複数の電子放出素子を持った電子
源が得られ、かかる電子源を用いて構成した画像形成装
置にあっては、輝度むらのない均一な表示画像が得られ
る。また、本発明の製造方法で得られる電子源は、この
他に、電子線（ＥＢ）描画装置、記録装置にも適用する
ことが可能である。さらに、本発明の製造方法によれ
ば、これらの装置を簡単な工程で作成することできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる基本的な表面伝導型電子放出素
子の一構成例を示す模式的平面図及び断面図である。

【図２】図１の表面伝導型電子放出素子の製造方法の一
例を示す工程図である。

【図３】本発明に係わる通電フォーミングの電圧波形の
例を示す図である。

【図４】本発明に係わる活性化工程の電圧波形の例を示
す図である。

【図５】本発明に係わる表面伝導型電子放出素子につい
ての放出電流Ｉ_e 及び素子電流Ｉ_f と素子電圧Ｖ_f の関
係の一例を示す図である。

【図６】本発明に係わる単純マトリクス配置した電子源
の一例を示す模式図である。

【図７】本発明の画像形成装置の表示パネルの一例を示
す模式図である。

【図８】蛍光膜の一例を示す模式図である。

【図９】画像形成装置にＮＴＳＣ方式のテレビ信号に応
じて表示を行なうための駆動回路の一例を示すブロック
図である。

【図１０】本発明に係わる梯子型配置した電子源の一例
を示す模式図である。

【図１１】本発明の画像形成装置の表示パネルの一例を
示す模式図である。

【図１２】本発明に係わるフォーミング工程及び活性化
工程を行うための真空排気装置の一例を示す模式図であ
る。

【図１３】本発明に係わるフォーミング工程及び活性化
工程のための結線方法の一例を示す模式図である。

【図１４】本発明に係わる温度差を用いた活性化ガスの
対流手法の一例を示す模式図である。

【図１５】本発明に係わる電界を用いた活性化ガスの対
流手法の一例を示す模式図である。

【図１６】本発明に係わる磁界を用いた活性化ガスの対
流手法の一例を示す模式図である。

【図１７】本発明に係わる活性化ガスの対流経路に活性
化阻害物質の除去手段を設けた例を示す模式図である。

【図１８】実施例１および比較例１の電子源の平面図で
ある。

【図１９】実施例１および比較例１の電子源の断面図で
ある。

【図２０】実施例１および比較例１の電子源の製法図で
ある。

【図２１】実施例１および比較例１の電子源の製法図で
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７１電子源基板７２Ｘ方向配線７３Ｙ方向配線７４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Ｖ_x ，Ｖ_a 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１３０バルブ１３１画像表示装置１３２排気管１３３真空チャンバー１３４ゲートバルブ１３５排気装置１３６圧力計１３７四重極質量分析器１３８ガス導入ライン１３９ガス導入量制御装置１４０導入物質源１４１共通電極１４２電源１４３電流測定用抵抗１４４オシロスコープ１５１層間絶縁層１５２コンタクトホール１６１加熱ヒータ１６２イオン１６３，１６４対向電極（放電電極）１６５，１６６対向電極１６７高周波電源１６８直流電源１６９コイル１７０〜１７３対向電極（放電電極）１７４高周波電源１７５，１７６イオン１８１水分除去体１８２仕切り枠

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内部空間を有する外囲器内に、一対の素
子電極間に電子放出部を含む導電性膜を有する電子放出
素子を複数個備える電子源の製造方法において、該外囲器内部に、少なくとも有機物質を含むガスを粘性
流領域の圧力となるように封入後、該素子電極間に電圧
を印加して、少なくとも該電子放出部に炭素又は／及び
炭素化合物を堆積させる活性化工程を有し、該有機物質
を含むガスを該外囲器内部で対流させることを特徴とす
る電子源の製造方法。
【請求項２】基体上に、一対の素子電極間に電子放出
部を含む導電性膜を有する電子放出素子を複数個備える
電子源の製造方法において、上記素子電極及び上記電子放出部を含む導電性膜が形成
された上記基体上に、一時的に外気と遮断された空間を
形成する外囲器を設け、この空間内に少なくとも有機物
質を含むガスを粘性流領域の圧力となるように封入後、
該素子電極間に電圧を印加して、少なくとも該電子放出
部に炭素又は／及び炭素化合物を堆積させる活性化工程
を有し、該有機物質を含むガスを上記空間内で対流させ
ることを特徴とする電子源の製造方法。
【請求項３】前記外囲器に温度分布を与えることで、
該外囲器内部の前記有機物質を含むガスを対流させるこ
とを特徴とする請求項１又は２に記載の電子源の製造方
法。
【請求項４】前記外囲器内部の前記有機物質を含むガ
スにイオンを生じさせ、該イオンに電磁気力を作用させ
ることで、該有機物質を含むガスを対流させることを特
徴とする請求項１又は２に記載の電子源の製造方法。
【請求項５】前記外囲器内部の前記有機物質を含むガ
スの全圧が１００Ｐａ以上であることを特徴とする請求
項１〜４のいずれかに記載の電子源の製造方法。
【請求項６】前記外囲器内部の前記有機物質を含むガ
スが、電子放出部への炭素又は／及び炭素化合物の形成
に関与しないガス成分を含むことを特徴とする請求項１
〜５のいずれかに記載の電子源の製造方法。
【請求項７】前記電子放出部への炭素又は／及び炭素
化合物の形成に関与しないガス成分が、不活性ガスであ
ることを特徴とする請求項６に記載の電子源の製造方
法。
【請求項８】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１〜７のいずれか
に記載の電子源の製造方法。
【請求項９】請求項１〜８のいずれかに記載の方法に
より製造されたことを特徴とする電子源。
【請求項１０】前記複数の電子放出素子がマトリクス
状に配線されていることを特徴とする請求項９に記載の
電子源。
【請求項１１】前記複数の電子放出素子が梯子状に配
線されており、更に、変調手段を有することを特徴とす
る請求項９に記載の電子源。
【請求項１２】内部空間を有する外囲器内に、一対の
素子電極間に電子放出部を含む導電性膜を有する電子放
出素子を複数個備える電子源と、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
具備する画像形成装置の製造方法において、該電子源を
請求項１〜８のいずれかに記載の方法で製造することを
特徴とする画像形成装置の製造方法。
【請求項１３】請求項１２に記載の方法により製造さ
れたことを特徴とする画像形成装置。