JP3075535B2

JP3075535B2 - 電子放出素子、電子源及び画像形成装置の製造方法

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Publication number: JP3075535B2
Application number: JP11659499A
Authority: JP
Inventors: 珠代廣木
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1998-05-01
Filing date: 1999-04-23
Publication date: 2000-08-14
Anticipated expiration: 2019-04-23
Also published as: DE69913240T2; EP0954006A2; DE69913240D1; EP0954006B1; EP0954006A3; KR19990087997A; JP2000030605A; KR100321455B1; US6306001B1

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子放出素子の製
造方法、電子源の製造方法、および画像形成装置の製造
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】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）
（ＲａｄｉｏＥｎｇ．ＥｌｅｃｔｒｏｎＰｈｙ
ｓ．，１０，１２９０（１９６５））等により開示され
たものがある。

【０００３】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
電子放出素子としては、前記エリンソン等によるＳｎＯ
₂薄膜を用いたもの、Ａｕ薄膜によるもの［Ｇ．Ｄｉｔ
ｔｍｅｒ：“ＴｈｉｎＳｏｌｉｄＦｉｌｍｓ，９，
３１７（１９７２）］、Ｉｎ₂Ｏ₃／ＳｎＯ₂薄膜による
もの［Ｍ．ＨａｒｔｗｅｌｌａｎｄＣ．Ｇ．Ｆｏｎ
ｓｔａｄ）：ＩＥＥＥＴｒａｎｓ．ＥＤＣｏｎ
ｆ．，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（１９
８３）］等が報告されている。

【０００４】これらの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に模式的に
示す。図１９においては、基板１上に、導電性膜４が形
成されている。導電性膜４は、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、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、０．５〜１
ｍｍ、Ｗ′は、０．１ｍｍで設定されている。

【０００５】上述の表面伝導型放出素子は、構造が単純
で製造も容易であることから、大面積にわたり多数素子
を配列形成できる利点がある。そこで、この特徴を生か
せるようないろいろな応用が研究されている。例えば、
荷電ビーム源、画像形成装置（表示装置）等があげられ
る。多数の表面伝導型放出素子を配列形成した例として
は、後述する様に、並列に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電子源があげられる。ま
た、特に画像形成装置（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画像形成装置（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、自発光型の画像形成装置（表示装
置）の開発が、望まれてきた。自発光型画像形成装置
（表示装置）としては、表面伝導型放出素子を多数配置
した電子源と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画像形成装置
（表示装置）である画像形成装置が、あげられる（例え
ば、ＵＳＰ５０６６８８３）。

【０００６】大面積の電子源基板や、画像形成装置を安
価に製造しようとすれば、使用する部材のコストを下げ
る必要がある。このため、安価な材料であるソーダライ
ムガラスなどのアルカリ含有ガラスを基板として用いる
ことが考えられる。

【０００７】しかしながら、この様なアルカリ含有ガラ
スは、安価な反面、容易に移動し易いＮａイオンが、問
題となる場合があった。

【０００８】例えば、ＵＳＰ３８９６０１６には、液晶
表示装置の基板に青板ガラスを用いた際のＮａイオンの
問題が開示されている。ここでは、青板ガラスの表裏両
面に電極を配し、加熱と同時に電界を印加している。こ
のようにすることで、青板ガラスの、一方の表面からＮ
ａイオンを減少させ、液晶への影響を抑制している。

【０００９】また、特開平９−１７３３３号公報には、
表面伝導型電子放出素子において、Ｎａなどのアルカリ
を含有するガラス基板と、硫黄と有機金属を含有するペ
ーストを用いて素子電極を形成した場合の問題が開示さ
れている。具体的には、青板ガラスなどのアルカリ含有
ガラス基板上に、上記ペーストを印刷し焼成すること
で、素子電極表面にＮａと硫黄を含む化合物が析出する
ことが開示されている。そして、この化合物が、導電性
膜と素子電極との電気的接続を不安定にすることが開示
されている。そして、この解決手段として、素子電極を
形成した後、基板ごと洗浄し、その後に導電性膜を形成
する工程が開示されている。

【００１０】この様に、アルカリ含有ガラス（特に青板
ガラス）を電子デバイスに用いる場合には、さまざまな
工夫を必要とする場合が多い。

【００１１】図２２に従来の表面伝導型電子放出素子の
模式図を示す。図２２（Ａ）は、模式的平面図であり、
図２２（Ｂ）は図２２（Ａ）の断面模式図である。表面
伝導型電子放出素子においては、電子放出部５が形成さ
れる導電性膜４が、基板１の表面に接して形成される。

【００１２】図２３は、上記した表面伝導型電子放出素
子の作成方法を示す模式図である。表面伝導型電子放出
素子は、たとえば、以下のように作成される。

【００１３】まず、基板１上に電極２，３を形成する
（図２３（ａ））。

【００１４】次に、電極２，３間を接続する様に、導電
性膜を形成する（図２３（ｂ））。尚、ここでは、電極
２，３を形成した後に導電性膜を形成したが、逆に、導
電性膜を形成した後に電極を形成する場合もある。

【００１５】続いて、導電性膜４に通電する、通電フォ
ーミング工程を行う。通電方法は、例えば、前記した一
対の電極のうちの、一方の電極の電位を他方の電極の電
位よりも高いにように電圧を印加することで導電性膜４
に通電する。この通電により導電性膜に微少な間隙１１
を形成する（図２３（ｃ））。

【００１６】さらに、好ましくは、上記間隙部近傍を有
機物が存在する雰囲気と接触させた状態で、上記フォー
ミング工程と同様に、導電性膜に通電する通電活性化工
程を行う。この工程により、間隙１１内の基板上および
間隙近傍の導電性膜４上に炭素膜１０を形成する（図２
３（ｄ））。活性化工程により、上記フォーミングで形
成された間隙１１内に、さらに間隔の狭い炭素膜による
第二の間隙１２が形成される。尚、この活性化工程で印
加される電圧は、より質の高い炭素膜を得るために、上
記フォーミング工程で印加される電圧より高い電圧が好
ましく設定される。

【００１７】以上の工程により電子放出部５が形成され
る。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】上記した様に、表面伝
導型電子放出素子の電子放出部５を形成するためには、
通電処理が必要である。

【００１９】ところが、青板ガラスなどのＮａイオンが
移動し易いガラスを上記基板１として用いると、上記通
電処理時に発生する電界によりＮａイオンが移動し、上
記通電処理が不安定となる場合があった。

【００２０】具体的には、これは、Ｎａイオンの移動に
よる基板伝導（直流電流）の重畳、誘電分極によるエネ
ルギー損失（誘電損失）、内部起電力発生等の影響によ
り、上記一対の電極２，３間に電圧を印加することで投
入されたエネルギーの一部が、上記基板１で消費されて
しまうことに起因すると考えられる。

【００２１】このため、通電フォーミングにより形成さ
れる間隙１１の間隔や、形状に再現性がなくなる場合が
あった。また、基板１上に複数の電子放出素子を形成す
る場合には、各素子間で、間隙１１の形状や間隔にばら
つきが生じ、均一性に劣る場合があった。

【００２２】このような素子に更に、通電活性化工程を
行うと、間隙部１１に形成される炭素膜１０の膜厚や、
形状に再現性がなくなり、所望の電子放出特性が得られ
ない場合があった。また、基板１上に複数の電子放出素
子を形成する場合には、上記した通電フォーミング時に
発生した各素子間のばらつきに加え、炭素膜の膜厚や、
炭素膜により形成される第二の間隙１２のバラツキなど
を引き起こす場合があった。

【００２３】このように、素子間で電子放出部５の形状
に差が生じると、電子放出特性が不均一な電子源になっ
てしまう。

【００２４】また、このような電子源を用いた画像形成
装置では、輝度の不均一性や、ひどい場合には画素欠陥
などに現れ、表示品位の低下につながる。

【００２５】そこで、本発明は、通電処理時のＮａイオ
ンの影響を抑制する新規な方法を提供することを課題と
している。

【００２６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明は、対向する第一の主面と第二の主面とを有す
るナトリウム含有基板を用意する工程と、該第一の主面
上に配された導電性膜を前記第一の主面上に形成する工
程と、前記導電性膜が配された第一の主面の電位が前記
第二の主面の電位と異なるような電界を印加する電界印
加工程と、該電界印加工程の後に該導電性膜に通電処理
を施す。

【００２７】この電子放出素子の製造方法を用いること
により、Ｎａイオンを導電性膜が形成された第一の主面
側から基板裏面側に移動させることができる。

【００２８】このため、電界印加工程後に通電処理を行
うことで、通電処理時のＮａイオンの電界移動を抑制で
きる。その結果、電界印加工程後に行われる、通電フォ
ーミング処理や、通電活性化処理などの導電性膜への通
電処理が安定に行われ、再現性、均一性に優れた電子放
出素子、電子源ならびに画像形成装置が得られる。

【００２９】また、前記電界印加工程により印加される
電界強度は、２０ｋＶ／ｃｍ以下が好ましい。

【００３０】また、前記電界印加工程は、前記基板を加
熱した状態で行うことが好ましい。基板を加熱すると同
時に行うことにより、Ｎａイオンの移動が促進され、前
記Ｎａイオンを移動させるのに要する時間を短縮するこ
とができる。

【００３１】上記加熱方法は、どのような方法でも良
く、例えば、ヒータなどの加熱手段を前記第二の主面に
密着させることで行うことができる。あるいは、また、
基板全体を加熱する炉の様な加熱手段の中に、前記基板
を配置することにより行うこともできる。

【００３２】また、電子放出素子を複数配列形成した電
子源においては、前記電界印加工程は、上記電子放出素
子を駆動するための複数の配線に印加する電位と、第二
の主面に配された電極に印加される電位とを異なる様に
印加することが、好ましい。

【００３３】また、複数の電子放出素子を配列形成した
電子源と、画像形成部材とを有する画像形成装置の製造
方法においては、画像形成装置を構成する容器の封着工
程の加熱と同時に、前記電界印加工程を行うことが好ま
しい。

【００３４】さらには、前記封着後に、容器内部を減圧
状態に排気する際に容器を加熱する場合には、この加熱
時にも前記電界を印加することが好ましい。

【００３５】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態について説明する。図１は、本発明の特徴を最
も良く表す図であり、本発明の電子放出素子の１例を示
す模式図である。

【００３６】図１の（ａ）においては、基板１上に、素
子電極２，３、導電性膜４が設けられている。又、図１
（ｂ）に示すように、裏面電極６が基板裏面に設けられ
ている。

【００３７】図１は、本発明を適用できる電子放出素子
の構成を示す模式図であり、図１の（ａ）は平面図、図
１の（ｂ）は断面図である。

【００３８】図１の（ａ）においては、基板１上に、素
子電極２，３、導電性膜４、電子放出部５が設けられ、
基板１の裏面には、裏面電極６が設けられている。

【００３９】基板１は、ナトリウム含有ガラス基板であ
り、主に安価なソーダライムガラスを用いることができ
る。又、一般に、ナトリウムを含有させることで、ガラ
ス形成時の作業性が向上するため、様々なガラス材料に
ナトリウムが含有されている。たとえば、ナトリウムを
含有させた硼珪酸ガラス等の基板も本発明に用いること
ができる。更に、これらの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を用いることが
できる。ここで、ＳｉＯ₂を積層することで、基板から
のNa化合物の析出を抑制することができる。

【００４０】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
Ｎｉ，Ｃｒ，Ａｕ，Ｍｏ，Ｗ，Ｐｔ，Ｔｉ，Ａｌ，Ｃ
ｕ，Ｐｄ等の金属或は合金及びＰｄ，Ａｇ，Ａｕ，Ｒｕ
Ｏ₂，Ｐｄ−Ａｇ等の金属あるいは、金属酸化物とガラ
ス等から構成される印刷導体、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。

【００４１】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、数千オングスト
ロームから数百マイクロメートル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
慮して数マイクロメートルから数十マイクロメートルの
範囲とすることができる。

【００４２】素子電極幅Ｗは、電極の抵抗値、電子放出
特性を考慮して、数マイクロメートルから数百マイクロ
メートルの範囲とすることができる。

【００４３】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。

【００４４】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。通常は、数オ
ングストロームから数千オングストロームの範囲とする
のが好ましく、より好ましくは１０オングストロームよ
り５００オングストロームの範囲とするのが良い。そし
て、その表面抵抗値Ｒｓは１０²から１０⁷Ω／□の値
が好ましい。なおＲｓは、厚さがｔ、幅がｗで長さがＩ
の薄膜の長さ方向に測定した抵抗Ｒを、Ｒ＝Ｒｓ（Ｉ／
ｗ）とおいた時に現れる値、抵抗率をρとすれば、Ｒｓ
＝ρ／ｔである。

【００４５】導電性膜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、Ｈｆ
Ｂ₂，ＺｒＢ₂，ＬａＢ₆，ＣｅＢ₆，ＹＢ₄，ＧｄＢ₄等の
硼化物、ＴｉＣ，ＺｒＣ，ＨｆＣ，ＴａＣ，ＳｉＣ，Ｗ
Ｃ等の炭化物、ＴｉＮ，ＺｒＮ，ＨｆＮ等の窒化物、Ｓ
ｉ，Ｇｅ等の半導体、カーボン等の中から適宜選択され
る。

【００４６】電子放出部５は、通電フォーミングにより
導電性膜４の一部に形成された間隙と、好ましくは、後
述する通電活性化により、前記間隙内の基板上及び間隙
近傍の導電性膜上に配された炭素膜とより構成される。
前記間隙は、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。
前記炭素膜には、炭素及び炭素化合物を有することもで
きる。

【００４７】本発明の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３に模式的に示す。

【００４８】以下、図１及び図３を参照しながら製造方
法の一例について説明する。図３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。

【００４９】まず、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基板１の第１の主面上に堆積する。
続いて、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。また、基板裏面に裏
面電極６をスパッタ法で形成する（図３（ａ）参照）。

【００５０】次に、素子電極２，３を設けた基板１に、
有機金属溶液を塗布して、有機金属薄膜を形成する。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
素とする有機金属化合物の溶液を用いることができる。
有機金属薄膜を加熱焼成処理し、リフトオフ、エッチン
グ等によりパターニングし、導電性膜４を形成する（図
３（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もできる。インクジェット法
は、上記したパターニング工程を省けるので好ましく用
いられる。

【００５１】次に、表面のＮａイオンを低減させるため
に、素子電極２，３に裏面電極６に対して正の電圧を印
加する（図３（ｃ））。電圧の印加法は、基板裏面をグ
ランドとし、基板表面に正の電圧を印加する場合、ある
いは、基板表面をグランドとして、基板裏面に負の電圧
を印加する場合がある。このとき、基板を加熱すると短
時間で効率よくＮａイオンを移動させることができる。
印加する電圧は、電界強度２０ｋＶ／ｃｍ以下が適して
いる。電界強度が２０ｋＶ／ｃｍを超えると、ガラス基
板の絶縁破壊が生じる場合があり、素子電極２、３や裏
面電極６を破損することがあるので好ましくない。尚、
必要な電界強度は、印加時間と基板の温度によって設定
されるが、１０ｋＶ／ｃｍ以上の電界が実用上好まし
い。

【００５２】この電圧印加工程は、電子放出素子製造工
程中に、複数回行われてもよい。また、この工程は、他
の熱工程と同時に行うことが好ましい。

【００５３】つづいて、フォーミング工程を施す。素子
電極２，３間に、不図示の電源を用いて、通電を行う
と、導電性膜の一部に間隙が形成される。通電フォーミ
ングの電圧波形の例を図４に示す。

【００５４】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４（ａ）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４（ｂ）に示した手
法とがある。

【００５５】図４（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１マイク
ロ秒〜１０ｍｓｅｃ、Ｔ２は、１０マイクロ秒〜１００
ｍｓｅｃ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、電子放出素子形態に応
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。

【００５６】図４（ｂ）におけるＴ１及びＴ２は、図４
（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。

【００５７】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２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。

【００５８】次に、フォーミングを終えた素子には通電
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Ｉ
ｅが、著しく変化する工程である。

【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、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Ｃ_nＨ_2n+2で表される飽和炭化水
素、エチレン、プロピレンなどＣ_nＨ_2n等の組成式で表
される不飽和炭化水素、ベンゼン、ベンゾニトリル、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
前記通電フォーミング工程で形成された間隙内の基板上
及び間隙近傍の導電性膜素子上に堆積する。この工程に
より、電子放出部５が形成される（図３（ｄ））。

【００６０】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。

【００６１】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、ＨＯ
ＰＧはほぼ完全なグラファイトの結晶構造、ＰＧは結晶
粒が２００オングストローム程度で結晶構造がやや乱れ
たもの、ＧＣは結晶粒が２０オングストローム程度にな
い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）である。炭素膜の膜厚は、５００オングス
トローム以下の範囲とするのが好ましく、３００オング
ストローム以下の範囲とすることがより好ましい。

【００６２】このような工程を経て得られた電子放出素
子は、安定化工程を行うことが好ましい。この工程は、
真空容器内の有機物質を排気する工程である。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。

【００６３】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
オイル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１×１０^-8Ｔｏｒｒ以下が好まし
く、さらには１×１０^-10Ｔｏｒｒ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時間以上が好ま
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、１×１０^-7Ｔｏｒｒ以下が好ま
しく、さらに１×１０^-8Ｔｏｒｒ以下が特に好ましい。

【００６４】安定化工程を行った後の、電子放出素子を
駆動する時の雰囲気は、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い。
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。

【００６５】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。

【００６６】上述した工程を経て得られた本発明を適用
できる電子放出素子の基本特性について図５、図６を参
照しながら説明する。

【００６７】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。図５において、真空容器５５は、排気ポンプ５
６により真空排気される。真空容器５５内には電子放出
素子が配されている。即ち、電子放出素子を構成する基
板１上には、素子電極２，３、導電性膜４、電子放出部
５が設けられている。又、電子放出素子に素子電圧Ｖｆ
を印加するための電源５１、素子電極２・３間の導電性
膜４を流れる素子電流Ｉｆを測定するための電流計５
０、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５４が備えられている。又、
アノード電極５４に電圧を印加するための高圧電源５
３、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５２も設けられている。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。

【００６８】真空容器５５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５６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。

【００６９】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６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。

【００７０】図６からも明らかなように、本発明を適用
できる電子放出素子は、放出電流Ｉｅに関して三つの特
徴的性質を有する。

【００７１】第１に、本素子はある電圧（しきい値電圧
と呼ぶ、図６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Ｖｔｈ
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。

【００７２】第２に、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。

【００７３】第３に、アノード電極５４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５４に捕捉される電荷量は、素子電
圧Ｖｆを印加する時間により制御できる。

【００７４】以上の説明より理解されるように、本発明
を適用できる電子放出素子は、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。

【００７５】図６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）。これらの
特性は、前述の工程を制御することで制御できる。

【００７６】次に、本発明を適用できる電子放出素子の
応用例について以下に述べる。本発明を適用できる電子
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。

【００７７】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。

【００７８】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、前記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。

【００７９】本発明を適用できる電子放出素子について
は、前述したとおり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、電子放出素子を選択し
て電子放出量を制御できる。

【００８０】以下この原理に基づき、本発明を適用でき
る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７を用いて説明する。図７においては、電子源基
板７１上に、Ｘ方向配線７３、Ｙ方向配線７２、電子放
出素子７４、結線７５が設けられている。

【００８１】ｍ本のＸ方向配線７３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７２は、ＤＹ１，ＤＹ２，…ＤＹｎのｎ本の配
線よりなり、Ｘ方向配線７３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７２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）。

【００８２】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７３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７２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７３とＹ方向配線７２は、それぞれ外部端子として引
き出されている。

【００８３】表面伝導型放出素子７４を構成する一対の
電極（不図示）は、ｍ本のＸ方向配線７３とｎ本のＹ方
向配線７２と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。

【００８４】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、またそれぞれ異なってもよい。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。

【００８５】Ｘ方向配線７３には、Ｘ方向に配列した表
面伝導型放出素子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７２には、Ｙ方向に配列した表面伝導型
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、当前記素子に印加される
走査信号と変調信号の差電圧として供給される。

【００８６】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。上記単純マトリクス配置の電子源の製
造方法の一例を図２０，２１を用いて以下に記す。尚、
図２０，２１では、説明の簡略化のため、９個の素子を
作成する場合を示す。

【００８７】まず、青板などのナトリウム含有ガラス基
板１の第一の主面上に、一対の素子電極２，３を複数形
成する（図２０（ａ））。素子電極の形成方法は、大面
積に簡便に作成できるオフセット印刷法を用いて行うの
が好ましい。

【００８８】尚、素子電極の作成方法は、上記オフセッ
ト印刷法に限らず、前記した様に、スパッタ法などでも
もちろん形成可能である。オフセット印刷法で形成する
場合には、凹版に素子電極材料を含むインクを充填し、
このインクを基板１上に転写する。そして、転写された
インクを加熱焼成して電極を形成する。

【００８９】次に、列方向配線７３（Ｘ方向配線または
下配線）を、素子電極の一方の電極２と接続する様に形
成する（図２０（ｂ））。配線７３の形成方法は、大面
積に簡便に作成できるスクリーン印刷法を用いて行うの
が好ましい。

【００９０】尚、配線７３の形成方法は、上記スクリー
ン印刷法に限らず、前記した様に、スパッタ法などでも
もちろん形成可能である。スクリーン印刷法で形成する
場合には、列方向配線のパターンの開口を持つスクリー
ン版を通して、配線材料を含むペーストを基板１に印刷
し、印刷されたペーストを加熱焼成して配線７３を形成
する。

【００９１】次に、少なくとも、列方向配線７３と行方
向配線との交差部に層間絶縁層７５を形成する（図２０
（ｃ））。層間絶縁層７５の形成方法は、大面積に簡便
に作成できるスクリーン印刷法を用いて行うのが好まし
い。層間絶縁層の形状としては、図２０（ｃ）に示した
ように、列方向配線と行方向配線との交差部を覆いつ
つ、行方向破線と素子電極３とが接続できる凹部を有す
る櫛歯状のものが好ましい。

【００９２】尚、層間絶縁層７５の形成方法は、上記ス
クリーン印刷法に限らず、前記した様に、スパッタ法な
どでももちろん形成可能である。スクリーン印刷法で形
成する場合には、層間絶縁層のパターンの開口を持つス
クリーン版を通して、絶縁材料を含むペーストを基板１
に印刷し、印刷されたペーストを加熱焼成して層間絶縁
層７５を形成する。

【００９３】次に、行方向配線７２（Ｙ方向破線または
上配線）を、素子電極の一方の電極３と接続する様に形
成する（図２１（ａ））。配線７２の形成方法は、大面
積に簡便に作成できるスクリーン印刷法を用いて行うの
が好ましい。

【００９４】尚、配線７３の形成方法は、上記スクリー
ン印刷法に限らず、前記した様に、スパッタ法などでも
もちろん形成可能である。スクリーン印刷法で形成する
場合には、列方向配線のパターンの開口を持つスクリー
ン版を通して、配線材料を含むペーストを基板１に印刷
し、印刷されたペーストを加熱焼成して配線７３を形成
する。

【００９５】次に、素子電極２，３間を接続する様に、
導電性膜４を形成する（図２１（ｂ））。以上の工程に
よりフォーミング前の電子源基板が形成される導電性膜
４の形成方法は、大面積に簡便に作成できるインクジェ
ット法を用いて行うのが好ましい。尚、導電性膜４の形
成方法は、上記インクジェット法に限らず、前記した様
に、スパッタ法などでももちろん形成可能である。イン
クジェット法で形成する場合には、まず、前記導電性膜
を構成する材料を含む溶液をインクジェット法により各
一対の素子電極間に付与する。尚、導電性薄膜を構成す
る材料が金属あるいは金属化合物である場合は、有機金
属含有溶液を用いることが好ましい。次いで、付与され
た溶液を加熱焼成することで導電性薄膜を形成する。

【００９６】次に、それぞれの導電性膜に、前述の通電
フォーミング処理、通電活性化処理を行うことで、電子
放出部５を形成する。そして必要に応じて、前述の安定
化工程を行い、電子源が形成される。

【００９７】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、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。

【００９８】図８においては、電子放出素子を複数配し
た電子源基板７１は、リアプレート８１に固定される。
又、フェースプレート８６はガラス基板８３の内面に蛍
光膜８４とメタルバック８５等が形成されたものであ
る。又、前記支持枠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。又、外囲器８８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。

【００９９】電子放出素子７４は図１に示した電子放出
素子と同様の構造である。電子放出素子の一対の素子電
極２，３はＸ方向配線７３及びＹ方向配線７２と接続さ
れる。

【０１００】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を構成しても良い。図８の構造の場合は、基板７１の
裏面には裏面電極６が設けられている。一方、フェース
プレート８６、リアプレート８１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８８を構成することもで
きる。

【０１０１】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部材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の材料として
は、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もできる。

【０１０２】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とフェースプレー
トとの間に透明電極（不図示）を設けてもよい。

【０１０３】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。

【０１０４】ここでは、リアプレートを電子源基板が兼
ねている場合を示す。

【０１０５】まず、前記電子源の作成方法で示した、フ
ォーミング前の電子源基板を容易する。

【０１０６】次に、支持枠８２と電子源基板との接合部
にフリットガラスを配置しておく。また、同時に、蛍光
膜８４およびメタルバック８５が形成されたフェースプ
レート８６と、支持枠８２との接合部にもフリットガラ
スを配置しておく。尚、フェースプレートと電子源基板
との間にスペーサを配置する場合には、電子源基板の上
配線上に予めフリットガラスなどでスペーサを接着固定
しておく。

【０１０７】次に、電子源基板のフリットが配された箇
所に支持枠８２を載置し、さらに、支持枠８２上にフェ
ースプレートに予め配置しておいたフリットガラスが重
なる様に、フェースプレートを載置する。

【０１０８】次に、加熱すると共に、必要に応じてフェ
ースプレートと電子源基板とを押圧し、封着を行い、外
囲器８８を形成する。

【０１０９】外囲器８８は、前述の安定化工程と同様
に、適宜加熱しながら、イオンポンプ、ソープションポ
ンプなどのオイルを使用しない排気装置により不図示の
排気管を通じて排気し、１０^-7Ｔｏｒｒ程度の真空度の
有機物質の十分少ない雰囲気にした後、封止が成され
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（不図示）に配置されたゲッターを加熱し、蒸着膜
を形成する処理である。ゲッターは通常Ｂａ等が主成分
であり、前記蒸着膜の吸着作用により、たとえば１×１
０^-5乃至１×１０^-7Ｔｏｒｒの真空度を維持するもので
ある。ここで、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。

【０１１０】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１０を用いて説明する。図１０において
は、画像表示パネル１０１を駆動するため、走査回路１
０２、制御回路１０３、シフトレジスタ１０４、ライン
メモリ１０５、同期信号分離回路１０６、変調信号発生
器１０７、直流電圧源ＶｘおよびＶａが設けられてい
る。

【０１１１】表示パネル１０１は、端子Ｄｏｘ１乃至Ｄ
ｏｘｍ、端子Ｄｏｙ１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Ｄｏｘ１
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。

【０１１２】端子Ｄｙ１乃至Ｄｙｎには、前記走査信号
により選択された一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Ｈｖには、直流電圧源Ｖａより、例えば１０ＫＶの直
流電圧が供給されるが、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。

【０１１３】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を備えたもので（図
中、Ｓ１乃至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１０１の端子Ｄｘ１乃至Ｄｘｍと電気的に接続され
る。Ｓ１乃至Ｓｍの各スイッチング素子は制御回路１０
３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。

【０１１４】直流電圧源Ｖｘは、本例の場合には電子放
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設定さ
れている。

【０１１５】制御回路１０３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Ｔｓｙｎｃに基
づいて、各部に対してＴｓｃａｎおよびＴｓｆｔおよび
Ｔｍｒｙの各制御信号を発生する。

【０１１６】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
Ｔｓｙｎｃ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。前記ＤＡＴＡ信号はシフトレジスタ１０４に入力
される。

【０１１７】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
１０４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、Ｉｄ１乃至Ｉｄｎ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。

【０１１８】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Ｔｍｒｙに従
って適宜Ｉｄ１乃至Ｉｄｎの内容を記憶する。記憶され
た内容は、Ｉ′ｄ１乃至Ｉ′ｄｎとして出力され、変調
信号発生器１０７に入力される。

【０１１９】変調信号発生器１０７は、画像データＩ′
ｄ１乃至Ｉ′ｄｎ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Ｄｏｙ１乃至Ｄｏｙｎを通じて表示パネル１０
１内の電子放出素子に印加される。

【０１２０】前述したように、本発明を適用できる電子
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、
例えば電子放出しきい値以下の電圧を印加しても電子放
出は生じないが、電子放出しきい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Ｖｍ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。

【０１２１】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１０７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。

【０１２２】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。

【０１２３】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われれば良いからである。

【０１２４】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１０
５の出力信号がデジタル信号かアナログ信号かにより、
変調信号発生器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１０７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。

【０１２５】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。

【０１２６】このような本発明の画像画像形成装置（表
示装置）においては、各電子放出素子に、容器外端子Ｄ
ｏｘ１乃至Ｄｏｘｍ、Ｄｏｙ１乃至Ｄｏｙｎを介して信
号電圧及び走査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。

【０１２７】ここで述べた画像形成装置の構成は、本発
明を適用できる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方式やＡＴ
Ｖ方式をも採用できる。

【０１２８】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１１及び図１２を用いて説明する。

【０１２９】図１１は、はしご型配置の電子源の一例を
示す模式図である。図１１においては、電子源基板１１
０上に、電子放出素子１１１が設けられている。共通配
線１１２（Ｄｘ１〜Ｄｘ１０）は、電子放出素子１１１
を接続するためのものである。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Ｄｘ２〜Ｄｘ９は、例え
ばＤｘ２、Ｄｘ３を同一配線とすることもできる。

【０１３０】図１２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。グリッド電極１２２には電子が通過するための空
孔１２１が設けられている。また、Ｄｘ１，Ｄｘ２，…
Ｄｘｍは容器外端子である。Ｇ１，Ｇ２，…Ｇｎはグリ
ッド電極１２２に接続された容器外端子である。電子源
基板１１０においては、各素子行間の共通配線を同一配
線としている。図１２においては、図８、図１１に示し
た部位と同じ部位には、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。

【０１３１】図１２において、基板１１０とフェースプ
レート８６の間には、グリッド電極１２２が設けられて
いる。グリッド電極１２２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個ずつ円形の空孔１２１が設けられている。グリッ
ドの形状や設置位置は図１２に示したものに限定される
ものではない。例えば、空孔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。

【０１３２】容器外端子Ｄｘ１，Ｄｘ２，…Ｄｘｍおよ
びグリッド容器外端子Ｇ１，Ｇ２，…Ｇｎは、不図示の
制御回路と電気的に接続されている。

【０１３３】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。

【０１３４】本発明の画像形成装置は、テレビジョン放
送の画像形成装置（表示装置）、テレビ会議システムや
コンピューター等の画像形成装置（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。

【０１３５】

【実施例】以下、実施例を挙げて本発明を詳細に説明す
るが、本発明は、これら実施例に限定されるものではな
く、本発明の目的が達成される範囲内での各要素の置換
や設計変更がなされたものをも包含する。［実施例１］本発明に係る基本的な電子放出素子の構成
は、図１（ａ），（ｂ）の平面図及び断面図と同様であ
る。本発明に係る電子放出素子の製造法は、基本的には
図３と同様である。以下、図１、図３を用いて、本発明
に関わる素子の基本的な構成及び製造法を説明する。

【０１３６】図１においては、基板１上に、素子電極
２、３、電子放出部５、電子放出部５を含む導電性膜４
が設けられ、基板１の裏面には裏面電極６が設けられて
いる。

【０１３７】以下、順をおって製造方法の説明を図１及
び図３に基づいて説明する。（工程ａ）清浄化したソーダライムガラス上に厚さ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、素子電極２、３と素子電極間ギャップとなるべき
パターンをホトレジストで形成し、真空蒸着法により、
厚さ５０オングストロームのＴｉ、厚さ１０００オング
ストロームのＮｉを順次堆積した。そして、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。又、裏面に厚さ１０００オングストロームのＰ
ｔを堆積し、裏面電極６を形成した（図３（ａ））。（工程ｂ）素子間電極ギャップおよびこの近傍に空孔を
有するマスクを用いて、このマスクにより膜厚１０００
オングストロームの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Ｐｄよりなる微粒
子からなる導電性膜４の膜厚は１００オングストロー
ム、シート抵抗値は２×１０⁴Ω／□であった。

【０１３８】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。

【０１３９】以上の工程により基板１上に、素子電極
２，３、導電性膜４を形成した（図３（ｂ））。（工程ｃ）基板への電界印加次に、図３（ｃ）に示すように素子電極２，３に裏面電
極６に対して正の電圧を印加する。基板厚さは２．８ｍ
ｍ、印加した電圧は１ｋＶ、時間は２時間。このとき流
れた電流密度は７．１×１０^-10Ａ／ｃｍ²、１時間で
移動した電荷は４．８×１０^-6Ｃだった。ソーダライム
ガラスの電気伝導の担い手はほとんどＮａイオンであ
り、従って、この工程ｃにより、Ｎａイオンは基板表面
から基板裏面方向に移動し、表面付近のＮａイオン濃度
は大きく減少した。（工程ｄ）フォーミング次に、図５の測定評価装置に設置し、真空ポンプにて排
気し、２×１０^-6Ｔｏｒｒの真空度に達した後、素子に
素子電圧Ｖｆを印加するための電源５１より、素子電極
２，３間にそれぞれ、電圧を印加し、通電処理（フォー
ミング処理）した。フォーミング処理の電圧波形を図２
４に示す。図２４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。
素子のフォーミング電圧Ｖは、５．１Ｖであった。

【０１４０】続いて、フォーミング処理した素子に通電
活性化処理を行った。電圧パルス印加は、図２５の波形
で矩形波の波高値を１４Ｖ、パルス幅１００μｓ、繰り
返し周波数１０Ｈｚで行い、電子放出部５を形成した
（図３（ｄ））。上述の工程で作製した素子についてそ
の電子放出特性の測定を上述の図５の測定評価装置を用
いて行った。

【０１４１】なお、アノード電極と電子放出素子間の距
離を４ｍｍ、アノード電極の電位を１ｋＶ、電子放出特
性測定時の真空装置内の真空度を１×１０^-6Ｔｏｒｒと
した。

【０１４２】以上のような測定評価装置を用いて、本素
子の電極２及び３の間に電圧を素子電圧として印加し、
そのときに流れる素子電流Ｉｆおよび放出電流Ｉｅを測
定したところ、図６に示したような電流電圧特性が得ら
れた。従来よりも基板表面のＮａイオンが低減されるの
で、フォーミング以降の工程が安定し、歩留まりが向上
した。また、素子間の特性のばらつきが小さくなり、特
に複数の電子放出素子を同一基板上に作製した場合、電
子放出特性の均一性が大きく向上した。

【０１４３】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を印加してフォー
ミング処理を行い、矩形波パルスを印加して活性化を行
っているが、素子の電極間に印加する波形は上記に限定
することはなく、矩形波、三角波、台形波、正弦波など
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、本発
明の範囲において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。［実施例２］第２の実施例として、電圧印加時に基板を
加熱する場合について記述する。

【０１４４】図２においては、基板１上に、素子電極
２，３、電子放出部を含む導電性膜４、電子放出部５が
設けられている。又、基板１の裏面には裏面電極６が設
けられている。又、基板加熱用のヒーター７で基板１を
加熱する。基板に電界を印加するまでの工程ｂまでは実
施例１と同様である。以下、電界印加以降の工程を順を
追って示す。（工程ｃ´）基板加熱および電界印加電極２，３，６および導電性膜４を形成後、基板１をヒ
ーター７上に載置しヒーター７により６０℃に加熱す
る。基板の温度が上昇後、実施例１と同様に電圧を印加
する（図２（ｂ））。図１８にソーダライムガラスの導
電率と温度の関係を示す。導電率σと温度Ｔとの間に
は、 σ＝ａ×ｅｘｐ（−ｂ／Ｔ）ｂ：活性化エネルギ
ーの関係がある。従って、温度を変えれば、電圧印加時間
を変えることができる。温度Ｔ１での電圧印加時間をｔ
１とすると、温度Ｔ２での電圧印加時間ｔ２を次式のよ
うに定義することができる。

【０１４５】ｔ２＝ｔ１×ｅｘｐ（ｂ×（１／Ｔ２−１／Ｔ１）従って、室温の場合と同じ程度Ｎａイオンを移動させる
には、６０℃の場合時間を約１桁短縮することができ
る。本実施例の場合、基板裏面をグランドとして、基板
表面に１ｋＶの電圧を１０分間印加した。実施例１と比
較して大幅な時間の短縮が可能となった。このように、
基板加熱を行うことにより、導電率が変化するので、基
板加熱温度を変えることにより、電圧および印加時間を
調整することができる。（工程ｄ´）フォーミング次に、図５の測定評価装置に設置し、真空ポンプにて排
気し、２×１０^-6Ｔｏｒｒの真空度に達した後、素子に
素子電圧Ｖｆを印加するための電源５１より、素子電極
２，３間にそれぞれ、電圧を印加し、通電処理（フォー
ミング処理）した。フォーミング処理の電圧波形を図２
４に示す。図２４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。素子のフォーミング電圧Ｖは、５．０Ｖであった。

【０１４６】続いて、フォーミング処理した素子に通電
活性化処理を行った。電圧パルス印加は、図４（ａ）の
波形で矩形波の波高値を１４Ｖ、パルス幅１００μｓ、
繰り返し周波数１０Ｈｚで行い、電子放出部５を形成し
た。上述の工程で作製した素子についてその電子放出特
性の測定を上述の図５の測定評価装置を用いて行った。

【０１４７】なお、アノード電極と電子放出素子間の距
離を４ｍｍ、アノード電極の電位を１ｋＶ、電子放出特
性測定時の真空装置内の真空度を１×１０^-6Ｔｏｒｒと
した。

【０１４８】以上のような測定評価装置を用いて、本素
子の電極２及び３の間に電圧を素子電圧として印加し、
そのときに流れる素子電流Ｉｆおよび放出電流Ｉｅを測
定したところ、図６に示したような電流電圧特性が得ら
れた。従来よりも基板表面のＮａイオンが低減されるの
で、フォーミング以降の工程が安定し、歩留まりが向上
した。また、素子間の特性のばらつきが小さくなり、特
に複数の電子放出素子を同一基板上に作製した場合、電
子放出特性の均一性が大きく向上した。更に、実施例１
と比較して、電圧印加時間が大幅に短縮される。

【０１４９】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矩形波パルスを印加してフォー
ミング処理を行い、矩形波パルスを印加して活性化を行
っているが、素子の電極間に印加する波形は上記に限定
することはなく、矩形波、三角波、台形波、正弦波など
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、本発
明の範囲において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。［実施例３］本実施例は、多数の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。

【０１５０】電子源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１
３、図１４、図１５、図１６で、同じ記号を示したもの
は、同じものを示す。ここで、基板１上には、図７のＤ
ｘｎに対応するＸ方向配線（下配線とも呼ぶ）７３、図
の７Ｄｙｎに対応するＹ方向配線（上配線とも呼ぶ）７
２、導電性膜４、電子放出部５、素子電極２，３、層間
絶縁層１３１、素子電極２と下配線７３と電気的接続の
ためのコンタクトホール１３２等が設けられている。

【０１５１】次に製造方法を図１５，１６により工程順
に従って具体的に説明する。（工程ａ’’）清浄化したソーダライムガラス基板１上
に、真空蒸着により厚さ５０ＡのＣｒ、厚さ６０００Ａ
のＡｕを順次堆積した後、ホトレジストをスピンナーに
より回転塗布、ベークした後、ホトマスク像を露光、現
像して、下配線７３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７３を形成する（図１５（ａ’’））。（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１３１をＲＦスパッタ法により堆積す
る（図１５（ｂ’’））。（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１３２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１３１
をエッチングしてコンタクトホール１３２を形成する。
エッチングはＣＦ₄とＨ₂ガスを用いたＲＩＥ（Ｒｅａｃ
ｔｉｖｅＩｏｎＥｔｃｈｉｎｇ）法によった（図１
５（ｃ’’））。（工程ｄ’’）その後、素子電極２，３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形成し、真
空蒸着法により、厚さ５０オングストロームのＴｉ、厚
さ１０００オングストロームのＮｉを順次堆積した。ホ
トレジストパターンを有機溶剤で溶解し、Ｎｉ／Ｔｉ堆
積膜をリフトオフし、素子電極２，３を形成した。素子
電極間隔Ｇは１０μｍとし、素子電極の幅を３００μｍ
とした。更に、基板裏面にスパッタ法により、Ｐｔを成
膜し、裏面電極（不図示）を形成した（図１５
（ｄ’’））。（工程ｅ’’）素子電極２，３の上に上配線７２のホト
レジストパターンを形成した後、厚さ５０オングストロ
ームのＴｉ、厚さ５０００オングストロームのＡｕを順
次真空蒸着により堆積し、リフトオフにより不要の部分
を除去して、所望の形状の上配線７２を形成した（図１
６（ｅ’’））。（工程ｆ’’）素子間電極ギャップＧおよびこの近傍に
空孔を有するマスクにより膜厚１０００ＡのＣｒ膜を真
空蒸着により堆積・パターニングし、そのうえに有機Ｐ
ｄ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Ｐｄよりなる微粒子からなる導電性膜４の膜厚は
１００オングストローム、シート抵抗値は５×１０⁴Ω
／□であった（図１６（ｆ’’））。（工程ｇ’’）Ｃｒ膜および焼成後の導電成膜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（図１６（ｇ’’））。（工程ｈ’’）コンタクトホール１３２部分以外にレジ
ストを塗布するようなパターンを形成し、真空蒸着によ
り厚さ５０オングストロームのＴｉ、厚さ５０００オン
グストロームのＡｕを順次堆積した。そして、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１３２を埋め込んだ。

【０１５２】以上の工程により絶縁性基板０１上に下配
線７３、層間絶縁層１３１、上配線７２、素子電極２，
３、導電性膜４を形成した。

【０１５３】つぎに、以上のようにして作成したフォー
ミング前の電子源基板を用いて画像形成装置（表示装
置）を構成した例を、図８と図９を用いて説明する。

【０１５４】以上のようにしてフォーミング前の平面型
表面伝導電子放出素子を作製した電子源基板１をリアプ
レート８１上に固定した。その後、基板１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４００℃乃至５００℃で１０分以上
焼成することで封着した（図８）。又、リアプレート８
１への基板０１の固定もフリットガラスで行った。尚、
図８における電子源基板７１は、上記フォーミング前の
電子源基板１と同じものを指す。

【０１５５】蛍光膜８４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８４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８３に蛍光
体を塗布する方法はスラリー法を用いた。

【０１５６】また、蛍光膜８４の内面側にはメタルバッ
ク８５が設けられている。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を真空蒸着するこ
とで作製した。フェースプレート８６には、更に蛍光膜
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、メタルバックのみで十分な導電性が得られたので省
略した。

【０１５７】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。

【０１５８】以上のようにして完成したガラス容器（外
囲器）内の雰囲気を排気管（図示せず）を通じ真空ポン
プにて排気し、十分な真空度に達した。その後、ガラス
容器を６０℃に加熱後、容器外端子Ｄｘ１乃至Ｄｘｍと
Ｄｙ１乃至Ｄｙｎを通じ素子電極２，３と裏面電極６と
の間に電圧を印加した。本実施例では、裏面電極６を０
Ｖとし、素子電極２，３を１ｋＶとし、１０分間電圧を
印加した。この工程により、導電性膜が形成された基板
表面付近のＮａイオンが低減され、この工程以降の、フ
ォーミング、活性化、駆動などの工程が安定に行うこと
ができる。

【０１５９】次に、容器外端子Ｄｘ１乃至ＤｘｍとＤｙ
１乃至Ｄｙｎを通じ素子電極２と３の間に電圧を印加
し、通電フォーミング処理を行った。フォーミング処理
の電圧波形は、図２４と同様である。

【０１６０】本実施例ではＴ１を１ｍｓｅｃ、Ｔ２を１
０ｍｓｅｃとし、約１×１０^-5Ｔｏｒｒの真空雰囲気下
で行った。

【０１６１】次に、フォーミングと同一の矩形波で、波
高値１４Ｖで、素子電流Ｉｆ、放出電流Ｉｅを測定しな
がら、活性化処理をおこなった。電圧印加はフォーミン
グと同様に、容器外端子Ｄｘ１乃至ＤｘｍとＤｙ１乃至
Ｄｙｎを通じ素子電極２，３間に電圧を印加し、フォー
ミングで形成した間隙の周囲にカーボン膜を積層させ
る。この際、各素子毎の素子電極間に同一の電圧が印加
されるように、配線抵抗を考慮した電圧を外部より印加
する。このため、時間的に電圧印加を順次走査すること
によって複数素子の活性化を行い、各素子の特性が均一
となるようにするとより良い。

【０１６２】フォーミング、活性化処理を行い、電子放
出部５を形成し電子放出素子７４を作製した。従来より
も基板表面のＮａイオンが低減されるので、フォーミン
グ以降の工程が安定し、歩留まりが向上した。また、素
子間の特性のばらつきが小さくなり、均一性が大きく向
上した。

【０１６３】次に１０^-6Ｔｏｒｒ程度の真空度まで、排
気し、不図示の排気管をガスバーナーで熱することで溶
着し外囲器の封止を行った。

【０１６４】最後に封止後の真空度を維持するために、
高周波加熱法でゲッター処理を行った。

【０１６５】以上のように完成した本発明の画像画像形
成装置（表示装置）において、各電子放出素子には、容
器外端子Ｄｘ１乃至Ｄｘｍ，Ｄｙ１乃至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Ｈ
ｖを通じ、メタルバック８５に数ｋＶ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。［実施例４］本実施例は、多数の表面伝導電子放出素子
を単純マトリクス配置した画像形成装置の例である。本
実施例では、実施例３の電圧印加工程を、封着工程と同
時に行うものである。

【０１６６】製造工程は、封着工程まで実施例３とほぼ
同じである。以下に、封着工程以降の工程を示す。

【０１６７】実施例３の（工程ａ’’）から（工程
ｈ’’）にて作成された電子源用基板１をリアプレート
８１上に固定した後、基板１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
気中あるいは窒素雰囲気中で４００℃乃至５００℃で１
０分以上焼成することで封着した（図８）。同時に、基
板裏面をグランドとし、基板表面に正の電圧を印加し
た。温度が高いため、印加する電圧は１０Ｖとした。ま
たリアプレート８１への基板１の固定もフリットガラス
で行った。

【０１６８】以上のようにして完成したガラス容器内の
雰囲気を排気管（図示せず）を通じ真空ポンプにて十分
な真空度に達するまで排気した。その後、容器外端子Ｄ
ｘ１乃至ＤｘｍとＤｙ１乃至Ｄｙｎを通じ素子電極２と
３の間に電圧を印加し、フォーミング処理を行った。フ
ォーミング処理の電圧波形は、図４ｂと同様である。

【０１６９】本実施例ではＴ１を１ｍｓｅｃ、Ｔ２を１
０ｍｓｅｃとし、約１×１０^-5Ｔｏｒｒの真空雰囲気下
で行った。

【０１７０】次に、フォーミングと同一の矩形波で、波
高１４Ｖで、素子電流Ｉｆ、放出電流Ｉｅを測定しなが
ら、活性化処理をおこなった。電圧印加はフォーミング
と同様に、容器外端子Ｄｘ１乃至ＤｘｍとＤｙ１乃至Ｄ
ｙｎを通じ素子電極２，３間に電圧を印加し、フォーミ
ングで形成した間隙の周囲にカーボン膜を積層させた。
この際、各素子毎の素子電極間に同一の電圧が印加され
るように、配線抵抗を考慮した電圧を外部より印加す
る。このため、時間的に電圧印加を順次走査することに
よって複数素子の活性化を行い、各素子の特性が均一と
なるようにするとより良い。

【０１７１】フォーミング、活性化処理を行い、電子放
出部５を形成し電子放出素子７４を作製した。実施例３
よりも基板表面のＮａイオンが低減されるので、フォー
ミング以降の工程が安定し、歩留まりが向上した。ま
た、素子間の特性のばらつきが小さくなり、均一性が大
きく向上した。さらに、封着工程と電圧印加工程を同時
に行うことで、工程の短縮ができた。しかも、封着時の
高温を利用できるために、印加電圧を小さくすることが
でき、電圧印加後、基板中に電界が残留することがな
い。

【０１７２】次に１０^-6Ｔｏｒｒ程度の真空度まで、排
気し、不図示の排気管をガスバーナーで熱することで溶
着し外囲器の封止を行った。

【０１７３】最後に封止後の真空度を維持するために、
高周波加熱法でゲッター処理を行った。

【０１７４】以上のように完成した本発明の画像画像形
成装置（表示装置）において、各電子放出素子には、容
器外端子Ｄｘ１乃至Ｄｘｍ，Ｄｙ１乃至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Ｈ
ｖを通じ、メタルバック８５に数ｋＶ以上の高圧を印加
し、電子ビームを加速し、蛍光膜８９に衝突させ、励起
・発光させることで画像を表示した。

【０１７５】［実施例５］本実施例では、電子放出素子
をマトリクス配置した電子源基板を印刷法で形成した。

【０１７６】以下に、図２０，２１，２３を用いて本実
施例で形成した電子源の作成工程を示す。尚、図２０，
２１では、説明を簡略化るために、９個の素子を記載し
たが、本実施例では、行方向（Ｘ方向）に５００個、列
方向（Ｙ方向）に１５００個の素子をマトリクス状に配
列成形している。

【０１７７】（工程１）まず、対向する主面を持つ青板
ガラスの一方の主面にＣｒからなる裏面電極層を配し、
第二の主面を形成した。また、もう一方の主面にＳｉＯ
₂層を０．５μｍの厚みでスパッタ法により形成し、第
一の主面を形成した。

【０１７８】そして、第一の主面上に、一対の素子電極
２，３を５００×１５００組配列形成した（図２０
（ａ））。素子電極の形成は、オフセット印刷法を用い
た。具体的には、素子電極２，３のパターンの凹部を持
つ凹板に、Ｐｔを含む有機Ｐｔペーストを充填し、この
ペーストを基板１上に転写した。そして、転写されたイ
ンクを加熱焼成してＰｔからなる素子電極２，３を形成
した。

【０１７９】（工程２）次に、列方向配線７３（Ｘ方向
配線または下配線）を、素子電極の一方の電極２と接続
する様に形成した（図２０（ｂ））。配線７３の形成
は、スクリーン印刷法を用いて行った。具体的には、列
方向配線のパターンの開口を持つスクリーン版を通し
て、Ａｇペーストを基板１に印刷し、印刷されたペース
トを加熱焼成してＡｇからなる配線７３を形成した。

【０１８０】（工程３）次に、列方向配線７３と行方向
配線との交差部に層間絶縁層７５を形成した（図２０
（ｃ））。層間絶縁層７５の形成は、スクリーン印刷法
を用いて行った。層間絶縁層の形状としては、図２０
（ｃ）に示したように、列方向配線と行方向配線との交
差部を覆うと共に、行方向配線と素子電極３とが接続で
きる凹部を有する櫛歯状のものを用いた。具体的には、
層間絶縁層のパターンの開口を持つスクリーン版を通し
て、酸化鉛を主成分としてガラスバインダー及び樹脂を
混合したガラスペーストを基板１に印刷し、印刷された
ペーストを加熱焼成して層間絶縁層７５を形成した。

【０１８１】（工程４）次に、行方向配線７２（Ｙ方向
配線または上配線）を、素子電極の一方の電極３と接続
する様に形成する（図２１（ａ））。配線７２の形成
は、スクリーン印刷法を用いて行った。具体的には、列
方向配線のパターンの開口を持つスクリーン版を通し
て、Ａｇペーストを基板１上に印刷し、印刷されたペー
ストを加熱焼成してＡｇからなる配線７２を形成した。

【０１８２】（工程５）次に、素子電極２，３間を接続
する様に、導電性膜４を形成した（図２１（ｂ））。導
電性膜４の形成は、インクジェット法の一つであるバブ
ルジュット方式を用いて行った。具体的には、Ｐｄ有機
金属化合物：０．１５％、イソプロピルアルコール：１
５％、エチレングリコール：１％、ポリビニルアルコー
ル：０．０５％の水溶液の液滴を各素子電極間にインク
ジェット法により塗布した。

【０１８３】続いて、３５０℃で大気中で焼成して、Ｐ
ｄＯからなる導電性膜４を形成した。

【０１８４】以上の工程によりフォーミング前の電子源
基板を形成した。

【０１８５】（工程６）次に、上記工程で作成したフォ
ーミング前の電子源基板１に電界印加工程を、室温で２
時間行った。具体的には、全ての行方向（Ｙ方向）配線
および列方向（Ｘ方向）配線を１［ｋＶ］に設定した。
同時に、裏面電極を０［Ｖ］に設定した。

【０１８６】以上の様にして、第一の主面側からＮａイ
オンを減少させた電子源基板１を形成した。

【０１８７】（工程７）次に、不図示のチャンバー内に
上記電界印加工程を終えたフォーミング前の電子源基板
１を配置し、内蔵を１×１０^-5Ｔｏｒｒ程度まで排気し
た。

【０１８８】そして、Ｘ方向配線７３とＹ方向配線７２
とを介して、実施例４と同様にしてフォーミング処理を
行い、導電性膜４の一部に間隙を形成した。尚、フォー
ミング工程で印加した最大電圧は５．１Ｖであった。続
いて、図２５に示した波形で、通電活性化処理を行い、
フォーミングで形成した間隙内および間隙近傍の導電性
膜上に炭素膜を形成し、電子放出部５を形成した（図２
１（ｃ））。尚、通電活性化工程では、チャンバー内に
有機物ガス（ベンゾニトリル）を、１０^-4Ｔｏｒｒまで
導入することで、有機物ガスを前記間に接触させた。そ
して、この状態で、１５Ｖの定電圧パルスを、Ｘ方向配
線７３とＹ方向配線７２とを介して、導電性膜に印加し
た。

【０１８９】（工程８）次に、チャンバー内を１０^-10
Ｔｏｒｒになるまで、チャンバーおよび、電子源基板１
を加熱しながら排気した。尚、この加熱時には、工程６
で行った電界印加工程と同様に、電子源基板１に対して
電界を印加した。電界印加は、加熱期間中（昇温し始め
から、室温に冷却されるまで）行った。

【０１９０】この電界印加工程は、上記加熱によるＮａ
イオンの導電性膜やＳｉＯ₂層への拡散を抑制するため
である。その結果、各電子放出素子の電子放出特性が上
記排気工程中に変動させ、活性化を終えた状態と同様の
電子放出特性で駆動することができる。

【０１９１】以上の様にして形成した電子源基板の各素
子の電子放出特性を測定したところ、均一性が高く、長
時間駆動しても各素子間のばらつきが少ない優れた電子
源が得られた。

【０１９２】［実施例６］本実施例では、実施例５と同
様のマトリクス配置した電子源を用いて図８に示した画
像形成装置を形成した。尚、本実施例で作成した画像形
成装置は、電子源基板７１がリアプレート８１を兼ねて
いる。

【０１９３】また、本実施例では、画像形成装置を形成
する際の加熱工程時に、電界印加工程を行った。

【０１９４】本実施例では、実施例５の工程７までは同
様にして形成した。

【０１９５】（工程８）電子源基板１との接合部、およ
びフェースプレート８６との接合部のそれぞれにフリッ
トガラスを予め配置した支持枠８２を、工程８で作成し
た電子源基板１上に載置した。また、同時に、いくつか
の上配線７２上に不図示のスペーサを配した。

【０１９６】さらに、上記支持枠８２上に蛍光膜８４と
メタルバック８５が配されたフェースプレート８６を配
置し、フェースプレート、支持枠、リアプレートとを組
み合わせた。

【０１９７】尚、上記したプロセスで記した電子源基板
１は、図８のリアプレート８１に相当する。

【０１９８】（工程９）上記工程８で組み合わせた部材
を加熱し封着を行った。この加熱と同時に、電界印加工
程を行った。

【０１９９】具体的には、各Ｘ方向配線およびＹ方向配
線に１００Ｖを印可し、裏面電極には０Ｖを印可した。

【０２００】この電界印加は、上記封着期間中（昇温し
始めから、室温に冷却されるまで）常に行った。以上の
封着工程により、図８に示す外囲器８８を形成した。

【０２０１】（工程１０）次に、外囲器８８内部を不図
示の排気管を介して、排気し、充分な真空度になった時
点で排気管を加熱封止し気密容器を得た。

【０２０２】尚、この排気工程は、外囲器８８を加熱し
ながら行った。そして工程９と同様に、この加熱期間中
（昇温し始めから、室温に冷却されるまで）においても
電界を印可しながら行った。

【０２０３】工程９および工程１０での電界印加工程
は、画像形成装置作成工程中の加熱で、Ｎａイオンが導
電性膜やＳｉＯ₂層へ拡散するのを抑制するためであ
る。その結果、各電子放出素子の電子放出特性が画像形
成装置作成工程中に変動せず、封着前の状態で駆動する
ことができ、均一な画像を得られる。

【０２０４】以上の様にして得られた気密容器の容器外
端子に実施例３と同様にして画像信号を入力したとこ
ろ、高輝度で、均一性の高い画像が長時間にわたり安定
に得られた。

【０２０５】［実施例７］図１７は、前記説明の表面伝
導型電子放出素子を電子ビーム源として用いたディスプ
レイパネルに、たと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
るように構成した画像形成装置（表示装置）の一例を示
すための図である。図中１７００はディスプレイパネ
ル、１７０１はディスプレイパネルの駆動回路、１７０
２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は入出力インター
フェース回路、１７０６はＣＰＵ、１７０７は画像生成
回路、１７０８および１７０９および１７１０は画像メ
モリーインターフェース回路、１７１１は画像入力イン
ターフェース回路、１７１２および１７１３はＴＶ信号
受信回路、１７１４は入力部である。（なお、本画像形
成装置（表示装置）は、たとえばテレビジョン信号のよ
うに映像情報と音声情報の両方を含む信号を受信する場
合には、当然映像の表示と同時に音声を再生するもので
あるが、本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、記憶などに関する回路やスピー
カーなどについては説明を省略する。）以下、画像信号の流れに沿って各部の機能を説明してゆ
く。

【０２０６】まず、ＴＶ信号受信回路１７１３は、たと
えば電波や空間光通信などのような無線伝送系を用いて
伝送されるＴＶ画像信号を受信する為の回路である。受
信するＴＶ信号の方式は特に限られるものではなく、た
とえば、ＮＴＳＣ方式、ＰＡＬ方式、ＳＥＣＡＭ方式な
どの諸方式でもよい。また、これらよりさらに多数の走
査線よりなるＴＶ信号（たとえばＭＵＳＥ方式をはじめ
とするいわゆる高品位ＴＶ）は、大面積化や大画素数化
に適した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。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。

【０２０７】また、ＴＶ信号受信回路１７１２は、たと
えば同軸ケーブルや光ファイバーなどのような有線伝送
系を用いて伝送されるＴＶ画像信号を受信するための回
路である。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。

【０２０８】また、画像入力インターフェース回路１７
１１は、たとえばＴＶカメラや画像読み取りスキャナー
などの画像入力装置から供給される画像信号を取り込む
ための回路で、取り込まれた画像信号はデコーダ１７０
４に出力される。

【０２０９】また、画像メモリーインターフェース回路
１７１０は、ビデオテープレコーダー（以下ＶＴＲと略
す）に記憶されている画像信号を取り込むための回路
で、取り込まれた画像信号はデコーダ１７０４に出力さ
れる。

【０２１０】また、画像メモリー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１７０４に出力される。

【０２１１】また、画像メモリーインターフェース回路
１７０８は、いわゆる静止画ディスクのように、静止画
像データを記憶している装置から画像信号を取り込むた
めの回路で、取り込まれた静止画像データはデコーダ１
７０４に入力される。

【０２１２】また、入出力インターフェース回路１７０
５は、本画像形成装置（表示装置）と、外部のコンピュ
ータもしくはコンピュータネットワークもしくはプリン
ターなどの出力装置とを接続するための回路である。画
像データや文字・図形情報の入出力を行うのはもちろん
のこと、場合によっては本画像形成装置（表示装置）の
備えるＣＰＵ１７０６と外部との間で制御信号や数値デ
ータの入出力などを行うことも可能である。

【０２１３】また、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、あるいはＣＰＵ
１７０６より出力される画像データや文字・図形情報に
もとづき表示用画像データを生成するための回路であ
る。本回路の内部には、たとえば画像データや文字・図
形情報を蓄積するための書き換え可能メモリーや、文字
コードに対応する画像パターンが記憶されている読み出
し専用メモリーや、画像処理を行うためのプロセッサー
などをはじめとして画像の生成に必要な回路が組み込ま
れている。

【０２１４】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ーに出力するこ
とも可能である。

【０２１５】また、ＣＰＵ１７０６は、主として本画像
形成装置（表示装置）の動作制御や、表示画像の生成や
選択や編集に関わる作業を行う。たとえば、マルチプレ
クサ１７０３に制御信号を出力し、ディスプレイパネル
に表示する画像信号を適宜選択したり組み合わせたりす
る。また、その際には表示する画像信号に応じてディス
プレイパネルコントローラ１７０２に対して制御信号を
発生し、画面表示周波数や走査方法（たとえばインター
レースかノンインターレースか）や一画面の走査線の数
など画像形成装置（表示装置）の動作を適宜制御する。

【０２１６】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、あるい
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ーをアクセスして画像データ
や文字・図形情報を入力する。なお、ＣＰＵ１７０６
は、むろんこれ以外の目的の作業にも関わるものであっ
て良い。たとえば、パーソナルコンピュータやワードプ
ロセッサなどのように、情報を生成したり処理する機能
に直接関わっても良い。あるいは、前述したように入出
力インターフェース回路１７０５を介して外部のコンピ
ュータネットワークと接続し、たとえば数値計算などの
作業を外部機器と協同して行っても良い。

【０２１７】また、入力部１７１４は、前記ＣＰＵ１７
０６に使用者が命令やプログラム、あるいはデータなど
を入力するためのものであり、たとえばキーボードやマ
ウスのほか、ジョイスティック、バーコードリーダー、
音声認識装置など多様な入力機器を用いる事が可能であ
る。

【０２１８】また、デコーダ１７０４は、前記１７０７
乃至１７１３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。なお、同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ーを備えるのが望まし
い。これは、たとえばＭＵＳＥ方式をはじめとして、逆
変換するに際して画像メモリーを必要とするようなテレ
ビ信号を扱うためである。

【０２１９】また、画像メモリーを備える事により、静
止画の表示が容易になる、あるいは前記画像生成回路１
７０７およびＣＰＵ１７０６と協同して画像の間引き、
補間、拡大、縮小、合成をはじめとする画像処理や編集
が容易に行えるようになるという利点が生まれるからで
ある。

【０２２０】また、マルチプレクサ１７０３は、前記Ｃ
ＰＵ１７０６より入力される制御信号にもとづき表示画
像を適宜選択するものである。すなわち、マルチプレク
サ１７０３はデコーダ１７０４から入力される逆変換さ
れた画像信号のうちから所望の画像信号を選択して駆動
回路１７０１に出力する。その場合には、一画面表示時
間内で画像信号を切り替えて選択することにより、いわ
ゆる多画面テレビのように、一画面を複数の領域に分け
て領域によって異なる画像を表示することも可能であ
る。

【０２２１】また、ディスプレイパネルコントローラ１
７０２は、前記ＣＰＵ１７０６より入力される制御信号
にもとづき駆動回路１７０１の動作を制御するための回
路である。

【０２２２】まず、ディスプレイパネルの基本的な動作
に関わるものとして、たとえばディスプレイパネルの駆
動用電源（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。また、ディ
スプレイパネルの駆動方法に関わるものとして、たとえ
ば画面表示周波数や走査方法（たと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。

【０２２３】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。

【０２２４】また、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１７
０２より入力される制御信号にもとづいて動作するもの
である。

【０２２５】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（表示装置）にお
いては多様な画像情報源より入力される画像情報をディ
スプレイパネル１７００に表示する事が可能である。す
なわち、テレビジョン放送をはじめとする各種の画像信
号はデコーダ１７０４において逆変換された後、マルチ
プレクサ１７０３において適宜選択され、駆動回路１７
０１に入力される。一方、ディスプレイコントローラ１
７０２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もとづいてディ
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。

【０２２６】また、本画像形成装置（表示装置）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１７０７および情報の中から選択したもの
を表示するだけでなく、表示する画像情報に対して、た
とえば拡大、縮小、回転、移動、エッジ強調、間引き、
補間、色変換、画像の縦横比変換などをはじめとする画
像処理や、合成、消去、接続、入れ換え、はめ込みなど
をはじめとする画像編集を行う事も可能である。また、
本実施例の説明では特に触れなかったが、上記画像処理
や画像編集と同様に、音声情報に関しても処理や編集を
行うための専用回路を設けても良い。

【０２２７】したがって、本画像形成装置（表示装置）
は、テレビジョン放送の表示機器、テレビ会議の端末機
器、静止画像およ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、ゲーム機などの機能を一台で兼ね備える
ことが可能で、産業用あるいは民生用として極めて応用
範囲が広い。

【０２２８】なお、図１７は、表面伝導型放出素子を電
子ビーム源とするディスプレイパネルを用いた画像形成
装置（表示装置）の構成の一例を示したにすぎず、これ
のみに限定されるものでない事は言うまでもない。たと
えば、図１７の構成要素のうち使用目的上必要のない機
能に関わる回路は省いても差し支えない。またこれとは
逆に、使用目的によってはさらに構成要素を追加しても
良い。たとえば、本画像形成装置（表示装置）をテレビ
電話機として応用する場合には、テレビカメラ、音声マ
イク、照明機、モデムを含む送受信回路などを構成要素
に追加するのが好適である。

【０２２９】本画像形成装置（表示装置）においては、
とりわけ表面伝導型放出素子を電子ビーム源とするディ
スプレイパネルの薄形化が容易なため、画像形成装置
（表示装置）の奥行きを小さくすることができる。

【０２３０】それに加えて、表面伝導型放出素子を電子
ビーム源とするディスプレイパネルは大画面化が容易で
輝度が高く視野角特性にも優れるため、本画像形成装置
（表示装置）は臨場感にあふれ迫力に富んだ画像を視認
性良く表示する事が可能である。

【０２３１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
基板上に形成された対向する一対の素子電極と電子放出
部を有する薄膜からなる電子放出素子において、少なく
とも、一対の素子電極を形成する工程と、（電子放出部
を有する）薄膜を形成する工程と、基板に電圧を印加す
る工程と、フォーミング工程と活性化工程からなる電子
放出素子の製法で、基板表面のＮａイオンを低減させる
ことが可能となった。その結果、その後の製造工程が安
定し、歩留まりが向上する。

【０２３２】又、支持枠を固定するためのフリットとリ
アプレート中のＮａイオンとの反応を防止できる。

【０２３３】又、電子放出特性が安定する。

【０２３４】又、安価なソーダライムガラスをリアプレ
ートに用いることができるため、コストが下がる。

【０２３５】さらには、入力信号に応じて電子を放出す
る電子源においては、上記の電子放出素子を、基板上
に、複数個配置した電子源であって、基板に、複数の電
子放出素子を複数個並列に配置し、個々の素子の両端を
配線に接続した電子放出素子の行を複数もち、更に、変
調手段を有している配置法、あるいは、基板に、互い
に、電気的に、絶縁されたｍ本のＸ方向配線とｎ本のＹ
方向配線とに、前記電子放出素子の一対の素子電極とを
接続した電子放出素子を複数個配列した配置とする電子
源とすることで、安定で、かつ、歩留まりよく作成でき
るようになった。また、均一性向上により、周辺回路等
の負担も軽減され安価な装置が提供できた。

【０２３６】また、画像形成装置においては、入力信号
にもとづいて、画像を形成する装置であって、少なくと
も、画像形成部材と前記電子源より構成されたことを特
徴とする画像形成装置であるため、安定で制御された電
子放出特性の向上がなされ、例えば蛍光体を画像形成部
材とする画像形成装置においては、低電流で均一な画像
形成装置例えば、カラーフラットテレビが、実現され
た。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１で作成した電子放出素子の模式図であ
る。

【図２】実施例２で作成した電子放出素子の模式図であ
る。

【図３】本発明の製造プロセスを表す模式図である。

【図４】通電フォーミングで用いられるパルス波形であ
る。

【図５】本発明の電子放出素子の特性を測定するための
装置の模式図である。

【図６】本発明の電子放出素子の電気特性を示す模式図
である。

【図７】電子放出素子をマトリクス配置した模式図であ
る。

【図８】マトリクス配列した電子源を用いた画像形成装
置の模式的な斜視図である。

【図９】本発明に用いる蛍光膜の模式図である。

【図１０】本発明の画像形成装置を駆動するための回路
構成を示す模式図である。

【図１１】本発明の電子放出素子を梯子配列した模式図
である。

【図１２】梯子配列した電子源を用いた画像形成装置の
模式的な斜視図である。

【図１３】マトリクス配列した電子源の模式図である。

【図１４】実施例３で作成した電子源の部分断面模式図
である。

【図１５】実施例４で作成した電子源の作成プロセスを
示す断面模式図である。

【図１６】実施例４で作成した電子源の作成プロセスを
示す断面模式図である。

【図１７】実施例７で作成したディスプレイの駆動回路
を示す模式図である。

【図１８】ナトリウムを含有する基板の導電率の温度依
存性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模式図であ
る。

【図２０】実施例５で作成した電子源の作成プロセスを
示す模式図である。

【図２１】実施例５で作成した電子源の作成プロセスを
示す模式図である。

【図２２】従来の表面伝導型電子放出素子の模式図であ
る。

【図２３】従来の表面伝導型電子放出素子の作成プロセ
スを示す模式図である。

【図２４】通電工程に用いることのできるパルスの波形
図である。

【図２５】通電活性化工程に好ましく用いることのでき
るパルスの波形図である。

【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裏面電極７ヒータ２１段さ形成部５０素子電極２・３間の導電性膜４を流れる素子電
流Ｉｆを測定するための電流計５１電子放出素子に素子電圧Ｖｆを印加するための
電源５３アノード電極５４に電圧を印加するための高圧
電源５４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５５素子の電子放出部５より放出される放出電流Ｉ
ｅを測定するための電流計５６真空装置５７排気ポンプ７１電子源基板７２Ｙ方向配線７３Ｘ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９３ガラス基板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Ｖｘ，Ｖａ直流電圧源１１０電子源基板１１１電子放出素子１１２Ｄｘ１〜Ｄｘ１０は、前記電子放出素子を配
線するための共通配線１２１電子が通過するための空孔１２２グリッド電極

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】対向する第一の主面と第二の主面とを有
するナトリウム含有基板の前記第一の主面上に、一対の
電極とこれに接続する導電性膜とを設け、前記導電性膜
に通電して電子放出部を形成した電子放出素子の製造方
法であって、前記ナトリウム含有基板を用意する工程と、前記第一の主面上に前記導電性膜を形成する導電性膜形
成工程と、前記導電性膜形成工程の後に、前記第一の主面側から前
記第二の主面側にナトリウムイオンを移動させるため、
前記第一の主面の電位が前記第二の主面の電位よりも高
くなるような電界を印加する電界印加工程と、前記電界印加工程の後に、前記導電性膜に通電する通電
工程とを含むことを特徴とする電子放出素子の製造方
法。
【請求項２】前記ナトリウム含有基板を加熱しつつ、
前記電界印加工程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。
【請求項３】前記加熱を行う期間と同じ期間、前記電
界印加工程を行うことを特徴とする請求項２記載の電子
放出素子の製造方法。
【請求項４】前記通電工程後に、前記第一の主面の電
位が、前記第二の主面の電位よりも高くなるような電界
を印加する第二の電界印加工程を、さらに含むことを特
徴とする請求項１乃至３のいずれか一つに記載された電
子放出素子の製造方法。
【請求項５】前記ナトリウム含有基板を加熱しつつ、
前記第二の電界印加工程を行うことを特徴とする請求項
４記載の電子放出素子の製造方法。
【請求項６】前記通電工程は、前記導電性膜に間隙を
形成する通電フォーミング工程と、前記間隙近傍に有機
物を含むガスを接触させた状態で、前記導電性膜に通電
する通電活性化工程とを含むことを特徴とする請求項１
乃至５のいずれか一つに記載された電子放出素子の製造
方法。
【請求項７】対向する第一の主面と第二の主面とを有
するナトリウム含有基板の前記第一の主面上に、一対の
電極とこれに接続する導電性膜とを設け、前記導電性膜
に通電して電子放出部を形成した電子放出素子を複数含
む電子源基板の製造方法であって、前記電子放出素子が請求項１乃至６のいずれかの製造方
法を用いて製造されることを特徴とする電子源基板の製
造方法。
【請求項８】対向する第一の主面と第二の主面とを有
するナトリウム含有基板の前記第一の主面上に、一対の
電極とこれに接続する導電性膜とを設け、前記導電性膜
に通電して電子放出部を形成した電子放出素子と、画像
形成部材とを含む画像形成装置の製造方法であって、前記ナトリウム含有基板を用意する工程と、前記第一の主面上に複数の導電性膜を配する導電性膜形
成工程と、前記導電性膜形成工程の後に、前記第一の主面側から前
記第二の主面側にナトリウムイオンを移動させるため、
前記第一の主面の電位が、前記第二の主面の電位よりも
高くなるような電界を印加する電界印加工程と、前記電界印加工程の後に、前記複数の導電性膜に通電す
る通電工程と、前記画像形成部材を有する基板を、前記導電性膜が配さ
れた第一の主面と対向して配置する工程とを含むことを
特徴とする画像形成装置の製造方法。
【請求項９】前記ナトリウム含有基板と、前記画像形
成部材を有する基板と、両基板を接合するための接合部
材とを加熱することで接合する封着工程を含むことを特
徴とする請求項８記載の画像形成装置の製造方法。
【請求項１０】前記封着工程は、前記通電工程の前に
行われることを特徴とする請求項９記載の画像形成装置
の製造方法。
【請求項１１】少なくとも、前記封着工程における加
熱を行う期間と同じ期間、前記電界印加工程を行うこと
を特徴とする請求項１０記載の画像形成装置の製造方
法。
【請求項１２】前記封着工程は、前記通電工程の後に
行われることを特徴とする請求項９記載の画像形成装置
の製造方法。
【請求項１３】前記導電性膜が配された前記第一の主
面の電位が、前記第二の主面の電位よりも高くなるよう
な電界を印加する第二の電界印加工程を、前記封着工程
と同時に行うことを特徴とする請求項１２記載の画像形
成装置の製造方法。
【請求項１４】少なくとも、前記封着工程における加
熱を行う期間と同じ期間、前記第二の電界印加工程を行
うことを特徴とする請求項１３記載の画像形成装置の製
造方法。
【請求項１５】前記封着工程の後に、前記ナトリウム
含有基板と前記画像形成部材を有する基板との間を、減
圧状態に排気する排気工程を含むことを特徴とする請求
項９乃至１４のいずれか一つに記載された画像形成装置
の製造方法。
【請求項１６】前記排気工程は、前記ナトリウム含有
基板を加熱する工程を含み、前記加熱と同時に、前記導
電性膜が配された前記第一の主面の電位が、前記第二の
主面の電位よりも高くなるような電界を印加する第三の
電界印加工程を含むことを特徴とする請求項１５記載の
画像形成装置の製造方法。
【請求項１７】少なくとも、前記排気工程における加
熱を行う期間と同じ期間、前記第三の電界印加工程を行
うことを特徴とする請求項１６記載の画像形成装置の製
造方法。
【請求項１８】前記通電工程は、前記導電性膜に間隙
を形成する通電フォーミング工程と、前記間隙近傍に、
有機物を含むガスを接触させた状態で、前記導電性膜に
通電する通電活性化工程とを含むことを特徴とする請求
項８乃至１７のいずれか一つに記載された画像形成装置
の製造方法。