JPH11233007A

JPH11233007A - 電子放出素子、電子源、画像形成装置及びこれらの製造方法

Info

Publication number: JPH11233007A
Application number: JP3189598A
Authority: JP
Inventors: Yoshinori Tomita; 佳紀富田; Makoto Iwagami; 誠岩上
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1998-02-16
Filing date: 1998-02-16
Publication date: 1999-08-27

Abstract

(57)【要約】【課題】表面伝導型電子放出素子において、過剰な配
線構成を要することなく電子放出部を形成し、製造コス
トの削減を図る。【解決手段】電子放出部５を設ける導電性膜４とは別
に素子電極２、３間を連絡するバイパス回路６を形成
し、該回路中に低融点金属接合部７を形成し、高周波誘
導加熱により、導電性膜４、低融点金属接合部７を順次
加熱溶断して電子放出部５を形成し、バイパス回路６を
絶縁する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子放出素子、該
素子を複数用いた電子源、これを用いた表示装置や露光
装置等の画像形成装置、さらにはこ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」と称する）、金属／絶縁層／金属型（以下、「ＭＩ
Ｍ型」と称する）や、表面電子放出素子等が有る。

【０００３】ＦＥ型の例としては、ダブリュ・ピイ・ダ
イクアンドダブリュ・ダブリュ・ドラン（Ｗ．Ｐ．
ＤｙｋｅａｎｄＷ．Ｗ．Ｄｏｌａｎ）「フィールド
エミッション（ＦｉｅｌｄＥｍｉｓｓｉｏｎ）」，
アドバンスインエレクトロンフィジックス（Ａｄ
ｖａｎｃｅｉｎＥｌｅｃｔｒｏｎＰｈｙｓｉｃ
ｓ），８，８９（１９５６）或いはシイ・エイ・スピン
ト（Ｃ．Ａ．Ｓｐｉｎｄｔ），「フィジカルプロパテ
ィズオブシン−フィルムフィールドエミッショ
ンカソーズウィズモリブデナムコーンズ（Ｐｈ
ｙｓｉｃａｌＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｈｉｎ
−ｆｉｌｍｆｉｅｌｄｅｍｉｓｓｉｏｎｃａｔｈ
ｏｄｅｓｗｉｔｈｍｏｌｙｂｄｅｎｕｍｃｏｎｅ
ｓ）」，Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，４７，５２４８
（１９７６）等に開示されたものがある。

【０００４】また、ＭＩＭ型の例としては、シイ・エイ
・ミード（Ｃ．Ａ．Ｍｅａｄ），「オペレーションオ
ブトンネル−エミッションデバイセズ（Ｏｐｅｒａ
ｔｉｏｎｏｆＴｕｎｎｅｌ−ＥｍｉｓｓｉｏｎＤ
ｅｖｉｃｅｓ）」，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、エ
ム・アイ・エリンソン（Ｍ．Ｉ．Ｅｌｉｎｓｏｎ），Ｒ
ａｄｉｏＥｎｇ．ＥｌｅｃｔｏｒｏｎＰｈｙｓ．，
１０，１２９０（１９６５）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［ジイ・ディットマー（Ｇ．Ｄｉｔｔｍｅｒ）
「シンソリッドフィルムズ（ＴｈｉｎＳｏｌｉｄ
Ｆｉｌｍｓ）」，９，３１７（１９７２）］、Ｉｎ₂
Ｏ₃ ／ＳｎＯ₂ 薄膜によるもの［エム・ハートウェル
アンドシイ・ジイ・フォンスタッド（Ｍ．Ｈａｒｔｗ
ｅｌｌａｎｄＣ．Ｇ．Ｆｏｎｓｔａｄ），「ＩＥＥＥ
Ｔｒａｎｓ．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、第２２頁（１９８３）］等が報告さ
れている。

【０００７】これらの表面伝導型電子放出素子の典型的
な例として、前述のエム・ハートウェルの素子構成を図
１８に模式的に示す。同図において１は基板である。ま
た、４は導電性膜で、Ｈ型形状のパターンに形成された
金属酸化物薄膜等からなり、後述の通電フォーミングと
呼ばれる通電処理により電子放出部５が形成される。
尚、図中の素子電極間隔Ｌは、０．５〜１ｍｍ、Ｗ’は
０．１ｍｍで設定されている。

【０００８】これらの表面伝導型電子放出素子において
は、電子放出を行なう前に導電性膜４に予め通電フォー
ミングと呼ばれる通電処理を施して電子放出部５を形成
するのが一般的である。即ち、通電フォーミングとは、
前記導電性膜４の両端に電圧を印加通電し、導電性膜４
を局所的に破壊、変形もしくは変質させて構造を変化さ
せ、電気的に高抵抗な状態の電子放出部５を形成する処
理である。尚、電子放出部５では導電性膜４の一部に亀
裂を発生しており、その亀裂付近から電子放出が行なわ
れる。

【０００９】上述の表面伝導型電子放出素子は、構造が
単純であることから、大面積に亘って多数素子を配列形
成できる利点がある。そこで、この特徴を生かすための
種々の応用が研究されている。例えば、荷電ビーム源、
表示装置等の画像形成装置への利用が挙げられる。

【００１０】従来、多数の表面伝導型電子放出素子を配
列形成した例としては、並列に表面伝導型電子放出素子
を配列し、個々の表面伝導型電子放出素子の両端（両素
子電極）を配線（共通配線）にて夫々結線した行を多数
行配列（梯子状配置）した電子源が挙げられる（例え
ば、特開昭６４−３１３３２号公報、特開平１−２８３
７４９号公報、同２−２５７５５２号公報）。

【００１１】また、特に表示装置においては、液晶を用
いた表示装置と同様の平板型表示装置とすることが可能
で、しかもバックライトが不要な自発光型の表示装置と
して、表面伝導型電子放出素子を多数配置した電子源
と、この電子源からの電子線の照射により可視光を発光
する蛍光体とを組み合わせた表示装置が提案されている
（アメリカ特許第５０６６８８３号明細書）。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、表面
伝導型電子放出素子においては、導電性膜にフォーミン
グと呼ばれる通電処理を施して電子放出部を形成するの
が一般的であった。しかしながら、通電処理には大電流
を必要とし、通常の電子放出時に比べて高い電気容量が
必要となる。即ち、通常の駆動時には不要となる過剰な
配線の厚さを要求され、コストが高くなるという問題が
あった。

【００１３】本発明の目的は、上記問題点に鑑み、画像
表示等本来の電子放出時に最適な配線構成により、導電
性膜に電子放出部を形成し得る電子放出素子の製造方法
を提供し、該電子放出素子を複数用いてなる電子源、さ
らには該電子源を用いて構成される画像形成装置をより
安価に提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の第一は、基板上
に形成した一対の素子電極と、該素子電極間を電気的に
接続する導電性膜と、回路内に低融点金属接合部を有し
上記素子電極間を電気的に接続するバイパス回路を設
け、高周波誘導加熱により上記導電性膜を加熱溶断して
電子放出部を形成し、次いで上記低融点金属接合部を加
熱溶断してバイパス回路を絶縁することを特徴とする電
子放出素子の製造方法である。

【００１５】本発明の第二は、上記製造方法により製造
されたことを特徴とする電子放出素子であり、第三は該
電子放出素子を複数個はしご状或いはマトリクス状に配
置して構成したことを特徴とする電子源、第四は電子放
出素子をマトリクス状配置した電子源と画像形成部材、
或いは電子放出素子をはしご状配置した電子源と制御電
極と画像形成部材からなる画像形成装置、第五は上記製
造方法により同一基板上に複数の電子放出素子を製造す
ることを特徴とする電子源の製造方法、第六は該電子源
の製造方法によって得られた電子源を画像形成部材と、
或いは制御電極及び画像形成部材と組み合わせることを
特徴とする画像形成装置の製造方法である。

【００１６】上記本発明の第一の製造方法は、電子放出
素子の電子放出部を、素子電極間にバイパス回路を設け
て高周波誘導加熱により導電性膜を溶断することによっ
て形成し、該電子放出部形成後、不要となったバイパス
回路を溶断するものである。

【００１７】高周波誘導加熱には、通常の誘導電流によ
るものと、渦電流によるものがあり、本発明はこの２種
を使い分ける。

【００１８】ループ状の導電体を変化する磁場の中に置
くと、該ループに誘導電流が流れる。その一部に高抵抗
部分があると発熱し、場合によっては溶断する。即ち、
素子電極間を電気的に接続する導電性膜とは別にバイパ
ス回路を設けてループを形成し、誘導電流による発熱を
利用して該導電性膜を溶断し、電子放出部を形成する。
この誘導電流が流れている間は渦電流による部分的な加
熱は無視できる。

【００１９】導電性膜が溶断するとループはオープンに
なるが、バイパス回路は駆動には不要で所望の電子放出
の妨げとなるため、絶縁させなければならない。

【００２０】ループがオープンになった状態で高周波磁
場を作用させると渦電流が支配的となる。その結果、バ
イパス回路は渦電流損により発熱し、渦電流損が大きく
且つ融点が低い部分では溶断することがある。

【００２１】バイパス回路の溶断における発熱温度は交
流周波数などに依存し、ループ回路のうち溶断すべき低
融点金属の渦電流損、熱容量、融点などを考慮して周波
数を設定する。

【００２２】高周波誘導加熱を行なうと、上記２つの発
熱が連続して起こり、また、磁場を大きく均一にして複
数の素子について同時に行うことで大量生産が可能とな
る。

【００２３】

【発明の実施の形態】次に、本発明の好ましい実施形態
を例に挙げて本発明を詳細に説明する。

【００２４】表面伝導型電子放出素子の基本的構成には
大別して、平面型と垂直型がある。

【００２５】先ず、平面型の表面伝導型電子放出素子に
ついて説明する。

【００２６】図１、２は、平面型表面伝導型電子放出素
子の一構成例を示す模式図であり、図１は平面図、図２
は縦断面図である。図１、２において、１は基板、２と
３は素子電極、４は導電性膜、５は電子放出部、６はバ
イパス回路、７はバイパス回路６中に設けられた低融点
金属接合部である。

【００２７】基板１としては、石英ガラス、Ｎａ等の不
純物含有量を減少させたガラス、青板ガラス、青板ガラ
スにスパッタ法等によりＳｉＯ₂ を積層した積層体、ア
ルミナ等のセラミックス及びＳｉ基板等を用いることが
できる。

【００２８】対向する素子電極２、３の材料としては、
一般的な導体材料を用いることができ、例えばＮｉ、Ｃ
ｒ、Ａｕ、Ｍｏ、Ｗ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｐｄ等
の金属或いは合金及びＰｄ、Ａｇ、Ａｕ、ＲｕＯ₂ 、Ｐ
ｄ−Ａｇ等の金属或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Ｗ、導電性
膜４の形状等は、応用される形態等を考慮して、設計さ
れる。素子電極間隔Ｌは、好ましくは数百ｎｍ〜数百μ
ｍの範囲とし、より好ましくは、素子電極間に印加する
電圧等を考慮して、数μｍ〜数十μｍの範囲とする。

【００３０】素子電極長さＷは、電極の抵抗値、電子放
出特性を考慮すると、好ましくは数μｍ〜数百μｍの範
囲であり、素子電極２、３の膜厚ｄは、好ましくは数十
ｎｍ〜数μｍの範囲である。

【００３１】尚、図１、２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を構成する材料としては、金属
もしくは金属化合物、例えば金属酸化物や金属窒化物が
用いられ、具体的には、Ｐｄ、Ｒｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｔ
ｉ、Ｉｎ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｗ、
Ｐｂ等の金属、ＰｄＯ、ＳｎＯ₂ 、Ｉｎ₂ Ｏ₃ 、Ｐｂ
Ｏ、Ｓｂ₂ Ｏ₃ 等の酸化物、ＨｆＢ₂ 、ＺｒＢ₂ 、Ｌａ
Ｂ₆ 、ＣｅＢ₆ 、ＹＢ₄ 、ＧｄＢ₄ 等の硼化物、Ｔｉ
Ｃ、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、ＡｇＭｇ、ＮｉＣｕ、ＰｂＳｎ等
が挙げられる。

【００３３】これら金属或いは金属化合物は、真空蒸着
法、スパッタ法、化学的気相堆積法、分散法、ディッピ
ング法、スピナー法、インクジェット法等によって薄膜
や微粒子膜に形成することで高抵抗となる。また、有機
金属を加熱焼成して得られる金属もしくは金属無機化合
物の微粒子分散体からなる薄膜としても良い。

【００３４】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。

【００３５】また、本発明においては、抵抗による発熱
が集中することが好ましく、よって、導電性膜４のシー
ト抵抗が素子電極２、３及び後述するバイパス回路６に
比べて２桁以上高抵抗であることが好ましい。具体的に
は、Ｒ_s が１×１０³ 〜１×１０⁷ Ω／□の値が好まし
い。尚、Ｒ_s は、幅がｗで長さがｌの薄膜の長さ方向に
測定した抵抗ＲをＲ＝Ｒ_s （ｌ／ｗ）とおいた時の値で
ある。

【００３６】本発明において微粒子膜とは、複数の微粒
子が集合した膜であり、その微細構造は、微粒子が個々
に分散配置した状態のみならず、微粒子が互いに隣接、
或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〜２０ｎｍの範囲である。

【００３７】尚、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。

【００３８】一般に、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」を呼ぶことは広く行なわれてい
る。

【００３９】しかしながら、それぞれの境は厳密なもの
ではなく、どのよう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。

【００４０】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〜
３ｎｍ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。」（第１９５頁２２〜２６行目）と記述されてい
る。

【００４１】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」の定義では、粒
径の下限がさらに小さく、次のようなものであった。

【００４２】「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”（ｕｌｔｒａｆｉｎｅｐａｒｔｉｃｌｅ）と呼
ぶことにした。すると１個の超微粒子はおよそ１００〜
１０⁸ 個くらいの原子の集合体という事になる。原子の
尺度でみれば超微粒子は大〜巨大粒子である。」（「超
微粒子−創造科学技術」林主税、上田良二、田崎明
編、三田出版、１９８８年、第２頁１〜４行目）／「超
微粒子よりもさらに小さいもの、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」（同書第２頁１２〜１３行目）。

【００４３】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、「超微粒子」とは多数の原子・分子
の集合体で、粒径の下限は数Å〜１ｎｍ程度、上限は数
μｍ程度のものを指すこととする。

【００４４】電子放出部５は、後述する高周波誘導電流
により導電性膜４の一部を局所的に破壊・変形ないし変
質させて形成されたものである。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、或いは全ての元素を含有する
ものとなる。電子放出部５及びその近傍の導電性膜４に
は、炭素或いは炭素化合物を有する場合もある。

【００４５】低融点金属接合部７は後述する高周波誘導
加熱により溶断され、よってバイパス回路は絶縁されて
いる。低融点金属接合部７には、バイパス回路６の材質
より低融点の金属或いは金属化合物が用いられる。例え
ばバイパス回路６に一般の配線材料であるＣｕ、Ａｕ、
Ａｇ、Ｐｔなどを用いた場合には、低融点金属接合部７
にはＰｂ、Ｓｎ、或いはハンダなどの合金を用いる。ま
たバイパス回路６にＰｔやＷなどの高融点金属を用いた
場合には、ＡｕやＡｇを低融点金属として用いることも
できる。低融点金属接合部７は、融点だけではなく、材
料の渦電流損、熱容量も重要となる。バイパス回路の長
さは対向する素子電極間の長さ、幅は数ｎｍ〜数十ｎ
ｍ、厚さは数千Å〜数μｍである。バイパス回路におい
ては、その形状よりも電気的抵抗が重要である。また、
バイパス回路の一部に設ける低融点金属接合部の長さは
任意で、電子放出部より発熱が少ない範囲が好ましい。

【００４６】表面伝導型電子放出素子として素子電極
２、３間に電圧を印加した時に、バイパス回路６が実質
的に電流のパスとして作用しないように、低融点金属接
合部７が確実に溶断・絶縁され、実効的な溶断部の幅が
導電性膜４の電子放出部の幅よりも広いことが必要であ
る。

【００４７】次に、垂直型の表面伝導型電子放出素子に
ついて説明する。

【００４８】図３は、垂直型表面伝導型電子放出素子の
一構成例を示す模式図であり、図１に示した部位と同じ
部位には図１に示した符号と同一の符号を付している。
２１は段差形成部である。基板１、素子電極２及び３、
導電性膜４、電子放出部５、バイパス回路６、低融点金
属接合部７は、前述した平面型表面伝導型電子放出素子
の場合と同様の材料で構成することができる。段差形成
部２１は、真空蒸着法、印刷法、スパッタ法等で形成さ
れたＳｉＯ₂ 等の絶縁性材料で構成する。段差形成部２
１の膜厚は、先に述べた平面型表面伝導型電子放出素子
の素子電極間隔Ｌに対応し、好ましくは数百ｎｍ〜数十
μｍの範囲である。この膜厚は、段差形成部２１の製
法、及び、素子電極２、３間に印加する電圧を考慮して
設定されるが、数十ｎｍ〜数μｍの範囲が好ましい。

【００４９】導電性膜４は、通常、素子電極２、３の作
製後に形成されるので、素子電極２、３の上に積層され
るが、導電性膜４の形成後に素子電極２、３を作製し、
導電性膜４の上に素子電極２、３が積層されるようにす
ることも可能である。また、平面型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５の形
成は、導電性膜４の膜厚、膜質、材料及び後述する高周
波誘導加熱条件等の製法に依存するもので、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。

【００５０】表面伝導型電子放出素子の製造方法として
は様々な方法があるが、その一例を図４に基づいて説明
する。尚、図４においても図１に示した部位と同じ部位
には図１に付した符号と同一の符号を付している。

【００５１】１）基板１を洗浄、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技術
を用いて基板１上に素子電極２、３及びバイパス回路の
うち低融点金属を設ける部分を除いた部分６を形成する
（図４（ａ））。次に、低融点金属をバイパス回路の不
連続部分にマスクを用いて蒸着する。

【００５２】２）素子電極２、３を設けた基板１上に、
有機金属錯体溶液を塗布して、有機金属錯体膜を形成す
る。有機金属錯体溶液とは、前述の導電性膜の材料の金
属を主元素とする有機金属錯体化合物の溶液である。上
記有機金属錯体膜を加熱焼成処理し、金属もしくは金属
無機化合物とし、リフトオフ、エッチング等によりパタ
ーニングし、導電性膜４を形成する（図４（ｂ））。よ
り詳しくは、有機金属錯体膜を形成した基板を該有機金
属錯体の分解温度以上に加熱し、基板上で有機金属錯体
の有機成分を分解させて導電性膜を得る。有機金属錯体
を加熱焼成すると、有機成分が１０００℃以下、ほとん
どの場合３００℃前後で分解して金属、金属酸化物など
の無機化合物或いはそれらの表面に炭素数の小さな簡単
な有機物が吸着した化合物に変化するので、基板加熱温
度はほとんどの有機金属錯体の場合に２００〜５００℃
である。

【００５３】上記した有機金属錯体を用いて形成した導
電性膜４は非結晶性且つ非昇華性であり、基板上で均一
な分布、膜厚を達成し易い。また加熱焼成時に融解しな
いので、塗布薄膜のμｍオーダーの均一性を保持したま
ま金属もしくは金属無機化合物となる。有機金属錯体に
含まれていて焼成によって生成した金属原子又は金属酸
化物分子は数個から数千個が凝集して微粒子となるが、
肉眼で見えるような大きさの凝集は起こさない。従っ
て、アモルファス状もしくは金属結晶状の膜が形成さ
れ、均一な膜厚、均一な抵抗値の導電性膜が得られる。

【００５４】尚、ここでは、有機金属錯体溶液の塗布法
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、インクジェット法等を用いることができる。

【００５５】インクジェット法を用いた場合には、１０
ｎｇから数十ｎｇ程度の微小液滴を再現性良く発生し基
板に付与することができ、フォトリソグラフィによるパ
ターニングや真空プロセスが不要であるため、生産性の
上から好ましい。インクジェット法の装置としては、エ
ネルギー発生素子として電気熱変換体を用いたバブルジ
ェットタイプ、或いは圧電素子を用いたピエゾジェット
タイプ等が使用可能である。上記液滴の焼成手段として
は、電磁波照射手段や加熱空気照射手段、基板全体を加
熱する手段が用いられる。電磁波照射手段としては、例
えば赤外線ランプ、アルゴンイオンレーザー、半導体レ
ーザー等を用いることができる。

【００５６】３）続いて、高周波誘導加熱用コイルを用
いて導電性膜４を溶断して電子放出部５を形成し、さら
にバイパス回路（図示しない）の低融点金属接合部を溶
断する（図４（ｃ））。この溶断処理により、導電性膜
４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５である。

【００５７】本発明にかかる高周波誘導加熱において
は、特に雰囲気を選ばず、大気・ガス封入、もしくは真
空雰囲気下で数十秒間程度で適宜設定される。高周波の
周波数は数ＫＨｚ〜数ＭＨｚの範囲であるが、認可や周
囲の環境を考慮して決定する。出力に関しても、好まし
くは、１００Ｗ以上であるが、高周波コイルから素子ま
での距離や高周波印加時間などを考慮して決定する。例
えば、３１６Ｈｚ、３５０Ｗで高周波印加時間をパラメ
ータとすれば良い。

【００５８】４）導電性膜に電子放出部を形成した素子
には、活性化工程と呼ばれる処理を施すのが好ましい。
この活性化工程により、素子電流Ｉ_f 、放出電流Ｉ_e を
著しく変化させることができる。

【００５９】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、素子電極間にパルスの印加を繰り返
すことで行なうことができる。この雰囲気は、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。この時の好ましい有機物
質のガス圧は、前述の素子電極の形態、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。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、カルボン酸、スルホン酸等の有機酸類
等を挙げることができ、具体的には、メタン、エタン、
プロパンなどＣ_n Ｈ_2n+2で表わされる飽和炭化水素、エ
チレン、プロピレンなどＣ_n Ｈ_2n等の組成式で表わされ
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、炭素或い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。

【００６０】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２０ｎｍ程度で結晶構造がやや乱れたもの、
ＧＣは結晶粒が２ｎｍ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以下が好ましく、３０ｎｍ以下が望ましい。

【００６１】活性化工程の終了判定は、素子電流Ｉ_f と
放出電流Ｉ_e を測定しながら、適宜行なうことができ
る。尚、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。

【００６２】５）このような工程を経て得られた電子放
出素子は、安定化工程を行なうことが好ましい。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。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
ることができる。

【００６３】前記活性化工程で排気装置として油拡散ポ
ンプやロータリーポンプを用い、これから発生するオイ
ル成分に由来する有機ガスを用いた場合には、この成分
の分圧を極力低く抑える必要がある。真空容器内の有機
成分の分圧は、上記炭素或いは炭素化合物がほぼ新たに
堆積しない分圧で１×１０^-6Ｐａ以下が好ましく、さら
には１×１０^-8Ｐａ以下が特に好ましい。さらに真空容
器内を排気する時には、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
気し易くするのが好ましい。この時の加熱条件は、８０
〜２００℃、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なう。
真空容器内の圧力は極力低くすることが必要で、１×１
０^-5Ｐａ以下が好ましく、さらには１×１０^-6Ｐａ以下
が特に好ましい。

【００６４】上記安定化工程を行な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、圧力自体は多少上昇しても十分安定
な特性を維持することができる。このような真空雰囲気
を採用することにより、新たな炭素或いは炭素化合物の
堆積を抑制でき、結果として素子電流Ｉ_f 、放出電流Ｉ
_e が安定する。

【００６５】本発明の電子放出素子の基本特性につい
て、前述の平面型表面伝導型電子放出素子を例に挙げて
図５、図６を参照しながら説明する。

【００６６】図５は、真空処理装置の一例を示す模式図
であり、この真空処理装置は測定評価装置としての機能
をも兼ね備えている。図５においても、図１に示した部
位と同じ部位には図１に付した符号と同一の符号を付し
ている。尚、バイパス回路については便宜上省略した。

【００６７】図５において、５５は真空容器であり、５
６は排気ポンプである。真空容器５５内には電子放出素
子が配されている。即ち、１は電子放出素子を構成する
基板であり、２及び３は素子電極、４は導電性膜、５は
電子放出部である。また、５１は電子放出素子に素子電
圧Ｖ_f を印加するための電源、５０は素子電極２、３間
の導電性膜４を流れる素子電流Ｉ_f を測定するための電
流計、５４は素子の電子放出部５より放出される放出電
流Ｉ_e 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Ｉ_e を測定するための
電流計である。一例として、アノード電極５４の電圧を
１ｋＶ〜１０ｋＶの範囲とし、アノード電極５４と電子
放出素子との距離Ｈを２〜８ｍｍの範囲として測定を行
なう。

【００６８】真空容器５５内には、不図示の真空系等の
真空雰囲気下での測定に必要な機器が設けられていて、
所望の真空雰囲気下での測定評価を行なえるようになっ
ている。

【００６９】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により構成されている。
ここに示した電子放出素子基板を配した真空処理装置の
全体は、不図示のヒーターにより加熱できる。従って、
この真空処理装置を用いると、前述の活性化以降の工程
も行なうことができる。

【００７０】図６は、図５に示した真空処理装置を用い
て測定された放出電流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６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。

【００７１】図６からも明らかなように、本発明の電子
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。

【００７２】第１に、本素子はある電圧（しきい値電圧
と呼ぶ；図６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、一方しきい値電圧Ｖ_th以下
では放出電流Ｉ_e がほとんど検出されない。つまり、放
出電流Ｉ_e に対する明確なしきい値電圧Ｖ_thを持った非
線形素子である。

【００７３】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。

【００７４】第３に、アノード電極５４（図５参照）に
捕捉される放出電荷は、素子電圧Ｖ_f を印加する時間に
依存する。つまり、アノード電極５４に捕捉される電荷
量は、素子電圧Ｖ_f を印加する時間により制御できる。

【００７５】以上の説明より理解されるように、本発明
の電子放出素子は、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。

【００７６】図６においては、素子電流Ｉ_f も素子電圧
Ｖ_f に対して単調増加する（以下、「ＭＩ特性」と称す
る）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（以下、「ＶＣＮＲ特性」と
称する）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。

【００７７】以上のような本発明の電子放出素子の特徴
的特性のため、複数の電子放出素子を配置した電子源は
画像形成装置等でも、入力信号に応じて容易に放出電子
量を制御することができることとなり、多方面に応用す
ることができる。

【００７８】本発明の電子放出素子の応用例について以
下に述べる。本発明の電子放出素子を複数個基板上に配
列し、例えば電子源、さらには画像形成装置が構成でき
る。

【００７９】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）、この配線と直交する方向（列方
向）で、該電子放出素子の上方に配した制御電極（グリ
ッド電極）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。このような配置はいわゆる単純マトリク
ス配置である。先ず単純マトリクス配置について以下に
詳述する。

【００８０】本発明の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、電子放出素子からの放
出電子は、しきい値電圧以上では対向する素子電極間に
印加するパルス状電圧の波高値と幅で制御できる。一
方、しきい値電圧以下では殆ど電子は放出されない。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、電子放出素子を選択して電子放
出量を制御できる。

【００８１】以下、この原理に基づき、本発明の電子放
出素子の一実施形態である表面伝導型電子放出素子を複
数配置して得られる電子源基板について図７を用いて説
明する。図７において、７１は電子源基板、７２はＸ方
向配線、７３はＹ方向配線である。７４は表面伝導型電
子放出素子、７５は結線である。尚、電子放出素子７４
は平面型でも垂直型でも良い。

【００８２】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）。

【００８３】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
全面或い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。

【００８４】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。

【００８５】Ｘ方向配線７２とＹ方向配線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或いは全部が
同一であっても、またそれぞれ異なっていても良い。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であ
ると言うこともできる。

【００８６】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。

【００８７】上記構成においては、単純なマトリクス配
線を用いて、個別の素子を選択し、独立に駆動可能とす
ることができる。

【００８８】このような単純マトリクス配置の電子源を
用いて構成した画像形成装置について、図８、図９、及
び図１０を用いて説明する。図８は画像形成装置の表示
パネルの一例を示す模式図であり、図９は図８の画像形
成装置に使用される蛍光膜の模式図である。図１０はＮ
ＴＳＣ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。尚、図７に示し
た部位と同じ部位には同じ符号を付して説明を省略す
る。尚、便宜上導電性膜４及びバイパス回路は省略し
た。

【００８９】図８において、８１は電子源基板７１を固
定したリアプレート、８６はガラス基板８３の内面に蛍
光膜８４とメタルバック８５等が形成されたフェースプ
レートである。８２は支持枠であり、該支持枠８２に
は、リアプレート８１、フェースプレート８６がフリッ
トガラス等を用いて接続されている。８８は外囲器であ
り、例えば大気中或いは窒素中で、４００〜５００℃の
温度範囲で１０分間以上焼成することで封着して構成さ
れる。

【００９０】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は主に電子源基板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は不要である。
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８８を構
成しても良い。一方、フェースプレート８６とリアプレ
ート８１の間に、スペ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持
つ外囲器８８を構成することもできる。

【００９１】図９は、蛍光膜を示す模式図である。蛍光
膜８４は、モノクロームの場合は蛍光体のみで構成する
ことができる。カラーの蛍光膜の場合は、蛍光体の配列
により、ブラックストライプ（図９（ａ））、或いはブ
ラックマトリクス（図９（ｂ））等と呼ばれる黒色導電
材９１と蛍光体９２とから構成することができる。ブラ
ックストライプ、ブラックマトリクスを設ける目的は、
カラー表示の場合、必要となる三原色蛍光体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。

【００９２】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、沈殿法や印刷法等
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ガラス基板８３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）を行ない、その後Ａ
ｌを真空蒸着等を用いて堆積させることで作製できる。

【００９３】また、フェースプレート８６には、さらに
蛍光膜８４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）を設けても良い。

【００９４】前述の封着を行なう際、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。

【００９５】図８に示した画像形成装置は、例えば以下
のようにして製造される。

【００９６】外囲器８８内は、前述の安定化工程と同様
に、適宜加熱しながらイオンポンプ、ソープションポン
プ等のオイルを使用しない排気装置により不図示の排気
管を通じて排気し、１×１０^-5Ｐａ程度の真空度の有機
物質の十分に少ない雰囲気にした後、封止がなされる。
外囲器８８の封止後の真空度を維持するために、ゲッタ
ー処理を行なうこともある。これは、外囲器８８の封止
を行なう直前或いは封止後に、抵抗加熱或いは高周波加
熱等を用いた加熱により、外囲器８８内の所定の位置に
配置されたゲッター（不図示）を加熱し、蒸着膜を形成
する処理である。ゲッターは通常Ｂａ等が主成分であ
り、該蒸着膜の吸着作用により、例えば１×１０^-5Ｐａ
以上の真空度を維持するものである。ここで、表面伝導
型電子放出素子の高周波誘導加熱処理以降の工程は適宜
設定できる。

【００９７】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なうための駆動回路の構
成例について、図１０を用いて説明する。図１０におい
て、１０１は画像表示パネル、１０２は走査回路、１０
３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。

【００９８】表示パネル１０１は、端子Ｄ_x1〜Ｄ_xm、端
子Ｄ_y1〜Ｄ_yn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_x1〜Ｄ_xmには表示パネル１０１
内に設けられた電子源、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）ずつ順
次駆動するための走査信号が印加される。端子Ｄ_y1〜Ｄ
_yn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ための変調信
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ための加速電圧
である。

【００９９】次に走査回路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１０中、Ｓ
₁ 〜Ｓ_m で模式的に示す）を備えたものである。各スイ
ッチング素子は、直流電圧源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_x1〜Ｄ_xmと電気的に接続され
る。各スイッチング素子Ｓ₁ 〜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。

【０１００】直流電圧源Ｖ_x は、電子放出素子の特性
（電子放出しきい値電圧）に基づき、走査されていない
素子に印加される駆動電圧が電子放出しきい値電圧以下
となるような一定電圧を出力するように設定されてい
る。

【０１０１】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なわれるように、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。

【０１０２】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）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なるが、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
わした。このＤＡＴＡ信号は、シフトレジスタ１０４に
入力される。

【０１０３】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１０４
のシフトクロックであると言い換えても良い）。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〜Ｉ_dn
のｎ個の並列信号として前記シフトレジスタ１０４より
出力される。

【０１０４】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ための記憶装置であ
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〜Ｉ_dnの内容を記憶する。記憶された内容
は、Ｉ_d'1 〜Ｉ_d'n として出力され、変調信号発生器１
０７に入力される。

【０１０５】変調信号発生器１０７は、画像データＩ
_d'1 〜Ｉ_d'n の各々に応じて、電子放出素子の各々を適
切に駆動変調するための信号源であり、その出力信号
は、端子Ｄ_y1〜Ｄ_ynを通じて表示パネル１０１内の電子
放出素子に印加される。

【０１０６】前述したように、本発明の電子放出素子は
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しきい値電圧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
放出しきい値以上の電圧に対しては、素子への印加電圧
の変化に応じて放出電流も変化する。このことから、本
素子にパルス状の電圧を印加する場合、例えば電子放出
しきい値電圧以下の電圧を印加しても電子放出を生じな
いが、電子放出しきい値電圧以上の電圧を印加する場合
には電子ビームが出力される。その際、パルスの波高値
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。

【０１０７】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。

【０１０８】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。

【０１０９】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。

【０１１０】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。

【０１１１】このような構成を取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_x1
〜Ｄ_xm、Ｄ_y1〜Ｄ_ynを介して電圧を印加することによ
り、電子放出が生じる。同時に高圧端子８７を介してメ
タルバック８５或いは透明電極（不図示）に高電圧を印
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。

【０１１２】ここで述べた画像形成装置の構成は、本発
明の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Ｎ
ＴＳＣ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テレビジョン信号（例えば、Ｍ
ＵＳＥ方式をはじめとする高品位ＴＶ）方式も採用でき
る。

【０１１３】次に、前述の梯子状配置の電子源及び画像
形成装置について、図１１及び図１２を用いて説明す
る。

【０１１４】図１１は、梯子状配置の電子源の一例を示
す模式図である。図１１において、１１０は電子源基
板、１１１は電子放出素子である。１１２は電子放出素
子１１１を接続するための共通配線Ｄ₁ 〜Ｄ₁₀であり、
これらは外部端子として引き出されている。電子放出素
子１１１は基板１１０上に、Ｘ方向に並列に複数個配置
されている（これを素子行と呼ぶ）。この素子行が複数
行配置されて電子源を構成している。各素子行の共通配
線間に駆動電圧を印加することで、各素子行を独立に駆
動させることができる。即ち、電子ビームを放出させた
い素子行には電子放出しきい値以上の電圧を印加し、電
子ビームを放出させたくない素子行には電子放出しきい
値以下の電圧を印加する。各素子行間に位置する共通配
線Ｄ₂ 〜Ｄ₉ は、例えばＤ₂ とＤ₃ を一体の同一配線と
することもできる。

【０１１５】図１２は、梯子状配置の電子源を備えた画
像形成装置におけるパネル構造の一例を示す模式図であ
る。１２０はグリッド電極、１２１は電子が通過するた
めの開口、Ｄ₁ 〜Ｄ_m は容器外端子、Ｇ₁ 〜Ｇ_n はグリ
ッド電極１２０に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１２においては、図８、図１１に示した部位と
同じ部位には同一の符号を付した。尚、便宜上導電性膜
４及びバイパス回路は省略した。ここに示した画像形成
装置と、図８に示した単純マトリクス配置の画像形成装
置との大きな違いは、電子源基板１１０とフェースプレ
ート８６の間にグリッド電極１２０を備えているか否か
である。

【０１１６】図１２においては、基板１１０とフェース
プレート８６の間には、グリッド電極１２０が設けられ
ている。グリッド電極１２０は、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、
梯子状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は、図１２に示したものに限定され
るものではない。例えば、開口としてメッシュ状に多数
の通過口を設けることもでき、グリッド電極を電子放出
素子の周囲や近傍に設けることもできる。

【０１１７】容器外端子Ｄ₁ 〜Ｄ_m 及びＧ₁ 〜Ｇ_n は不
図示の制御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）してい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。

【０１１８】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としての画像形成装置等としても用
いることができる。

【０１１９】

【実施例】［実施例１］本実施例では、図１の平面型の
表面伝導型電子放出素子を作製した。本実施例で使用し
た酢酸Ｐｄ−モノエタノールアミン（以下「ＰＡ−Ｍ
Ｅ」と記す）を以下のようにして合成した。

【０１２０】１０ｇの酢酸Ｐｄを２００ｍｌのイソプロ
パノール（ＩＰＡ）に懸濁させ、さらに１６．６ｇのモ
ノエタノールアミンを加え、室温で４時間撹拌した。反
応終了後、ＩＰＡをエバポレートにより除き、固形物に
エタノールを加えて溶解、ろ過し、ろ液からＰＡ−ＭＥ
を再結晶させた。空気中でのＴＧ測定の結果、ＰＡ−Ｍ
Ｅの分解温度は２７２℃であった。

【０１２１】先ず石英基板を有機溶剤、純水により十分
に洗浄し、さらに２００℃の熱風で乾燥した。該基板上
に、Ｐｔからなる素子電極を形成した。その時素子電極
間隔Ｌは３μｍ、素子電極の幅Ｗは５００μｍ、厚さｄ
を１０００Åとした。また、素子電極間を短絡するバイ
パス回路をＰｔ（融点：１７７２℃、シート抵抗１００
Ω／□）で形成し、その一部を長さ１０μｍのＰｂ（融
点：３２７℃）で接合した。

【０１２２】上記ＰＡ−ＭＥ０．８４ｇを１２ｇの水に
溶解し（２．０重量％）、該溶液をインクジェット装置
（商品名：ＢＪ−１０Ｖ，キヤノン製）を用いて上記素
子電極間に付与し、乾燥した。

【０１２３】上記基板を大気雰囲気のオーブン中で３０
０℃に加熱して上記ＰＡ−ＭＥを基板上で分解堆積さ
せ、酸化Ｐｄ微粒子（平均粒径：６５Å）からなる導電
性膜を形成した。該微粒子が酸化ＰｄであることはＸ線
分析にて確認した。当該導電性膜の幅（図１の素子電極
幅Ｗと同じ方向の長さ）を３００μｍとし、素子電極間
のほぼ中央部に配置させた。また当該導電性膜の膜厚は
１００Å、シート抵抗値は５×１０⁴ Ω／□であった。

【０１２４】次に、３１６ＫＨｚ、３５０Ｗ、２０秒間
の条件で、大気雰囲気下の高周波誘導加熱により上記導
電性膜及びバイパス回路のＰｂ接合部を加熱溶断した。
導電性膜内の溶断部、即ち電子放出部はＰｄ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、当該微粒
子の平均粒径は２８Åであった。また、当該溶断部の幅
は約１００ｎｍであった。また、Ｐｂ接合部の溶断部の
幅は約１０μｍで完全に絶縁状態となった。

【０１２５】上記のようにして作製された電子放出素子
を図５の真空処理装置に設置して電子放出特性を評価し
た。評価条件は、アノード電極５４と電子放出素子との
距離を４ｍｍ、アノード電極５４の電位を１ＫＶ、真空
装置５５内の真空度を１×１０^-4Ｐａとした。本実施例
の素子においては、図６に示したようなＩ−Ｖ特性が得
られた。即ち、素子電圧８Ｖ程度から急激に放出電流Ｉ
_e が増加し、素子電圧１６Ｖで素子電流Ｉ_f が２．３ｍ
Ａ、放出電流Ｉ_e が１．２μＡとなり、電子放出効率η
＝Ｉ_e ／Ｉ_f （％）は０．０５％であった。

【０１２６】［実施例２］本実施例では、図１の平面型
の表面伝導型電子放出素子を多数単純マトリクス配置し
た図７のような電子源を用いて、画像形成装置を構成し
た。

【０１２７】本実施例にかかる複数の電子放出素子がマ
トリクス配線された基板１の一部の平面図を図１３に示
す。また、図中のＡ−Ａ’断面図を図１４に示す。但
し、図１３〜図１６中で同じ符号を付したものは同じ部
位を示す。また、便宜上バイパス回路は省略した。ここ
で、１４１は層間絶縁層、１４２はコンタクトホールで
ある。

【０１２８】工程−ａ清浄化した青板ガラス上に厚さ０．５μｍのシリコン酸
化膜をスパッタ法で形成した基板１上に、真空蒸着によ
り厚さ５０ÅのＣｒ、厚さ６０００ÅのＡｕを順次積層
した後、フォトレジスト（商品名：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、フォトマスク像を露光、現像してＸ方向配線となる
下配線７２のレジストパターンを形成し、Ａｕ／Ｃｒ堆
積膜をウエットエッチングして所望の形状の下配線７２
を形成した（図１５（ａ））。

【０１２９】工程−ｂ次に、厚さ１．０μｍのシリコン酸化膜からなる層間絶
縁層１４１をＲＦスパッタ法により堆積した（図１５
（ｂ））。

【０１３０】工程−ｃ工程−ｂで堆積したシリコン酸化膜にコンタクトホール
１４２を形成するためのフォトレジストパターンを作
り、これをマスクとして層間絶縁層１４１をエッチング
してコンタクトホール１４２を形成した。エッチングは
ＣＦ₄ とＨ₂ ガスを用いたＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ
ＩｏｎＥｔｃｈｉｎｇ）法によった（図１５
（ｃ））。

【０１３１】工程−ｄその後、素子電極間ギャップＬとなるべきパターンをフ
ォトレジスト（商品名：ＲＤ−２０００Ｎ−４１、日立
化成社製）形成し、真空蒸着法により厚さ５０ÅのＴ
ｉ、１０００ÅのＮｉを順次堆積した。フォトレジスト
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、間隔Ｌが３μｍ、幅３００μｍの素子電極
２、３を形成した（図１５（ｄ））。

【０１３２】工程−ｅ素子電極２、３上にＹ方向配線となる上配線７３のフォ
トレジストパターンを形成した後、厚さ５０ÅのＴｉ、
５０００ÅのＡｕを順次真空蒸着により堆積し、リフト
オフにより不要の部分を除去して、所望の形状の上配線
７３を形成した（図１６（ｅ））。

【０１３３】工程−ｆ次に実施例１で用いたＰＡ−ＭＥの水溶液を実施例１と
同様にして各素子電極間に付与し、３００℃で１０分間
加熱焼成処理を施した。こうして形成された導電性膜４
は、主元素としてＰｄよりなる微粒子からなる微粒子膜
であり、膜厚は１００Å、シート抵抗値は５×１０⁴ Ω
／□であった（図１６（ｆ））。

【０１３４】工程−ｇコンタクトホール１４２部分以外にレジストを塗布する
ようなパターンを形成し、真空蒸着により厚さ５０Åの
Ｔｉ、５０００ÅのＡｕを順次堆積した。リフトオフに
より不要の部分を除去することによりコンタクトホール
１４２を埋め込んだ（図１６（ｇ））。

【０１３５】次に、以上のようにして作製した電子放出
部形成前の電子源を用いて画像形成装置を構成した例
を、図８と図９を用いて説明する。

【０１３６】上述のようにして多数の表面伝導型電子放
出素子７４を設けた電子源基板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を形成して構成）を支持枠８２を介して配
置し、フェースプレート８６、支持枠８２、リアプレー
ト８１の接合部にフリットガラスを塗布し、大気中で４
００℃で１５分間焼成することで封着した。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な
った。

【０１３７】蛍光膜８４はモノクロームの場合は蛍光体
９２のみからなるが、本実施例では蛍光体９２はストラ
イプ形状（図９（ａ））を採用し、先にブラックストラ
イプを形成し、その間隙部に各色蛍光体９２を塗布して
蛍光膜８４を作製した。ブラックストライプの材料とし
ては、通常良く知られている黒鉛を主成分とする材料を
用いた。

【０１３８】ガラス基板８３に蛍光体９２を塗布する方
法として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８４の作製後、蛍光膜８４の内面側表面の平
滑化処理を行ない、その後Ａｌを真空蒸着することで作
製した。

【０１３９】フェースプレート８６には、さらに蛍光膜
８４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）が設けられる場合もあるが、本実施例で
はメタルバック８５のみで十分な導電性が得られたので
省略した。

【０１４０】前述の封着を行なう際、カラーの場合は各
蛍光体９２と電子放出素子７４とを対応させなくてはい
けないため、十分な位置合わせを行なった。

【０１４１】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（不図示）を通じて真空ポンプにて排気
し、１×１０^-4Ｐａの真空度に達した後、実施例１と同
様の高周波誘導加熱処理を施すことにより電子放出部５
を形成し、バイパス回路を溶断・絶縁した。

【０１４２】このようにして形成された電子放出部３
は、Ｐｄ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３０Åであった。

【０１４３】その後、１×１０^-4Ｐａ程度の真空度で、
不図示の排気管をガスバーナーで熱することで溶着し、
外囲器の封止を行ない、さら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なった。ゲ
ッターはＢａを用いた。

【０１４４】以上のようにして完成した本発明の画像形
成装置において、外部端子Ｄ_x1〜Ｄ_xmとＤ_y1〜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より
それぞれ電子放出素子７４に印加することにより電子放
出させると共に、高圧端子８７を通じてメタルバック８
５或いは透明電極（不図示）に数ｋＶ以上の高電圧を印
加して、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。本実施例の画
像形成装置においては、表示安定性が高く、画像品位の
良い表示画像が得られた。

【０１４５】また、本実施例の電子源の電子放出特性を
把握するために、同時に同じ工程で図１に示した形状の
評価用の素子を作製し、実施例１と同様の条件で電子放
出特性を評価した。その結果、実施例１の素子と同様に
図６に示すＩ−Ｖ特性が得られた。即ち、素子電圧８Ｖ
程度から急激に放出電流Ｉ_e が増加し、素子電圧１６Ｖ
では素子電流Ｉ_f が２．２ｍＡ、放出電流Ｉ_e が１．１
μＡとなり、電子放出効率η＝Ｉ_e ／Ｉ_f （％）は０．
０５％であった。

【０１４６】［実施例３］図１７は、実施例２の画像形
成装置を、例えばテレビジョン放送をはじめとする種々
の画像情報源より提供される画像情報を表示できるよう
に構成した本発明の画像形成装置の一例を示す図であ
る。

【０１４７】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は入出力インタフェース
回路、１７０６はＣＰＵ、１７０７は画像生成回路、１
７０８〜１７１０は画像メモリインタフェース回路、１
７１１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。

【０１４８】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。

【０１４９】以下、画像信号の流れに沿って各部の機能
を説明する。

【０１５０】先ず、ＴＶ信号受信回路１７１３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。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Ｎ
ＴＳＣ方式、ＰＡＬ方式、ＳＥＣＡＭ方式等、いずれの
方式でも良い。また、これらよりさらに多数の走査線よ
りなるＴＶ信号、例えばＭＵＳＥ方式をはじめとするい
わゆる高品位ＴＶ信号は、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。

【０１５１】上記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。

【０１５２】また、ＴＶ信号受信回路１７１２は、例え
ば同軸ケーブルや光ファイバ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。

【０１５３】画像入力インターフェース回路１７１１
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１７０４に出
力される。

【０１５４】画像メモリインターフェース回路１７１０
は、ビデオテープレコーダ（以下「ＶＴＲ」と称する）
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。

【０１５５】画像メモリインターフェース回路１７０９
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１７
０４に出力される。

【０１５６】画像メモリインターフェース回路１７０８
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１７０４に入力され
る。

【０１５７】入出力インターフェース回路１７０５は、
本画像表示装置と、外部のコンピュータ、コンピュータ
ネットワークもしくはプリンタなどの出力装置とを接続
するための回路である。画像データや文字・図形情報の
入出力や、場合によっては本画像形成装置の備えるＣＰ
Ｕ１７０６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。

【０１５８】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、或いはＣＰＵ１７０６
より出力される画像データや文字・図形情報に基づき、
表示用画像データを生成するための回路である。本回路
の内部には、例えば画像データや文字・図形情報を蓄積
するための書き換え可能メモリや、文字コードに対応す
る画像パターンが記憶されている読み出し専用メモリ
や、画像処理を行なうためのプロセッサ等をはじめとし
て、画像の生成に必要な回路が組み込まれている。

【０１５９】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。

【０１６０】ＣＰＵ１７０６は、主として本画像表示装
置の動作制御や、表示画像の生成や選択、編集に関わる
作業を行なう。

【０１６１】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。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
７０２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、或いは前記
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。

【０１６２】尚、ＣＰＵ１７０６は、これ以外の目的の
作業にも関わるものであっても良い。例えば、パーソナ
ルコンピュータやワードプロセッサ等のように、情報を
生成したり処理する機能に直接関わっても良い。或いは
前述したように、入出力インターフェース回路１７０５
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して共同して行なっ
ても良い。

【０１６３】入力部１７１４は、前記ＣＰＵ１７０６に
使用者が命令やプログラム、或いはデータなどを入力す
るためのものであり、例えばキーボードやマウスの他、
ジョイスティック、バーコードリーダー、音声認識装置
等の多様な入力機器を用いることが可能である。

【０１６４】デコーダ１７０４は、前記１７０７〜１７
１３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、図中に点線で示すように、デコーダ１７０４
は内部に画像メモリを備えていることが望ましい。これ
は、例えばＭＵＳＥ方式をはじめとして、逆変換するの
際に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
画像の表示が容易になる。或いは前記画像生成回路１７
０７及びＣＰＵ１７０６と共同して、画像の間引き、補
完、拡大、縮小、合成をはじめとする画像処理や編集が
容易になるという利点が得られる。

【０１６５】マルチプレクサ１７０３は、前記ＣＰＵ１
７０６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
号の内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
号を切り換えて選択することにより、いわゆる多画面テ
レビのように、一画面を複数の領域に分けて領域によっ
て異なる画像を表示することも可能である。

【０１６６】ディスプレイパネルコントローラ１７０２
は、前記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。

【０１６７】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
（不図示）の動作シーケンスを制御するための信号を駆
動回路１７０１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。

【０１６８】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、前記ディスプレイパネルコントローラ１７０２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。

【０１６９】以上、各部の機能を説明したが、図１７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１
７０３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、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。

【０１７０】本画像形成装置においては、前記デコーダ
１７０４に内蔵する画像メモリや、画像生成回路１７０
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、補完、色変換、画像の
縦横比変換等をはじめとする画像処理や、合成、消去、
接続、入れ替え、嵌め込み等をはじめとする画像編集を
行なうことも可能である。また、上記画像処理や画像編
集と同様に、音声情報に関しても処理や編集を行なうた
めの専用回路を設けても良い。

【０１７１】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はじめとする事務用端末機器、ゲー
ム器などの機能を一台で兼ね備えることが可能で、産業
用或いは民生用として極めて応用範囲が広い。

【０１７２】尚、図１７は、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。

【０１７３】例えば、図１７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さしつかえな
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良い。例えば、本画像表示装置をテ
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、照明器、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。

【０１７４】本画像形成装置においては、電子放出素子
を電子源としているので、ディスプレイパネルの薄型化
が容易なため、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、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。また、安定で高効率な電子放出特性が実現され
た電子源を用いることにより、長寿命で明るい高品位な
カラーフラットテレビが実現された。

【０１７５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
高周波誘導加熱によって電子放出素子を形成するため、
煩雑な工程を経ることなく、配線材料や厚さ等を本来の
電子放出時に最適になるように設計することができ、製
造コストを大幅に下げることができる。よって、本発明
によれば、フラットな画像形成装置を安価に提供するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電子放出素子の一実施形態である平面
型の表面伝導型電子放出素子を示す概略的構成図であ
る。

【図２】図１に示した電子放出素子の縦断面図である。

【図３】本発明の電子放出素子の一実施形態である垂直
型の表面伝導型電子放出素子を示す概略的構成図であ
る。

【図４】図１に示した電子放出素子の製造方法を示す図
である。

【図５】本発明にかかる真空処理装置の一例を示す概略
的構成図である。

【図６】本発明の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７】本発明の電子源の一実施形態の単純マトリクス
配置の電子源を示す概略的構成図である。

【図８】単純マトリクス配置の電子源を用いた本発明の
画像形成装置の一実施形態に用いる表示パネルの概略的
構成図である。

【図９】図８に示した表示パネルにおける蛍光膜を示す
図である。

【図１０】図８に示した表示パネルを駆動する駆動回路
の一例を示す図である。

【図１１】本発明の電子源の一実施形態の梯子状配置の
電子源を示す概略的構成図である。

【図１２】梯子状配置の電子源を用いた本発明の画像形
成装置の一実施形態に用いる表示パネルの概略的構成図
である。

【図１３】本発明の実施例２における電子源を示す概略
的平面図である。

【図１４】図１３におけるＡ−Ａ’断面図である。

【図１５】本発明の実施例２における電子源の製造工程
を示す概略的断面図である。

【図１６】本発明の実施例２における電子源の製造工程
を示す概略的断面図である。

【図１７】本発明の実施例３における画像形成装置を示
すブロック図である。

【図１８】従来の平面型表面伝導型電子放出素子を示す
概略的構成図である。

【符号の説明】

１基板２、３素子電極４導電性膜５電子放出部６バイパス回路７低融点金属接合部２１段差形成部５０電流計５１電源５２電流計５３高圧電源５４アノード電極５５真空容器５６排気ポンプ７１電子源基板７２Ｘ方向配線７３Ｙ方向配線７４表面伝導型電子放出素子７５結線８１リアプレート８２支持枠８３ガラス基板８４蛍光膜８５メタルバック８６フェースプレート８７高圧端子８８外囲器９１黒色導伝材９２蛍光体１０１画像表示パネル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１１０電子源基板１１１電子放出素子１１２共通配線１２０グリッド電極１２１開口１４１層間絶縁層１４２コンタクトホール１５１Ｃｒ層１７００ディスプレイパネル１７０１駆動回路１７０２ディスプレイコントローラ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１７０８〜１７１０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】基板上に形成した一対の素子電極と、該
素子電極間を電気的に接続する導電性膜と、回路内に低
融点金属接合部を有し上記素子電極間を電気的に接続す
るバイパス回路を設け、高周波誘導加熱により上記導電
性膜を加熱溶断して電子放出部を形成し、次いで上記低
融点金属接合部を加熱溶断してバイパス回路を絶縁する
ことを特徴とする電子放出素子の製造方法。
【請求項２】上記高周波誘導の周波数が１ＫＨｚ〜１
０ＭＨｚで出力が１００Ｗ以上である請求項１記載の電
子放出素子の製造方法。
【請求項３】上記低融点金属の融点が、バイパス回路
の主たる材料の融点より２００℃以上低い請求項１記載
の電子放出素子の製造方法。
【請求項４】上記導電性膜のシート抵抗が、素子電極
及びバイパス回路に比べて２桁以上高い請求項１記載の
電子放出素子の製造方法。
【請求項５】上記電子放出部の実効幅が上記低融点金
属接合部の溶断部の実効幅よりも狭く、且つ、素子電極
間の印加電圧に対して、上記電子放出部における電位勾
配の方が急である請求項１記載の電子放出素子の製造方
法。
【請求項６】請求項１〜５のいずれかに記載の製造方
法により製造されたことを特徴とする電子放出素子。
【請求項７】上記素子電極が同一面上に配置された平
面型の素子である請求項６記載の電子放出素子。
【請求項８】上記素子電極が絶縁層を介して上下に位
置し、該絶縁層の側面に導電性膜が設けられた垂直型の
素子である請求項６記載の電子放出素子。
【請求項９】上記電子放出素子が、表面伝導型電子放
出素子である請求項６〜８いずれかに記載の電子放出素
子。
【請求項１０】請求項６〜９いずれかに記載の電子放
出素子を複数個並列に配置し結線してなる素子列を少な
くとも１列以上有し、各素子を駆動するための配線が梯
子状配置されていることを特徴とする電子源。
【請求項１１】請求項６〜９いずれかに記載の電子放
出素子を複数個配列してなる素子列を少なくとも１列以
上有し、該素子を駆動するための配線がマトリクス配置
されていることを特徴とする電子源。
【請求項１２】請求項１０記載の電子源と、画像形成
部材、及び情報信号により各素子から放出される電子線
を制御する制御電極を有することを特徴とする画像形成
装置。
【請求項１３】請求項１１記載の電子源と、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１４】請求項１〜５のいずれかに記載の製造
方法で同一基板上に複数の電子放出素子を形成してなる
ことを特徴とする電子源の製造方法。
【請求項１５】請求項１４記載の製造方法で得られた
電子源を、該電子源から放出される電子線を制御する制
御電極と、該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と組み合わせることを特徴とする画
像形成装置の製造方法。
【請求項１６】請求項１４記載の製造方法で得られた
電子源を、該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と組み合わせることを特徴とする画
像形成装置の製造方法。