JPH08329829A

JPH08329829A - 表面伝導型電子放出素子、それを用いた電子源、画像形成装置及びこれらの製造方法

Info

Publication number: JPH08329829A
Application number: JP15408095A
Authority: JP
Inventors: Hisami Nakamura; 久美中村; Ryoji Fujiwara; 良治藤原; Yoshikazu Sakano; 嘉和坂野; Kazuhiro Mitsumichi; 和宏三道; Shinichi Kawate; 信一河手; Ichiro Nomura; 一郎野村; Toshihiko Takeda; 俊彦武田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1995-05-30
Filing date: 1995-05-30
Publication date: 1996-12-13

Abstract

(57)【要約】【目的】封着加熱後も高抵抗化せず、均一かつ低電圧
でフォーミング処理できる表面伝導型電子放出素子を得
る。【構成】基板１上の素子電極４，５間に、各電極４，
５と間隔Ｗを隔てて絶縁体からなる凸形段差体６を設け
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、表面伝導型電子放出素
子、これを用いた電子源、表示装置や露光装置等の画像
形成装置、更には該表面伝導型電子放出素子、電子源及
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は、絶縁性の基
板上に形成された導電性薄膜に、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。

【０００３】表面伝導型電子放出素子の典型的な構成例
としては、絶縁性の基板上に設けた一対の素子電極間を
連絡する金属酸化物等の導電性薄膜に、予めフォーミン
グと称される通電処理により電子放出部を形成したもの
が挙げられる。フォーミングは、導電性薄膜の両端に直
流電圧あるいは非常にゆっくりとした昇電圧、例えば１
Ｖ／１分程度の昇電圧を印加通電することで通常行わ
れ、導電性薄膜を局所的に破壊、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
を形成する処理である。電子放出は、上記電子放出部が
形成された導電性薄膜に電圧を印加して電流を流すこと
により、電子放出部に発生した亀裂付近から行われる。

【０００４】上記表面伝導型電子放出素子は、構造が単
純で製造も容易であることから、大面積に亙って多数配
列形成できる利点がある。そこで、この特徴を活かすた
めの種々の応用が研究されている。例えば表示装置等の
画像形成装置への利用が挙げられる。

【０００５】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（共通配線とも呼ぶ）にて夫々結線した
行を多数行配列（梯型配置とも呼ぶ）した電子源が挙げ
られる（特開平１−３１３３２号公報、同１−２８３７
４９号公報、同２−２５７５５２号公報）。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５０６６
８８３号明細書）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記表面伝
導型電子放出素子を真空容器の内部に収容し、約４５０
℃以上に加熱し、フリットガラスにより封着を行い、真
空容器を形成した場合、真空容器の内部の表面伝導型電
子放出素子の素子抵抗が高抵抗化するものがあった。

【０００７】このような表面伝導型電子放出素子の断面
を走査型電子顕微鏡（ＦＥ−ＳＥＭ）で観察したとこ
ろ、図１７図に示すように、導電性薄膜３が素子電極
４，５の端面４ａ，５ａをカバレージしきれていないこ
とが判った。図１７において、１は基板、２は電子放出
部を示す。

【０００８】即ち、素子電極４，５の端面４ａ，５ａを
導電性薄膜３で覆いきれていないため、導電性薄膜３で
覆われない部分の素子電極４，５の表面が封着時に酸化
され、表面伝導型電子放出素子が高抵抗化し、フォーミ
ング電圧が高くなるという問題があった。

【０００９】例えば、素子電極４，５の端面４ａ，５ａ
を導電性薄膜３で覆いきれていなかった表面伝導型電子
放出素子において、封着加熱工程を経ない場合はフォー
ミング電圧が約４Ｖであったのに対し、封着加熱工程を
経た場合は約１０Ｖまで上昇し、２倍以上の電力を必要
とした。このフォーミング電圧の上昇により、多数個の
表面伝導型電子放出素子を同一配線上に配列した場合、
配列した表面伝導型電子放出素子の数が増す程、より大
電力が必要となりマルチ電子放出素子を用いた画像形成
装置の製造時に大きな問題となる。即ち、大電力が必要
になり同一配線上に配列する表面伝導電子放出素子の数
が電源性能限界に限定されてしまうことと、大電力が素
子基板に投入されて、ジュール熱による局部加熱が発生
し、基板の割れが発生するという問題である。

【００１０】また、上記封着加熱工程による通電加熱処
理電圧の上昇を低減するために、封着加熱工程の加熱温
度の低温化や加熱時間の短縮化等の精密制御が行われる
が、生産性を考慮した場合、より簡易な対策が要求され
る。

【００１１】本発明は、封着加熱工程においても高抵抗
化せず、低電圧で安定したフォーミングを可能とするこ
とにより、均一な輝度の表面伝導型電子放出素子を得ら
れるようにすると共に、低電流で明るく高品位な画像が
得られる画像形成装置を得ることを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段及び作用】請求項１〜４の
発明は、表面伝導型電子放出素子に関する発明で、基板
上の素子電極間に導電性薄膜を形成し通電処理して電子
放出部を形成する表面伝導型電子放出素子において、素
子電極間に、各電極と隔てて絶縁体からなる凸形段差体
を設けた点に特徴を有するものである。

【００１３】請求項５〜９の発明は、上記表面伝導型電
子放出素子の製造方法に関する発明で、基板上に素子電
極を形成する工程と、素子電極間に各電極と隔てて凸形
段差体を形成する工程と、素子電極間を連絡する導電性
薄膜を形成する工程と、導電性薄膜に電子放出部を形成
するフォーミング工程とを有する点に特徴を有するもの
ある。

【００１４】請求項９〜１４の発明は、上記表面伝導型
電子放出素子を複数個備えた電子源の製造方法に関する
発明で、複数の表面伝導型電子放出素子を備えた電子源
の製法において、基板上に複数対の素子電極を形成する
工程と、各対の素子電極間に各電極と隔てて凸形段差体
を形成する工程と、各対の素子電極間を連絡する導電性
薄膜を形成する工程と、各導電性薄膜に電子放出部を形
成するフォーミング工程とを有する点に特徴を有するも
のである。

【００１５】請求項１５〜２０の発明は、上記製造方法
で得られる電子源に関する発明である。

【００１６】更に、請求項２１〜２４の発明は、上記電
子源を用いた画像形成装置に関する発明である。

【００１７】上記のように、本発明は、新規な表面伝導
型電子放出素子、この表面伝導型電子放出素子を複数個
備えた新規な電子源、これを用いた新規な画像形成装置
及びこれらの製造方法に係るもので、各発明の構成及び
作用を以下に更に説明する。

【００１８】本発明の表面伝導型電子放出素子には平面
型と垂直型がある。まず、平面型の表面伝導型電子放出
素子の基本的な構成について説明する。

【００１９】図１（ａ）、（ｂ）は、平面型の表面伝導
型電子放出素子の基本的な構成を示す図である。

【００２０】図１において１は基板、２は電子放出部、
３は導電性薄膜、４と５は素子電極、６は凸形段差体で
ある。

【００２１】基板１としては、例えば石英ガラス、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等が挙げられる。

【００２２】対向する素子電極４，５の材料としては、
一般的導体材料が用いられ、例えばＮｉ、Ｃｒ、Ａｕ、
Ｍｏ、Ｗ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｐｄ等の金属ある
いは合金及びＰｄ、Ａｇ、Ａｕ、ＲｕＯ₂ 、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、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。

【００２３】素子電極間隔Ｇ、素子電極長さＳ、導電性
薄膜３の形状等は、応用される形態等によって設計され
る。

【００２４】素子電極間隔Ｇは、数百オングストローム
から数百マイクロメートルであることが好ましく、より
好ましくは、素子電極４，５間に印加する電圧等によ
り、数マイクロメートルから数十マイクロメートルであ
る。

【００２５】素子電極長さＳは、電極の抵抗値や電子放
出特性を考慮すると、好ましくは数マイクロメートルか
ら数百マイクロメートルであり、また素子電極厚ｄは、
数百オングストロームから数マイクロメートルである。

【００２６】凸形段差体６としては、ＳｉＯ₂ 等の絶縁
体や、基板１自体をエッチングして形成したものが挙げ
られる。凸形段差体６の高さＨは、百数十オングストロ
ームから数マイクロメートルの間であれば良く、５００
オングストロームから３０００オングストロームが実用
的で望ましい。また、凸形段差体６の幅Ｌと素子電極間
隔Ｇ、及び素子電極４，５と凸形段差体６との関係は、
Ｌ≦Ｇ、Ｗ≦１／５×Ｇであることが望ましい。

【００２７】尚、図１に示される表面伝導型電子放出素
子は、基板１上に、素子電極４，５、凸形段差体６、導
電性薄膜３の順に積層されたものとなっているが、基板
１上に、導電性薄膜３、素子電極４，５、凸形段差体６
の順に積層したものとしてもよい。

【００２８】導電性薄膜３は、良好な電子放出特性を得
るためには、微粒子で構成された微粒子膜であることが
特に好ましく、その膜厚は、素子電極４，５へのステッ
プカバレージ、素子電極４，５間の抵抗値及び後述する
フォーミング条件等によって適宜選択される。この導電
性薄膜３の膜厚は、好ましくは数オングストロームから
数千オングストロームで、特に好ましくは１０オングス
トロームから５００オングストロームであり、その抵抗
値は、１０の３乗から１０の７乗オーム／□のシート抵
抗値である。

【００２９】本発明における導電性薄膜３を構成する材
料としては、例えばＰｄ、Ｐｔ、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、カーボン等が挙げられる。

【００３０】尚、上記微粒子膜とは、複数の微粒子が集
合した膜であり、その微細構造として、微粒子が個々に
分散配置した状態のみならず、微粒子が互いに隣接、あ
るいは重なり合った状態（島状も含む）の膜をさす。微
粒子膜である場合、微粒子の粒径は、数オングストロー
ムから数千オングストロームであることが好ましく、特
に好ましくは１０オングストロームから２００オングス
トロームである。

【００３１】電子放出部２には亀裂が含まれており、電
子放出はこの亀裂付近から行われる。この亀裂を含む電
子放出部２及び亀裂自体は、導電性薄膜３の膜厚、膜
質、材料及び後述するフォーミング条件等の製法に依存
して形成される。従って、電子放出部２の位置及び形状
は図１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。

【００３２】亀裂は、数オングストロームから数百オン
グストロームの粒径の導電性微粒子を有することもあ
る。この導電性微粒子は、導電性薄膜３を構成する材料
の元素の一部、あるいは総てと同様のものである。ま
た、亀裂を含む電子放出部２及びその近傍の導電性薄膜
３は炭素及び炭素化合物を有することもある。

【００３３】次に、垂直型の表面伝導型電子放出素子の
基本的な構成について説明する。

【００３４】図２は、垂直型の表面伝導型電子放出素子
の基本的な構成を示す図で、図中２１は段差形成部材
で、その他図１と同じ符号は同じ部材を示すものであ
る。

【００３５】基板１、電子放出部２、導電性薄膜３、素
子電極４，５及び凸形段差体６は、前述した平面型の表
面伝導型電子放出素子と同様の材料で構成されたもので
ある。

【００３６】段差形成部材２１は、例えば真空蒸着法、
印刷法、スパッタ法等で付設されたＳｉＯ₂ 等の絶縁性
材料で構成されたものである。この段差形成部材２１の
膜厚は、先に述べた平面型の表面伝導型電子放出素子の
素子電極間隔Ｌ（図１参照）に対応するもので、段差形
成部材２１の作成法や素子電極４，５間に印加する電圧
等により設定されるが、好ましくは数百オングストロー
ムから数十マイクロメートルであり、特に好ましくは数
百オングストロームから数マイクロメートルである。

【００３７】導電性薄膜３は、通常、素子電極４，５及
び凸形段差体６の作成後に形成されるので、素子電極
４，５の上に積層されるが、導電性薄膜３の形成後に素
子電極４，５及び凸形段差体６を作成し、導電性薄膜３
の上に素子電極４，５及び凸形段差体６が積層されるよ
うにすることも可能である。また、平面型の表面伝導型
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２の形成は、導電性薄膜３の膜厚、膜質、材料及び後
述するフォーミング条件等の製法に依存するので、その
位置及び形状は図２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。

【００３８】尚、以下の説明は、上述の平面型の表面伝
導型電子放出素子と垂直型の表面伝導型電子放出素子の
内、平面型を例にして説明するが、平面型の表面伝導型
電子放出素子に代えて垂直型の表面伝導型電子放出素子
としてもよい。

【００３９】本発明の表面伝導型電子放出素子の製法と
しては様々な方法が考えられるが、その一例を図３ない
し図６に基づいて説明する。尚、図３において図１と同
じ符号は同じ部材を示すものである。

【００４０】１）基板１を洗剤、純水及び有機溶剤によ
り十分に洗浄した後、真空蒸着法、スパッタ法等により
絶縁材料及び素子電極材料を堆積させた後、フォトリソ
グラフィー技術により基板１の面上に凸形段差体６及び
素子電極４，５を形成する（図３（ａ））。

【００４１】２）素子電極４，５を設けた基板１上に有
機金属溶液を分散塗布して放置することにより、素子電
極４と素子電極５間を連絡して有機金属薄膜を形成す
る。尚、有機金属溶液とは、前述の導電性薄膜３の構成
材料の金属を主元素とする有機化合物の溶液である。こ
の後、有機金属薄膜を加熱焼成処理し、リフトオフ、エ
ッチング等によりパターニングされた導電性薄膜３を形
成する（図３（ｂ））。

【００４２】本発明においては、上記加熱焼成時に加熱
温度を所定の温度に制御することにより、導電性薄膜３
の構成材料が、酸化物と金属の２相混合状態か、あるい
は非化学量論組成を有する酸化物を有する状態にするこ
とが好ましい。これは再酸化又は再還元によって抵抗値
の調整を広範囲で行えるためである。

【００４３】導電性薄膜３の形成方法としては、例え
ば、真空蒸着法、スパッタ法、化学的気相堆積法、ディ
ッピング法及びスピンナー法等によって有機金属膜を形
成することもできるが、ここでは特に、最も簡便な形成
方法である分散塗布法を用いている。

【００４４】有機金属溶液としては、酢酸ブチルやアル
コール等から成る有機溶媒に微粒子及び微粒子の分散を
促進する添加剤を加えたものを用いることができ、攪拌
等により微粒子の分散液を調整する。

【００４５】また、微粒子を分散して形成させるのに化
学的な方法として有機金属化合物の溶媒を基板上に塗布
した後、熱分解によって半導体の金属酸化物や金属の微
粒子を形成する手法も用いることができる。一例として
は、カプリル酸スズ（Ｃ₇ Ｈ₁₅ＣＯＯ）₂ Ｓｎ、ジイソ
アシロキシエトキシアンチモンＣ₂ Ｈ₅ Ｏ（Ｃ₅ Ｈ
₁₁Ｏ）₂ Ｓｂの熱分解によって、それぞれＳｎＯ₂ 、Ｓ
ｂ₂ Ｏ₃ の微粒子を形成したり、有機パラジウム化合物
からＰｄ微粒子を形成する例などを挙げることができ
る。

【００４６】尚、このようにして微粒子からなる導電性
薄膜３を形成する際、導電性薄膜３のシート抵抗は５×
１０の３乗から１×１０の７乗Ω／□となるようにする
のが好ましい。

【００４７】３）続いて、フォーミングと呼ばれる通電
処理を施す。素子電極４，５間に不図示の電源より通電
すると、導電性薄膜３の部位に構造の変化した電子放出
部２が形成される（図３（ｃ））。この通電処理により
導電性薄膜３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２である。

【００４８】フォーミングの電圧波形の例を図４に示
す。

【００４９】電圧波形は、特にパルス波形が好ましく、
パルス波高値を定電圧とした電圧パルスを連続的に印加
する場合（図４（ａ））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場合（図４（ｂ））とがあ
る。

【００５０】まず、パルス波高値を定電圧とした場合に
ついて図４（ａ）で説明する。

【００５１】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り、例えば、Ｔ１を１マ
イクロ秒〜１０ミリ秒、Ｔ２を１０マイクロ秒〜１００
ミリ秒とし、波高値（フォーミング時のピーク電圧）を
前述した表面伝導型電子放出素子の形態に応じて適宜選
択して、適当な真空度の真空雰囲気下で、数秒から数十
分印加する。尚、印加する電圧波形は、図示される三角
波に限定されるものではなく、矩形波等の所望の波形を
用いることができる。

【００５２】次に、パルス波高値を増加させながら電圧
パルスを印加する場合について図４（ｂ）で説明する。

【００５３】図４（ｂ）におけるＴ１及びＴ２は図４
（ａ）と同様であり、波高値（フォーミング時のピーク
電圧）を、例えば０．１Ｖステップ程度ずつ増加させ、
図４（ａ）の説明と同様の適当な真空雰囲気下で印加す
る。

【００５４】尚、パルス間隔Ｔ２中に、導電性薄膜３を
局所的に破壊、変形もしくは変質させない程度の電圧、
例えば０．１Ｖ程度の電圧で素子電流を測定して抵抗値
を求め、例えば１Ｍオーム以上の抵抗を示したときにフ
ォーミングを終了することが好ましい。

【００５５】上記フォーミング工程からそれ以降の工程
は、図５に示されるような測定評価系内で行われるもの
である。この測定評価系について説明する。

【００５６】図５において、図１と同じ符号は同じ部材
を示す。また、５１は素子に素子電圧Ｖｆを印加するた
めの電源、５０は素子電極４，５間の導電性薄膜３を流
れる素子電流Ｉｆを測定するための電流計、５４は電子
放出部２より放出される放出電流Ｉｅを捕捉するための
アノード電極、５３はアノード電極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Ｉｅを測定するための電流計、５５は真空装
置、５６は排気ポンプ、５７はガス導入口である。

【００５７】表面伝導型電子放出素子及びアノード電極
５４等は真空装置５５内に設置され、この真空装置５５
には不図示の真空計等の必要な機器が具備されていて、
所望の真空下で表面伝導型電子放出素子の測定評価がで
きるようになっている。

【００５８】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から構成されている。
また、真空装置５５全体及び表面伝導型電子放出素子の
基板１は、ヒーターにより２００℃程度まで加熱できる
ようになっている。尚、この測定評価系は、後述するよ
うな表示パネルの組み立て段階において、表示パネル及
びその内部を真空装置５５及びその内部として構成する
ことで、フォーミング工程及び後述するそれ以後の工程
における測定評価及び処理に応用されるものである。

【００５９】４）本発明の表面伝導型電子放出素子の場
合、更に活性化工程を施すことが好ましい。

【００６０】活性化工程とは、例えば１０の−４乗〜１
０の−５乗ｔｏｒｒ程度の真空度で、パルス波高値を定
電圧としたパルスの印加を繰り返す処理のことをいい、
真空雰囲気中に存在する有機物質から炭素及び炭素化合
物を電子放出部２に堆積させることで、素子電流、放出
電流の状態を著しく向上させることができる工程であ
る。この活性化工程は、例えば素子電流や放出電流を測
定しながら行って、例えば放出電流が飽和した時点で終
了するようにすれば効果的であるので好ましい。また、
活性化工程でのパルス波高値は、好ましくは駆動電圧の
波高値である。

【００６１】尚、上記炭素及び炭素化合物とは、グラフ
ァイト（単結晶及び多結晶の双方を指す）、非晶質カー
ボン（非晶質カーボン及びこれと多結晶グラファイトと
の混合物を指す）である。また、その堆積膜厚は、好ま
しくは５００オングストローム以下、より好ましくは３
００オングストローム以下である。

【００６２】５）このようにして作成した表面伝導型電
子放出素子を、フォーミング工程、活性化工程での真空
度より高い真空度の真空雰囲気下で動作駆動する、安定
化工程を施すことが好ましい。より好ましくは、この高
い真空度の真空雰囲気下で、８０〜１５０℃の加熱の
後、動作駆動する。

【００６３】尚、フォーミング工程、活性化工程の真空
度より高い真空度の真空雰囲気とは、例えば約１０の−
６乗ｔｏｒｒ以上の真空度を有する真空雰囲気であり、
より好ましくは超高真空系であり、炭素及び炭素化合物
が新たにほぼ堆積しない真空度である。

【００６４】即ち、表面伝導型電子放出素子を上記真空
雰囲気中に封入してしまうことにより、これ以上の炭素
及び炭素化合物の堆積を抑制することが可能となり、こ
れによって素子電流Ｉｆ、放出電流Ｉｅが安定する。

【００６５】このようにして得られる表面伝導型電子放
出素子の基本特性を以下に説明する。

【００６６】以下に述べる表面伝導型電子放出素子の基
本特性は、図５の測定評価系のアノード電極５４の電圧
を１ｋＶ〜１０ｋＶとし、アノード電極５４と表面伝導
型電子放出素子の距離Ｈを２〜８ｍｍとして行った測定
に基づくものである。

【００６７】まず、放出電流Ｉｅ及び素子電流Ｉｆと、
素子電圧Ｖｆとの関係の典型的な例を図６に示す。尚、
図６の（ａ）において、放出電流Ｉｅは素子電流Ｉｆに
比べて著しく小さいので、任意単位で示されている。

【００６８】図６の（ａ）から明らかなように、表面伝
導型電子放出素子は、放出電流Ｉｅに対する次の３つの
特徴的特性を有する。

【００６９】まず第１に、表面伝導型電子放出素子はあ
る電圧（しきい値電圧と呼ぶ：図６の（ａ）中のＶｔ
ｈ）を超える素子電圧Ｖｆ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が殆ど検出されない。即ち、放出電流Ｉｅに対す
る明確なしきい値電圧Ｖｔｈを持った非線形素子であ
る。

【００７０】第２に、放出電流Ｉｅが素子電圧Ｖｆに対
して単調増加する特性（ＭＩ特性と呼ぶ）を有するた
め、放出電流Ｉｅは素子電圧Ｖｆで制御できる。

【００７１】第３に、アノード電極５４（図５参照）に
補足される放出電荷は、素子電圧Ｖｆを印加する時間に
依存する。即ち、アノード電極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。

【００７２】放出電流Ｉｅが素子電圧Ｖｆに対してＭＩ
特性を有すると同時に、素子電流Ｉｆも素子電圧Ｖｆに
対してＭＩ特性を有する場合もある。このような表面伝
導型電子放出素子の特性の例が図６の（ａ）で示す特性
である。一方、図６の（ｂ）で示すように、素子電流Ｉ
ｆは素子電圧Ｖｆに対して電圧制御型負性抵抗特性（Ｖ
ＣＮＲ特性と呼ぶ）を示す場合もある。いずれの特性を
示すかは、表面伝導型電子放出素子の製法及び測定時の
測定条件等に依存する。但し、素子電流Ｉｆが素子電圧
Ｖｆに対してＶＣＮＲ特性を有する表面伝導型電子放出
素子でも、上記３つの特性上の特徴を有する。

【００７３】このようにして作成した表面伝導型電子放
出素子の素子電極４，５間の断面を電界放射型走査電子
顕微鏡（ＦＥ−ＳＥＭ）で観察すると、図１（ｂ）に示
したように、素子電極４，５の端面は導電性薄膜３によ
って完全に覆われていることが判る。

【００７４】更に、このような表面伝導型電子放出素子
を真空容器内に収容し、上方にフェースプレートを設け
て焼成を行い、封着して電子源もしくは画像形成装置を
作成すると、焼成後も素子抵抗及びフォーミング電圧が
低減される。

【００７５】次に、本発明の電子源における表面伝導型
電子放出素子の配列について説明する。

【００７６】本発明の電子源における表面伝導型電子放
出素子の配列方式としては、従来の技術の項で述べたよ
うな梯型配置の他、ｍ本のＸ方向配線の上にｎ本のＹ方
向配線を層間絶縁層を介して設置し、表面伝導型電子放
出素子の一対の素子電極に夫々Ｘ方向配線、Ｙ方向配線
を接続した配置方式が挙げられる。これを以後単純マト
リクス配置と呼ぶ。まず、この単純マトリクス配置につ
いて詳述する。

【００７７】前述した表面伝導型電子放出素子の基本的
特性によれば、単純マトリクス配置された表面伝導型電
子放出素子における放出電子は、しきい値電圧を超える
電圧では、対向する素子電極間に印加するパルス状電圧
の波高値とパルス幅で制御できる。一方、しきい値電圧
以下では殆ど電子は放出されない。従って、多数の表面
伝導型電子放出素子を配置した場合においても、個々の
素子に上記パルス状電圧を適宜印加すれば、入力信号に
応じて表面伝導型電子放出素子を選択し、その電子放出
量が制御でき、単純なマトリクス配線だけで個別の表面
伝導型電子放出素子を選択して独立に駆動可能となる。

【００７８】単純マトリクス配置はこのような原理に基
づくもので、本発明の電子源の一例である、この単純マ
トリクス配置の電子源の構成について図７に基づいて更
に説明する。

【００７９】図７において基板１は既に説明したような
ガラス板等であり、この基板１上に配列された本発明の
表面伝導型電子放出素子１０４の個数及び形状は用途に
応じて適宜設定されるものである。

【００８０】ｍ本のＸ方向配線１０２は、夫々外部端子
Ｄｘ１，Ｄｘ２，……，Ｄｘｍを有するもので、基板１
上に、真空蒸着法、印刷法、スパッタ法等で形成した導
電性金属等である。また、多数の表面伝導型電子放出素
子１０４にほぼ均等に電圧が供給されるように、材料、
膜厚、配線幅が設定されている。

【００８１】ｎ本のＹ方向配線１０３は、夫々外部端子
Ｄｙ１，Ｄｙ２，……，Ｄｙｎを有するもので、Ｘ方向
配線１０２と同様に作成される。

【００８２】これらｍ本のＸ方向配線１０２とｎ本のＹ
方向配線１０３間には、不図示の層間絶縁層が設置さ
れ、電気的に分離されて、マトリクス配線を構成してい
る。尚、このｍ，ｎは共に正の整数である。

【００８３】不図示の層間絶縁層は、真空蒸着法、印刷
法、スパッタ法等で形成されたＳｉＯ₂ 等であり、Ｘ方
向配線１０２を形成した基板１の全面或は一部に所望の
形状で形成され、特に、Ｘ方向配線１０２とＹ方向配線
１０３の交差部の電位差に耐え得るように、膜厚、材
料、製法が適宜設定される。

【００８４】更に、表面伝導型電子放出素子１０４の対
向する素子電極（不図示）が、ｍ本のＸ方向配線１０２
と、ｎ本のＹ方向配線１０３と、真空蒸着法、印刷法、
スパッタ法等で形成された導電性金属等からなる結線１
０５によって電気的に接続されているものである。

【００８５】ここで、ｍ本のＸ方向配線１０２と、ｎ本
のＹ方向配線１０３と、結線１０５と、対向する素子電
極とは、その構成元素の一部あるいは全部が同一であっ
ても、また夫々異なっていてもよく、前述の素子電極の
材料等より適宜選択される。これら素子電極への配線
は、素子電極と材料が同一である場合は素子電極と総称
する場合もある。また、表面伝導型電子放出素子１０４
は、基板１あるいは不図示の層間絶縁層上どちらに形成
してもよい。

【００８６】また、詳しくは後述するが、前記Ｘ方向配
線１０２には、Ｘ方向に配列された表面伝導型電子放出
素子１０４の行を入力信号に応じて走査するために、走
査信号を印加する不図示の走査信号印加手段が電気的に
接続されている。

【００８７】一方、Ｙ方向配線１０３には、Ｙ方向に配
列された表面伝導型電子放出素子１０４の列の各列を入
力信号に応じて変調するために、変調信号を印加する不
図示の変調信号発生手段が電気的に接続されている。更
に、各表面伝導型電子放出素子１０４に印加される駆動
電圧は、当該表面伝導型電子放出素子１０４に印加され
る走査信号と変調信号の差電圧として供給されるもので
ある。

【００８８】次に、以上のような単純マトリクス配置の
本発明の電子源を用いた本発明の画像形成装置の一例
を、図８〜図１０を用いて説明する。尚、図８は表示パ
ネル２０１の基本構成図であり、図９は蛍光膜１１４を
示す図であり、図１０は図８の表示パネル２０１で、Ｎ
ＴＳＣ方式のテレビ信号に応じてテレビジョン表示を行
うための駆動回路の一例を示すブロック図である。

【００８９】図８において、１は上述のようにして本発
明の表面伝導型電子放出素子を配置した電子源の基板、
１１１は基板１を固定したリアプレート、１１６はガラ
ス基板１１３の内面に蛍光膜１１４とメタルバック１１
５等が形成されたフェースプレート、１１２は支持枠で
あり、リアプレート１１１、支持枠１１２及びフェース
プレート１１６にフリットガラス等を塗布し、大気中あ
るいは窒素中で、４００〜５００℃で１０分以上焼成す
ることで封着して外囲器１１８を構成している。

【００９０】図８において、２は図１における電子放出
部に相当する。１０２、１０３は、表面伝導型電子放出
素子１０４の一対の素子電極４，５と接続されたＸ方向
配線及びＹ方向配線で、夫々外部端子Ｄｘ１ないしＤｘ
ｍ，Ｄｙ１ないしＤｙｎを有している。

【００９１】外囲器１１８は、上述の如く、フェースー
プレート１１６、支持枠１１２、リアプレート１１１で
構成されている。しかし、リアプレート１１１は主に基
板１の強度を補強する目的で設けられるものであり、基
板１自体で十分な強度を持つ場合は別体のリアプレート
１１１は不要で、基板１に直接支持枠１１２を封着し、
フェースプレート１１６、支持枠１１２、基板１にて外
囲器１１８を構成してもよい。また、フェースプレート
１１６、リアプレート１１１の間にスぺーサーと呼ばれ
る不図示の支持体を更に設置することで、大気圧に対し
て十分な強度を有する外囲器１１８とすることもでき
る。

【００９２】蛍光膜１１４は、モノクロームの場合は蛍
光体１２２のみからなるが、カラーの蛍光膜１１４の場
合は、蛍光体１２２の配列により、ブラックストライプ
（図９（ａ））あるいはブラックマトリクス（図９
（ｂ））等と呼ばれる黒色導伝材１２１と蛍光体１２２
とで構成される。ブラックストライプ、ブラックマトリ
クスが設けられる目的は、カラー表示の場合必要となる
三原色の各蛍光体１２２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１１４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で
ある。黒色導伝材１２１の材料としては、通常良く用い
られている黒鉛を主成分とする材料だけでなく、導電性
があり、光の透過及び反射が少ない材料であれば他の材
料を用いることもできる。

【００９３】ガラス基板１１３に蛍光体１２２を塗布す
る方法としては、モノクローム、カラーによらず、沈澱
法や印刷法が用いられる。

【００９４】また、図８に示されるように、蛍光膜１１
４の内面側には通常メタルバック１１５が設けられる。
メタルバック１１５の目的は、蛍光体１２２（図９参
照）の発光のうち内面側への光をフェースプレート１１
６側へ鏡面反射することにより輝度を向上すること、電
子ビーム加速電圧を印加するための電極として作用する
こと、外囲器１１８内で発生した負イオンの衝突による
ダメージからの蛍光体１２２の保護等である。メタルバ
ック１１５は、蛍光膜１１４の作製後、蛍光膜１１４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を真空蒸着等で堆積することで
作製できる。

【００９５】フェースプレート１１６には、更に蛍光膜
１１４の導伝性を高めるため、蛍光膜１１４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、カラーの場合は各色
蛍光体１２２と表面伝導型電子放出素子１０４とを対応
させなくてはいけないため、十分な位置合わせを行なう
必要がある。

【００９７】外囲器１１８内は、不図示の排気管を通
じ、１０の−７乗ｔｏｒｒ程度の真空度にされ、封止さ
れる。また、外囲器１１８の封止を行う直前あるいは封
止後に、ゲッター処理を行うこともある。これは、外囲
器１１８内の所定の位置に配置したゲッター（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の−５乗ないしは１×１０の−７乗ｔｏ
ｒｒの真空度を維持するためのものである。

【００９８】尚、前述したフォーミング及びこれ以降の
表面伝導型電子放出素子の各製造工程は、通常、外囲器
１１８の封止直前又は封止後に行われるもので、その内
容は前述の通りである。

【００９９】上述の表示パネル２０１は、例えば図１０
に示されるような駆動回路で駆動することができる。
尚、図１０において、２０１は表示パネル、２０２は走
査回路、２０３は制御回路、２０４はシフトレジスタ、
２０５はラインメモリ、２０６は同期信号分離回路、２
０７は変調信号発生器、Ｖｘ及びＶａは直流電圧源であ
る。

【０１００】図１０に示されるように、表示パネル２０
１は、外部端子Ｄｘ１ないしＤｘｍ、外部端子Ｄｙ１な
いしＤｙｎ及び高圧端子Ｈｖを介して外部の電気回路と
接続されている。この内、外部端子Ｄｘ１ないしＤｘｍ
には前記表示パネル２０１内に設けられている表面伝導
型電子放出素子、即ちｍ行ｎ列の行列状にマトリクス配
置された表面伝導型電子放出素子群を１行（ｎ素子ず
つ）順次駆動して行くための走査信号が印加される。

【０１０１】一方、端子Ｄｙ１ないし外部端子Ｄｙｎに
は、前記走査信号により選択された１行の各表面伝導型
電子放出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。また、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。こ
れは表面伝導型電子放出素子より出力される電子ビーム
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。

【０１０２】走査回路２０２は、内部にｍ個のスイッチ
ング素子（図１０中Ｓ１ないしＳｍで模式的に示す）を
備えるもので、各スイッチング素子Ｓ１〜Ｓｍは、直流
電圧電源Ｖｘの出力電圧もしくは０Ｖ（グランドレベ
ル）のいずれか一方を選択して、表示パネル２０１の外
部端子Ｄｘ１ないしＤｘｍと電気的に接続するものであ
る。各スイッチング素子Ｓ１〜Ｓｍは、制御回路２０３
が出力する制御信号Ｔｓｃａｎに基づいて動作するもの
で、実際には、例えばＦＥＴのようなスイッチング機能
を有する素子を組み合わせることにより容易に構成する
ことが可能である。

【０１０３】本例における前記直流電圧源Ｖｘは、前記
表面伝導型電子放出素子の特性（しきい値電圧）に基づ
き、走査されていない表面伝導型電子放出素子に印加さ
れる駆動電圧が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。

【０１０４】制御回路２０３は、外部より入力される画
像信号に基づいて適切な表示が行われるように、各部の
動作を整合させる働きを持つものである。次に説明する
同期信号分離回路２０６より送られる同期信号Ｔｓｙｎ
ｃに基づいて、各部に対してＴｓｃａｎ、Ｔｓｆｔ及び
Ｔｍｒｙの各制御信号を発生する。

【０１０５】同期信号分離回路２０６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
輝度信号成分を分離するための回路で、よく知られてい
るように、周波数分離（フィルター）回路を用いれば、
容易に構成できるものである。同期信号分離回路２０６
により分離された同期信号は、これもよく知られるよう
に、垂直同期信号と水平同期信号よりなる。ここでは、
説明の便宜上Ｔｓｙｎｃとして図示する。一方、前記テ
レビ信号から分離された画像の輝度信号成分を便宜上Ｄ
ＡＴＡ信号と図示する。このＤＡＴＡ信号はシフトレジ
スタ２０４に入力される。

【０１０６】シフトレジスタ２０４は、時系列的にシリ
アル入力される前記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２０３より送られる制御信号Ｔｓｆｔに基づいて作
動する。この制御信号Ｔｓｆｔは、シフトレジスタ２０
４のシフトクロックであると言い換えてもよい。また、
シリアル／パラレル変換された画像１ライン分（表面伝
導型電子放出素子のｎ素子分の駆動データに相当する）
のデータは、Ｉｄ１ないしＩｄｎのｎ個の並列信号とし
て前記シフトレジスタ２０４より出力される。

【０１０７】ラインメモリ２０５は、画像１ライン分の
データを必要時間だけ記憶するための記憶装置であり、
制御回路２０３より送られる制御信号Ｔｍｒｙに従って
適宜Ｉｄ１ないしＩｄｎの内容を記憶する。記憶された
内容は、Ｉｄ’１ないしＩｄ’ｎとして出力され、変調
信号発生器２０７に入力される。

【０１０８】変調信号発生器２０７は、前記画像データ
Ｉｄ’１ないしＩｄ’ｎ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ための信号源
で、その出力信号は、端子Ｄｙ１ないしＤｙｎを通じて
表示パネル２０１内の表面伝導型電子放出素子に印加さ
れる。

【０１０９】前述したように、表面伝導型電子放出素子
は電子放出に明確なしきい値電圧を有しており、しきい
値電圧を超える電圧が印加された場合にのみ電子放出が
生じる。また、しきい値電圧を超える電圧に対しては表
面伝導型電子放出素子への印加電圧の変化に応じて放出
電流も変化して行く。表面伝導型電子放出素子の材料、
構成、製造方法を変えることにより、しきい値電圧の値
や印加電圧に対する放出電流の変化度合いが変わる場合
もあるが、いずれにしても以下のことがいえる。

【０１１０】即ち、表面伝導型電子放出素子にパルス状
の電圧を印加する場合、例えばしきい値電圧以下の電圧
を印加しても電子放出は生じないが、しきい値電圧を超
える電圧を印加する場合には電子放出を生じる。その
際、第１には電圧パルスの波高値を変化させることによ
り、出力される電子ビームの強度を制御することが可能
である。第２には、電圧パルスの幅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。

【０１１１】従って、入力信号に応じて表面伝導型電子
放出素子を変調する方式としては、電圧変調方式とパル
ス幅変調方式とが挙げられる。電圧変調方式を行う場
合、変調信号発生器２０７としては、一定の長さの電圧
パルスを発生するが、入力されるデータに応じて適宜パ
ルスの波高値を変調できる電圧変調方式の回路を用い
る。また、パルス幅変調方式を行う場合、変調信号発生
器２０７としては、一定の波高値の電圧パルスを発生す
るが、入力されるデータに応じて適宜パルス幅を変調で
きるパルス幅変調方式の回路を用いる。

【０１１２】シフトレジスタ２０４やラインメモリ２０
５は、デジタル信号式のものでもアナログ信号式のもの
でもよく、画像信号のシリアル／パラレル変換や記憶が
所定の速度で行えるものであればよい。

【０１１３】デジタル信号式を用いる場合には、同期信
号分離回路２０６の出力信号ＤＡＴＡをデジタル信号化
する必要がある。これは同期信号分離回路２０６の出力
部にＡ／Ｄ変換器を設けることで行える。

【０１１４】また、これと関連して、ラインメモリ２０
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２０７に設けられる回路が若干異なるも
のとなる。

【０１１５】即ち、デジタル信号で電圧変調方式の場
合、変調信号発生器２０７には、例えばよく知られてい
るＤ／Ａ変換回路を用い、必要に応じて増幅回路等を付
け加えればよい。また、デジタル信号でパルス幅変調方
式の場合、変調信号発生器２０７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
ことで容易に構成することができる。更に、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
めの増幅器を付け加えてもよい。

【０１１６】一方、アナログ信号で電圧変調方式の場
合、変調信号発生器２０７には、例えばよく知られてい
るオペアンプ等を用いた増幅回路を用いればよく、必要
に応じてレベルシフト回路等を付け加えてもよい。ま
た、アナログ信号でパルス幅変調方式の場合、例えばよ
く知られている電圧制御型発振回路（ＶＣＯ）を用いれ
ばよく、必要に応じて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け加えてもよ
い。

【０１１７】以上のような表示パネル２０１及び駆動回
路を有する本発明の画像形成装置は、端子Ｄｘ１〜Ｄｘ
ｍ及びＤｙ１〜Ｄｙｎから電圧を印加することにより、
必要な表面伝導型電子放出素子から電子を放出させるこ
とができ、高圧端子Ｈｖを通じて、メタルバック１１５
あるいは透明電極（不図示）に高電圧を印加して電子ビ
ームを加速し、加速した電子ビームを蛍光膜１１４に衝
突させることで生じる励起・発光によって、ＮＴＳＣ方
式のテレビ信号に応じてテレビジョン表示を行うことが
できるものである。

【０１１８】尚、以上説明した構成は、表示等に用いら
れる本発明の画像形成装置を得る上で必要な概略構成で
あり、例えば各部材の材料等、詳細な部分は上述の内容
に限られるものではなく、画像形成装置の用途に適する
よう、適宜選択されるものである。また、入力信号とし
てＮＴＳＣ方式を挙げたが、本発明に係る画像形成装置
はこれに限られるものではなく、ＰＡＬ、ＳＥＣＡＭ方
式等の他の方式でもよく、更にはこれらよりも多数の走
査線からなるＴＶ信号、例えばＭＵＳＥ方式を初めとす
る高品位ＴＶ方式でもよい。

【０１１９】次に、前述の梯型配置の電子源及びこれを
用いた本発明の画像形成装置の一例について図１１及び
図１２を用いて説明する。

【０１２０】図１１において、１は基板、１０４は表面
伝導型電子放出素子、３０４は表面伝導型電子放出素子
１０４を接続する共通配線で１０本設けられており、各
々外部端子Ｄ１〜Ｄ１０を有している。

【０１２１】表面伝導型電子放出素子１０４は、基板１
上に並列に複数個配置されている。これを素子行と呼
ぶ。そしてこの素子行が複数行配置されて電子源を構成
している。

【０１２２】各素子行の共通配線３０４（例えば外部端
子Ｄ１とＤ２の共通配線３０４）間に適宜の駆動電圧を
印加することで、各素子行を独立に駆動することが可能
である。即ち、電子ビームを放出させたい素子行にはし
きい値電圧を超える電圧を印加し、電子ビームを放出さ
せたくない素子行にはしきい値電圧以下の電圧を印加す
るようにすればよい。このような駆動電圧の印加は、各
素子行間に位置する共通配線Ｄ２〜Ｄ９について、夫々
相隣接する共通配線３０４、即ち夫々相隣接する外部端
子Ｄ２とＤ３，Ｄ４とＤ５，Ｄ６とＤ７，Ｄ８とＤ９の
共通配線３０４を一体の同一配線としても行うことがで
きる。

【０１２３】図１２は、本発明の電子源の他の例であ
る、上記梯型配置の電子源を備えた表示パネル３０１の
構造を示す図である。

【０１２４】図１２中３０２はグリッド電極、３０３は
電子が通過するための開口、Ｄ１〜Ｄｍは各表面伝導型
電子放出素子に電圧を印加するための外部端子、Ｇ１〜
Ｇｎはグリッド電極３０２に接続された外部端子であ
る。また、各素子行間の共通配線３０４は一体の同一配
線として基板１上に形成されている。

【０１２５】尚、図１２において図７と同じ符号は同じ
部材を示すものであり、図７に示される単純マトリクス
配置の電子源を用いた表示パネル２０１との大きな違い
は、基板１とフェースプレート１１６の間にグリッド電
極３０２を備えている点である。

【０１２６】基板１とフェースプレート１１６の間に
は、上記のようにグリッド電極３０２が設けられてい
る。このグリッド電極３０２は、表面伝導型電子放出素
子１０４から放出された電子ビームを変調することがで
きるもので、梯型配置の素子行と直行して設けられたス
トライプ状の電極に、電子ビームを通過させるために、
各表面伝導型電子放出素子１０４に対応して１個ずつ円
形の開口３０３を設けたものとなっている。

【０１２７】グリッド電極３０２の形状や配置位置は、
必ずしも図１２に示すようなものでなければならないも
のではなく、開口３０３をメッシュ状に多数設けること
もあり、またグリッド電極３０２を、例えば表面伝導型
電子放出素子１０４の周囲や近傍に設けてもよい。

【０１２８】外部端子Ｄ１〜Ｄｍ及びＧ１〜Ｇｎは不図
示の駆動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）して行くのと同期してグリッド電
極３０２の列に画像１ライン分の変調信号を印加するこ
とにより、各電子ビームの蛍光膜１１４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。

【０１２９】以上のように、本発明の画像形成装置は、
単純マトリクス配置及び梯型配置のいずれの本発明の電
子源を用いても得ることができ、上述したテレビジョン
放送の表示装置のみならず、テレビ会議システム、コン
ピューター等の表示装置として好適な画像形成装置が得
られる。更には、感光ドラムとで構成した光プリンター
の露光装置としても用いることができるものである。

【０１３０】

【実施例】以下に、実施例を挙げて本発明を更に詳述す
る。

【０１３１】実施例１本実施例で用いた表面伝導型電子放出素子の構成は、図
１（ａ），（ｂ）に示されるものと同様である。

【０１３２】表面伝導型電子放出素子の製法は、基本的
には図３で説明した方法と同様である。以下、図１及び
図３を用いて、本実施例で用いた表面伝導型電子放出素
子の基本的な構成及び製造法を説明する。

【０１３３】図１において１は基板、４と５は素子電
極、６は凸形段差体、２は電子放出部、３は電子放出部
２を含む薄膜である。

【０１３４】以下、製造手順を図１及び図３に基づいて
説明する。

【０１３５】工程−ａ基板１として青板ガラスを用い、有機溶剤等により清浄
化した青板ガラス上に、通常一般的に用いられる真空蒸
着法、フォトリソグラフィー技術により、凸形段差体６
及び素子電極４，５を形成した。

【０１３６】素子電極４，５の材料としては、導電性を
有するものであればどのようなものでも構わないが、本
実施例ではＮｉを用いた。また、凸形段差体６の材料と
しては、絶縁体であればどのようなものでも構わない
が、本実施例ではＳｉＯ₂ 膜をマスク蒸着して形成し
た。素子電極間隔Ｇは、実用的には０．５マイクロメー
トルから２０マイクロメートルであることが望ましく、
本実施例では１０マイクロメートルとした。更に、凸形
段差体６の素子電極間隔方向の長さＬは８マイクロメー
トルとし、凸形段差体６と素子電極４，５との距離Ｗは
夫々１マイクロメートルとなるように配置した。即ち、
Ｗ≦１／５×Ｇを満たすように形成した。

【０１３７】工程−ｂ次に、電子放出部２を形成するための導電性薄膜３を所
定の形状にパターニングするために、通常よく用いられ
る蒸着マスクを素子電極４，５上に配置し、膜厚２００
０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ＳｎＯ₂ 微粒子１．０ｇ、有機
溶媒（メチルエチルケトン：シクロヘキサン＝３：１、
８００ｃｃ）の各材料をガラスビーズと共にペイントシ
ェーカーで２４時間攪拌して得られた有機金属溶液をス
ピンナーにより回転塗布し、２５０℃で１０分間の加熱
焼成処理をした。尚、ここで述べる微粒子膜とは、前述
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）の膜をさし、その粒径とは、この状態
で粒子形状が認識可能な微粒子ついての径をいう。

【０１３８】工程−ｃＣｒ膜及び焼成後の薄膜３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
４，５、凸形段差体６及び導電性薄膜３等を形成した。

【０１４０】このようにして作成された表面伝導型電子
放出素子の素子電極間隔部分の断面をＦＥ−ＳＥＭで観
察すると、図１（ａ）に示すように、素子電極４，５の
端面は導電性薄膜３で完全に覆われていた。

【０１４１】工程−ｄ上記工程を経た基板１を図５の測定評価系に設置し、上
部に不図示のフェースプレートを置き、封着加熱を行っ
た。その後、抵抗値を測定すると、２ｋΩであり、封着
加熱前の約１．２倍に留まっていた。更に、測定評価系
を真空ポンプにて排気して、２×１０の−６乗ｔｏｒｒ
の真空度に達した後、素子電圧Ｖｆを印加するための電
源５１より素子電極４，５間に電圧を印加し、通電処理
（フォーミング処理）を施した。フォーミング処理の電
圧波形は図４（ｂ）に示されるような波形とした。

【０１４２】図４（ｂ）中、Ｔ１及びＴ２は電圧波形の
パルス幅とパルス間隔であり、本実施例ではＴ１を１ミ
リ秒、Ｔ２を１０ミリ秒とし、三角波の波高値（フォー
ミング時のピーク電圧）は０．１Ｖステップで昇圧させ
てフォーミング処理を行なった。また、フォーミング処
理中は、同時に、０．１Ｖの電圧でＴ２間に抵抗測定パ
ルスを挿入して抵抗を測定した。尚、フォーミング処理
の終了は、抵抗測定パルスでの測定値が約１Ｍオーム以
上になった時とし、同時に、表面伝導型電子放出素子へ
の電圧の印加を終了したところ、フォーミング電圧ＶＦ
は９．０Ｖであり、封着加熱前の約１．１倍に留まっ
た。

【０１４３】このフォーミング処理した表面伝導型電子
放出素子の断面をＦＥ−ＳＥＭで観察すると、図１
（ｂ）に示したように、電子放出部２は素子電極間隔の
中心付近に形成されていた。

【０１４４】工程−ｅ続いて、フォーミング処理した表面伝導型電子放出素子
に、波高値が１８Ｖの矩形波を印加して活性化処理をし
た。

【０１４５】活性化処理は、図５の測定評価系内で、素
子電極４，５間に、素子電流Ｉｆ及び放出電流Ｉｅを測
定しながら上記パルス電圧を印加することで行った。
尚、この時の図５の測定評価装置内の真空度は１．５×
１０の−５乗ｔｏｒｒであった。Ｉｅが、約３０分で最
大となったので、活性化処理を終了した。

【０１４６】更に、この表面伝導型電子放出素子の上方
のフェースプレートにＶａ＝１ｋＶを掛けたところ、安
定して電子放出が得られた。このように素子電極間隔内
に絶縁体から成る凸形段差体６を設けることにより、封
着時の高抵抗化防止、及びばらつきなく安定してフォー
ミング処理を行うことができた。

【０１４７】実施例２本実施例で用いた表面伝導型電子放出素子の構成は、図
１３（ａ），（ｂ）に示されるものと同様である。

【０１４８】図１３において１は基板、４と５は素子電
極、６は凸形段差体、２は電子放出部、３は電子放出部
２を含む薄膜である。

【０１４９】以下、実施例２の表面伝導型電子放出素子
の製造手順を説明する。

【０１５０】工程−ａ基板１として青板ガラスを用い、有機溶剤等により清浄
化した青板ガラス上に、通常一般的に用いられるフォト
リソグラフィー技術、エッチング技術により、凸形段差
体６を形成した。

【０１５１】工程−ｂ次に、通常一般的に用いられる真空蒸着法、フォトリソ
グラフィー技術により素子電極４，５を形成した。素子
電極４，５は、Ｔｉを５０オングストローム蒸着した
後、Ａｌを１０００オングストローム蒸着した。素子電
極間隔Ｇは６マイクロメートル、凸形段差体６の長さＬ
は６マイクロメートル、凸形段差体６と素子電極４，５
との距離Ｗは夫々１マイクロメートルとなるように配置
した。即ち、Ｗ≦１／５×Ｇを満たすように形成した。

【０１５２】工程−ｃ次に、微粒子材料をＡｕ：ＳｎＯ₂ ＝２：１のモル比で
混合したことを除いて、実施例１と同様にして導電性薄
膜３を所定の形状に形成し、Ｃｒ膜及び焼成後の薄膜３
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。

【０１５３】以上の工程により、基板１上に素子電極
４，５、凸形段差体６及び導電性薄膜３等を形成した。

【０１５４】このようにして作成された表面伝導型電子
放出素子の素子電極間隔部分の断面をＦＥ−ＳＥＭで観
察すると、図１３（ａ）に示すように、素子電極４，５
の端面は導電性薄膜３で完全に覆われていた。

【０１５５】工程−ｄ上記補正工程を経た基板１を図５の測定評価系に設置
し、上部に不図示のフェースプレートを置き、封着加熱
を行った。その後、抵抗値を測定すると、２ｋΩであ
り、封着加熱前の約１．２倍に留まっていた。更に、測
定評価系を真空ポンプにて排気して、２×１０の−６乗
ｔｏｒｒの真空度に達した後、素子電圧Ｖｆを印加する
ための電源５１より素子電極４，５間に電圧を印加し、
通電処理（フォーミング処理）を施した。フォーミング
処理の電圧波形は図４（ｂ）に示されるような波形とし
た。

【０１５６】図４（ｂ）中、Ｔ１及びＴ２は電圧波形の
パルス幅とパルス間隔であり、本実施例ではＴ１を１ミ
リ秒、Ｔ２を１０ミリ秒とし、三角波の波高値（フォー
ミング時のピーク電圧）は０．１Ｖステップで昇圧させ
てフォーミング処理を行なった。また、フォーミング処
理中は、同時に、０．１Ｖの電圧でＴ２間に抵抗測定パ
ルスを挿入して抵抗を測定した。尚、フォーミング処理
の終了は、抵抗測定パルスでの測定値が約１Ｍオーム以
上になった時とし、同時に、表面伝導型電子放出素子へ
の電圧の印加を終了したところ、フォーミング電圧ＶＦ
は９．０Ｖであり、封着加熱前の約１．１倍に留まっ
た。

【０１５７】このフォーミング処理した表面伝導型電子
放出素子の断面をＦＥ−ＳＥＭで観察すると、図１３
（ｂ）に示したように、電子放出部２は素子電極間隔の
中心付近に形成されていた。

【０１５８】工程−ｅ続いて、フォーミング処理した表面伝導型電子放出素子
に、波高値が１８Ｖの矩形波を印加して活性化処理をし
た。

【０１５９】活性化処理は、図５の測定評価系内で、素
子電極４，５間に、素子電流Ｉｆ及び放出電流Ｉｅを測
定しながら上記パルス電圧を印加することで行った。
尚、この時の図５の測定評価装置内の真空度は１．５×
１０の−５乗ｔｏｒｒであった。Ｉｅが、約３０分で最
大となったので、活性化処理を終了した。

【０１６０】更に、この表面伝導型電子放出素子の上方
のフェースプレートにＶａ＝１ｋＶを掛けたところ、安
定して電子放出が得られた。このように素子電極間隔内
に絶縁体から成る凸形段差体６を設けることにより、実
施例１と同様の作用効果が得られた。

【０１６１】実施例３図１４は、本発明の表面伝導型電子放出素子を直線状に
複数配列した線電子放出素子を複数併設した、本実施例
における電子源の概略構成を示すものである。

【０１６２】図１４において１は基板、４と５は素子電
極、３は導電性薄膜、７は配線電極であり、８はこれら
からなる電子源である。また、３０２は変調手段、３０
３は開口である。

【０１６３】本実施例における電子源は次のようにして
製造される。

【０１６４】まず、実施例１と同様の方法で素子電極
４，５及び導電性薄膜３を線状に並べたものを複数形成
した。次に、この上に素子電極４，５を形成する場合と
同様にして配線電極７を形成して電子源８とした。更
に、通常のフォトリソ・プロセスを用いて、不図示の絶
縁体を介してグリッド電極からなる変調手段３０２を形
成した。

【０１６５】これらを図５の測定評価装置内に収容し、
４５０℃で封着を行い、真空ポンプにて排気して、２×
１０の−６乗ｔｏｒｒの真空度に達した後封止し、抵抗
値を測定したところ、封着前は１ラインの合同抵抗が１
０Ωであったものが、１３Ωと１．３倍に留まった。ま
た、素子電極４，５間に電圧を印加してフォーミング処
理したところ、７Ｖで安定にフォーミング処理され、封
着加熱前のフォーミング電圧の１．１倍であった。

【０１６６】更に、素子電極４，５間に駆動電圧１４Ｖ
を印加し、次に変調手段３０２に情報信号に応じた電圧
を印加した。即ち、０Ｖ以下で電子線をオフ制御でき、
＋３０Ｖ以上でオン制御できた。また、３０〜０Ｖの間
で電子線の電子量を連続的に変化し得た。その結果、複
数の表面伝導型電子放出素子からなる線電子放出素子に
対し順次行うことにより、全情報信号に応じた電子線の
放出が得られた。

【０１６７】本実施例の電子源は、各対の素子電極間隔
内に絶縁体よりなる凸形段差体を設け、凸形段差体と素
子電極４，５との距離Ｗと素子電極間隔Ｇとの間に０＜
Ｗ≦１／５×Ｇという関係を持たせることにより、導電
性薄膜３の素子電極４，５へのカバレージを良くし、封
着加熱後の素子抵抗の増加を防止することができた。こ
のことから、各素子のフォーミング処理時に均一且つ低
電圧で安定にフォーミングでき、更に、各素子から放出
された電子線のばらつきが極めて小さく、均一な電子線
が得られるという効果があった。

【０１６８】実施例４図１５は、本発明の表面伝導型電子放出素子を多数個並
べた電子源を有する本実施例における画像形成装置の概
略構成を示すものである。図１５において、９は画像形
成板、１２２は画像形成部材であるところの蛍光体であ
り、電子が衝突することにより発光する。１０は蛍光体
の輝点である。図１４と同一符号は同一部材を示す。

【０１６９】本画像形成装置は配線電極７の間に表面伝
導型電子放出素子を複数並べた電子源８とグリッド電極
からなる変調手段３０２でＸＹマトリックス駆動を行
い、画像形成板９上の蛍光体１２２に電子を衝突させる
ことにより、画像形成を行う装置である。

【０１７０】本実施例の画像形成装置では、まず、実施
例３と同様にして電子源を作成し、図５の測定評価装置
内に収容し、４５０℃で封着を行い、真空ポンプにて排
気して、２×１０の−６乗ｔｏｒｒの真空度に達した後
封止し、抵抗値を測定したところ、実施例３と同様に封
着前の１．２〜１．５倍程度であった。また、素子電極
４，５間に電圧を印加してフォーミング処理したとこ
ろ、７Ｖで安定にフォーミング処理された。

【０１７１】次に、この電子源の鉛直上に蛍光体１２２
を有する画像形成板９を設置し、５ｋＶの電圧を印加し
たところ、画像形成体９の輝点１０は一の表面伝導型電
子放出素子内で均一な輝度を示したのみならず、並列に
並べた複数の素子間でもばらつきのない輝度が得られ
た。

【０１７２】以上のように本発明の表面伝導型電子放出
素子を複数個配置した電子源を用いた画像形成装置は、
封着加熱後の素子抵抗の高抵抗比を防止することがで
き、各素子のフォーミング処理時に均一且つ低電圧で安
定にフォーミングできた。更に、画像形成板９上の輝点
１０も輝度のばらつきが小さく、より均一な輝度の画像
を得ることができた。

【０１７３】実施例５図１６は、前述の表面伝導型電子放出素子を電子源とし
て用いたディスプレイパネルに、例えばテレビジョン放
送を初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。

【０１７４】図中１６１００はディスプレイパネル、１
６１０１はディスプレイパネルの駆動回路、１６１０２
はディスプレイコントローラ、１６１０３はマルチプレ
クサ、１６１０４はデコーダ、１６１０５は入出力イン
ターフェース回路、１６１０６はＣＰＵ、１６１０７は
画像生成回路、１６１０８及び１６１０９及び１６１１
０は画像メモリーインターフェース回路、１６１１１は
画像入力インターフェース回路、１６１１２及び１６１
１３はＴＶ信号受信回路、１６１１４は入力部である。

【０１７５】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。

【０１７６】以下、画像信号の流れに沿って各部の機能
を説明する。

【０１７７】まず、ＴＶ信号受信回路１６１１３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。

【０１７８】受信するＴＶ信号の方式は特に限られるも
のではなく、例えばＮＴＳＣ方式、ＰＡＬ方式、ＳＥＣ
ＡＭ方式等、いずれの方式でもよい。また、これらより
更に多数の走査線よりなるＴＶ信号、例えばＭＵＳＥ方
式を初めとする所謂高品位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。

【０１７９】ＴＶ信号受信回路１６１１３で受信された
ＴＶ信号は、デコーダ１６１０４に出力される。

【０１８０】ＴＶ信号受信回路１６１１２は、例えば同
軸ケーブルや光ファイバー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１６１１３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１６１０４に出力され
る。

【０１８１】画像入力インターフェース回路１６１１１
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１６１０４に
出力される。

【０１８２】画像メモリーインターフェース回路１６１
１０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１６１０４に出力され
る。

【０１８３】画像メモリーインターフェース回路１６１
０９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
１６１０４に出力される。

【０１８４】画像メモリーインターフェース回路１６１
０８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１６１０４に入
力される。

【０１８５】入出力インターフェース回路１６１０５
は、本表示装置と、外部のコンピュータもしくはコンピ
ュータネットワークもしくはプリンターなどの出力装置
とを接続するための回路である。画像データや文字・図
形情報の入出力を行うのは勿論のこと、場合によっては
本画像形成装置の備えるＣＰＵ１６１０６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。

【０１８６】画像生成回路１６１０７は、前記入出力イ
ンターフェース回路１６１０５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ＣＰＵ１
６１０６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等
を初めとして、画像の生成に必要な回路が組み込まれて
いる。

【０１８７】本回路により生成された表示用画像データ
は、デコーダ１６１０４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１６１０５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。

【０１８８】ＣＰＵ１６１０６は、主として本表示装置
の動作制御や、表示画像の生成や選択や編集に関わる作
業を行う。

【０１８９】例えば、マルチプレクサ１６１０３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
１６１０２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１６１０７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１６１０５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。

【０１９０】尚、ＣＰＵ１６１０６は、これ以外の目的
の作業にも関わるものであってよい。例えば、パーソナ
ルコンピュータやワードプロセッサ等のように、情報を
生成したり処理する機能に直接関わってもよい。あるい
は前述したように、入出力インターフェース回路１６１
０５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協同して行っ
てもよい。

【０１９１】入力部１６１１４は、前記ＣＰＵ１６１０
６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、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。

【０１９２】デコーダ１６１０４は、前記１６１０７な
いし１６１１３より入力される種々の画像信号を３原色
信号、又は輝度信号と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
１６１０４は内部に画像メモリーを備えるのが望まし
い。これは、例えばＭＵＳＥ方式を初めとして、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。

【０１９３】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１６１０
７及びＣＰＵ１６１０６と協同して、画像の間引き、補
間、拡大、縮小、合成を初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。

【０１９４】マルチプレクサ１６１０３は、前記ＣＰＵ
１６１０６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１６
１０３はデコーダ１６１０４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
１６１０１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、所謂多
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。

【０１９５】ディスプレイパネルコントローラ１６１０
２は、前記ＣＰＵ１６１０６より入力される制御信号に
基づき、駆動回路１６１０１の動作を制御するための回
路である。

【０１９６】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
（図示せず）の動作シーケンスを制御するための信号を
駆動回路１６１０１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１６１０１
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１６１０１に対して
出力する場合もある。

【０１９７】駆動回路１６１０１は、ディスプレイパネ
ル１６１００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１６１０３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１６
１０２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。

【０１９８】以上、各部の機能を説明したが、図１６に
例示した構成により、本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１６１００に表示することが可能である。即ち、テレ
ビジョン放送を初めとする各種の画像信号は、デコーダ
１６１０４におて逆変換された後、マルチプレクサ１６
１０３において適宜選択され、駆動回路１６１０１に入
力される。一方、デイスプレイコントローラ１６１０２
は、表示する画像信号に応じて駆動回路１６１０１の動
作を制御するための制御信号を発生する。駆動回路１６
１０１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１６１００に駆動信号を印加する。これによ
り、ディスプレイパネル１６１００において画像が表示
される。これらの一連の動作は、ＣＰＵ１６１０６によ
り統括的に制御される。

【０１９９】本画像形成装置においては、前記デコーダ
１６１０４に内蔵する画像メモリや、画像生成回路１６
１０７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、補間、色変換、画像
の縦横比変換等を初めとする画像処理や、合成、消去、
接続、入れ換え、嵌め込み等を初めとする画像編集を行
うことも可能である。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なうための専用回路を設
けてもよい。

【０２００】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初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。

【０２０１】尚、図１６は、表面伝導型電子放出素子を
電子ビーム源とする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。

【０２０２】例えば図１６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差し支えない。
また、これとは逆に、使用目的によっては更に構成要素
を追加してもよい。例えば、本表示装置をテレビ電話機
として応用する場合には、テレビカメラ、音声マイク、
照明機、モデムを含む送受信回路等を構成要素に追加す
るのが好適である。

【０２０３】本画像形成装置においては、とりわけ表面
伝導型電子放出素子を電子源としているので、デイスプ
レイパネルの薄形化が容易であり、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、表面伝導
型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。

【０２０４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
素子電極端面の導電性薄膜によるカバレージが良くな
り、封着加熱後も高抵抗化することなく、均一かつ低電
圧でフォーミング処理することができる表面伝導型電子
放出素子が歩留り良く得られるものである。また、本発
明の電子源はばらつきがなく均一な輝点を得ることがで
き、この電子源を用いると、より均一な明るさの画像を
有する表示装置等の画像形成装置が得られるものであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明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。

【図２】本発明の垂直型表面伝導型電子放出素子を示す
概略的構成図である。

【図３】本発明の表面伝導型電子放出素子の製造方法を
示す図である。

【図４】フォーミング波形の例を示す図である。

【図５】本発明の表面伝導型電子放出素子の測定評価系
の一例を示す概略的構成図である。

【図６】本発明の表面伝導型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】単純マトリクス配置の本発明の電子源の概略的
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
画像形成装置に用いる表示パネルの概略的構成図である

【図９】図８の表示パネルにおける蛍光膜を示す図であ
る。

【図１０】図８の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】梯型配置の電子源の概略的平面図である。

【図１２】梯型配置の電子源を用いた本発明の画像形成
装置に用いる表示パネルの概略的構成図である。

【図１３】実施例２における表面伝導型電子放出素子を
示す概略構成図である。

【図１４】実施例３における電子源を示す概略構成図で
ある。

【図１５】実施例４における画像形成装置を示す概略構
成図である。

【図１６】実施例５における画像形成装置を示すブロッ
ク図である。

【図１７】従来の表面伝導型電子放出素子を示す概略構
成図である。

【符号の説明】

１基体２電子放出部３薄膜４，５素子電極６凸形段差体７配線電極８電子源９画像形成板１０輝点２１段差形成部材５０素子電流Ｉｆを測定するための電流計５１電源５２放出電流Ｉｅを測定するための電流計５３高圧電源５４アノード電極５５真空装置５６排気ポンプ５７ガス導入管１０２Ｘ方向配線（下配線）１０３Ｙ方向配線（上配線）１０４表面伝導型電子放出素子１０５結線１１１リアプレート１１２支持枠１１３ガラス基板１１４蛍光膜１１５メタルバック１１６フェースプレート１１８外囲器１２１黒色導伝材１２２蛍光体２０１表示パネル２０２走査回路２０３制御回路２０４シフトレジスタ２０５ラインメモリ２０６同期信号分離回路２０７変調信号発生器３０１表示パネル３０２グリッド電極３０３開口３０４共通配線１６１００ディスプレイパネル１６１０１駆動回路１６１０２ディスプレイコントローラ１６１０３マルチプレクサ１６１０４デコーダ１６１０５入出力インターフェース回路１６１０６ＣＰＵ１６１０７画像生成回路１６１０８画像メモリーインターフェース回路１６１０９画像メモリーインターフェース回路１６１１０画像メモリーインターフェース回路１６１１１画像入力インターフェース回路１６１１２ＴＶ信号受信回路１６１１３ＴＶ信号受信回路１６１１４入力部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者三道和宏東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者河手信一東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者野村一郎東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者武田俊彦東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上の素子電極間に導電性薄膜を形成
し通電処理して電子放出部を形成する表面伝導型電子放
出素子において、素子電極間に、各電極と隔てて絶縁体からなる凸形段差
体を設けたことを特徴とする表面伝導型電子放出素子。
【請求項２】各素子電極と凸形段差体との間隔Ｗと、
素子電極間隔Ｇとの関係がＷ≦１／５×Ｇであることを
特徴とする請求項１の表面伝導型電子放出素子。
【請求項３】素子電極が同一面上に形成された平面型
であることを特徴とする請求項１又は２の表面伝導型電
子放出素子。
【請求項４】素子電極が絶縁層を介して上下に位置
し、該絶縁層の側面に電子放出部を含む導電性薄膜が形
成された垂直型であることを特徴とする請求項１又は２
の表面伝導型電子放出素子。
【請求項５】基板上に素子電極を形成する工程と、素子電極間に各電極と隔てて凸形段差体を形成する工程
と、素子電極間を連絡する導電性薄膜を形成する工程と、導電性薄膜に電子放出部を形成するフォーミング工程と
を有することを特徴とする表面伝導型電子放出素子の製
造方法。
【請求項６】導電性薄膜を形成する工程が、分散塗布
法により行われることを特徴とする請求項５の表面伝導
型電子放出素子の製造方法。
【請求項７】フォーミング工程の後に、フォーミング
工程より高い真空度下で表面伝導型電子放出素子に電圧
を印加する安定化工程を有することを特徴とする請求項
５又は６の表面伝導型電子放出素子の製造方法。
【請求項８】フォーミング工程の後に、有機物質の存
在下で表面伝導型電子放出素子に電圧を印加する活性化
工程を有することを特徴とする請求項５又は６の表面伝
導型電子放出素子の製造方法。
【請求項９】活性化工程の後に、フォーミング工程及
び活性化工程より高い真空度下で表面伝導型電子放出素
子に電圧を印加する安定化工程を有することを特徴とす
る請求項８の表面伝導型電子放出素子の製造方法。
【請求項１０】複数の表面伝導型電子放出素子を備え
た電子源の製法において、基板上に複数対の素子電極を形成する工程と、各対の素子電極間に各電極と隔てて凸形段差体を形成す
る工程と、各対の素子電極間を連絡する導電性薄膜を形成する工程
と、各導電性薄膜に電子放出部を形成するフォーミング工程
とを有することを特徴とする電子源の製造方法。
【請求項１１】導電性薄膜を形成する工程が、分散塗
布法により行われることを特徴とする請求項１０の電子
源の製造方法。
【請求項１２】フォーミング工程の後に、フォーミン
グ工程より高い真空度下で表面伝導型電子放出素子に電
圧を印加する安定化工程を有することを特徴とする請求
項１０又は１１の電子源の製造方法。
【請求項１３】フォーミング工程の後に、有機物質の
存在下で各表面伝導型電子放出素子に電圧を印加する活
性化工程を有することを特徴とする請求項１０又は１１
の電子源の製造方法。
【請求項１４】活性化工程の後に、フォーミング工程
及び活性化工程より高い真空度下で各表面伝導型電子放
出素子に電圧を印加する安定化工程を有することを特徴
とする請求項１３の電子源の製造方法。
【請求項１５】請求項１０ないし１４いずれかの方法
で製造されたことを特徴とする電子源。
【請求項１６】複数の表面伝導型電子放出素子と、各
表面伝導型電子放出素子から放出される電子線を情報信
号に応じて変調する変調手段とを有することを特徴とす
る請求項１５の電子源。
【請求項１７】表面伝導型電子放出素子が、その素子
電極が同一面上に形成された平面型であることを特徴と
する請求項１５又は１６の電子源。
【請求項１８】表面伝導型電子放出素子が、その素子
電極が絶縁層を介して上下に位置し、該絶縁層の側面に
電子放出部を含む導電性薄膜が形成された垂直型である
ことを特徴とする請求項１５又は１６の電子源。
【請求項１９】複数の表面伝導型電子放出素子を配列
した素子列を少なくとも１列以上有し、各表面伝導型電
子放出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請求項１５ないし１８いずれか
の電子源。
【請求項２０】複数の表面伝導型電子放出素子を配列
した素子列を少なくとも１列以上有し、各表面伝導型電
子放出素子を駆動するための配線がはしご状配置されて
いることを特徴とする請求項１５ないし１８いずれかの
電子源。
【請求項２１】請求項１５ないし２０いずれかの電子
源と、該電子源からの電子線の照射により画像を形成す
る画像形成部材とを有することを特徴とする画像形成装
置。
【請求項２２】請求項１５ないし２０いずれかの電子
源と、該電子源から放出される電子線を情報信号に応じ
て変調する変調手段と、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を有することを特徴
とする画像形成装置。
【請求項２３】請求項１５ないし２０いずれかの電子
源と、該電子源からの電子線の照射により画像を形成す
る画像形成部材とを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２４】請求項１５ないし２０いずれかの電子
源と、該電子源から放出される電子線を情報信号に応じ
て変調する変調手段と、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を組み合わせること
を特徴とする画像形成装置の製造方法。