JP2000011860A - 電子放出素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 不良の導電性膜を良好な導電性膜に修正する
ことにより、製造の歩留まりを著しく向上させる。 【解決手段】 基板上１に一対の対向する素子電極２２
２，３を設け、前記素子電極２，３間に導電性物質を含
む導電性液滴を付与し、前記導電性液滴を加熱すること
により導電性薄膜４を形成し、前記導電性薄膜４の一部
をフォーミング処理して電子放出部５となした電子放出
素子の製造方法であって、前記導電性薄膜４、及び／又
は前記電子放出部５を検査し、前記検査結果に基づい
て、前記導電性薄膜４、及び／又は前記電子放出部５を
除去し、前記除去後に再び、前記導電性薄膜４、及び／
又は前記電子放出部５を形成するようにしている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、導電性薄膜を有す
る電子放出素子、電子源基板、及び、画像形成装置の製
造方法に関し、特に、電子放出素子を配列した電子源基
板のリペアを伴う電子放出素子等の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、電子放出素子としては大別し
て熱電子放出素子と冷陰極電子放出素子を用いた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」という。）、金属／絶縁層／金
属型（以下、「ＭＩＭ型」という。）や表面伝導型電子
放出素子等がある。ＦＥ型の例としてはW.P.Dyke&W.W.D
olan“Field、Advemission"ance in Electron Physics,
8,89(1956)あるいはC.A.Spindt,“PHYSICAL Properties
of thin-film field emission cathodes withmolybden
iumcones",J.Appl.Phys.,47,5248(1976)等に開示された
ものが知られている。ＭＩＭ型の例としてはC.A.Mead,
“Operation of Tunnel-Emission Devices"J.Apply.Phy
s.,32,646(1961)等に開示されたものが知られている。
表面伝導型電子放出素子型の例としては、M.I.Elinson,
Radio Eng.Electron Pys.,10,1290,(1965)等に開示され
たものがある。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は、膜面に平行に電流を流すこと
により、電子放出が生ずる現象を利用するものである。
この表面伝導型電子放出素子としては、前記エリンソン
等によるＳｎＯ₂ 薄膜を用いたもの、Ａｕ薄膜によるも
の[G.Dittmer:“ThinSolid Films",9,317(1972)],In2O
₃ /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。これらの表面伝
導型電子放出素子の典型的な例として前述のＭ．ハート
ウェルの素子構成を図１９に膜式的に示す。同図におい
て１は基板である。４は導電性薄膜で、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。

【０００３】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導電性薄膜４を予め通電
フォーミングと呼ばれる通電処理によって電子放出部５
を形成するのが一般的であった。即ち、通電フォーミン
グとは前記導電性薄膜４両端に直流電圧あるいは非常に
ゆっくりとした昇電圧例えば１Ｖ／分程度を印加通電
し、導電性薄膜を局所的に破壊、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５を形成す
ることである。尚、電子放出部５は導電性薄膜４の一部
に亀裂が発生しその亀裂付近から電子放出が行われる。
前記通電フォーミング処理をした表面伝導型電子放出素
子は、上述導電性薄膜４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５より電子を放出せし
めるものである。

【０００４】このような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、大面積にわたっ
て多数の素子を配列して形成できる利点がある。そこ
で、その特徴を生かした荷電ビーム源、表示装置等の応
用研究がなされている。多数の表面伝導型電子放出素子
を配列して形成したものとしては例えば、後述するよう
に、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）でそれぞれ結線し
た行を多数行配列した、梯型配列の電子源が挙げられる
（例えば、特開平６４−０３１３３２号公報、特開平１
−２８３７４９号公報、特開平２−２５７５５２号公報
等参照）。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いる。そこで自発光型表示
装置への応用例としては、表面伝導型電子放出素子を多
数配列した電子源と、電子源から放出された電子によっ
て可視光を発光す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（例えば米国特許５０６
６８８３号参照）。

【０００５】しかしながら上記従来例による表示伝導型
電子放出素子は、主に半導体プロセスに準じたフォトリ
ソグラフィー技術を用いて製造されるため、大面積基板
に電子放出素子を形成することが困難であるとともに大
型製造装置を必要とするなど製造コストが高いといった
問題があった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】そこで、特願平６−３
１３４４０号公報等では、基板上に金属含有溶液を液滴
の状態で付与して導電性薄膜を形成し、それに電子放出
部を形成することが提案されている。

【０００７】しかしながら、液滴付与装置により前記液
滴を付与する際に、電気的ノイズ等や外部環境の変化
（振動や温度、湿度）、アライメントのずれ等により液
滴吐出の不良が発生し、導電性膜の膜厚、位置、形状が
異常となる場合がある。このような異常が生じると、通
電フォーミング処理による電子放出部が正常に形成され
ないことがある。また、電子源を構成する電子放出素子
同士の間で導電性膜の形成状態にばらつきがあると、電
子放出部の形成状態のばらつき、さらには電子放出特性
のばらつきを招くことになる。多数の電子放出素子を用
いた画像形成装置などを製造する場合、不良素子の存在
は製品の歩留まりを低下させ、コストが高くなると同時
に発生する不良品を処理する必要も生じ、廃棄物の増加
を招くことになる。

【０００８】そこで本発明は、このような従来技術にお
ける欠点を改善するものであり、不良の導電性膜を良好
な導電性膜に修正することにより、製造の歩留まりを著
しく向上させることができる電子放出素子の製造方法を
提供することである。また本発明の別の目的は、多数の
前記電子放出素子を集積した電子源を用いた画像形成装
置を作製する場合に、製品の歩留まりを著しく向上させ
ることができ、画像欠陥のなく、輝度のばらつきを抑制
した良好な表示装置、画像形成装置を安定して提供する
ことを課題としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めの本発明は、基板上に一対の対向する素子電極を設
け、前記素子電極間に導電性物質を含む導電性液滴を付
与し、前記導電性液滴を加熱することにより導電性薄膜
を形成し、前記導電性薄膜の一部をフォーミング処理し
て電子放出部となした電子放出素子の製造方法であっ
て、前記導電性薄膜、及び／又は前記電子放出部を検査
し、前記検査結果に基づいて、前記導電性薄膜、及び／
又は前記電子放出部を除去し、前記除去後に再び、前記
導電性薄膜、及び／又は前記電子放出部を形成するよう
にしている。

【００１０】又、本発明の電子源基板及び画像形成装置
が備える電子放出素子は、上述の方法で製造するように
している。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施の態様について説明する。

【００１２】本発明は適用し得る表面伝導型電子放出素
子の基本的構成には大別して、平面型及び垂直型の２つ
があるが、特に平面型表面伝導型である電子放出素子に
好ましく用いられる。

【００１３】図１は本発明の電子放出素子の製造方法の
１実施態様を示す工程図、図２は本発明の電子放出素子
の製造方法の別の実施態様を示す工程図、図３は本発明
の製造方法によって作製される電子放出素子の１例を示
す模式的平面図及び断面図である。図３（ａ）は平面
図、図３（ｂ）は断面図である。図１，２及び３におい
て１は基板、２と３は素子電極、４は導電性薄膜、５は
電子放出部、６と７は液滴付与手段、８は導電性薄膜の
原材料を含む液滴、９は被膜形成性高分子を含む液滴、
１０は高分子の被膜である。

【００１４】本発明の好ましい実施形態の第１は以下の
工程で行われる。すなわち、導電性膜の原材料を含む液
滴を基板に付与（図１（ａ）〜（ｃ））、加熱焼成して
導電性膜を形成した後に（図１（ｄ））該導電性膜の形
成状態を検査する。該検査により異常が認められた導電
性膜上に被膜形成性高分子を含む液滴を付与（図１
（ｅ））、乾燥して被膜が形成された後（図１
（ｆ））、該被膜及びこれに接着した導電性膜を基材か
ら剥離、除去し（図１（ｇ））、除去後の基板上に再び
導電性膜を形成するものである（図１（ｈ）〜
（ｉ））。

【００１５】上記導電性膜の検査の方法としては、光学
顕微鏡を用いた観察や、各電子放出素子の電気抵抗を測
定する方法が適用できるが、膜厚の異常等に関しては後
者の方がより敏感であることが期待できる。

【００１６】異常が認められた素子に液滴を付与する手
段としては、任意の微小箇所に液滴を付与できるという
点からインクジェット装置が適当である。付与の際に
は、導電性膜の除去すべき領域の全てに液滴を付与す
る。

【００１７】付与液中に配合する被膜形成性高分子とし
ては、ポリビニルアルコール、ビニルアルコールとアル
キルビニルエーテルとの共重合体、ポリ酢酸ビニル系、
ポリアクリル酸系、メチルセルロース、ニトロセルロー
ス等のセルロース系、アルギン酸系、カルボキシメチル
デンプン等のデンプン系、アラビアガム等の天然植物系
などの各種高分子材料が挙げられ、これらの中から１種
又は２種を適宜選択して用いることができる。付与溶液
中のこれらの高分子の濃度は３〜２０重量％が好まし
い。その理由は３重量％未満では被膜形成が困難であ
り、２０重量％以上では粘度が高くなり、インクジェッ
ト装置から正常に吐出されなくなることがあるからであ
る。溶媒としては水あるいは有機溶媒などを用いること
ができる。溶媒の揮発方法は自然乾燥でも構わないが、
基板温度を上げて揮発を促進することも可能である。

【００１８】導電性膜を基材から除去するにあたり、予
め除去すべき導電性膜と基材との接着力を低下させる処
理を施すと、導電性膜の処理を確実に行うことができ
る。具体的には、導電性膜が導電性の金属酸化物微粒子
により構成されている場合、これを還元して金属にする
と、ガラス基板に対する付着力が小さくなる場合があ
る。例えばＰｄＯ微粒子により導電性膜が形成されてい
る場合、水素を含有する雰囲気に曝露することにより容
易に金属Ｐｄに還元することができる。還元性の雰囲気
に特定の素子のみを曝露するには、図４に示すノズルに
より還元性ガスを流す方法が挙げられる。二重構造のノ
ズルの、内側ノズル１１から還元性ガスを放出し、外側
ノズル１２により吸引する。外側ノズル１２により吸引
量を内側ノズル１１からの放出量よりも大きくすれば還
元性ガスの気流１３は拡散することなくノズルの先端近
傍のみを流れ、局所的な還元雰囲気を実現する。これに
より除去すべき導電性膜１４を局所的な還元雰囲気に曝
露することができ、基板への接着力を低下させ容易に除
去することができる。なお、多数の電子放出素子を用い
た画像形成装置などを製造する場合は、これらのノズル
を多数配置した装置を用い、除去すべき導電性膜にのみ
選択的に還元ガスを流すことにより、同時に多数の素子
について還元処理を施すことができる。

【００１９】上記被膜を、該被膜に接着した導電性膜と
ともに基材から剥離、除去する方法には種々の方法があ
る。代表的な方法を図５に示す。例えば該被膜に気体を
吹き付ける方法（図５（ａ））、該被膜を吸引する方法
（図５（ｂ））、先端の鋭い針状の道具を用いて被膜を
掻き取る方法（図５（ｃ））等が挙げられる。気体を吹
き付ける方法及び吸引する方法を用いる場合、図では特
定の素子に対し局所的に処理する方法を示したが、気体
の吹き出し口や吸引口を適当な大きさにすることで、複
数の素子に対して一度に吹き付けたり吸引することがで
き、このような方法を用いても構わない。また吹き付け
る気体の成分としては、取り扱い易さや素子への影響の
考慮し、窒素ガスあるいはアルゴンガス等の不活性ガス
が好ましく用いられる。これらの方法のうち１つあるい
は複数を組み合わせて用いることにより被膜とともに導
電性膜を除去することができる。これらにおいて、多数
の電子放出素子を用いた画像形成装置などを製造する場
合は、被膜に気体を吹き付ける方法や被膜を吸引する方
法を用いると、多数の素子上の被膜を同時に簡単に除去
することが可能であり、好ましい方法と言える。

【００２０】本発明の好ましい実施形態の第２は以下の
工程で行われる。すなわち、導電性膜の原材料を含む液
滴を基板に付与（図２（ａ）〜（ｃ））、加熱焼成して
導電性膜を形成し（図２（ｄ））、フォーミング処理を
行って電子放出部を形成した後、あるいはフォーミング
処理を行って電子放出部を形成し、さらに活性化処理を
行った後（図２（ｅ））、導電性膜及び電子放出部の形
成状態を検査する。該検査により異常が認められた導電
性膜上に被膜形成性高分子を含む液滴を付与（図１
（ｆ））、乾燥して被膜が形成された後（図１
（ｇ））、該被膜及びこれに接着した導電性膜を基材か
ら剥離、除去し（図１（ｈ））、除去後の基板上に再び
導電性膜を形成するものである（図１（ｉ）〜
（ｊ））。

【００２１】ここで前記活性化処理とは、電子放出部を
形成した後、有機物質を含む適当な雰囲気中で、素子電
極間にパルス電圧を印加することにより、電子放出部と
その近傍に炭素を主成分とする堆積膜が形成され、素子
に流れる電流が増大し、電子放出特性も向上する処理工
程を言う。上記検査の方法としては、光学顕微鏡を用い
た観察も適用することができるが、素子に印加する電圧
（素子電圧）Ｖｆと、素子を流れる電流（素子電流）Ｉ
ｆの対応（Ｉｆ−Ｖｆ特性）を測定することによって行
うこともできる。

【００２２】Ｉｆ−Ｖｆ特性の測定は、活性化処理まで
完了した段階で行う場合には、通常の駆動の場合と同じ
電圧の三角波パルスを印加して行うことができる。素子
の抵抗が異常に大きい場合、素子電極間がショートして
いるような場合、あるいはリーク電流がある場合は容易
に発見できる。その他様々な要因によりＩｆ−Ｖｆ特性
のしきい値電圧が所定の値からずれる場合があるが、こ
れも発見できる。

【００２３】活性化処理以前に検査を行う場合には、Ｉ
ｆ自体が非常に小さい上に、この状態で通常駆動時と同
じ電圧を印加すると電子放出部の亀裂の幅が広がって、
電子放出特性を損なう場合もある。しかしながら通常
は、このような問題が生ずる電圧より十分低いしきい値
電圧を持つ非線形なＩｆ−Ｖｆ特性を有するので、該し
きい値が一定の範囲内にある場合に正常と判定し、これ
以外は不良と見なすことにより、有効に検査できる。

【００２４】図１，２及び３において、基板１として
は、石英ガラス、Ｎａ等の不純物含有量を減少したガラ
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。

【００２５】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。これは例えばＮ
ｉ，Ｃｒ，Ａｕ，Ｍｏ，Ｗ，Ｐｔ，Ｔｉ，Ａｌ，Ｃｕ，
Ｐｄ等の金属或は合金及びＰｄ，Ａｇ，Ａｕ，Ｒｕ
Ｏ₂ ，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、Ｉｎ２Ｏ₃ −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
選択することができる。

【００２６】素子電極間隔Ｌ１、素子電極長さＷ１、導
電性薄膜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Ｌ１は、好ましくは数百ｎｍ
から数百μｍの範囲とすることができ、より好ましく
は、素子電極間に印加する電圧等を考慮して数μｍから
数十μｍの範囲とすることができる。

【００２７】素子電極長さＷ１は、電極の抵抗値、電子
放出特性を考慮して、数μｍから数百μｍの範囲とする
ことができる。素子電極２，３の膜厚ｄは、数十ｎｍか
ら数μｍの範囲とすることができる。

【００２８】尚、図１に示した構成だけでなく、基板１
上に、導電性薄膜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。

【００２９】導電性薄膜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、
０．１ｎｍの数倍から数百ｎｍの範囲とするのが好まし
く、より好ましくは１ｎｍより５０ｎｍの範囲とするの
が良い。その抵抗値は、Ｒｓが１０２から１０７Ω／□
の値である。なおＲｓ＆は、厚さがｔ、幅がｗで長さが
ｌの薄膜の抵抗Ｒを、Ｒ＝Ｒｓ（ｌ／ｗ）とおいたとき
に現れる。本願明細書において、フォーミング処理につ
いては、通電処理を例に挙げて説明するが、フォーミン
グ処理はこれに限られるものではなく、膜に亀裂を生じ
させて高抵抗状態を形成する処理を包含するものであ
る。

【００３０】導電性薄膜４を構成する材料は、Ｐｄ，Ｐ
ｔ，Ｒｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｔｉ，Ｉｎ，Ｃｕ，Ｃｒ，Ｆ
ｅ，Ｚｎ，Ｓｎ，Ｔａ，Ｗ，Ｐｂ等の金属、ＰｄＯ，Ｓ
ｎＯ₂，Ｉｎ２Ｏ₃ ，ＰｂＯ，Ｓｂ２Ｏ₃ 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、Ｔｉ，Ｎ，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。

【００３１】また、液滴の材料には、上記導電性薄膜と
なる元素あるいは化合物を含有する水溶液、有機溶剤等
を用いることができる。

【００３２】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
分散配合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、０．１ｎｍの数倍から数百ｎｍの
範囲、好ましくは、１ｎｍから２０ｎｍの範囲である。

【００３３】なお、本明細書では頻繁に「微粒子」とい
う言葉を用いるので、その意味について説明する。

【００３４】小さな粒子を「微粒子」と呼び、これより
も小さいものを「超微粒子」と呼ぶ。「超微粒子」より
もさらに小さく原子の数が数百個程度以下のものを「ク
ラスター」と呼ぶことは広く行われている。

【００３５】しかしながら、それぞれの境は厳密なもの
ではなく、どの様な性質に注目して分類するかにより変
化する。また「微粒子」と「超微粒子」を一括して「微
粒子」と呼ぶ場合もあり、本明細書中での記述はこれに
沿ったものである。

【００３６】「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）
では次のように記述されている。

【００３７】「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２〜３
ｎｍ程度までを意味することにする。両者を一括して単
に微粒子と書くこともあってけっして厳密なものではな
く、だいたいの目安である。粒子を構成する原子の数が
２個から数十〜数百個程度の場合はクラスターと呼
ぶ。」（１９５ページ２２〜２６行目）。

【００３８】付言すると、新技術開発事業団の“林・超
微粒子プロジェクト”での「超微粒子」の定義は、粒径
の下限はさらに小さく、次のようなものであった。

【００３９】「創造科学技術推進制度の“超微粒子プロ
ジェクト”（１９８１〜１９８６）では、粒子の大きさ
（径）がおよそ１〜１００ｎｍの範囲のものを“超微粒
子”（ｕｌｔｒａ ｆｉｎｅ ｐａｒｔｉｃｌｅ）と呼
ぶことにした。すると１個の超微粒子はおよそ１００〜
１０８個くらいの原子の集合体という事になる。原子の
尺度でみれば超微粒子は大〜巨大粒子である。」（「超
微粒子−創造科学技術−」林主税、上田良二、田崎明、
編；三田出版 １９８８年２ページ１〜４行目）「超微
粒子よりさらに小さいもの、すなわち原子が数個〜数百
個で構成される１個の粒子は、ふつうクラスターと呼ば
れる」（同書２ページ１２〜１３行目）。

【００４０】上記のような一般的な呼び方をふまえて、
本明細書において「微粒子」とは多数の原子・分子の集
合体で、粒径の下限は０．１ｎｍの数倍から１ｎｍ程
度、上限は数μｍ程度のものを指すこととする。

【００４１】電子放出部５は、導電性薄膜４の一部に形
成された高抵抗の亀裂により構成され、導電性薄膜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、
０．１ｎｍの数倍から数十ｎｍの範囲の粒径の導電性微
粒子が存在する場合もある。この導電性微粒子は、導電
性薄膜４を構成する材料の元素の一部、あるいは全ての
元素を含有するものとなる。電子放出部５及びその近傍
の導電性薄膜４には、炭素及び炭素化合物を有すること
もできる。

【００４２】液滴付与手段６としては、任意の液滴を定
量吐出できるものであればどのような装置を用いてもか
まわないが、特に数十ｎｇ程度の液滴を形成できるイン
クジェット方式の装置が望ましい。インクジェット方式
の装置としては、圧電素子等を用いたピエゾジェット方
式、熱エネルギーによって液体内に気泡を形成させてそ
の液体を液滴として吐出させるバブルジェット方式等が
挙げられる。

【００４３】上述の表面伝導型電子放出素子の製造方法
としては様々な方法があるが、その例を図１及び図２を
参照しながら説明する。まず図１に示した方法について
説明する。

【００４４】１）基板１を洗剤、純水および有機溶剤等
を用いて十分に洗浄し、真空蒸着法、スパッタ法等によ
り素子電極材料を堆積後、例えばフォトリソグラフィー
技術を用いて基板１上に素子電極２，３を形成する（図
１（ａ））。

【００４５】２）バブルジェット方式の液滴付与手段に
より、導電性膜の原材料を含む溶液の液滴を素子電極
２，３間に付与し（図１（ｂ）、（ｃ））、３００℃か
ら６００℃温度で加熱処理を施し、付与した液滴の溶媒
を蒸発させて導電性膜４を形成する（図１（ｄ））。

【００４６】３）各素子の抵抗値を測定し、基準範囲か
らはずれた抵抗値を示す素子を不良と判定する。

【００４７】４）インクジェット方式の液滴手段によ
り、被膜形成性高分子を含む溶液の液滴を該不良素子上
に滴下し（図１（ｅ））、溶媒を蒸発させて被膜１０を
形成する（図１（ｆ））。

【００４８】５）被膜除去手段により不良と判定された
導電性膜を除去した後（図１（ｇ））、除去した部分に
図１（ｂ）〜（ｄ）の工程と同様に再度導電性膜を形成
する（図１（ｈ）、（ｉ））。

【００４９】６）つづいて、フォーミング工程を施す。
このフォーミング工程の方法の一例として通電処理によ
る方法を説明する。素子電極２，３間に不図示の電源を
用いて、通電を行うと、導電性薄膜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１（ｊ））。

【００５０】通電フォーミングによれば導電性薄膜４に
局所的に破壊、変形もしくは変質等の構造の変化した部
位が形成される。該部位が電子放出部５を構成する。通
電フォーミングの電圧波形の例を図６に示す。電圧波形
は、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６ａに示した
手法とパルス波高値を増加させながら、電圧パルスを印
加する図６ｂに示した手法がある。

【００５１】図６（ａ）におけるＴ１及びＴ２は電圧波
形のパルス幅とパルス間隔である。通常Ｔ１は１μ ｓ
ｅｃ．１０ｍ ｓｅｃ．、Ｔ２は、１０μ ｓｅｃ．〜
１００ｍ ｓｅｃ．の範囲で設定される。三角波の波高
値（通電フォーミング時のピーク電圧）は、表面伝導型
電子放出素形態に応じて適宜選択される。このような条
件のもと、例えば数秒から数十分間電圧を印加する。パ
ルス波形は三角波に限定されるものではなく、矩形波な
ど所望の波形を採用することができる。

【００５２】図６（ｂ）におけるＴ１及びＴ２は、図６
（ａ）に示したのと同様とすることができる。三角波の
波高値（通電フォーミング時のピーク電圧）は、例えば
０．１Ｖステップ程度づつ、増加させることができる。

【００５３】通電フォーミング処理の終了は、パルス間
隔Ｔ２中に、導電性薄膜４を局所的に破壊、変形しない
程度の電圧を印加し、電流を測定して検知することがで
きる。例えば０．１Ｖ程度の電圧印加により流れる素子
電流を測定し、抵抗値を求めて、１ＭΩ以上の抵抗を示
した時、通電フォーミングを終了させる。

【００５４】７）フォーミングを終えた素子には活性化
工程と呼ばれる処理を施すのが好ましい。活性化工程と
は、この工程により、素子電流Ｉｆ、放出電流Ｉｅが、
著しく変化する工程である。活性化工程は、例えば、有
機物質のガスを含有する雰囲気下で、通電フォーミング
と同様に、パルスの印加を繰り返すことで行うことがで
きる。この雰囲気は、例えば油拡散ポンプやロータリー
ポンプなどを用いて真空容器内を排気した場合に雰囲気
内に残留する有機ガスを利用して形成することができる
他、イオンポンプなどにより一旦十分に排気した真空中
に適当な有機物質のガスを導入することによっても得ら
れる。このときの好ましい有機物質のガス圧は、前述の
応用の形態、真空容器の形状や、有機物質の種類などに
より異なるため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、
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ＣｎＨ２ｎ＋２で
表される飽和炭化水素、エチレン、プロピレンなどＣｎ
Ｈ２ｎ等の組成式で表される不飽和炭化水素、ベンゼ
ン、トルエン、メタノール、エタノール、ホルムアルデ
ヒド、アセトアルデヒド、アセトン、メチルエチルケト
ン、メチルアミン、エチルアミン、フェノール、蟻酸、
酢酸、プロピオン酸等が使用できる。この処理により、
雰囲気中に存在する有機物質から、炭素あるいは炭素化
合物が素子上に堆積し、素子電流Ｉｆ、放出電流Ｉｅ
が、著しく変化するようになる。

【００５５】活性化工程の終了判定は、素子電流Ｉｆと
放出電流Ｉｅを測定しながら、適宜行う。なおパルス
幅、パルス間隔、パルス波高値などは適宜設定される。

【００５６】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、ＨＯＰＧはほぼ完全なグラファイトの結晶構造、Ｐ
Ｇ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以下の範囲とするのが好ましく、３
０ｎｍ以下の範囲とすることがより好ましい。

【００５７】８）このような工程を経て得られた電子放
出素子は、安定化工程を行うことが好ましい。この工程
は真空容器内の有機物質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、装置から発生するイオンが
素子の特性に影響を与えないように、イオンを使用しな
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。前記活性化の工程で、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、これから発生するイ
オン成分に由来する有機ガスを用いた場合は、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、上記の炭素及び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、８０〜２００℃で５時間以上が望ましいが、
特にこの条件に限るものではなく、真空容器の大きさや
形状、電子放出素子の構成などの諸条件により適宜選ば
れる条件により行う。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１．３×１０^-6Ｔｏｒｒ以下が特に好ましい。

【００５８】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。

【００５９】このような真空雰囲気を採用することによ
り、新たな炭素あるいは炭素化合物の堆積を抑制でき、
結果として素子電流Ｉｆ、放出電流Ｉｅが、安定する。

【００６０】次に図２に示した表面伝導型電子放出素子
の製造方法について説明する。

【００６１】（１）上記１）及び２）と同様に電極２，
３間に導電性薄膜を形成する（図２（ａ）〜（ｄ））。

【００６２】（２）続いて上記６）と同様にフォーミン
グ工程を施し、導電性薄膜４の部位に、電子放出部５を
形成する（図２（ｅ））。

【００６３】（３）続いて素子に三角波パルスを印加し
てＩｆ−Ｖｆの対応を測定し、基準範囲からはずれた値
を示す素子を不良と判定する。

【００６４】（４）上記４）及び５）と同様の方法で不
良素子の導電性膜を除去し、除去した部分に再度導電性
膜を形成する（図２（ｆ）〜（ｊ））。

【００６５】（５）上記６）、７）及び８）と同様の方
法で電子放出部を形成し、活性化工程、安定化工程を行
う（図２（ｋ））。

【００６６】さらに上記方法に加えて、活性化工程終了
後にＩｆ−Ｖｆ特性を検査し、不良素子については上記
と同様の方法で修正することも可能である。

【００６７】上述した工程を経て得られた本発明を適用
可能な電子放出素子の基本特性について図７、図８を参
照しながら説明する。

【００６８】図７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７においても、図１〜３に示し
た部位と同じ部位には図１〜３に付した符号と同一の符
号を付している。図７において、２１は真空容器であ
り、２２は排気ポンプである。真空容器２１内には電子
放出素子が配されている。即ち、１は電子放出素子を構
成する基体であり、２及び３は素子電極、４は導電性薄
膜、５は電子放出部である。２３は、電子放出素子に素
子電圧Ｖｆを印加するための電源、２４は素子電極２・
３間の導電性薄膜４を流れる素子電流Ｉｆを測定するた
めの電流計、２５は素子の電子放出部より放出される放
出電流Ｉｅを捕捉するためのアノード電極である。２６
はアノード電極２５に電圧を印加するための高圧電源、
２７は素子の電子放出部５より放出される放出電流Ｉｅ
を測定するための電流計である。一例として、アノード
電極の電圧を１ｋＶ〜１０ｋＶの範囲とし、アノード電
極と電子放出素子との距離Ｈを２ｍｍ〜８ｍｍの範囲と
して測定を行うことができる。

【００６９】真空容器２１内には、不図示の真空計等の
真空雰囲気下での測定に必要な機器が設けられていて、
所望の真空雰囲気下での測定評価を行えるようになって
いる。排気ポンプ２２は、ターボポンプ、ロータリーポ
ンプからなる通常の高真空装置系と更に、イオンポンプ
等からなる超高真空装置系とにより構成されている。こ
こに示した電子源基板を配した真空処理装置の全体は、
不図示のヒーターにより２００度まで加熱できる。従っ
て、この真空処理装置を用いると、前述の通電フォーミ
ング以降の工程も行うことができる。

【００７０】図８は、図７に示した真空処理装置を用い
て測定された放出電流Ｉｅ、素子電流Ｉｆと素子電圧Ｖ
ｆの関係を模式的に示した図である。図８においては、
放出電流Ｉｅが素子電流Ｉｆに比べて著しく小さいの
で、任意単位で示している。なお、縦・横軸ともリニア
スケールである。

【００７１】図８からも明らかなように、本発明を適用
可能な表面伝導型電子放出素子は、放出電流Ｉｅに関し
て対する三つの特徴的性質を有する。

【００７２】即ち、（ｉ）本素子はある電圧（しきい値
電圧と呼ぶ、図８中のＶｔｈ）以上の素子電圧を印加す
ると急激に放出電流Ｉｅが増加し、一方しきい値電圧Ｖ
ｔｈ以下では放出電流Ｉｅがほとんど検出されない。つ
まり、放出電流Ｉｅに対する明確なしきい値電圧Ｖｔｈ
を持った非線形素子である。

【００７３】（ｉｉ）放出電流Ｉｅが素子電圧Ｖｆに単
調増加依存するため、放出電流Ｉｅは素子電圧Ｖｆで制
御できる。

【００７４】（ｉｉｉ） アノード電極２５に捕捉され
る放出電荷は、素子電圧Ｖｆを印加する時間に依存す
る。つまり、アノード電極２５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。

【００７５】以上の説明より理解されるように、本発明
を適用可能な表面伝導型電子放出素子は、入力信号に応
じて、電子放出特性を容易に制御できることになる。こ
の性質を利用すると複数の電子放出素子を配して構成し
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８においては、素子電流Ｉｆが素子電圧
Ｖｆに対して単調増加する（以下、「ＭＩ特性」とい
う。）例を実線に示した。素子電流Ｉｆが素子電圧Ｖｆ
に対して電圧制御型負性抵抗特性（以下、「ＶＣＮＲ特
性」という。）を示す場合もある（不図示）。これら特
性は、前述の工程を制御することで制御できる。

【００７７】本発明を適用可能な電子放出素子の応用例
について以下に述べる。本発明を適用可能な表面伝導型
電子放出素子の複数個を基板上に配列し、例えば電子源
あるいは、画像形成装置が構成できる。

【００７８】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。

【００７９】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
子を制御駆動するはしご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。

【００８０】本発明を適用可能な表面伝導型電子放出素
子については、前述したとおり（ｉ）乃至（ｉｉｉ）の
特性がある。即ち、表面伝導型電子放出素子からの放出
電子は、しきい値電圧以上では対向する素子電極間に印
加するパルス状電圧の波高値と巾で制御できる。一方、
しきい値電圧以下では、殆ど放出されない。この特性に
よれば、多数の電子放出素子を配置した場合において
も、個々の素子に、パルス状電圧を適宜印加すれば、入
力信号に応じて、表面伝導型電子放出素子を選択して電
子放出量を制御できる。

【００８１】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て
い、図９を用いて説明する。図９において、３１は電子
源基板、３２はＸ方向配線、３３はＹ方向配線である。
３４は表面伝導型電子放出素子、３５は結線である。表
面伝導型電子放出素子３４は、前述した平面型が好まし
い。

【００８２】ｍ本のＸ方向配線３２は、ＤＸ１，ＤＸ
２，…ＤＸｍからなり、真空蒸着法、印刷法、スパッタ
法等を用いて形成された導電性金属等で構成することが
できる。配線の材料、膜厚、巾は、適宜設計される。Ｙ
方向配線３３は、ＤＹ１，ＤＹ２…ＤＹｎのｎ本の配線
よりなり、Ｘ方向配線３２と同様に形成される。これら
ｍ本のＸ方向配線３２とｎ本のＹ方向配線３３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３２を形成した基板３１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３２とＹ方向配線３３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３２とＹ方向配線３３は、それぞれ外部端子として引
き出されている。

【００８４】表面伝導型放出素子３４を構成する一対の
電極（不図示）は、ｍ本のＸ方向配線３２とｎ本のＹ方
向配線３３と導電性金属等からなる結線３５によって電
気的に接続されている。

【００８５】配線３２と配線３３を構成する材料、結線
３５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、またそれぞれ異なってもよい。これら材料は、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。

【００８６】Ｘ方向配線３２には、Ｘ方向に配列した表
面伝導型放出素子３４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３３には、Ｙ方向に配列した表面伝導型
放出素子３４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１０と図１１
及び図１２を用いて説明する。図１０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１１は、図
１０の画像形成装置に使用される蛍光膜の模式図であ
る。図１２は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。

【００８９】図１０において、４１は電子放出素子を複
数配した電子源基板、４７は電子源基板４１を固定した
リアプレート、５２はガラス基板４９の内面に蛍光膜５
０とメタルバック５１等が形成されたフェースプレート
である。４８は支持枠であり該支持枠４８には、リアプ
レート４７、フェースプレート５２がフリットガラス等
を用いて接続されている。５４は外囲器であり、例えば
大気中あるいは、窒素中で、４００〜５００度の温度範
囲で１０分以上焼成することで、封着して構成される。

【００９０】４４は、図１〜３における電子放出部に相
当する。４２，４３は、表面伝導型電子放出素子の一対
の素子電極と接続されたＸ方向配線及びＹ方向配線であ
る。

【００９１】外囲器５４は、上述の如く、フェースプレ
ート５２、支持枠４８、リアプレート４７で構成され
る。リアプレート４７は主に基板４１の強度を補強する
目的で設けられるため、基板４１自体で十分な強度を持
つ場合は別体のリアプレート４７は不要とすることがで
きる。

【００９２】即ち、基板４１に直接支持枠４８を封着
し、フェースプレート５２、支持枠４８及び基板４１で
外囲器５４を構成しても良い。一方、フェースプレート
５２、リアプレート４７間に、スペーサーとよばれる不
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５４を構成することもできる。

【００９３】図１１は、蛍光膜を示す模式図である。蛍
光膜５０は、モノクロームの場合は蛍光体のみから構成
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あるいはブラックマトリ
クスなどと呼ばれる黒色導電材４５と蛍光体４６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５０にお
ける外光反射によりコントラストの低下を抑制すること
にある。ブラックストライプの材料としては、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。

【００９４】ガラス基板４９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、印刷法等
が採用できる。蛍光膜５０の内面側には、通常メタルバ
ック５１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５
２側へ鏡面反射させ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。

【００９５】フェースプレート５２には、更に蛍光膜５
０の導電性を高めるため、蛍光膜５０の外面側に透明電
極（不図示）を設けてもよい。

【００９６】前述の封着を行う際には、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。

【００９７】図１０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。外囲器５４は前述の安定化
工程と同様に、適宜加熱しながら、イオンポンプ、ソー
プションポンプなどのオイルを使用しない排気装置によ
り不図示の排気管を通じて排気し、１×１０−⁵Ｐａ程
度の真空度の有機物質の十分少ない雰囲気にした後、封
止が成される。外囲器５４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できる。これは、
外囲器５４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５
４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Ｂ
ａ等が主成分であり、該蒸着膜の吸着作用により、たと
えば１．３×１０−³ないしは１．３×１０−⁵Ｐａの真
空度を維持するものである。ここで、表面伝導型電子放
出素子のフォーミング処理以降の工程は、適宜設定でき
る。

【００９８】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１２を用いて説明する。図１２において、
６１は画像表示パネル、６２は走査回路、６３は制御回
路、６４はシフトレジスタである。６５はラインメモ
リ、６６は同期信号分離回路、６７は変調信号発生器、
ＶｘおよびＶａは直流電圧源である。

【００９９】表示パネル６１は、端子Ｄｏｘｌ乃至Ｄｏ
ｘｍ、端子Ｄｏｙｌ乃至Ｄｏｙｎ、及び高圧端子Ｈｖを
介して外部の電気回路と接続している。端子Ｄｏｘｌ乃
至Ｄｏｘｍには、表示パネル内に設けられている電子
源、即ち、Ｍ行Ｎ列の行列状にマトリクス配線された表
面伝導型電子放出素子群を一行（Ｎ素子）ずつ順次駆動
する為の走査信号が印加される。

【０１００】端子Ｄｙｌ乃至Ｄｙｎには、前記走査信号
により選択された一行の表面伝導型電子放出素子の各素
子の出力電子ビームを制御する為の変調信号が印加され
る。高圧端子Ｈｖには、直流電圧源Ｖａより、例えば１
０Ｋ［Ｖ］の直流電圧が供給されるが、これは表面伝導
型電子放出素子から放出される電子ビームに蛍光体を励
起するのに十分なエネルギーを付与する為の加速電圧で
ある。

【０１０１】走査回路６２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を備えたもので（図
中、ＳｌないしＳｍで模式的に示している）ある。各ス
イッチング素子は、直流電圧源Ｖｘの出力電圧もしくは
０［Ｖ］（グランドレベル）のいずれか一方を選択し、
表示パネル６１の端子ＤｘｌないしＤｘｍと電気的に接
続される。Ｓｌ乃至Ｓｍの各スイッチング素子は、制御
回路６３が出力する制御信号Ｔｓｃａｎに基づいて動作
するものであり、例えばＦＥＴのようなスイッチング素
子を組み合わせることにより構成することができる。

【０１０２】直流電圧源Ｖｘは、本例の場合には表面伝
導型電子放出素子の特性（電子放出しきい値電圧）に基
づき走査されていない素子に印加される駆動電圧が電子
放出しきい値電圧以下となるような一定電圧を出力する
よう設定されている。

【０１０３】制御回路６３は、外部より入力する画像信
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６３は、同期信号
分離回路６６より送られる同期信号Ｔｓｙｎｃに基づい
て、各部に対してＴｓｃａｎおよびＴｓｆｔおよびＴｍ
ｒｙの各制御信号を発生する。

【０１０４】同期信号分離回路６６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為の回路で、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６６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Ｔｓ
ｙｎｃ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。該ＤＡＴＡ信号はシフトレジスタ６４に入力され
る。

【０１０５】シフトレジスタ６４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６３より送られる制御信号Ｔｓｆｔに基づいて動作
する（即ち、制御信号Ｔｓｆｔは、シフトレジスタ６４
のシフトクロックであるということもできる）。シリア
ル／パラレル変換された画像１ライン分（電子放出素子
Ｎ素子分の駆動データに相当）のデータは、Ｉｄｌ乃至
ＩｄｎのＮ個の並列信号として前記シフトレジスタ１０
４より出力される。

【０１０６】ラインメモリ６５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６３より送られる制御信号Ｔｍｒｙに従って適
宜Ｉｄｌ乃至Ｉｄｎの内容を記憶する。記憶された内容
は、Ｉ’ｄｌ乃至Ｉ’ｄｎとして出力され、変調信号発
生器６７に入力される。

【０１０７】変調信号発生器６７は、画像データＩ’ｄ
ｌ乃至Ｉ’ｄｎの各々に応じて表面伝導型電子放出素子
の各々を適切に駆動変調する為の信号源であり、その出
力信号は、端子Ｄｏｙｌ乃至Ｄｏｙｎを通じて表示パネ
ル６１内の表面伝導型電子放出素子に印加される。

【０１０８】前述したように、本発明を適用可能な電子
放出素子は放出電流Ｉｅに対して以下の基本特性を有し
ている。即ち、電子放出には明確なしきい値電圧Ｖｔｈ
があり、Ｖｔｈ以上の電圧を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、
例えば電子放出閾値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を変化させる事により出力電子ビームの強度を制御す
ることが可能である。また、パルスの幅Ｐｗを変化させ
ることにより出力される電子ビームの電荷の総量を制御
する事が可能である。

【０１０９】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、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６７として、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パルスの波高
値を変調するような電圧変調方式の回路を用いることが
できる。

【０１１０】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６７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。

【０１１１】シフトレジスタ６４やラインメモリ６５
は、デジタル信号式のものをもアナログ信号式のものを
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。

【０１１２】デジタル信号式を用いる場合には、同期信
号分離回路６６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６６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６５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６７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６７には、例えはＤ／Ａ変換回路を用
い、必要に応じて増幅回路などを付加する。パルス幅変
調方式の場合、変調信号発生器６７には、例えば高速の
発振器およ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）を組み合せた回路を
用いる。必要に応じて、比較器の出力するパルス幅変調
された変調信号を表面伝導型電子放出素子の駆動電圧に
まで電圧増幅するための増幅器を付与することもでき
る。

【０１１３】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６７には、例えばオペアンプなどを
用いた増幅回路を採用でき、必要に応じてレベルシフト
回路などを付加することもできる。パルス幅変調方式の
場合には、例えば、電圧制御型発振回路（ＶＣＯ）を採
用でき、必要に応じて表面伝導型電子放出素子の駆動電
圧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。

【０１１４】このような構成をとり得る本発明を適用可
能な画像表示装置においては、各電子放出素子に、容器
外端子Ｄｏｘ１乃至Ｄｏｘｍ、Ｄｏｙ１乃至Ｄｏｙｎを
介して電圧を印加することにより、電子放出が生ずる。
高圧端子Ｈｖを介してメタルバック５１、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５０に衝突し、発光が生
じて画像が形成される。

【０１１５】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方式など他、
これよりも、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。

【０１１６】次にはしご型配置の電子源及び画像形成装
置について図１３及び図１４を用いて説明する。

【０１１７】図１３は、はしご型配置の電子源の一例を
示す模式図である。図１３において、７１は電子源基
板、７２は電子放出素子である。７３、Ｄｘ１〜Ｄｘ１
０は、電子放出素子７２を接続するための共通配線であ
る。電子放出素子７２は、基板７１上に、Ｘ方向に並列
に複数個配されている（これを素子行と呼ぶ）。この素
子行が複数個配されて、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、電子ビームを放出しない素子行には、電子放出しき
い値以下の電圧を印加する。各素子行間の共通配線Ｄｘ
２〜Ｄｘ９は、例えはＤｘ２，Ｄｘ３を同一配線とする
こともできる。

【０１１８】図１４は、はしご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。７５はグリッド電極、７６は電子が通過するため
空孔、７７はＤｏｘ１，Ｄｏｘ２，…Ｄｏｘｍよりなる
容器外端子である。７８は、クリッド電極１２０と接続
されたＧ１，Ｇ２，…Ｇｎからなる容器外端子、７９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１４においては、図１０、図１３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１０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７９とフェースプレート５２の間にグリ
ッド電極７５を備えているか否かである。

【０１１９】図１４においては、基板４１とフェースプ
レート５２の間には、グリッド電極７５が設けられてい
る。グリッド電極７５は、表面伝導型放出素子から放出
された電子ビームを変調するためのものであり、はしご
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７６が設けられている。グリッドの形
状や設置位置は図１４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、グリッドを表面伝導型放出素子の周
囲や近傍に設けることもできる。

【０１２０】容器外端子７７およびグリッド容器外端子
７８は、不図示の制御回路と電気的に接続されている。

【０１２１】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。

【０１２２】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。

【０１２３】

【実施例】以下に本発明の実施例について説明するが、
本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

【０１２４】［実施例１］電子放出素子として図３
（ａ）および（ｂ）に示すタイプの電子放出素子を基板
上に複数配置したものを作製した。図３（ａ）は本素子
の平面図を、図３（ｂ）は断面図をそれぞれ示してい
る。図１を用いて本実施例の電子放出素子の作製方法を
述べる。

【０１２５】１）基板１として石英基板を用い、これを
洗剤、純水及び有機溶剤を用いて十分に洗浄後、２００
℃の熱風で乾燥した。該基板上に、オフセット印刷によ
り素子電極２，３を形成した（図１（ａ））。本実施例
においてインキは有機金属からなる白金レジネートペー
ストを用いた。石英基板上のインキは約７０℃の乾燥と
約５８０℃の焼成により白金からなる素子電極として形
成される。焼成後の素子電極２，３間の間隔は３０μ
ｍ、各素子電極２，３の幅は５００μｍ、厚さは０．１
μｍとした。

【０１２６】２）続いてバブルジェット式のインクジェ
ット装置により、有機パラジウムモノエタノールアミン
錯体を含む溶液の液滴を素子電極２，３間に２滴ずつ付
与した（図１（ｂ）、（ｃ））。

【０１２７】３）液滴が付与された基板１を３００℃で
１０分加熱することにより、各素子電極間にＰｄＯから
なる導電性膜を形成した（図１（ｄ））。

【０１２８】４）次に、各素子電極２，３間に導電性膜
が形成されているかを検査するために、各対の素子電極
間に順次抵抗測定用プローブをあて、抵抗値を測定し
た。基準の抵抗値を２×１０⁴ Ω／□とし、この値から
２０％以上抵抗値のずれたものを不良と判定した。

【０１２９】５）バブルジェット式のインクジェット装
置を用いて、分子量１００，０００、ケン化度８５％の
ポリビニルアルコールを１０重量％含む水溶液の液滴
を、不良と判定された導電性膜の全ての範囲に滴下した
（図１（ｅ））。その後溶媒を蒸発させることにより該
導電性膜上にポリビニルアルコールからなる被膜を形成
した（図１（ｆ））。

【０１３０】６）被膜が完全に乾燥した後、先端に３０
０μｍ径の吸引ノズルを有する吸引装置を被膜の上部約
２ｍｍの位置にあてて、被膜を吸引し、基板から剥離し
た。これにより被膜とともに導電性膜も完全に除去する
ことができた（図１（ｇ））。

【０１３１】７）上記工程により導電性膜を除去した部
分に、２）及び３）の工程と同様にして、再度導電性膜
を形成した。新たに形成された導電性膜が正常に形成さ
れているか確認するため、４）と同様の方法で電極間の
抵抗値を測定したところ、基準範囲内の良好な値を示し
た。

【０１３２】８）以上の工程により得られた各々の素子
電極２，３間に、不図示の電源により１．３×１０−⁴
Ｐａの真空容器（不図示）中で、それぞれ図６（ｂ）に
示した波形の電圧パルスを印加し、導電性膜４を通電処
理（フォーミング処理）することにより電子放出部５を
形成した。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、本実施例ではＴ１を１ｍｓｅｃ，
Ｔ２を１０ｍｓｅｃとし、三角波の波高値（フォーミン
グ時のピーク電圧）は０．１Ｖステップで昇圧させた。
またフォーミング処理中は、フォーミングパルスの休止
時間内に０．１Ｖの抵抗測定用パルスを挿入し、抵抗値
が１素子あたり１００Ωを越えたところでフォーミング
を終了した。

【０１３３】９）次に真空容器中にアセトンを導入し、
圧力を１．３×１０−⁴Ｐａとし、各素子電極間に上記
フォーミング工程と同様に電圧を印加して活性化処理を
行った。この時の電圧波形は、図６（ｂ）に示した波形
とは異なり矩形波であり、パルス幅Ｔ１＝１ｍｓｅｃ、
パルス間隔Ｔ２＝１０ｍｓｅｃとし、波高地は１０から
１６Ｖまで３ｍＶ／ｓｅｃで徐々に増加させた。

【０１３４】１０）以上のようにして形成した電子放出
素子１００素子に電子放出特性を測定した。その結果、
素子電流Ｉｆは、１．０ｍＡ±０．１ｍＡ、放出電流Ｉ
ｅは０．９５μＡ±０．１μＡであった。

【０１３５】以上説明した実施例中、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印加してフォー
ミング処理を行っているが、素子の電極間に印加する波
形は三角波に限定することはなく、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の値に限ることなく、電子放出部が
良好に形成されれば所望の値を選択することが出来る。

【０１３６】［実施例２］図９に示すようなマトリクス
状に配線した素子電極を実施例１と同様の方法で基板上
に形成し、電子源基板を作製した。

【０１３７】導電性膜の形成プロセスは、以下の方法で
行った。まず実施例１の２）〜４）と同様の方法で導電
性膜を形成した後、各々の電極間の抵抗値を測定し各導
電性膜の形成状態を検査した。次に、前記検査において
不良と判定された導電性膜について、電子源を約１５０
℃に保持しながら、図４に示す二重構造のノズルを用い
て、不良素子の部分を局部的に還元雰囲気に曝露した。
用いた気体は、水素Ｈ ₂ を窒素Ｎ₂ により希釈した混合
ガスで、水素の含有率は２％とした。なお、水素の空気
中における爆発範囲の下限は４％であり、上記混合ガス
を使用するにあたっては、製造装置周辺の排気を十分に
行えばよく、特別の防爆設備は必要としない。この処理
により、当該部分のＰｄＯ微粒子がＰｄ微粒子になり、
導電性膜のガラス基板に対する密着強度が低下する。従
って導電性膜の除去をより容易で確実に行うことができ
た。

【０１３８】続いて除去後の電極間に実施例１の７）と
同様の方法で導電性膜を再び形成し、さらに実施例１の
８）、９）と同様の方法で電子放出素子を作製し、電子
放出特性を測定した結果、実施例１と同様の電子放出特
性が得られた。

【０１３９】［実施例３］不良素子に付与する溶液中の
高分子材料に以下のものを用いた以外は前述の実施例２
と同様である。本実施例では、実施例２で用いたポリビ
ニルアルコールの代わりに、ビニルアルコール（モノマ
ー単位８０％）とアルキルビニルエーテル（モノマー単
位２０％）の共重合体を用いた。溶液は高分子濃度１０
％の水溶液とし、前述と同様の方法で導電性膜上に付与
した。不良の導電性膜は容易で確実に除去することがで
きた。

【０１４０】［実施例４］不良素子に付与する溶液中の
高分子材料に以下のものを用いた以外は前述の実施例２
と同様である。本実施例では、実施例２で用いたポリビ
ニルアルコールの代わりに、酢酸ビニルエマルジョンを
用いた。溶液は高分子濃度１５％の水溶液とし、前述と
同様の方法で導電性膜上に付与した。不良の導電性膜は
容易で確実に除去することができた。

【０１４１】［実施例５］高分子被膜及び導電性膜を剥
離するための剥離手段に以下のものを用いた以外は前述
の実施例２と同様である。本実施例では、実施例２で用
いた吸引装置の代わりに、５ｃｍ径の吸引口を有する吸
引装置を用い、吸引口を基板上部約２ｍｍの位置にあて
て吸引することにより、基板上の不良素子部分に形成し
た被膜全てを一度に剥離した。これにより被膜とともに
導電性膜も完全に除去することができた。

【０１４２】［実施例６］高分子被膜及び導電性膜を剥
離するための剥離手段に以下のものを用いた以外は前述
の実施例２と同様である。本実施例では、実施例２で用
いた吸引装置の代わりに、先端に３００μｍ径の噴出ノ
ズルを有する気体噴出装置を用い、ノズル先端を被膜の
斜め上部約２ｍｍの位置にあて、窒素ガスを噴射するこ
とにより被膜を基板から剥離した。これにより被膜とと
もに導電性膜も完全に除去することができた。

【０１４３】［実施例７］高分子被膜及び導電性膜を剥
離するための剥離手段に以下のものを用いた以外は前述
の実施例２と同様である。本実施例では、実施例２で用
いた吸引装置の代わりに、５ｃｍ径の噴出口を有する気
体噴出装置を用い、噴出口を被膜の斜め上部にあて、窒
素ガスを噴射することにより基板上の不良素子部分に形
成した被膜全てを一度に剥離した。これにより被膜とと
もに導電性膜も完全に除去することができた。

【０１４４】［実施例８］高分子被膜及び導電性膜を剥
離するための剥離手段に以下のものを用いた以外は前述
の実施例２と同様である。本実施例では、実施例２で用
いた吸引装置の代わりに、先端が約５０μｍの金属針を
用いた。針の先端を高分子被膜に接触させ、上部に引き
上げることにより高分子被膜及び導電性膜を基板から容
易で確実に除去することができた。

【０１４５】［実施例９］被膜形成性高分子材料を含む
溶液の液滴を不良導電性膜上に付与する手段としてピエ
ゾシェット式のインクジェット装置を用いた以外は、実
施例２と同様の方法で電子放出素子を作製した結果、同
様の効果を得ることができる。

【０１４６】［実施例１０］本実施例は、実施例２と同
様の方法で電極間２，３間に導電性膜を形成し、続いて
実施例１の工程８）と同様の方法で電子放出部を形成し
た後、以下の工程を行うものである。

【０１４７】工程の後、各素子に順次三角波パルスを印
加してＩｆ−Ｖｆ特性を測定する。但し三角波パルスは
１２Ｖとする。各素子に対して、１００回パルスを印加
して測定し、その平均値をとった。このデータからＩｆ
のＶｆに対する２次微分を算出し、そのピークでのＶｆ
をしきい値Ｖｔｈとみなし、Ｖｔｈ＝１０．０±１．０
の範囲に入る素子を正常とし、他の素子は不良とした。
ほとんどの素子は正常であったが、同様に作製した多数
の基板の中には不良と判定される素子を含むものもあっ
た。

【０１４８】基板を真空容器から取り出し、不良と判定
した導電性膜を顕微鏡で観察したところ、電子放出部が
完全に形成されず、導電性膜の一部がつながったままに
なっていたり、電子放出部の一部のみが大きく開いてい
る状態が観察された。これらの素子について、実施例１
と同様の方法で導電性膜を除去した後、新たに導電性膜
を形成し、上記の工程を繰り返して不良のない素子に修
正することができた。

【０１４９】［実施例１１］本実施例は、多数の表面伝
導型電子放出素子を単純マトリクス配置した画像形成装
置の例である。電子源の一部の平面図を図１５に、図１
５中のＡ−Ａ′断面図を図１６に、さらに電子源の作製
方法を図１７及び図１８に示す。但し、図１５、図１
６、図１７及び図１８において同じ信号を示したものは
同じものを表わす。ここで１は絶縁性基板、４２は図１
０のＤｘｍに対応するＸ方向配線（下配線とも呼ぶ）、
４３は図１０のＤｙｎ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薄膜、２，３は素子電
極、９１は層間絶縁層、９２は素子電極２と下配線４２
との電気的接続のためのコントタクトホールである。

【０１５０】工程−ａ 洗浄化した青板ガラス上に厚さ０．５μｍのシリコン酸
化膜をスパッタ法で形成した基板１上に、真空蒸着によ
り厚さ５ｎｍのＣｒ、厚さ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４２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４２を形成する。

【０１５１】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９１をＲＦスパッタ法により堆積する。

【０１５２】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９
２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９１をエッチングしてコンタ
クトホール９２を形成するエッチングはＣＦ４とＨ₂ ガ
スを用いたＲＩＥ(Reactive Ion Etching)法によった。

【０１５３】工程−ｄ その後、素子電極２と素子電極間ギャップＧ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５ｎｍのＴ
ｉ、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、素子電極間隔Ｌ１は１０μｍとし、素子電
極の幅Ｗ１を３００μｍ、を有する素子電極２，３を形
成した。

【０１５４】工程−ｅ 素子電極２，３の上に上配線４３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４３を形成し
た。

【０１５５】工程−ｆ インクジェット装置として、圧電素子によるピエゾイン
クジェット方式の装置を用い、実施例２と同様の水溶液
を素子電極は２，３間に付与した。次に、液滴が形成さ
れた絶縁性基板１に２７０℃で１０分間の加熱焼成処理
をし、酸化パラジウム（ＰｄＯ）微粒子からなる導電性
薄膜４を形成した。なお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、あるいは、重なり合った
状態（島状も含む）の膜をいう。

【０１５６】工程−ｇ 次に、各素子電極２，３間に導電性膜が形成されている
かを検査するために、各対の素子電極間の抵抗値を測定
した。基準の抵抗値を２×１０⁴ Ω／□とし、この値か
ら２０％以上抵抗値のずれたものを不良と判定した。

【０１５７】工程−ｈ 前記検査において不良と判定された導電性膜について電
子源を約１５０℃に保持しながら、図４に示す二重構造
のノズルを用いた、不良素子の部分を局部的に還元雰囲
気に曝露した。用いた気体は、水素Ｈ₂ を窒素Ｎ₂ によ
り希釈した混合ガスで、水素の含有率は２％とした。こ
の処理により、当該部分のＰｄＯ微粒子がＰｄ微粒子に
なり、導電性膜のガラス基板に対する密着強度が低下す
る。従って導電性膜の除去をより容易で確実に行うこと
ができる。

【０１５８】工程−ｉ バブルジェット式のインクジェット装置を用いて、分子
量１００，０００、ケン化度８５％のポリビニルアルコ
ールを１０重量％含む水溶液の液滴を、不良と判定され
た導電性膜の全ての範囲に滴下した。その後溶媒を蒸発
させることにより該導電性膜上にポリビニルアルコール
からなる被膜が形成された。

【０１５９】工程−ｊ 被膜が完全に乾燥した後、５ｃｍ径の吸引口を有する吸
引装置用い、その吸引口を基板上部約２ｍｍの位置にあ
てて吸引装置を作動させることにより、基板上の不良素
子部に形成した被膜全てを、基板から一度に剥離するこ
とができた。これにより被膜とともに導電性膜も完全に
除去することができた。

【０１６０】工程−ｋ 上記工程により導電性膜を除去した部分に、工程−ｆと
同様にして、再度導電性膜を形成した。新たに形成され
た導電性膜が正常に形成されているか確認するため、電
極間の抵抗値を測定したところ、基準範囲内の良好な値
を示した。

【０１６１】工程−ｌ コンタクトホール９２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Ｔ
ｉ、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９２を埋め込んだ。以上の工程により絶縁性基板１
上に下配線４２、層間絶縁層９１、上配線４３、素子電
極２，３，電子放出部形成用薄膜４等を形成した。

【０１６２】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１０と図１１を用
いて説明する。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１をリアプレート４７上に
固定した後、基板１の５ｍｍ上方に、フェースプレート
５２（ガラス基板４９の内面に蛍光膜５０とメタルバッ
ク５１が形成されて構成される）を支持枠４８を介して
配置し、フェースプレート５２、支持枠４８、リアプレ
ート４７の接合部にフリットガラスを塗布し、大気中あ
るいは窒素雰囲気中で４００℃〜５００℃で１０分以上
焼成することで封着した（図１０）。またリアプレート
４７への基板１の固定もフリットガラスで行った。

【０１６３】図１０において、４４は電子放出素子、４
２，４３はそれぞれＸ方向及びＹ方向の配線である。蛍
光膜５０は、モノクロームの場合は蛍光体のみから成る
が、本実施例では蛍光体はストライプ形状を採用し、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
体を塗布し、蛍光膜５０を作製した。ブラックストライ
プの材料として通常良く用いられている黒鉛を主成分と
する材料を用いたガラス基板４９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５０の内面側に
は通常メタルバック５１が設けられる。メタルバック
は、蛍光膜作製後、蛍光膜５０の内面側表面の平滑化処
理（通常フィルミングと呼ばれる）を行い、その後、Ａ
ｌを真空蒸着することで作製した。

【０１６４】フェースプレート４７には、更に蛍光膜５
０の導電性を高めるため、蛍光膜５０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、メタルバックのみで十分な導伝性が得られたので省
略した。

【０１６５】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。

【０１６６】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）を通じ真空ポンプ２２にて排
気し、十分な真空度に達した後、容器外端子Ｄｘｏ１〜
ＤｏｘｍとＤｏｙ１〜Ｄｏｙｎを通じ電子放出素子４４
の電極２，３間に電圧を印加し、電子放出部５を、電子
放出部形成用薄膜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。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、本実施例ではＴ１を１ｍ秒、Ｔ
２を１０ｍ秒とし、三角波の波高値（フォーミング時の
ピーク電圧）は４Ｖであり、フォーミング処理は約１．
３×１０^-4Ｐａの真空雰囲気下で６０秒間行った。

【０１６７】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。次
に１．３×１０^-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
った。

【０１６８】最後に封止後の真空度を維持するために、
ゲッター処理を行った。これは、封止を行う直前に、高
周波加熱等の加熱法により、画像形成装置内の所定の位
置（不図示）に配置されたゲッターを加熱し、蒸着膜を
形成処理した。ゲッターはＢａ等を主成分とした。

【０１６９】以上のように完成した本発明の画像表示装
置において、各電子放出素子には、容器外端子Ｄｘ１〜
Ｄｘｍ、Ｄｙ１〜Ｄｙｎを通じ、走査信号及び変調信号
を不図示の信号発生手段よりそれぞれ、印加することに
より、電子放出させ、高圧端子Ｈｖを通じ、メタルバッ
ク５１に数ｋＶ以上の高圧を印加し、電子ビームを加速
し、蛍光膜５０に衝突させ、励起・発光させることで画
像を表示した。

【０１７０】以上の方法で作製した画像形成装置におい
ては、不良と判定され、修正を行った素子を含めすべて
の電子放出特性は均一であった。

【０１７１】［比較例］以下の方法で画像形成装置を作
成した。

【０１７２】まず実施例１１の工程ａからｆ、続いてｌ
と同様の工程を行い、絶縁性基板上に下配線、層間絶縁
層、上配線、素子電極、導電性膜を有する電子源基板を
作製した。ここでは電子放出素子の形成状態の検査、修
正は行わず、引き続き、以上で作製した電子源基板を用
いて図１０の画像形成装置を実施例１１と同様の方法で
作製し、電子放出特性を測定したところ、一部異常な特
性を示す素子が見られた。

【０１７３】

【発明の効果】以上説明した本発明によれば、不良の導
電性膜を良好な導電性膜に修正することができるため、
製造の歩留まりを著しく向上させることができる。さら
に多数の電子放出素子を集積した電子源を用いた画像形
成装置を作製する場合に、製品の歩留まりを著しく向上
させることができ、画像欠陥がなく、輝度のばらつきを
抑制した良好な表示装置、画像形成装置を安定して提供
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の適用可能な表面伝導型電子放出素子の
製造方法の一例を示す模式的図である。

【図２】本発明の適用可能な表面伝導型電子放出素子の
製造方法の他の例を示す模式的図である。

【図３】本発明の適用可能な表面伝導型電子放出素子の
一例を示す模式的平面図及び断面図である。

【図４】局所的に還元雰囲気を形成する装置の構成を示
す模式図である。

【図５】不良の導電性膜上に形成した被膜及び導電性膜
を除去する手段を示す模式図である。

【図６】表面伝導型電子放出素子の製造に際して採用で
きる通電フォーミング処理における電圧波形の一例を示
す模式図である。

【図７】測定評価機能を備えた真空処理装置の一例を示
す模式図である。

【図８】本発明の適用可能な表面伝導型電子放出素子に
ついての放出電流Ｉｅ、素子電流Ｉｆと素子電圧Ｖｆの
関係の一例を示すグラフである。

【図９】本発明の適用可能な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１０】本発明の適用可能な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１１】図１０の表示パネルに適用し得る蛍光膜一例
を示す模式図である。

【図１２】図１０の表示パネルに接続し得るＮＴＳＣ方
式のテレビ信号に応じて表示を行うための駆動回路の一
例を示すブロック図である。

【図１３】本発明の適用可能な梯子配置の電子源の一例
を示す模式図である。

【図１４】図１３の電子源を用いた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１５】本発明の適用可能な画像形成装置の電子源部
の一例を示す模式図である。

【図１６】図１５中のＡ−Ａ′断面図を表す模式図であ
る。

【図１７】本発明の適用可能な画像形成装置の電子源部
の製造方法を示す模式図である。

【図１８】本発明の適用可能な画像形成装置の電子源部
の製造方法を示す模式図である。

【図１９】従来の表面伝導型電子放出素子の一例を示す
模式図である。

【符号の説明】 １ 基板 ２，３ 素子電極 ４ 導電性薄膜 ５ 電子放出部 ６，７ 液滴付与手段 ８ 導電性膜の原材料を含む液滴 ９ 被膜形成性高分子を含む液滴 １０ 高分子薄膜 １１ 内側ノズル １２ 外側ノズル １３ 気流 １４ 導電性膜 １５ ノズル １６ 吸引口 １７ 金属針 ２１ 真空容器 ２２ 排気ポンプ ２３ 電源 ２４ 電流計 ２５ アノード電極 ２６ 高圧電源 ２７ 電流計 ３１ 電子源基板 ３２ Ｘ方向配線 ３３ Ｙ方向配線 ３４ 表面伝導型電子放出素子 ３５ 結線 ４１ 電子源基板 ４２ Ｘ方向配線 ４３ Ｙ方向配線 ４４ 電子放出部 ４５ 黒色部材 ４６ 蛍光体 ４７ リアプレート ４８ 支持枠 ４９ ガラス基板 ５０ 蛍光膜 ５１ メタルバック ５２ フェースプレート ５３ 高圧端子 ５４ 外囲器 ６１ 表示パネル ６２ 走査回路 ６３ 制御回路 ６４ シフトレジスタ ６５ ラインメモリ ６６ 同期信号分離回路 ６７ 変調信号発生器 ＶｘおよびＶａ 直流電圧源 ７１ 電子源基板 ７２ 電子放出素子 ７３ 共通配線 ７４ 電子放出素子 ７５ グリッド電極 ７６ 開口 ７７ 容器外端子 ７８ 共通配線 ７９ 電子源基板 ９１ 層間絶縁層 ９２ コンタクトホール

Claims (33)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板上に一対の対向する素子電極を設
   け、前記素子電極間に導電性物質を含む導電性液滴を付
   与し、前記導電性液滴を加熱することにより導電性薄膜
   を形成し、前記導電性薄膜の一部をフォーミング処理し
   て電子放出部となした電子放出素子の製造方法であっ
   て、 前記導電性薄膜、及び／又は前記電子放出部を検査し、 前記検査結果に基づいて、前記導電性薄膜、及び／又は
   前記電子放出部を除去し、前記除去後に再び、前記導電
   性薄膜、及び／又は前記電子放出部を形成することを特
   徴とする電子放出素子の製造方法。
2. 【請求項２】 液体に熱エネルギーを与えて気泡を発生
   させることにより液滴を吐出させるインクジェット装置
   を用いて、前記導電性液滴を付与することを特徴とする
   請求項１記載の電子放出素子の製造方法。
3. 【請求項３】 圧電素子により液滴を吐出させるインク
   ジェット装置を用いて、前記導電性液滴を付与すること
   を特徴とする請求項１記載の電子放出素子の製造方法。
4. 【請求項４】 前記電子放出素子は、表面伝導型電子放
   出素子であることを特徴とする請求項１記載の電子放出
   素子の製造方法。
5. 【請求項５】 前記除去に先立ち、前記導電性薄膜を還
   元性ガス雰囲気に暴露することを特徴とする請求項１記
   載の電子放出素子の製造方法。
6. 【請求項６】 前記除去に先立ち、高分子化合物を含む
   高分子化合物液滴を前記導電性薄膜上に付与し、前記高
   分子化合物液滴を乾燥させることにより高分子化合物膜
   を形成することを特徴とする請求項１記載の電子放出素
   子の製造方法。
7. 【請求項７】 液体に熱エネルギーを与えて気泡を発生
   させることにより液滴を吐出させるインクジェット装置
   を用いて、前記高分子化合物液滴を付与することを特徴
   とする請求項６記載の電子放出素子の製造方法。
8. 【請求項８】 圧電素子により液滴を吐出させるインク
   ジェット装置を用いて、前記高分子化合物液滴を付与す
   ることを特徴とする請求項７記載の電子放出素子の製造
   方法。
9. 【請求項９】 前記導電性薄膜、及び／又は前記電子放
   出部に気体を吹き付けることにより、前記除去を行うこ
   とを特徴とする請求項１記載の電子放出素子の製造方
   法。
10. 【請求項１０】 前記導電性薄膜、及び／又は前記電子
    放出部を吸引することにより、前記除去を行うことを特
    徴とする請求項１記載の電子放出素子の製造方法。
11. 【請求項１１】 前記導電性薄膜、及び／又は前記電子
    放出部を掻きとることにより、前記除去を行うことを特
    徴とする請求項１記載の電子放出素子の製造方法。
12. 【請求項１２】 基板上に一対の対向する素子電極を設
    け、前記素子電極間に導電性物質を含む導電性液滴を付
    与し、前記導電性液滴を加熱することにより導電性薄膜
    を形成し、前記導電性薄膜の一部をフォーミング処理し
    て電子放出部となした電子放出素子を複数配列した電子
    源基板の製造方法であって、 前記導電性薄膜、及び／又は前記電子放出部を検査し、 前記検査結果に基づいて、前記導電性薄膜、及び／又は
    前記電子放出部を除去し、前記除去後に再び、前記導電
    性薄膜、及び／又は前記電子放出部を形成することを特
    徴とする電子源基板の製造方法。
13. 【請求項１３】 液体に熱エネルギーを与えて気泡を発
    生させることにより液滴を吐出させるインクジェット装
    置を用いて、前記導電性液滴を付与することを特徴とす
    る請求項１２記載の電子源基板の製造方法。
14. 【請求項１４】 圧電素子により液滴を吐出させるイン
    クジェット装置を用いて、前記導電性液滴を付与するこ
    とを特徴とする請求項１２記載の電子源基板の製造方
    法。
15. 【請求項１５】 前記電子放出素子は、表面伝導型電子
    放出素子であることを特徴とする請求項１２記載の電子
    源基板の製造方法。
16. 【請求項１６】 前記除去に先立ち、前記導電性薄膜を
    還元性ガス雰囲気に暴露することを特徴とする請求項１
    ２記載の電子源基板の製造方法。
17. 【請求項１７】 前記除去に先立ち、高分子化合物を含
    む高分子化合物液滴を前記導電性薄膜上に付与し、前記
    高分子化合物液滴を乾燥させることにより高分子化合物
    膜を形成することを特徴とする請求項１２記載の電子源
    基板の製造方法。
18. 【請求項１８】 液体に熱エネルギーを与えて気泡を発
    生させることにより液滴を吐出させるインクジェット装
    置を用いて、前記高分子化合物液滴を付与することを特
    徴とする請求項１７記載の電子源基板の製造方法。
19. 【請求項１９】 圧電素子により液滴を吐出させるイン
    クジェット装置を用いて、前記高分子化合物液滴を付与
    することを特徴とする請求項１７記載の電子源基板の製
    造方法。
20. 【請求項２０】 前記導電性薄膜、及び／又は前記電子
    放出部に気体を吹き付けることにより、前記除去を行う
    ことを特徴とする請求項１２記載の電子源基板の製造方
    法。
21. 【請求項２１】 前記導電性薄膜、及び／又は前記電子
    放出部にを吸引することにより、前記除去を行うことを
    特徴とする請求項１２記載の電子源基板の製造方法。
22. 【請求項２２】 前記導電性薄膜、及び／又は前記電子
    放出部を掻きとることにより、前記除去を行うことを特
    徴とする請求項１２記載の電子源基板の製造方法。
23. 【請求項２３】 基板上に一対の対向する素子電極を設
    け、前記素子電極間に導電性物質を含む導電性液滴を付
    与し、前記導電性液滴を加熱することにより導電性薄膜
    を形成し、前記導電性薄膜の一部をフォーミング処理し
    て電子放出部となした電子放出素子を複数配列した電子
    源基板と、前記電子放出素子から放出された電子を受け
    て発光する発光体と、外部信号に基づいて前記電子放出
    素子に印加する電圧を制御する駆動回路とを備えた画像
    形成装置の製造方法であって、 前記導電性薄膜、及び／又は前記電子放出部を検査し、 前記検査結果に基づいて、前記導電性薄膜、及び／又は
    前記電子放出部を除去し、前記除去後に再び、前記導電
    性薄膜、及び／又は前記電子放出部を形成することを特
    徴とする画像形成装置の製造方法。
24. 【請求項２４】 液体に熱エネルギーを与えて気泡を発
    生させることにより液滴を吐出させるインクジェット装
    置を用いて、前記導電性液滴を付与することを特徴とす
    る請求項２３記載の画像形成装置の製造方法。
25. 【請求項２５】 圧電素子により液滴を吐出させるイン
    クジェット装置を用いて、前記導電性液滴を付与するこ
    とを特徴とする請求項２３記載の画像形成装置の製造方
    法。
26. 【請求項２６】 前記電子放出素子は、表面伝導型電子
    放出素子であることを特徴とする請求項１記載の画像形
    成装置の製造方法。
27. 【請求項２７】 前記除去に先立ち、前記導電性薄膜を
    還元性ガス雰囲気に暴露することを特徴とする請求項２
    ３記載の画像形成装置の製造方法。
28. 【請求項２８】 前記除去に先立ち、高分子化合物を含
    む高分子化合物液滴を前記導電性薄膜上に付与し、前記
    高分子化合物液滴を乾燥させることにより高分子化合物
    膜を形成することを特徴とする請求項２３記載の電子放
    出素子の製造方法。
29. 【請求項２９】 液体に熱エネルギーを与えて気泡を発
    生させることにより液滴を吐出させるインクジェット装
    置を用いて、前記高分子化合物液滴を付与することを特
    徴とする請求項２８記載の画像形成装置の製造方法。
30. 【請求項３０】 圧電素子により液滴を吐出させるイン
    クジェット装置を用いて、前記高分子化合物液滴を付与
    することを特徴とする請求項２８記載の画像形成装置の
    製造方法。
31. 【請求項３１】 前記導電性薄膜、及び／又は前記電子
    放出部に気体を吹き付けることにより、前記除去を行う
    ことを特徴とする請求項２３記載の画像形成装置の製造
    方法。
32. 【請求項３２】 前記導電性薄膜、及び／又は前記電子
    放出部にを吸引することにより、前記除去を行うことを
    特徴とする請求項２３記載の画像形成装置の製造方法。
33. 【請求項３３】 前記導電性薄膜、及び／又は前記電子
    放出部を掻きとることにより、前記除去を行うことを特
    徴とする請求項２３記載の電子放出素子の製造方法。