JP2000243257A

JP2000243257A - 電子放出素子、電子源および画像形成装置の製造方法

Info

Publication number: JP2000243257A
Application number: JP4409599A
Authority: JP
Inventors: Yasuko Motoi; 泰子元井; Toyoko Kobayashi; 登代子小林
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1999-02-23
Filing date: 1999-02-23
Publication date: 2000-09-08

Abstract

(57)【要約】【課題】工程が簡素で低コストで、かつ、量産性にす
ぐれ、歩留まりの向上した電子放出素子、並びにそれを
用いた電子源、画像形成装置の製造方法を提供する。【解決手段】基体１上に形成された対の対向素子電極
２，３の間に形成されたシリカ膜上で、該素子電極の双
方に接続された導電性膜の一部に形成された電子放出部
を有する電子放出素子の製造方法において、シリカ膜４
を形成する材料を含むインクをインクジェット装置によ
り液滴９として付与する工程と、付与された液滴９を乾
燥、焼成してシリカ膜４とする工程と、導電性膜を形成
する材料を含むインクをインクジェット装置により液滴
として付与する工程と、付与した液滴を乾燥、焼成して
素子電極の双方に接続された導電性膜５を形成する工程
と、素子電極間に電圧を印加して上記シリカ膜上の導電
性膜５に電流を流すことにより電子放出部６を形成する
工程とを有することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、表面伝導型電子放
出素子、該電子放出素子を用いた電子源、該電子源を用
いた画像形成装置及びそれらの製造方法に関し、とりわ
けインクジェット方式を用いた前記製造方法に関する。

【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」と称す。）、金属／絶縁層／金
属型（以下、「ＭＩＭ型」と称す。）や表面伝導型電子
放出素子等がある。

【０００３】ＦＥ型の例としては、Ｗ．Ｐ．Ｄｙｋｅ
ａｎｄＷ．Ｗ．Ｄｏｌａｎ，“ＦｉｅｌｄＥｍｉｓ
ｓｉｏｎ”，ＡｄｖａｎｃｅｉｎＥｌｅｃｔｒｏｎ
Ｐｈｙｓｉｃｓ，８，８９（１９５６）あるいはＣ．
Ａ．Ｓｐｉｎｄｔ，“ＰｈｙｓｉｃａｌＰｒｏｐｅｒ
ｔｉｅｓｏｆｔｈｉｎ−ｆｉｌｍｆｉｅｌｄｅｍ
ｉｓｓｉｏｎｃａｔｈｏｄｅｓｗｉｔｈｍｏｌｙ
ｂｄｅｎｕｍｃｏｎｅｓ”，Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙ
ｓ．，４７，５２４８（１９７６）等に開示されたもの
が知られている。

【０００４】ＭＩＭ型電子放出素子の例としては、Ｃ．
Ａ．Ｍｅａｄ，“ＯｐｅｒａｔｉｏｎｏｆＴｕｎｎ
ｅｌ−ＥｍｉｓｓｉｏｎＤｅｖｉｃｅｓ”，Ｊ．Ａｐ
ｐｌ．Ｐｈｙｓ．，３２，６４６（１９６１）等に開示
されたものが知られている。

【０００５】表面伝導型電子放出素子は、基板上に形成
された小面積の薄膜に、膜面に平行に電流を流すことに
より、電子放出が生ずる現象を利用するものである。こ
の表面伝導型電子放出素子の例としては、ＳｎＯ₂ 薄膜
を用いたもの、［Ｍ．Ｉ．Ｅｌｉｎｓｏｎ，Ｒｅｃｉｏ
Ｅｎｇ．ＥｌｅｃｔｒｏｎＰｈｙｓ．，１０，１２
９０，（１９６５）］、Ａｕ薄膜を用いたもの［Ｇ．Ｄ
ｉｔｔｍｅｒ：“ＴｈｉｎＳｏｌｉｄＦｉｌｍ
ｓ”，９，３１７（１９７２）］、Ｉｎ₂ Ｏ₃ ／ＳｎＯ
₂ 薄膜を用いたもの［Ｍ．Ｈａｒｔｗｅｌｌａｎｄ
Ｃ．Ｇ．Ｆｏｎｓｔａｄ：“ＩＥＥＥＴｒａｎｓ．
ＥＤＣｏｎｆ．”５１９（１９７５）］及びカーボン
薄膜を用いたもの［荒木久他：真空、第２６巻、第１
号、２２頁（１９８３）］等が報告されている。

【０００６】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１
７に模式的に示す。同図において１は絶縁性基板等から
なる基体である。５は導電性膜で、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、
後述のフォーミングと呼ばれる通電処理により電子放出
部６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。

【０００７】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膜５をあらかじめ
フォーミングと呼ばれる通電処理によって電子放出部６
を形成するのが一般的である。即ち、フォーミングと
は、前記導電性膜５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１Ｖ／分程度）あるいはパ
ルス電圧を印加通電し、導電性膜５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６を形成することである。尚、電子
放出部６は導電性膜５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、上述導電性膜５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
６より電子を放出せしめるものである。

【０００８】また、例えば特開平７−２３５２５５号公
報に開示されているように、フォーミングを終えた素子
に対して活性化処理と呼ばれる処理を施す場合がある。
活性化処理とは、この工程により、素子電流Ｉ_f 、放出
電流Ｉ_e が、著しく変化する工程である。

【０００９】活性化工程は、有機物質のガスを含有する
雰囲気下で、フォーミング処理同様、基板上の素子にパ
ルス電圧の印加を繰り返すことで行うことができる。こ
の処理により、基板の変化を伴って、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Ｉ_f 、放出電流Ｉ_e が、著しく変化するよ
うになる。

【００１０】従って、この活性化処理を経た場合、電子
放出部６およびその近傍の基板１、導電性膜５は、変質
し炭素および炭素化合物を有する。この基板１の変質に
ついては、電子放出部６の形態に関わり電子放出特性を
支配することが分かっているが、詳細は明らかではなか
った。

【００１１】さらに上記の例は、基体上に、一対の素子
電極と、該素子電極に接合され該素子電極とは別に形成
された導電性膜とを有する表面伝導型電子放出素子があ
る。図１８は、その構成を模式的に示したものである。
導電性膜５は好ましい電子放出部６を形成するために、
導電性微粒子よりなることが好ましく用いられることが
報告されている。導電性膜をパターニングする手法とし
ては、フォトリソグラフィー技術によりＣｒマスクを形
成し、ウエットエッチによりリフトオフする方法が示さ
れている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】電子放出素子について
は、電子放出素子を適用した画像形成装置が明るい表示
画像を安定して提供できるよう、高い効率で安定した電
子放出特性を長時間保持し続けられる技術が切望されて
いる。

【００１３】ここで効率とは、表面伝導型電子放出素子
の一対の対向する素子電極に電圧を印加した時、流れる
電流（以下、素子電流Ｉ_f と呼ぶ）に対する真空中に放
出される電流（以下放出電流Ｉ_e と呼ぶ）との電流比を
さす。

【００１４】つまり、素子電流が小さく、放出電流が大
きい電子放出素子が望まれている。高効率な電子放出特
性を長時間にわたり安定的に制御することができれば、
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、低電流で明るい高品位な画像形成装置、例えばフ
ラットテレビが実現できる。また、低電流化にともな
い、画像形成装置を構成する駆動回路等のローコスト化
も図れる。

【００１５】しかしながら、上述のＭ．ハートウェルの
電子放出素子にあっては、安定な電子放出特性および電
子放出効率について、必ずしも満足のゆくものが得られ
ておらず、これを用いて高輝度で動作安定性に優れた画
像形成装置を提供するのは極めて難しいというのが実状
である。

【００１６】個々の表面伝導型電子放出素子は初期放出
電流が、全く均一とはいえず、また場所により活性化中
のガス圧が異なるなどの理由により、個々の素子は異な
る活性化特性を示す。すなわち、同一時間活性化を行っ
た場合には素子により効率のばらつきを有することにな
る。そこで、複数の表面伝導型電子放出素子を使用し
て、電子源あるいは画像形成装置を構成した場合、個々
の電子放出素子の効率がそろっていないと電子放出量が
位置で変化したり輝度むらを生じるという問題があっ
た。

【００１７】本出願人等は、詳細な検討の結果、表面伝
導型電子放出素子の電子放出特性は、前述の活性化工程
で変質する基板の材料によって変化することがわかっ
た。さらに該基板の変質は、シリカ膜の質によって左右
されることがわかった。すなわち、前述の活性化工程を
行う場合、シリカ膜の質を変えると電子放出特性が変化
することを見いだした。

【００１８】一方、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、大面積にわたって
多数素子を配列形成できる利点がある。そこで、この特
徴を生か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、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電子源があげられる（例
えば、特開昭６４−０３１３３２号、特開平１−２８３
７４９号、同２−２５７５５２号等）。

【００１９】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、望まれてきた。自発光型
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表示装置である画
像形成装置が、あげられる（例えば、ＵＳＰ５０６６８
８３号）。

【００２０】ところが上述のような平面型表示装置を大
面積化する場合、大型基体上に素子形成に必要な微細パ
ターンを従来のフォトリソグラフィー技術を用いて製造
するには大型製造装置が必要となり、莫大な費用がかか
るという問題があった。

【００２１】本発明は上記問題を鑑み、安定した電子放
出特性と均一な輝度を長時間にわたり実現する表面伝導
型電子放出素子の製造方法とそれを用いた電子源および
画像形成装置を提供するものである。

【００２２】さらに、本発明の目的は、工程が簡素で低
コストな電子放出素子の製造方法ならびにそれを用いた
電子源、画像製造装置の製造方法を提供し、また、量産
性にすぐれ、歩留まりの向上した電子放出素子ならびに
それを用いた電子源、画像形成装置の製造方法を提供す
ることにある。

【００２３】

【課題を解決するための手段】本発明は、上述した課題
を解決するために鋭意検討を行って成されたものであ
り、下述する構成のものである。即ち、本発明の表面伝
導型電子放出素子の製造方法は、基体上に形成された一
対の対向する素子電極と、該素子電極の間に形成された
シリカ膜と、該シリカ膜上で、かつ該素子電極の双方に
接続された導電性膜と、該導電性膜の一部に形成された
電子放出部を有する電子放出素子の製造方法において、
該製造方法が、（１）上記シリカ膜を形成する材料を含
むインクをインクジェット装置により液滴として所定の
位置に付与する工程と、（２）付与された液滴を乾燥お
よび焼成してシリカ膜とする工程と、（３）上記シリカ
膜上に上記導電性膜を形成する材料を含むインクをイン
クジェット装置により液滴として所定の位置に付与する
工程と、（４）付与された液滴を乾燥および焼成して素
子電極の双方に接続された導電性膜を形成する工程と、
（５）上記一対の素子電極間に電圧を印加して上記シリ
カ膜上の導電性膜に電流を流すことにより電子放出部を
形成する工程と、を有することを特徴とする。

【００２４】本発明の第２は、第１の方法で形成するシ
リカ膜の材料の原料としてはポリシロキサンを用いるこ
と、そして、該ポリシロキサンとして、ポリオルガノシ
ロキサンを用いること、更に上記ポリオルガノシロキサ
ンとしてシリコーンオイルを用いることが好ましく、該
シリコーンオイルの分子量は数百〜数万のもの、好まし
くは数百〜数千の低分子のものである。

【００２５】また、本発明の第３は、上記方法で用いる
インクジェット装置としては液体に熱を与えることによ
り該液体を吐出するバブルジェット方式のインクジェッ
ト装置を用いることを特徴とする。

【００２６】また、本発明の第４は、上記本発明の第１
〜３の方法により製造されたことを特徴とする電子放出
素子にある。

【００２７】更に、本発明の第５は、一対の対向する素
子電極と、該素子電極の間に形成されたシリカ膜と、該
シリカ膜上で、かつ該素子電極の双方に接続された導電
性膜と、該導電性膜の一部に形成された電子放出部を有
する電子放出素子を基体上に複数配置し、これら電子放
出素子に接続された配線を有してなる電子源の製造方法
において、前記電子放出素子を前記記載の方法で製造す
ることを特徴とする電子源の製造方法である。

【００２８】本発明の第６は、上記本発明の第５の方法
により製造されたことを特徴とする電子源にある。

【００２９】また、本発明の第７は、一対の対向する素
子電極と、該素子電極の間に形成されたシリカ膜と、該
シリカ膜上で、かつ該素子電極の双方に接続された導電
性膜と、該導電性膜の一部に形成された電子放出部を有
する電子放出素子を基体上に複数配置し、これら電子放
出素子に接続された配線を有してなる電子源と、該電子
源より放出される電子の照射を受けて発光することによ
り、画像を表示する画像形成部材を、真空容器に内包し
てなる画像形成装置の製造方法において、前記電子源
を、前記記載の方法で製造することを特徴とする画像形
成装置の製造方法である。

【００３０】本発明の第８は、上記本発明の第７の方法
により製造されたことを特徴とする画像形成装置にあ
る。

【００３１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施形態を説明する。図１は、本発明の表面伝導型電
子放出素子の１例を示す模式図であり、図１（ａ）は平
面図、図１（ｂ）は断面図である。図１において、１は
基板、２と３は素子電極、４はシリカ膜、５は導電性
膜、６は電子放出部である。

【００３２】基板１としては、石英ガラス、Ｎａ等の不
純物含有量を減少させたガラス、青板ガラス、青板ガラ
スにスパッタ法等によりＳｉＯ₂ を積層したガラス基板
及びアルミナ等のセラミックス及びＳｉ基板等を用いる
ことができる。

【００３３】対向する素子電極２，３の材料としては、
一般的な導体材料を用いることができ、例えばＮｉ，Ｃ
ｒ，Ａｕ，Ｍｏ，Ｗ，Ｐｔ，Ｔｉ，Ａｌ，Ｃｕ，Ｐｄ等
の金属、或は合金及びＰｄ，Ａｇ，Ａｕ，ＲｕＯ₂ ，Ｐ
ｄ−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、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する
ことができる。

【００３４】素子電極間隔Ｌ、素子電極長さＷ、シリカ
膜４、導電性膜５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、数百ｎｍから数
百μｍの範囲とすることができ、素子電極間に印加する
電圧等を考慮して好ましくは、数μｍから数十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。また、前
記一対の電極に接続される配線は、スクリーン印刷法を
用いて形成させることもできる。

【００３５】シリカ膜４を形成する材料の原料としては
ポリシロキサンを用いる。中でもシリコーンオイル等の
ポリオルガノシロキサンを用いるのが好ましい。ここで
用いられるシリコーンオイルの種類は、特に限定される
ものではなく、例えばメチルシリコーンオイル、メチル
フェニルシリコーンオイル等や、ポリエーテル変性シリ
コーンオイル、アルキル変性シリコーンオイル、アミノ
変性シリコーンオイルなどの単体でも良いし、または少
なくともこれらのオイルを一種以上含む混合物などが用
いられるが、フェニル基が入ると耐熱性があげるため、
比較的耐熱性の低いジメチルシリコーンオイルが好適に
用いられる。

【００３６】オイルの分子量としては、数百〜数万のも
の、好ましくは数百〜数千の低分子量のものが用いられ
る。この範囲の分子量を持つオイルの粘度は、数千ｃｓ
（センチストークス）以下である。

【００３７】これらシリコーンオイル等を、２００℃以
上に加熱すると熱酸化により低分子シロキサンに分解
し、さらに３５０℃以上に加熱すると燃焼が起こり、最
終的にシリカ（ＳｉＯ₂ ）が生成する。

【００３８】シリカ膜４は、導電性膜５の基板側に存在
するよう、なおかつ導電性膜５が電極２，３と電気的に
十分接続するよう適宜形成する。例えば図１ではシリカ
膜４はその上に形成する導電性膜５よりやや小さく形成
し、素子電極２，３を導電性膜５で電気的に十分接続す
る形状としている。

【００３９】また、シリカ膜４の膜厚は基板１の材質中
に含まれるシリカ（ＳｉＯ₂ ）の含有率によって適宜膜
厚を設計する。すなわち、シリカを多く合む基板は薄く
ても十分効果を発揮するが、ほとんどシリカを合まない
基板を用いた場合はある程度の厚みが必要となる。ま
た、あまり厚すぎると積層する導電性膜４の形成を妨げ
るので、数μｍ以下であることが望ましく、好ましく
は、１００ｎｍ以下がよい。

【００４０】なお、図１に示した構成だけでなく、基板
１上にシリカ膜４、導電性膜５、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。また、基板
１上にシリカ膜４、対向する素子電極２，３、導電性膜
５の順に積層した構成とすることもできる。

【００４１】導電性膜５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
１０⁷ Ω／□の値である。なおＲｓは、幅がｗで長さが
ｌの薄膜の抵抗Ｒを、Ｒ＝Ｒｓ（ｌ／ｗ）とおいたとき
に現れる量である。本明細書において、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、フオ
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合するもの
である。

【００４２】導電性膜５を構成する材料の原料となる金
属化合物の金属元素としては、Ｐｄ，Ｐｔ，Ｒｕ，Ａ
ｇ，Ａｕ，Ｔｉ，Ｉｎ，Ｃｕ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｚｎ，Ｓ
ｎ，Ｔａ，Ｗ，Ｐｂ等が挙げられる。

【００４３】電子放出部６は、導電性膜５の一部に形成
された高抵抗の亀裂により構成され、導電性膜５の膜
厚、材質、及び後述する通電フォーミング、活性化工程
等に依存したものとなる。電子放出部６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
性膜５を構成する材料の元素の一部、あるいは全ての元
素を含有するものとなる。また、電子放出部６及びその
近傍の導電性膜５には、炭素及び炭素化合物を有する。

【００４４】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、本発明で用いている方法
は、シリカ膜および電子源形成材料をバブルジェット、
またはピエゾジェットなどのインクジエット方式により
吐出し、基板上の電子源が形成されるべき位置に付着さ
せる方法である。この方法で使用されるインクジェット
のヘッドの例を図１９（ａ）および（ｂ）に示す。図１
９（ａ）は単発ヘッド、（ｂ）は単発ヘッドを並列に配
置し、シリカ層や電子源形成用材料の吐出および基板へ
の付着に要する時間を短縮しようとするものであり、ノ
ズル数は特に限定されるものではない。図中１４１はイ
ンクジェットヘッド、１４２はヒーター、１４３は溶液
流路、１４４は吐出口、１４５は溶液供給管である。

【００４５】以下、図１及び図２を参照しながら製造方
法の一例について説明する。図２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。

【００４６】基板１を洗剤、純水および有機溶剤等を用
いて十分に洗浄した後、素子電極２，３を形成する（図
２（ａ））。素子電極の形成方法としては、導電体材料
のペーストを印刷法により所望の形状とした後、これを
加熱処理する方法、あるいは金属化合物などの溶液をイ
ンクジェット法により所望の形状となるように基板上に
付与した後、加熱処理により導電性の材質に変化させて
電極を形成する方法、真空蒸着、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
を用いて所定の形状の電極を形成する方法などいずれを
用いてもよく、使用目的等に応じて適宜選択される。

【００４７】続いて、インクジェット装置などの液滴付
与装置８によりシリカ膜の原料となる物質を液滴９とし
て素子電極２，３が形成された基板１上に付与する（図
２（ｂ））。続いてこれを加熱焼成し、シリカ膜４を形
成する（図２（ｃ））。

【００４８】素子電極２，３、シリカ膜４を設けた基板
１に、不図示のインクジェット装置などの液滴付与装置
により導電性膜の原料となる物質を液滴として付与し、
これを加熱焼成して導電性膜５を形成する（図２
（ｄ））。

【００４９】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５の部位に、構造の変
化した電子放出部６が形成されはじめる。通電フォーミ
ングによれば導電性膜５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６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。

【００５０】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６（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６（ｂ）に示した手
法がある。

【００５１】図６（ａ）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１μｓｅ
ｃ．〜１０ｍｓｅｃ．、Ｔ₂ は、１０μｓｅｃ，〜１０
ｍｓｅｃ．の範囲で設定される。三角波の波高値（通電
フオ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（通電フオ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。
通電フォーミング処理の終了は、パルス間隔Ｔ₂ 中に、
導電性膜５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、フ
ォーミングを終了とした。

【００５３】以上説明した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、矩形波などの所望の波形を用
いてもよく、その波高値およびパルス幅、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
に形成されるように、電子放出素子の抵抗値等にあわせ
て、所望の値を選択する。

【００５４】フォーミングを終えた素子には前述活性化
工程と呼ばれる処理を施す。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行うが、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。

【００５５】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
をあげることが出来、具体的には、メタン、エタン、プ
ロパンなどＣ_n Ｈ_2n+2で表される飽和炭化水素、エチレ
ン、プロピレンなどＣ_n Ｈ_2n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、プロピオン酸等あるいは
これらの混合物が使用できる。

【００５６】この活性化処理により、雰囲気中に存在す
る有機物質から、シリカ膜の変質に伴って、炭素或は炭
素化合物が素子上に堆積し、素子電流Ｉ_f 、放出電流Ｉ
_e が、著しく変化するようになる。活性化工程の終了判
定は、素子電流Ｉ_f と放出電流Ｉ_e を測定しながら、適
宜行う。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。

【００５７】この活性化処理を行う際、導電性膜の基板
側にあるシリカ膜が何らかの役割を果たすと発明者等は
考えている。

【００５８】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’（ＨＯＰＧはほぼ完全なグ
ラファイトの結晶構造），ＰＧ（ＧＣを包含する）（Ｐ
Ｇは結晶粒が２００Å程度で結晶構造がやや乱れたも
の、ＧＣは結晶粒が２０Å程度になり結晶構造の乱れが
さらに大きくなったものを指す。）｝、非晶質カーボン
（アモルファスカーボン及び、アモルファスカーボンと
前記グラファイトの微結晶の混合物を指す）であり、そ
の膜厚は、５０ｎｍ以下の範囲とするのが好ましく、３
０ｎｍ以下の範囲とすることがより好ましい。

【００５９】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あげること
が出来る。

【００６０】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には、この
成分の分圧を極力低く抑える必要がある。真空容器内の
有機成分の分圧は、上記炭素あるいは炭素化合物がほぼ
新たに堆積しない分圧で１．３×１０^-6Ｐａ以下が好ま
しく、さらには１．３×１０^-8Ｐａ以下が特に好まし
い。さらに真空容器内を排気するときには、真空容器全
体を加熱して、真空容器内壁や、電子放出素子に吸着し
た有機物質分子を排気しやすくするのが好ましい。この
ときの加熱条件は、８０〜２５０℃好ましくは１５０℃
以上で、できるだけ長時間処理するのが望ましいが、特
にこの条件に限るものではなく、真空容器の大きさや形
状、電子放出素子の構成などの諸条件により適宜選ばれ
る条件により行う。真空容器内の圧力は極力低くするこ
とが必要で、１．３×１０^-5Ｐａ以下が好ましく、さら
には１．３×１０^-6Ｐａ以下が特に好ましい。

【００６１】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、圧力自体は多少上昇しても十分安定な特
性を維持することが出来る。このような真空雰囲気を採
用することにより、新たな炭素あるいは炭素化合物の堆
積を抑制でき、また真空容器や基板などに吸着したＨ₂
Ｏ，Ｏ₂ なども除去でき、結果として素子電流Ｉ_f 、放
出電流Ｉ_e が、安定する。

【００６２】上述のような製造方法によって作製された
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
５、図７を用いて説明する。

【００６３】図５に示した測定評価装置により測定され
た放出電流Ｉ_e 及び素子電流Ｉ_f と素子電圧Ｖ_f の典型
的な例を図７に示す。なお、図７は、放出電流Ｉ_e は素
子電流Ｉ_f に比べて著しく小さいので、任意単位で示さ
れている。図７からも明らかなように、本電子放出素子
は放出電流Ｉ_e に対する三つの性質を有する。

【００６４】まず第１に、本素子はある電圧（しきい値
電圧と呼ぶ、図７中のＶ_th）以上の素子電圧を印加する
と急激に放出電流Ｉ_e が増加し、一方しきい値電圧Ｖ_th
以下では放出電流Ｉ_e がほとんど検出されない。すなわ
ち、放出電流Ｉ_e に対する明確なしきい値電圧Ｖ_thを持
った非線形素子である。

【００６５】第２に、放出電流Ｉ_e が素子電圧Ｖ_f に依
存するため、放出電流Ｉ_e は素子電圧Ｖ_f で制御でき
る。

【００６６】第３に、アノード電極４４に捕捉される放
出電荷は、素子電圧Ｖ_f を印加する時間に依存する。つ
まり、アノード電極４４に捕捉される電荷量は、素子電
圧Ｖ_f を印加する時間により制御できる。

【００６７】図７においては、素子電流Ｉ_f が素子電圧
Ｖ_f に対して単調増加する（ＭＩ特性と呼ぶ）例を実線
に示した。素子電流Ｉ_f が素子電圧Ｖ_f に対して電圧制
御型負性抵抗特性（ＶＣＮＲ特性と呼ぶ）を示す場合も
ある（不図示）。これら特性は、前述の工程で制御でき
る。

【００６８】以上のような表面伝導型電子放出素子の特
性を用いると、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。さらに、本発明にかかわる電子
放出素子は、長時間にわたって安定かつ高輝度な電子放
出特性を有するため、多方面への応用が期待できる。

【００６９】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。

【００７０】本発明による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
成装置を構成できる。

【００７１】基板上の素子の配列については、例えば、
多数の電子放出素子を並列に配置し、個々の素子の両端
を配線にて結線した、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、該電子源の上方の空間に設置した制御電極
（グリッドと呼ぶ）により、電子を制御駆動する配列形
態（はしご型という）、及び次に述べる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それぞ
れ、Ｘ方向配線、Ｙ方向配線を接続した配列形態があげ
られる。以降これを単純マトリクス配置と呼ぶ。

【００７２】次に、この単純マトリクス配置について詳
述する。本発明の表面伝導型電子放出素子については、
前述した通り３つの基本的特徴によれば、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
幅で制御できる。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、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て電子放出量が制御できることと
なる。

【００７３】以下この原理に基づき構成した電子源基板
の構成について、図８を用いて説明する。図８におい
て、７１は電子源基板、７２はＸ方向配線、７３はＹ方
向配線である。７４は電子放出素子、７５は結線であ
る。

【００７４】ｍ本のＸ方向配線７２は、Ｄ_x1，Ｄ_x2，…
…，Ｄ_xmからなり、絶縁性基板上に真空蒸着法、印刷
法、スパッタ法等で形成し、所望のパターンとした導電
性金属等からなり、多数の表面伝導型電子放出素子にほ
ぼ均等な電圧が供給されるように、材料、膜厚、配線幅
等が設計される。これらｍ本のＸ方向配線７２とｎ本の
Ｙ方向配線７３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、マトリックス配線を構成する
（このｍ，ｎは，共に正の整数）。

【００７５】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 等であ
り、Ｘ方向配線７２を形成した基板７１の全面或は一部
に所望の形状で形成され、特に、Ｘ方向配線７２とＹ方
向配線７３の交差部の電位差に耐え得るように、膜厚、
材料、製法が適宜設定される。Ｘ方向配線７２とＹ方向
配線７３は、それぞれ外部端子として引き出されてい
る。

【００７６】さらに、前述と同様にして、表面伝導型放
出素子７４の対向する電極（不図示）が、ｍ本のＸ方向
配線７２（Ｄ_X1，Ｄ_X2，，，Ｄ_Xm）とｎ本のＹ方向配線
７３（Ｄ_Y1，Ｄ_Y2，，，Ｄ_yn）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ものである。

【００７７】ここで、ｍ本のＸ方向配線７２とｎ本のＹ
方向配締７３と結線７５と対向する素子電極の導電性金
属は、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。

【００７８】また、詳しくは後述するが、前記Ｘ方向配
線７２には、Ｘ方向に配列した表面伝導型放出素子７４
の行を、入力信号に応じて、走査するための走査信号を
印加するための不図示の走査信号印加手段と電気的に接
続され、一方、Ｙ方向配線７３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と電気的に接
続される。

【００７９】さらに、表面伝導型放出素子の各素子に印
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ものである。

【００８０】次に、以上のようにして作製した電子源基
板を用いた電子源、及び、表示等に用いる画像形成装置
について図９と図１０を用いて説明する。図９は、画像
形成装置の基本構成図であり、図１０は蛍光膜である。

【００８１】図９において、７１は電子放出素子を複数
配した電子源基板、８１は電子源基板７１を固定したリ
アプレート、８６はガラス基板８３の内面に蛍光膜８４
とメタルバック８５等が形成されたフェースプレートで
ある。８２は支持枠であり、該支持枠８２には、リアプ
レート８１、フェースプレート８６がフリットガラス等
を用いて接続されている。８８は外囲器であり、例えば
大気中あるいは窒素中で、４００〜５００℃の温度範囲
で１０分間以上焼成することで、封着して構成される。

【００８２】図９において、７４は、図１あるいは図２
に示された表面伝導型電子放出部に相当する。７２、７
３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。また、これら
素子電極への配線は、素子電極と配線材料が同一である
場合は、素子電極と呼ぶ場合もある。

【００８３】外囲器８８は、上述の如く、フェースプレ
ート８６、支持枠８２、リアプレート８１で構成され
る。リアプレート８１は主に基板７１の強度を補強する
目的で設けられるため、基板７１自体で十分な強度を持
つ場合は別体のリアプレート８１は不要とすることがで
きる。即ち、基板７１に直接支持枠８２を封着し、フェ
ースプレート８６、支持枠８２及び基板７１で外囲器８
８を構成してもよい。この様な場合でも、シリカ膜を基
板全面ではなく、主として導電性膜の基板側のみに形成
しているため、支持枠８２と基板７１、フエースプレー
トの基板８３の材質をそろえることによって、封着強度
が向上し、十分な強度を持った外囲器８８が形成され
る。

【００８４】一方、フェースプレート８６とリアプレー
ト８１の間に、スぺーサーと呼ばれる不図示の支持体を
設置することにより、大気圧に対して十分な強度をもつ
外囲器８８を構成することもできる。

【００８５】図１０は、蛍光膜を示す模式図である。蛍
光膜８４は、モノクロームの場合は蛍光体のみで構成す
ることができる。カラーの蛍光膜の場合は、蛍光体の配
列により、ブラックストライプ（図１０（ａ））あるい
はブラックマトリクス（図１０（ｂ））等と呼ばれる黒
色導電材９１と蛍光体９２とから構成することができ
る。ブラックストライプ、ブラックマトリクスを設ける
目的は、カラー表示の場合、必要となる三原色蛍光体の
各蛍光体９２間の塗り分け部を黒くすることで混色等を
目立たなくすることと、蛍光膜８４における外光反射に
よるコントラストの低下を抑制することにある。黒色導
電材９１の材料としては、通常用いられている黒鉛を主
成分とする材料の他、導電性があり、光の透過及び反射
が少ない材料を用いることができる。

【００８６】ガラス基板８３に蛍光体を塗布する方法
は、モノクローム、カラーによらず、沈澱法や印刷法等
が採用できる。また、蛍光膜８４の内面側には、通常メ
タルバック８５が設けられる。メタルバックを設ける目
的は、蛍光体の発光のうち内面側への光をフェースプレ
ート８６側へ鏡面反射することにより輝度を向上させる
こと、電子ビーム加速電圧を印加するための電極として
作用させること、外囲器内で発生した負イオンの衝突に
よるダメージから蛍光体を保護すること等である。メタ
ルバックは、蛍光膜作製後、蛍光膜の内面側表面の平滑
化処理（通常、「フィルミング」と呼ばれる。）を行
い、その後Ａｌを真空蒸着等を用いて堆積させることで
作製できる。

【００８７】フェースプレート８６には、更に蛍光膜８
４の導電性を高めるため、蛍光膜８４の外面側に透明電
極（不図示）を設けてもよい。

【００８８】前述の封着を行う際、カラーの場合は各色
蛍光体と電子放出素子とを対応させる必要があり、十分
な位置合わせが必要となる。

【００８９】外囲器８８は、不図示の排気管を通じ、
１．３×１０^-5Ｐａ程度の真空度にした後、封止がおこ
なわれる。また、外囲器８８の封止後の真空度を維持す
るために、ゲッター処理を行なう場合もある。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の加熱法により、外囲器９８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、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^-7Ｐａの真空度
を維持するものである。

【００９０】以上により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Ｄ_ox1 ない
しＤ_oxm 、Ｄ_oy1 ないしＤ_oyn を通じ、電圧を印加する
ことにより、電子放出させ、高圧端子８７を通じ、メタ
ルバック８５あるいは透明電極（不図示）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するもので
ある。

【００９１】なお、以上述べた構成は、表示等に用いら
れる好適な画像形成装置を作製する上で必要な概略構成
であり、例えば各部材の材料等、詳細な部分は上述内容
に限られるものではなく、画像装置の用途に適するよう
適宜選択する。

【００９２】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１１を用いて説明する。

【００９３】図１１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
図であり、図１１中、１０１は表示パネル、１０２は走
査信号発生回路、１０３はタイミング制御回路、１０４
はシフトレジスタ、１０５はラインメモリ、１０６は同
期信号分離回路、１０７は変調信号発生器回路、Ｖｘ及
びＶａは直流電圧源である。

【００９４】表示パネル１０１は、端子Ｄ_ox1 乃至Ｄ
_oxm 、端子Ｄ_oy1 乃至Ｄ_oyn 及び高圧端子８７を介して
外部の電気回路と接続している。端子Ｄ_ox1 乃至Ｄ_oxm
には、表示パネル１０１内に設けられている電子源、即
ち、ｍ行ｎ列の行列状にマトリクス配線された表面伝導
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。端子Ｄ_oy1 乃至Ｄ_oyn には、
前記走査信号により選択された１行の表面伝導型電子放
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８７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
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。

【００９５】走査信号発生回路１０２について説明す
る。同回路は、内部にｍ個のスイッチング素子（図中、
Ｓ₁ 乃至Ｓ_m で模式的に示している）を備えたものであ
る。各スイッチング素子は、直流電圧電源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Ｄ_ox1 乃至Ｄ_oxm と
電気的に接続される。Ｓ₁ 乃至Ｓ_m の各スイッチング素
子は、タイミング制御回路１０３が出力する制御信号Ｔ
_scanに基づいて動作するものであり、例えばＦＥＴのよ
うなスイッチング素子を組み合わせることにより構成す
ることができる。

【００９６】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。

【００９７】タイミング制御回路１０３は、外部より入
力される画像信号に基づいて適切な表示が行われるよう
に、各部の動作を整合させる機能を有する。タイミング
制御回路１０３は、同期信号分離回路１０６より送られ
る同期信号Ｔ_syncに基づいて、各部に対してＴ_scan，Ｔ
_sft 及びＴ_mry の各制御信号を発生する。

【００９８】同期信号分離回路１０６は、外部から入力
されるＮＴＳＣ方式のテレビ信号から、同期信号成分と
輝度信号成分とを分離するための回路で、一般的な周波
数分離（フィルター）回路等を用いて構成できる。同期
信号分離回路１０６により分離された同期信号は、垂直
同期信号と水平同期信号より成るが、ここでは説明の便
宜上Ｔ_sync信号として図示した。前記テレビ信号から分
離された画像の輝度信号成分は、便宜上ＤＡＴＡ信号と
表した。このＤＡＴＡ信号は、シフトレジスタ１０４に
入力される。

【００９９】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、前記タ
イミング制御回路１０３より送られる制御信号Ｔ_sft に
基づいて動作する（即ち、制御信号Ｔ_sft は、シフトレ
ジスタ１０４のシフトクロックであるということもでき
る）。シリアル／パラレル変換された画像１ライン分の
データ（電子放出素子ｎ素子分の駆動データに相当）
は、Ｉ_d1乃至Ｉ_dnのｎ個の並列信号として前記シフトレ
ジスタ１０４より出力される。

【０１００】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、タイミング制御回路１０３より送られる制御信号Ｔ
_mry に従って適宜Ｉ_d1乃至Ｉ_dnの内容を記憶する。記憶
された内容は、Ｉ_d'1 乃至Ｉ_d'n として出力され、変調
信号発生器１０７に入力される。

【０１０１】変調信号発生器１０７は、画像データＩ
_d'1 乃至Ｉ_d'n の各々に応じて、電子放出素子の各々を
適切に駆動変調する為の信号源であり、その出力信号
は、端子Ｄ_oy1 乃至Ｄ_oyn を通じて表示パネル１０１内
の表面伝導型電子放出素子に印加される。

【０１０２】前述したように、本発明の表面伝導型電子
放出素子は放出電流Ｉ_e に関して以下の基本特性を有し
ている。即ち、電子放出には明確なしきい値電圧Ｖ_thが
あり、Ｖ_th以上の電圧が印加された時のみ電子放出が生
じる。電子放出しきい値以上の電圧に対しては、素子へ
の印加電圧の変化に応じて放出電流も変化する。このこ
とから、本素子にパルス状の電圧を印加する場合、例え
ば電子放出しきい値電圧以下の電圧を印加しても電子放
出は生じないが、電子放出しきい値電圧以上の電圧を印
加する場合には電子ビームが出力される。その際、パル
スの波高値Ｖｍを変化させることにより、出力電子ビー
ムの強度を制御することが可能である。また、パルスの
幅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ことが可能である。

【０１０３】従って、入力信号に応じて電子放出素子を
変調する方式としては、電圧変調方式とパルス幅変調方
式等が採用できる。電圧変調方式を実施するに際して
は、変調信号発生器１０７としては、一定長さの電圧パ
ルスを発生し、入力されるデータに応じて適宜電圧パル
スの波高値を変調できるような電圧変調方式の回路を用
いることができる。パルス幅変調方式を実施するに際し
ては、変調信号発生器１０７として、一定の波高値の電
圧パルスを発生し、入力されるデータに応じて適宜電圧
パルスの幅を変調するようなパルス幅変調方式の回路を
用いることができる。

【０１０４】シフトレジスタ１０４やラインメモリ１０
５は、デジタル信号式のものでもアナログ信号式のもの
でも採用できる。画像信号のシリアル／パラレル変換や
記憶が所定の速度で行なわれれば良いからである。

【０１０５】デジタル信号式を用いる場合には、同期信
号分離回路１０６の出力信号ＤＡＴＡをデジタル信号化
する必要があるが、これには同期信号分離回路１０６の
出力部にＡ／Ｄ変換器を設ければ良い。これに関連して
ラインメモリ１０５の出力信号がデジタル信号かアナロ
グ信号かにより、変調信号発生器１０７に用いられる回
路が若干異なったものとなる。即ち、デジタル信号を用
いた電圧変調方式の場合、変調信号発生器１０７には、
例えばＤ／Ａ変換回路を用い、必要に応じて増幅回路等
を付加する。パルス幅変調方式の場合、変調信号発生器
１０７には、例えば高速の発振器及び発振器の出力する
波数を計数する計数器（カウンタ）及び計数器の出力値
と前記メモリの出力値を比較する比較器（コンパレー
タ）を組み合わせた回路を用いる。必要に応じて、比較
器の出力するパルス幅変調された変調信号を表面伝導型
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
器を付加することもできる。

【０１０６】アナログ信号を用いた電圧変調方式の場
合、変調信号発生器１０７には、例えばオペアンプ等を
用いた増幅回路を採用でき、必要に応じてレベルシフト
回路等を付加することもできる。パルス幅変調方式の場
合には、例えば電圧制御型発振回路（ＶＣＯ）を採用で
き、必要に応じて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加することもでき
る。

【０１０７】このような構成をとり得る本発明の画像形
成装置においては、各電子放出素子に、容器外端子Ｄ
_ox1 乃至Ｄ_oxm 、Ｄ_oy1 乃至Ｄ_oyn を介して電圧を印加
することにより、電子放出が生じる。高圧端子８７を介
してメタルバック８５あるいは透明電極（不図示）に高
圧を印加し、電子ビームを加速する。加速された電子
は、蛍光膜８４に衝突し、発光が生じて画像が形成され
る。

【０１０８】ここで述べた画像形成装置の構成は、本発
明の画像形成装置の一例であり、本発明の技術思想に基
づいて種々の変形が可能である。入力信号についてはＮ
ＴＳＣ方式をあげたが、入力信号はこれに限られるもの
ではなく、ＰＡＩ、ＳＥＣＡＭ方式等の他、これらより
も多数の走査線からなるＴＶ信号（例えば、ＭＵＳＥ方
式をはじめとする高品位ＴＶ）方式をも採用できる。

【０１０９】以上説明した本発明の画像形成装置は、テ
レビジョン放送の表示装置、テレビ会議システムやコン
ピューター等の表示装置の他、感光性ドラム等を用いて
構成された光プリンターとしての画像形成装置等として
も用いることができる。

【０１１０】

【実施例】以下に、具体的な実施例をあげて本発明を説
明するが、本発明はこれらの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。

【０１１１】［実施例１］本発明に係わる表面伝導型電
子放出素子の構造は、図１（ａ）、（ｂ）ほ平面図及び
断面図と同様で、また表面伝導型電子放出素子の製造法
は、基本的には図２と同様である。以下、図１、図２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。

【０１１２】本実施例において使用したシリカ膜形成用
インク（インクＡ）はジメチルシリコーンオイルをシリ
コン濃度が１０ｗｔ％となるよう水に溶解したものを用
いた。導電性膜形成用インク（インクＢ）としては、酢
酸パラジウムモノエタノールアミン（ＰＡＭＥ）を金属
濃度が２ｗｔ％となるように水に溶解したものを用い
た。実際の電子源の作成に先立ち、インクジェット装置
の吐出条件を調整する。

【０１１３】すなわち、上記２種類のインクをそれぞれ
圧電素子を用いたインクジェット装置に充填するさらに
下記の工程で電子源用の基板として使用するガラスと同
じものを用意し、これにインクＡを吐出させ、ドットを
形成、その後大気中３６０℃、２０分間の熱処理を行
う。これにより形成されたドットの厚さと直径を測定
し、シリカ膜の膜厚が１００ｎｍ、ドットの直径が約３
０μｍとなるように吐出条件を定めた。次に、このシリ
カ膜が形成された青板基板に、インクＢを吐出させ、同
様に導電性膜の膜厚が２０ｎｍ、ドットの直径が約４０
μｍとなるように吐出条件を定めた。

【０１１４】図１において１は基板、２と３は素子電
極、４はシリカ膜、５は導電性膜、６は電子放出部であ
る。以下、順を追って製造方法の説明を図１及び図２に
基づいて説明する。

【０１１５】工程−（ａ）７０５９ガラス基板（コーニング社製）を十分に洗浄、
乾燥させた後、真空成膜およびフォトリソグラフィーの
技術により、基板１上に素子電極２，３と所望の素子電
極間ギャップＬとなるべきパターンをホトレジスト（Ｒ
Ｄ―２０００Ｎ−４１日立化成社製）で形成し、真空蒸
着法により、厚さ５ｎｍのＴｉ、厚さ１００ｎｍのＮｉ
を順次堆積した。ホトレジストパターンを有機溶剤で溶
解しＮｉ／Ｔｉ堆積膜をリフトオフし、素子電極間隔Ｌ
は２０μｍとし、素子電極の幅Ｗが２００μｍを有する
素子電極２，３を形成した。

【０１１６】工程−（ｂ）インクジェット装置によりインクＡのドットを形成す
る。これは図１のシリカ膜４に対応するドットである。
ドットの中心を素子電極２，３のほぼ中心となるよう形
成した。続いて、大気中３６０℃、２０分間の加熱処理
を行う。これによりシリカを主成分とするシリカ膜４が
形成される。厚みは１００ｎｍ、ドット径は３０μｍと
した。

【０１１７】工程―（ｃ）上記シリカ膜が形成された電極基板上にインクジェット
装置によりインクＢのドットを形成する。これは、図１
の導電性膜５に対応するドットである。ドットの中心は
シリカ膜の中心にあわせて形成し、３００℃で１２分間
の加熱焼成処理をした。こうして形成された主元素とし
てＰｄよりなる導電性薄膜５の膜厚は１０ｎｍ、ドット
径４０μｍ、シート抵抗値は２×１０⁴ Ω／□であっ
た。

【０１１８】以上の工程により基板１上に、素子電極
２，３、シリカ膜４、導電性薄膜５を形成した。

【０１１９】また、シリカ膜の形成されていない同様の
素子電極基板上にも同様に導電性膜５を形成し、比較用
素子とした。

【０１２０】工程−（ｄ）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、２．７×１０^-3Ｐａの真空度に達した後、素子に
素子電圧Ｖ_f を印加するための電源４１より、素子の素
子電極２，３間に電圧を印加し、フォーミング処理を行
なった。フォーミング処理の電圧波形は図６の（ｂ）に
示したものである。

【０１２１】図６の（ｂ）中、Ｔ_l 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
ｍｓｅｃ、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、フオーミング処理を行なった。また、フォーミ
ング処理中は、同時に、０．１Ｖの電圧でＴ₂ 間に抵抗
測定パルスを挿入し、抵抗を測定した。尚フォーミング
処理の終了は、抵抗測定パルスでの測定値が、約１ＭΩ
以上になった時とし、同時に、素子への電圧の印加を終
了した。この後、素子を真空中に保持したまま、１５０
℃で５時間のアニーリングをして安定化工程を施した。

【０１２２】なお、この安定化工程後、評価装置の真空
度は１．３×１０^-7Ｐａ程度まで達した。

【０１２３】工程−（ｅ）続いて、活性化工程を行なうために、あらかじめ有機物
質をアンプルに封じたものをスローリークバルブを通し
て真空内に導入し、１．３×１０^-4Ｐａを維持した。次
にフォーミング処理した素子に、図１２に示した波形で
波高値を１４Ｖで活性化処理をした。すなわち、測定評
価装置内で、素子電流Ｉ_f を測定しながら、素子電極間
にパルス電圧を印加した。約３０分でＩ_f 値がほぼ飽和
したため、通電を停止し、スローリークバルブを閉め、
活性化処理を終了した。こうして、電子放出部６を形成
し電子放出素子を作製し、電子放出特性を評価した。

【０１２４】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１．３×１０^-7Ｐａと
し、素子の電極２及び３の間に素子電圧を１４Ｖ印加し
た。本実施例のシリカ膜４を形成した素子は、測定開始
直後に５ｍＡ程度の素子電流Ｉ_f 、及び１２μＡ程度の
放出電流Ｉ_e が観測され、電子放出効率η＝Ｉ_e ／Ｉ_f
×１００（％）は０．２４％であった。シリカ膜４が形
成されていない比較用素子では、測定開始直後にやはり
５ｍＡ程度の素子電流Ｉ_f 、及び１０μＡ程度の放出電
流Ｉ_e が観測され、電子放出効率η＝Ｉ_e ／Ｉ_f ×１０
０（％）は０．２０％であった。

【０１２５】さらに、本実施例の素子を駆勤し続けたと
ころ、特性は数分で安定化し、素子電流Ｉ_f ＝４ｍＡ、
放出電流Ｉ_e ＝１０μＡ、効率η＝０．２５％の特性を
維持した。一方、比較用素子を同様に駆勤し続けたとこ
ろ、特性は数十分で安定したが、素子電流Ｉ_f ＝２．５
ｍＡ、Ｉ_e ＝４．５μＡ、効率η＝０．１８％の特性と
なった。

【０１２６】以上より、本実施例の素子は、比較用素子
に比べて、初期の特性における優位性は小さいものの、
安定性に優れ、安定後の特性の良い電子放出素子である
ことがわかる。

【０１２７】また、上記工程で作製した本実施例の素子
の電子放出部６を含む領域の断面を透過型電子顕微鏡で
観察した。導電性膜５の変質だけでなく、シリカ膜４の
変質を伴う電子放出部６が形成されていた。シリカ膜変
質の深さは、約３０ｎｍであった。

【０１２８】比較用素子の断面も同様に透過型電子顕微
鏡で観察したところ、基板１は、大きくえぐれ、変質の
深さは６０ｎｍであった。この素子の変質部の元素分析
を透過型電子顕微鏡中で行ったところ、７０５９基板の
構成元素であるＡｌ（アルミ）とＢ（ホウ素）の比は変
わらなかったが、これらの元素に対するＳｉ（シリコ
ン）の減少が認められた。

【０１２９】これらの観察結果から、本実施例の素子で
は、シリカ膜４の存在によって電子放出部６の基板に与
える変質がほとんどなく、電子放出特性の安定性に寄与
している事が分かった。

【０１３０】以上のように本実施例では、長時間にわた
り安定な電子放出特性が得られた。

【０１３１】［実施例２］本実施例は、図３と基本的に
同様の構成を有する素子を作成したものである。基板１
は、青板基板を用いた。電極間隔を１０μｍとし、イン
クＡを用いて直径１２μｍのシリカ膜４のドットを一対
の電極２，３と平行に３個並べたものである。その上に
インクＢを用いて直径２０μｍの導電性膜５を形成し
た。実施例１と同様にフォーミング、活性化を行い電子
放出部６を形成した。

【０１３２】実施例１と同様に電子放出特性を評価し、
素子を駆動し続けたところ、特性は数分で安定化し、素
子電流Ｉ_f ＝４ｍＡ、放出電流Ｉ_e ＝１０μＡ、効率η
＝０．２５％の特性を維持した。

【０１３３】［実施例３］本実施例は、図４と基本的に
同等の構成を有する素子を作成したものである。基板は
青板基板を用いた。電極間隔を４０μｍとし、インクＡ
を用いて直径５５μｍのシリカ膜４のドットを一対の電
極ギャップ２，３のほぼ中央に形成した。次に、インク
Ｂを用いて電極２のエッジから約６μｍの位置を中心と
して直径約３７μｍの導電性膜５−１を、さらに、イン
クＢを水によって３倍に希釈したインクＣを用いて電極
３のエッジから約６μｍの位置を中心として直径約３７
μｍの導電性膜５−２をそれぞれ形成した。実施例１と
同様にフォーミング、活性化を行い電子放出部６を形成
した。電子放出特性を評価し、素子を駆動し続けたとこ
ろ、素子電流Ｉ_f ＝３．５ｍＡ、放出電流Ｉ_e ＝８．５
μＡ、効率η＝０．２４％の特性を維持した。

【０１３４】（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。

【０１３５】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で、同じ記号を示したものは、同じものを示
す。ここで７１は基板、７２は図８のＤｘｍに対応する
Ｘ方向配線（下配線とも呼ぶ）、７３は図８のＤｙｎに
対応するＹ方向配線（上配線とも呼ぶ）、５は導電性薄
膜、４はシリカ膜、２，３は素子電極、１３１は層間絶
縁層、１３２は、素子電極２と下配線７２と電気的接続
のためのコンタクトホールである。

【０１３６】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。

【０１３７】工程−（ａ）清浄化した青板ガラス基板１上に、真空蒸着により厚さ
５ｎｍのＣｒ、厚さ０．６ｍｍのＡｕを順次積層した
後、ホトレジスト（ＡＺ１３７０ヘキスト社製）をスピ
ンナーにより回転塗布、ベークした後、ホトマスク像を
露光、現像して、下配線７２のレジストパターンを形成
し、Ａｕ／Ｃｒ堆積膜をウエットエッチングして、所望
の形状の下配線７２を形成する（図１５の（ａ））。

【０１３８】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の
（ｂ））。

【０１３９】工程−（ｃ）工程−（ｂ）で堆積した層間絶縁層１３１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（図１５の
（ｃ））。

【０１４０】工程−（ｄ）その後、素子電極２と素子電極間ギャップＬとなるべき
パターンをホトレジスト（ＲＤ−２０００Ｎ−４１日立
化成社製）で形成し、真空蒸着法により、厚さ５ｎｍの
Ｔｉ、厚さ０．１ｍｍ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Ｌ＝３ｍｍ、素子電極の幅
Ｗ＝０．３ｍｍを有する素子電極２，３を形成した（図
１５の（ｄ））。

【０１４１】工程−（ｅ）素子電極２，３の上に配線７３のホトレジストパターン
を形成した後、厚さ５ｎｍのＴｉ、厚さ０．５ｍｍのＡ
ｕを順次真空蒸着により堆積し、リフトオフにより不要
の部分を除去して、所望の形状の上配線７３を形成した
（図１６の（ａ））。

【０１４２】工程−（ｆ）インクジェット装置によりインクＡのパッド（パッドと
は、いくつかのドットが少しずつ重なり合うように形成
された連続したドットである）を形成した後、３６０℃
で２０分間の加熱焼成処理をし、図１４および図１６の
シリカ膜４のパッドを形成した。（図１６の（ｂ））。

【０１４３】工程−（ｇ）インクジェット装置によりインクＢのパッドを形成し、
３００℃、１０分の加熱焼成処理をし、シリカ膜４上に
導電性膜５を形成した（図１６の（ｃ））。導電性膜５
の膜厚は１０ｎｍ、シート抵抗値は２×１０⁴ Ω／□で
あった。

【０１４４】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５ｎｍの
Ｔｉ、厚さ０．５ｍｍ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１３２を埋め込んだ（図１６の（ｄ））。

【０１４５】以上の工程により絶縁性基板１上に下配線
７２、層間絶縁層１３１、上配線７３、素子電極２，
３、シリカ膜４、導電性膜５を形成した。

【０１４６】つぎに、以上のようにして作製した電子源
基板を用いて、電子源及び表示装置を構成した例を、図
８と図９を用いて説明する。

【０１４７】以上のようにして素子を作製した基板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とメタルパック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℃で１０分焼成することで封
着した。またリアプレ−ト８１への基板１の固定もフリ
ットガラスで行った。

【０１４８】本実施例において図８の７４は電子放出部
形成前の電子放出素子（例えば、図２の（ｄ）に相当す
る）であり、７２、７３はそれぞれＸ方向及びＹ方向の
素子配線である。

【０１４９】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。

【０１５０】また、蛍光膜８４の内面側には通常メタル
バック８５が設けられる。メタルバックは、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。

【０１５１】フェースプレート８６には、更に蛍光膜８
４の導伝性を高めるため、蛍光膜７４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。

【０１５２】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。

【０１５３】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排
気し、十分な真空度に達した後、容器外端子Ｄ_ox1 ない
しＤ_oxm とＤ_oy1 ないしＤ_oyn を通じ電子放出素子７４
の電極２，３間に電圧を印加し、シリカ膜４上の導電性
薄膜５をフォーミング処理した。フォーミング処理の電
圧波形は、図６の（ｂ）と同様である。本実施例ではＴ
₁ を１ｍｓｅｃ、Ｔ₂を１０ｍｓｅｃとし、約１．３×
１０^-3Ｐａの真空雰囲気下で行った。

【０１５４】次に、パネル内の真空度が１．３×１０^-6
Ｐａ台の達するまで排気を続けた後、パネルの排気管よ
り、全圧が１．３×１０^-4Ｐａとなるように有機物質を
パネル内に導入し、維持した。容器外端子Ｄ_ox1 ないし
Ｄ_oxm とＤ_oy1 ないしＤ_oynを通じ電子放出素子７４の
電極２，３間に、図１２に示した波形で波高値を１４Ｖ
で活性化処理を行った。

【０１５５】このように、フオーミング、活性化処理を
行ない、電子放出部６を形成し電子放出素子７４を作製
した。

【０１５６】次に１．３×１０^-4Ｐａ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。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。

【０１５７】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Ｄ_Ox1 な
いしＤ_Oxm ，Ｄ_Oy1 ないしＤ_Oyn を通じ、走査信号及び
変調信号を不図示の信号発生手段よりそれぞれ、印加す
ることにより、電子放出させ、高圧端子８７を通じ、メ
タルバック８５、あるいは透明電極（不図示）に５ｋＶ
以上の高圧を印加し、電子ビームを加速し、蛍光膜８４
に衝突させ、励起・発光させることで画像を表示した。

【０１５８】本実施例における画像表示装置は、素子間
のばらつきが少ないので輝度むらの少ない画像を表示
し、テレビジョンとして十分満足できる輝度（約１５０
ｆＬ）で良好な画像を長時間にわたって安定に表示する
ことができた。

【０１５９】［実施例５］本実施例では、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表示装置の一例を示
す。図９に示した画像形成装置を図１１に示した駆動回
路を用いて、ＮＴＳＣ方式のテレビ信号に応じて表示を
行なった。

【０１６０】本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、表示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。

【０１６１】本実施例における表示装置は、ＮＴＳＣ方
式のテレビ信号に応じたテレビ画像を良好に、かつ長時
間安定して表示することができた。

【０１６２】

【発明の効果】以上説明した様に、本発明によれば、導
電性膜の基板側にシリカ膜を形成することで、表面伝導
型電子放出素子の活性化工程により形成される電子放出
部の構造を安定化させることができ、安定な電子放出電
流を長時間にわたり取り出すことが可能な電子放出素子
を提供できる。

【０１６３】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
複数個配置して電子源を構成することにより、また、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、該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、各電子放出素子が、良
好な電子放出特性を長時間にわたり保持し得る電子源を
提供できる。

【０１６４】また、画像形成装置においては、画像形成
部材と前記電子源より構成され、入力信号に基づいて画
像を形成するため、電子放出特性の安定性と寿命の向上
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、高品位な画像形成装置例えば、カラー
フラットテレビが、実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る基本的な表面伝導型電子放出素子
の構成の一例を示す模式図である。

【図２】本発明に係る表面伝導型電子放出素子の基本的
な製造方法を説明するための図である。

【図３】本発明に係る基本的な表面伝導型電子放出素子
の別の態様を示す模式図である。

【図４】本発明に係る基本的な表面伝導型電子放出素子
の別の態様を示す模式図である。

【図５】本発明に係る表面伝導型電子放出素子の特性評
価に用いる測定評価装置の概略構成図である。

【図６】本発明に係るフオ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】本発明に係る表面伝導型電子放出素子の放出電
流、素子電流、及び素子電圧の関係を示す図である。

【図８】本発明に係る電子源基板の構成を示す模式図で
ある。

【図９】本発明に係る画像形成装置の基本構成を示す模
式図である。

【図１０】表示パネルにおける蛍光膜の一例を示す模式
図である。

【図１１】本発明に係る画像形成装置をＮＴＳＣ方式の
テレビ信号に応じて表示を行なう例の駆動回路の一例を
示すブロック図である。

【図１２】本発明に好適な活性化パルスの形状の一例を
示す図である。

【図１３】本発明の実施例２の電子源の構成の一部を示
す模式図である。

【図１４】図１３のＡ−Ａ’断面模式図である。

【図１５】本発明の実施例４の電子源の製造工程を説明
するための断面模式図である。

【図１６】本発明の実施例４の電子源の製造工程を説明
するための断面模式図である。

【図１７】従来の表面伝導型電子放出素子の構成を示す
模式図である。

【図１８】従来の表面伝導型電子放出素子の別の構成を
示す模式図である。

【図１９】バブルジェットのヘッドの構成を示す模式図
である。

【符号の説明】

１基板２，３素子電極４シリカ膜５導電性膜６電子放出部４０素子電流Ｉ_f を測定するための電流計４１電子放出素子に素子電圧Ｖ_f を印加するための電
源４２素子の電子放出部より放出される放出電流Ｉ_e を
測定するための電流計４３アノード電極４４に電圧を印加するための高圧電
源４４アノード電極７１電子源基板７２Ｘ方向配線７３Ｙ方向配線７４表面伝導型電子放出素子７５結線８１リアプレート８２支持枠８３ガラス基板８４蛍光膜８５メタルバック８６フェースプレート８７高圧端子８８外囲器９１黒色導電材９２蛍光体１０１表示パネル１０２走査回路１０３制御回路１０４シフトレジスタ１０５ラインメモリ１０６同期信号分離回路１０７変調信号発生器ＶｘおよびＶａ直流電圧源１３１層間絶縁層１３２コンタクトホール１４１インクジェットヘッド１４２ヒーター１４３溶液流路１４４吐出口１４５溶液供給管

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基体上に形成された一対の対向する素子
電極と、該素子電極の間に形成されたシリカ膜と、該シ
リカ膜上で、かつ該素子電極の双方に接続された導電性
膜と、該導電性膜の一部に形成された電子放出部を有す
る電子放出素子の製造方法において、該製造方法が、
（１）上記シリカ膜を形成する材料を含むインクをイン
クジェット装置により液滴として所定の位置に付与する
工程と、（２）付与された液滴を乾燥および焼成してシ
リカ膜とする工程と、（３）上記シリカ膜上に上記導電
性膜を形成する材料を含むインクをインクジェット装置
により液滴として所定の位置に付与する工程と、（４）
付与された液滴を乾燥および焼成して素子電極の双方に
接続された導電性膜を形成する工程と、（５）上記一対
の素子電極間に電圧を印加して上記シリカ膜上の導電性
膜に電流を流すことにより電子放出部を形成する工程
と、を有することを特徴とする電子放出素子の製造方法。
【請求項２】上記シリカ膜を形成する材料の原料がポ
リシロキサン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。
【請求項３】上記ポリシロキサンとして、ポリオルガ
ノシロキサンを用いることを特徴とする請求項１または
２に記載の電子放出素子の製造方法。
【請求項４】上記ポリオルガノシロキサンとしてシリ
コーンオイルを用いることを特徴とする請求項１〜３の
いずれかに記載の電子放出素子の製造方法。
【請求項５】上記シリコーンオイルの分子量は数百〜
数万のもの、好ましくは数百〜数千の低分子のものを用
いることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の
電子放出素子の製造方法。
【請求項６】前記電子放出素子が表面伝導型であるこ
とを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の電子放
出素子の製造方法。
【請求項７】前記インクジェット装置が液体に熱を与
えることにより該液体を吐出するバブルジェット方式の
ものであることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに
記載の電子放出素子の製造方法。
【請求項８】請求項１〜７のいずれかに記載の方法に
より製造されたことを特徴とする電子放出素子。
【請求項９】一対の対向する素子電極と、該素子電極
の間に形成されたシリカ膜と、該シリカ膜上で、かつ該
素子電極の双方に接続された導電性膜と、該導電性膜の
一部に形成された電子放出部を有する電子放出素子を基
体上に複数配置し、これら電子放出素子に接続された配
線を有してなる電子源の製造方法において、前記電子放出素子の製造に、請求項１〜７のいずれかに
記載の方法を用いることを特徴とする電子源の製造方
法。
【請求項１０】請求項９に記載の方法により製造され
たことを特徴とする電子源。
【請求項１１】一対の対向する素子電極と、該素子電
極の間に形成されたシリカ膜と、該シリカ膜上で、かつ
該素子電極の双方に接続された導電性膜と、該導電性膜
の一部に形成された電子放出部を有する電子放出素子を
基体上に複数配置し、これら電子放出素子に接続された
配線を有してなる電子源と、該電子源より放出される電
子の照射を受けて発光することにより、画像を表示する
画像形成部材を、外囲器に内包してなる画像形成装置の
製造方法において、前記電子源を、請求項９に記載の方法を用いて製造する
ことを特徴とする、画像形成装置の製造方法。
【請求項１２】請求項１１に記載の方法により製造さ
れたことを特徴とする画像形成装置。