(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子放出素子の製造方法であって、
一対の素子電極間に跨るように、貴金属及び貴金属以外の金属酸化物を含有する導電性膜を形成する工程と、該導電性膜に通電フォーミング処理を行う工程と、該通電フォーミング処理の後に行う活性化工程と、を有しており、
前記貴金属は、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｇの中から選択された少なくとも１つと、Ｐｄ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】
前記導電性膜がＰｄを主成分とし、前記金属酸化物がＰｄの酸化物よりも難還元性であることを特徴とする請求項１に記載の電子放出素子の製造方法。
【請求項３】
前記金属酸化物が、Ｂｉ、Ｃｒ、Ｚｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉの酸化物の中から選択された少なくとも１つであることを特徴とする請求項１に記載の電子放出素子の製造方法。
【請求項４】
複数の電子放出素子を基板上に配列した電子源の製造方法であって、前記電子放出素子が請求項１乃至３のいずれかに記載の製造方法により製造されることを特徴とする電子源の製造方法。
【請求項５】
複数の電子放出素子を基板上に配列した電子源を有する画像形成装置の製造方法であって、前記電子源が請求項３に記載の製造方法により製造されることを特徴とする画像形成装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子放出素子、該電子放出素子を多数個配置してなる電子源、該電子源を用いて構成した表示装置や露光装置等の画像形成装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子放出素子には大別して熱電子放出素子と冷陰極電子放出素子の２種類が知られている。冷陰極電子放出素子には電界放出型（以下、「ＦＥ型」と称す。）、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有る。
【０００３】
ＦＥ型の例としては、Ｗ．Ｐ．  Ｄｙｋｅ  ａｎｄ  Ｗ．Ｗ．  Ｄｏｌａｎ，“Ｆｉｅｌｄ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ”，  Ａｄｖａｎｃｅ  ｉｎ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｐｈｙｓｉｃｓ，  ８，８９（１９５６）あるいはＣ．Ａ．  Ｓｐｉｎｄｔ，  “Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ  ｏｆ  ｔｈｉｎ−ｆｉｌｍｆｉｅｌｄ  ｅｍｉｓｓｉｏｎ  ｃａｔｈｏｄｅｓ  ｗｉｔｈ  ｍｏｌｙｂｄｅｎｕｍ  ｃｏｎｅｓ”，  Ｊ．  Ａｐｐｌ．  Ｐｈｙｓ．  ，４７，５２４８（１９７６）等に開示されたものが知られている。
【０００４】
ＭＩＭ型の例としては、Ｃ．Ａ．  Ｍｅａｄ，  “Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ  ｏｆＴｕｎｎｅｌ−Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  Ｄｅｖｉｃｅｓ”，  Ｊ．  Ａｐｐｌ．  Ｐｈｙｓ．，  ３２，６４６（１９６１）等に開示されたものが知られている。
【０００５】
表面伝導型電子放出素子の例としては、Ｍ．Ｉ．  Ｅｌｉｎｓｏｎ，  Ｒａｄｉｏ  Ｅｎｇ．  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｐｈｙｓ．，  １０，１２９０（１９６５）等に開示されたものがある。
【０００６】
表面伝導型電子放出素子は、絶縁性基板上に形成された小面積の薄膜に、膜面に平行に電流を流すことにより、電子放出が生ずる現象を利用するものである。この表面伝導型電子放出素子としては、前記エリンソン等によるＳｎＯ２  薄膜を用いたもの、Ａｕ薄膜によるもの［Ｇ．Ｄｉｔｔｍｅｒ：“Ｔｈｉｎ  Ｓｏｌｉｄ  Ｆｉｌｍｓ”，  ９，３１７（１９７２）］、Ｉｎ２  Ｏ３  ／ＳｎＯ２  薄膜によるもの［Ｍ．Ｈａｒｔｗｅｌｌ  ａｎｄ  Ｃ．Ｇ．  Ｆｏｎｓｔａｄ：“ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓ．  ＥＤ  Ｃｏｎｆ．”，  ５１９（１９７５）］、カーボン薄膜によるもの［荒木久    他：真空、第２６巻、第１号、２２頁（１９８３）］等が報告されている。
【０００７】
これらの表面伝導型電子放出素子の典型的な例として、前述のＭ．ハートウェルの素子構成を図１６に模式的に示す。同図において１は基板である。４は導電性膜で、Ｈ型形状のパターンに形成された金属酸化物薄膜等からなり、後述の通電フォーミングと呼ばれる通電処理により電子放出部５が形成される。尚、図中の素子電極間隔Ｌは、０．５〜１ｍｍ、Ｗ’は、０．１ｍｍで設定されている。
【０００８】
これらの表面伝導型電子放出素子においては、電子放出を行う前に導電性膜４を予め通電フォーミングと呼ばれる通電処理によって電子放出部５を形成するのが一般的である。即ち、通電フォーミングとは、前記導電性膜４の両端に電圧を印加通電し、導電性膜４を局所的に破壊、変形もしくは変質させて構造を変化させ、電気的に高抵抗な状態の電子放出部５を形成する処理である。尚、電子放出部５では導電性膜４の一部に亀裂が発生しており、その亀裂付近から電子放出が行われる。
【０００９】
上述の表面伝導型電子放出素子は、構造が単純であることから、大面積に亙って多数素子を配列形成できる利点がある。そこで、この特徴を活かすための種々の応用が研究されている。例えば、荷電ビーム源、表示装置等の画像形成装置への利用が挙げられる。
【００１０】
従来、多数の表面伝導型電子放出素子を配列形成した例としては、並列に表面伝導型電子放出素子を配列し、個々の表面伝導型電子放出素子の両端（両素子電極）を配線（共通配線とも呼ぶ）にて夫々結線した行を多数行配列（梯子型配置とも呼ぶ）した電子源が挙げられる（例えば、特開昭６４−３１３３２号公報、特開平１−２８３７４９号公報、同２−２５７５５２号公報）。
【００１１】
また、特に表示装置においては、液晶を用いた表示装置と同様の平板型表示装置とすることが可能で、しかもバックライトが不要な自発光型の表示装置として、表面伝導型電子放出素子を多数配置した電子源と、この電子源からの電子線の照射により可視光を発光する蛍光体とを組み合わせた表示装置が提案されている（アメリカ特許第５０６６８８３号明細書）。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本出願人は、例えば特開平１０−６４４０８号公報において、電子放出素子の電気的な耐熱温度および機械的な強度を高めることが好ましいことを報告している。このような導電性膜の材料としては、Ｐｄ等の白金族の金属またはその酸化物および微量の金属酸化物（Ｂｉ酸化物等）の混合物が好ましく用いられる。
【００１３】
上述のような導電性膜材料を用いることによって、電子放出素子の電気的な耐熱温度は飛躍的に向上したが、金属酸化物の種類や量によっては導電性膜の抵抗値が上昇し、電子放出素子の作成に支障を来たす場合があった。
【００１４】
なお、本明細書において、「電気的な耐熱温度」とは、導電性膜の凝集が進行し、導通がとれなくなる温度のことを指す。
【００１５】
本発明の目的は、上記問題を鑑み、導電性膜の電気的特性を向上させることにより、製造工程上の制限を緩和することができる電子放出素子、それを用いた電子源及び画像形成装置の製造方法を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成すべく成された本発明の構成は、以下の通りである。
【００１７】
即ち、本発明は、電子放出素子の製造方法であって、
一対の素子電極間に跨るように、貴金属及び貴金属以外の金属酸化物を含有する導電性膜を形成する工程と、該導電性膜に通電フォーミング処理を行う工程と、該通電フォーミング処理の後に行う活性化工程と、を有しており、
前記貴金属は、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｇの中から選択された少なくとも１つと、Ｐｄとを含む、ことを特徴とする電子放出素子の製造方法にある。
【００２３】
本発明者は、特性の良い電子放出素子を簡便に製造するために必要な導電性膜の物性について詳細に検討した結果、従来の導電性膜にＢｉ、Ｃｒ、Ｚｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ等の金属酸化物を添加すると共に、貴金属すなわちＰｔ、Ａｕ、Ａｇを添加することによって、導電性膜の電気的な耐熱温度を向上させつつ、導電性膜の電気抵抗値の上昇を抑制できることを見出した。
【００２４】
すなわち、本発明の電子放出素子は、基体上に対向する一対の素子電極と、該一対の素子電極に電気的に接続された導電性膜と、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において、導電性膜が貴金属および金属酸化物を含有するものである。
【００２５】
導電性膜の主成分である貴金属としては、Ｐｄを主体とする合金または混合物が好ましく、Ｐｄよりも酸化しにくいＡｕ、Ｐｔ、Ａｇとの合金または混合物が特に好ましい。
【００２６】
また金属酸化物としては、絶縁性基体と導電性膜の密着性を向上させ、容易に金属酸化物とすることができ、導電性膜の主成分であるＰｄよりも還元しにくいものであれば特に制約されないが、Ｂｉ、Ｃｒ、Ｚｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉの酸化物が特に好ましい。
【００２７】
これら合金または混合物となる貴金属および金属酸化物の含有量については、作成した導電性膜の比抵抗が電子放出素子の製造過程を通じて１×１０−３Ω・ｍ未満であるならば、特に制約されない。具体的には、貴金属（Ｍ１）をＡｕ、Ｐｔ、Ａｇのいずれか、金属酸化物（Ｍ２）をＢｉ、Ｃｒ、Ｚｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉの酸化物のいずれかとすると、Ｐｄ：Ｍ１：Ｍ２＝９０：５：５乃至８０：１０：１０（モル分率）として導電性膜を作成すると、上記の要件を満たすことができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の好ましい実施態様を示す。
【００２９】
図１は、本発明の電子放出素子の一構成例を示す模式図であり、図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）は縦断面図である。図１において、１は基板、２と３は電極（素子電極）、４は導電性膜、５は電子放出部である。
【００３０】
基板１としては、石英ガラス、Ｎａ等の不純物含有量を減少させたガラス、青板ガラス、青板ガラスにスパッタ法等によりＳｉＯ２  を積層した積層体、アルミナ等のセラミックス及びＳｉ基板等を用いることができる。
【００３１】
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、Ｃｒ、Ａｕ、Ｍｏ、Ｗ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｐｄ等の金属或は合金及びＰｄ、Ａｇ、Ａｕ、ＲｕＯ２  、Ｐｄ−Ａｇ等の金属或は金属酸化物とガラス等から構成される印刷導体、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。
【００３２】
素子電極間隔Ｌ、素子電極長さＷ、導電性膜４の形状等は、応用される形態等を考慮して、設計される。素子電極間隔Ｌは、好ましくは、数百ｎｍから数百μｍの範囲とすることができ、より好ましくは、素子電極間に印加する電圧等を考慮して数μｍから数十μｍの範囲とすることができる。素子電極長さＷは、電極の抵抗値、電子放出特性を考慮して、数μｍから数百μｍの範囲とすることができる。素子電極２，３の膜厚ｄは、数十ｎｍから数μｍの範囲とすることができる。
【００３３】
尚、図１に示した構成とは別に、基板１上に、導電性膜４、素子電極２，３の順に形成した構成とすることもできる。また、製法によっては、対向する素子電極２，３間の全てが電子放出部として機能する場合もある。
【００３４】
上述のように、導電性膜４は、貴金属および金属酸化物を含有している。
【００３５】
導電性膜の主成分である貴金属としては、Ｐｄを主体とする合金または混合物が好ましく、Ｐｄよりも酸化しにくいＡｕ、Ｐｔ、Ａｇとの合金または混合物が特に好ましい。
【００３６】
また金属酸化物としては、絶縁性基体と導電性膜の密着性を向上させ、容易に金属酸化物とすることができ、導電性膜の主成分であるＰｄよりも還元しにくいものであれば特に制約されないが、Ｂｉ、Ｃｒ、Ｚｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉの酸化物が特に好ましい。
【００３７】
これら合金または混合物となる貴金属および金属酸化物の含有量については、作成した導電性膜の比抵抗が電子放出素子の製造過程を通じて１×１０−３Ω・ｍ未満であるならば、特に制約されない。具体的には、貴金属（Ｍ１）をＡｕ、Ｐｔ、Ａｇのいずれか、金属酸化物（Ｍ２）をＢｉ、Ｃｒ、Ｚｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉの酸化物のいずれかとすると、Ｐｄ：Ｍ１：Ｍ２＝９０：５：５乃至８０：１０：１０（モル分率）として導電性膜を作成すると、上記の要件を満たすことができる。
【００３８】
導電性膜４の膜厚は、素子電極２，３へのステップカバレージ、素子電極２，３間の抵抗値等を考慮して適宜設定されるが、通常は、数Å〜数百ｎｍの範囲とするのが好ましく、より好ましくは１ｎｍ〜５０ｎｍの範囲とするのが良い。
【００３９】
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、フォーミング処理はこれに限るものではなく、膜に亀裂を生じさせて高抵抗状態を形成する処理を包含するものである。
【００４０】
電子放出部５は、導電性膜４の一部に形成された高抵抗の亀裂により構成され、導電性膜４の膜厚、膜質、材料及び後述する通電フォーミングの手法等に依存したものとなる。電子放出部５の内部には、数Å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４を構成する材料の元素の一部、あるいは全ての元素を含有するものとなる。また、電子放出部５及びその近傍の導電性膜４には、後述の活性化工程によって形成される炭素あるいは炭素化合物を有することもできる。
【００４１】
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２に基づいて説明する。尚、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。
【００４２】
１）基板１を洗剤、純水及び有機溶剤等を用いて十分に洗浄し、真空蒸着法、スパッタ法等により素子電極材料を堆積後、例えばフォトリソグラフィー技術を用いて基板１上に素子電極２及び３を形成する（図２（ａ））。
【００４３】
２）素子電極２，３を設けた基板１上に、金属化合物溶液を塗布して（図２（ｂ））、金属化合物薄膜を形成する（図２（ｃ））。
【００４４】
金属化合物溶液には、前述の導電性膜４の材料と同様な組成の金属化合物の溶液を用いることができる。この金属化合物薄膜を乾燥、焼成して、基体上に電子放出のための導電性膜４を形成する。
【００４５】
乾燥工程は、通常用いられる自然乾燥、送風乾燥、熱乾燥等を用いれば良い。焼成工程は、通常用いられる加熱手段を用いれば良い。乾燥工程と焼成工程とは必ずしも区別された別工程として行う必要はなく、連続して同時に行っても構わない。ここでは、金属化合物溶液の塗布法を挙げて説明したが、導電性膜４の形成法はこれに限られるものではなく、真空蒸着法、スパッタ法、化学的気相堆積法、分散塗布法、ディッピング法、スピンナー法等を用いることもできる。
【００４６】
３）次に、フォーミングと呼ばれる通電処理を施す。素子電極２，３間に通電を行うと、導電性膜４の部位に電子放出部５が形成される（図２（ｄ））。
【００４７】
フォーミング工程においては、瞬間的に導電性膜４の一部に局所的に熱エネルギーが集中し、その部位に構造の変化した電子放出部５が形成される。
【００４８】
通電フォーミングの電圧波形の例を図３に示す。
【００４９】
電圧波形は、特に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３（ａ）に示した手法と、パルス波高値を増加させながらパルスを印加する図３（ｂ）に示した手法がある。
【００５０】
まず、パルス波高値を定電圧とした場合について図３（ａ）で説明する。図３（ａ）におけるＴ１  及びＴ２  は電圧波形のパルス幅とパルス間隔である。通常、Ｔ１  は１μ秒〜１０ｍ秒、Ｔ２  は１０μ秒〜１００ｍ秒の範囲で設定される。三角波の波高値（ピーク電圧）は、電子放出素子の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、矩形波等の所望の波形を採用することができる。
【００５１】
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３（ｂ）で説明する。図３（ｂ）におけるＴ１  及びＴ２  は、図３（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（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。
【００５２】
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４を局所的に破壊，変形しない程度の電圧を印加し、電流を測定して検知することができる。例えば０．１Ｖ程度の電圧印加により流れる電流を測定し、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。
【００５３】
フォーミング処理以降の電気的処理は、例えば図４に示すような真空処理装置内で行うことができる。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４においても、図１に示した部位と同じ部位には図１に付した符号と同一の符号を付している。
【００５４】
図４において、５５は真空容器であり、５６は排気ポンプである。真空容器５５内には電子放出素子が配されている。また、５１は電子放出素子に素子電圧Ｖｆを印加するための電源、５０は素子電極２，３間を流れる素子電流Ｉｆを測定するための電流計、５４は素子の電子放出部５より放出される放出電流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５より放出される放出電流Ｉｅを測定するための電流計である。一例として、アノード電極５４の電圧を１ｋＶ〜１０ｋＶの範囲とし、アノード電極５４と電子放出素子との距離Ｈを２ｍｍ〜８ｍｍの範囲として測定を行うことができる。
【００５５】
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。
【００５６】
排気ポンプ５６は、ターボポンプ、ロータリーポンプ等からなる通常の高真空装置系と、イオンポンプ等からなる超高真空装置系とにより構成されている。ここに示した電子放出素子基板を配した真空処理装置の全体は、不図示のヒーターにより加熱できる。
【００５７】
４）次に、フォーミングを終えた素子に活性化工程と呼ばれる処理を施す。
【００５８】
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、素子電極２，３間にパルスの印加を繰り返すことで行うことができ、この処理により、素子電流Ｉｆ，放出電流Ｉｅが、著しく変化するようになる。
【００５９】
活性化工程における有機物質のガスを含有する雰囲気は、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、オイルを使用しない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、前述の素子の形態、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。
【００６０】
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Ｃｎ  Ｈ２ｎ＋２で表される飽和炭化水素、エチレン、プロピレンなどＣｎ  Ｈ２ｎ等の組成式で表される不飽和炭化水素、ベンゼン、トルエン、メタノール、エタノール、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、アセトン、メチルエチルケトン、メチルアミン、エチルアミン、フェノール、蟻酸、酢酸、プロピオン酸等が使用できる。
【００６１】
この処理により、雰囲気中に存在する有機物質から、炭素あるいは炭素化合物が素子上に堆積し、素子電流Ｉｆ、放出電流Ｉｅが、著しく変化するようになる。
【００６２】
炭素あるいは炭素化合物とは、例えばグラファイト（いわゆるＨＯＰＧ，ＰＧ，ＧＣを包含するもので、ＨＯＰＧはほぼ完全なグラファイト結晶構造、ＰＧは結晶粒が２０ｎｍ程度で結晶構造がやや乱れたもの、ＧＣは結晶粒が２ｎｍ程度になり結晶構造の乱れがさらに大きくなったものを指す。）、非晶質カーボン（アモルファスカーボン及び、アモルファスカーボンと前記グラファイトの微結晶の混合物を指す。）であり、その膜厚は、５０ｎｍ以下の範囲とするのが好ましく、３０ｎｍ以下の範囲とすることがより好ましい。
【００６３】
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、適宜行うことができる。
【００６４】
５）このような工程を経て得られた電子放出素子は、安定化工程を行うことが好ましい。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。
【００６５】
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１０−６Ｐａ以下が好ましく、さらには１０−１０  Ｐａ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、１０−５Ｐａ以下が好ましく、さらには１０−６Ｐａ以下が特に好ましい。
【００６６】
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、結果として素子電流Ｉｆ，放出電流Ｉｅが、安定する。
【００６７】
上述した工程を経て得られた本発明の電子放出素子の基本特性について、図５を参照しながら説明する。
【００６８】
図５は、図４に示した真空処理装置を用いて測定された放出電流Ｉｅ及び素子電流Ｉｆと、素子電圧Ｖｆとの関係を模式的に示した図である。図５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。尚、縦・横軸ともリニアスケールである。
【００６９】
図５からも明らかなように、本発明の電子放出素子は、放出電流Ｉｅに関して次の３つの特徴的性質を有する。
【００７０】
即ち、第１に、本素子はある電圧（閾値電圧と呼ぶ；図５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、一方閾値電圧Ｖｔｈ以下では放出電流Ｉｅが殆ど検出されない。つまり、放出電流Ｉｅに対する明確な閾値電圧Ｖｔｈを持った非線形素子である。
【００７１】
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。
【００７２】
第３に、アノード電極５４（図４参照）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。
【００７３】
以上の説明より理解されるように、本発明の電子放出素子は、入力信号に応じて、電子放出特性を容易に制御できることになる。この性質を利用すると複数の電子放出素子を配して構成した電子源、画像形成装置等、多方面への応用が可能となる。
【００７４】
図５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（ＭＩ特性）例を示したが、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（ＶＣＮＲ特性）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。
【００７５】
次に、本発明の電子放出素子の応用例について以下に述べる。本発明の電子放出素子を複数個基板上に配列し、例えば電子源や画像形成装置が構成できる。
【００７６】
電子放出素子の配列については、種々のものが採用できる。一例として、並列に配置した多数の電子放出素子の個々を両端で接続し、電子放出素子の行を多数個配し（行方向と呼ぶ）、この配線と直交する方向（列方向と呼ぶ）で、該電子放出素子の上方に配した制御電極（グリッドとも呼ぶ）により、電子放出素子からの電子を制御駆動する梯子状配置のものがある。これとは別に、電子放出素子をＸ方向及びＹ方向に行列状に複数個配し、同じ行に配された複数の電子放出素子の電極の一方を、Ｘ方向の配線に共通に接続し、同じ列に配された複数の電子放出素子の電極の他方を、Ｙ方向の配線に共通に接続するものが挙げられる。このような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。
【００７７】
本発明の電子放出素子については、前述した通り３つの特性がある。即ち、表面伝導型電子放出素子からの放出電子は、閾値電圧以上では、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、閾値電圧以下では、殆ど放出されない。この特性によれば、多数の電子放出素子を配置した場合においても、個々の素子にパルス状電圧を適宜印加すれば、入力信号に応じて、表面伝導型電子放出素子を選択して電子放出量を制御できる。
【００７８】
以下この原理に基づき、本発明の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６を用いて説明する。図６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。
【００７９】
ｍ本のＸ方向配線７２は、Ｄｘ１，Ｄｘ２，……，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、幅は適宜設計される。Ｙ方向配線７３は、Ｄｙ１，Ｄｙ２……Ｄｙｎのｎ本の配線よりなり、Ｘ方向配線７２と同様に形成される。これらｍ本のＸ方向配線７２とｎ本のＹ方向配線７３との間には、不図示の層間絶縁層が設けられており、両者を電気的に分離している（ｍ，ｎは、共に正の整数）。
【００８０】
不図示の層間絶縁層は、真空蒸着法、印刷法、スパッタ法等を用いて形成されたＳｉＯ２  等で構成される。例えば、Ｘ方向配線７２を形成した基板７１の全面或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。
【００８１】
電子放出素子７４を構成する一対の素子電極（不図示）は、それぞれｍ本のＸ方向配線７２とｎ本のＹ方向配線７３に、導電性金属等からなる結線７５によって電気的に接続されている。
【００８２】
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、また夫々異なってもよい。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。
【００８３】
Ｘ方向配線７２には、Ｘ方向に配列した電子放出素子７４の行を選択するための走査信号を印加する不図示の走査信号印加手段が接続される。一方、Ｙ方向配線７３には、Ｙ方向に配列した電子放出素子７４の各列を入力信号に応じて変調するための、不図示の変調信号発生手段が接続される。各電子放出素子に印加される駆動電圧は、当該素子に印加される走査信号と変調信号の差電圧として供給される。
【００８４】
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。
【００８５】
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７と図８及び図９を用いて説明する。図７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８は、図７の画像形成装置に使用される蛍光膜の模式図である。図９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。
【００８６】
図７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。
【００８７】
７４は、図１に示したような電子放出素子である。７２，７３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。
【００８８】
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８８を構成してもよい。一方、フェースプレート８６とリアプレート８１の間に、スペーサーと呼ばれる不図示の支持体を設置することにより、大気圧に対して十分な強度をもつ外囲器８８を構成することもできる。
【００８９】
図８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８（ａ））あるいはブラックマトリクス（図８（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。
【００９０】
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。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。
【００９１】
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）を設けてもよい。
【００９２】
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不可欠となる。
【００９３】
図７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。
【００９４】
外囲器８８内は、適宜加熱しなから、イオンポンプ、ソープションポンプ等のオイルを使用しない排気装置により不図示の排気管を通じて排気し、１０−５Ｐａ程度の真空度の有機物質の十分に少ない雰囲気にした後、封止が成される。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内の所定の位置に配置されたゲッター（不図示）を加熱し、蒸着膜を形成する処理である。ゲッターは通常Ｂａ等が主成分であり、該蒸着膜の吸着作用により、例えば１×１０−５Ｐａ以上の真空度を維持するものである。ここで、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。
【００９５】
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９を用いて説明する。図９において、１０１は画像表示パネル、１０２は走査回路、１０３は制御回路、１０４はシフトレジスタ、１０５はラインメモリ、１０６は同期信号分離回路、１０７は変調信号発生器、Ｖｘ及びＶａは直流電圧源である。
【００９６】
表示パネル１０１は、端子Ｄｏｘ１乃至Ｄｏｘｍ、端子Ｄｏｙ１乃至Ｄｏｙｎ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Ｄｏｘ１乃至Ｄｏｘｍ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電子放出素子群を１行（ｎ素子）づつ順次駆動する為の走査信号が印加される。端子Ｄｏｙ１乃至Ｄｏｙｎには、前記走査信号により選択された１行の電子放出素子の各素子の出力電子ビームを制御する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。
【００９７】
走査回路１０２について説明する。同回路は、内部にｍ個のスイッチング素子（図中、Ｓ１乃至Ｓｍ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Ｄｏｘ１乃至Ｄｏｘｍと電気的に接続される。各スイッチング素子Ｓ１乃至Ｓｍは、制御回路１０３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。
【００９８】
直流電圧源Ｖｘは、本例の場合には電子放出素子の特性（電子放出閾値電圧）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閾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。
【００９９】
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。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，Ｔｓｆｔ及びＴｍｒｙの各制御信号を発生する。
【０１００】
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。このＤＡＴＡ信号は、シフトレジスタ１０４に入力される。
【０１０１】
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言い換えてもよい。）。シリアル／パラレル変換された画像１ライン分のデータ（電子放出素子ｎ素子分の駆動データに相当）は、Ｉｄ１乃至Ｉｄｎのｎ固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。
【０１０２】
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、Ｉｄ’１乃至Ｉｄ’ｎとして出力され、変調信号発生器１０７に入力される。
【０１０３】
変調信号発生器１０７は、画像データＩｄ’１乃至Ｉｄ’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Ｄｏｙ１乃至Ｄｏｙｎを通じて表示パネル１０１内の電子放出素子に印加される。
【０１０４】
前述したように、本発明の電子放出素子は放出電流Ｉｅ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閾値電圧Ｖｔｈがあり、Ｖｔｈ以上の電圧が印加された時のみ電子放出が生じる。電子放出閾値以上の電圧に対しては、素子への印加電圧の変化に応じて放出電流も変化する。このことから、本素子にパルス状の電圧を印加する場合、例えば電子放出閾値電圧以下の電圧を印加しても電子放出は生じないが、電子放出閾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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
シフトレジスタ１０４やラインメモリ１０５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。
【０１０７】
デジタル信号式を用いる場合には、同期信号分離回路１０６の出力信号ＤＡＴＡをデジタル信号化する必要があるが、これには同期信号分離回路１０６の出力部にＡ／Ｄ変換器を設ければ良い。これに関連してラインメモリ１０５の出力信号がデジタル信号かアナログ信号かにより、変調信号発生器１０７に用いられる回路が若干異なったものとなる。即ち、デジタル信号を用いた電圧変調方式の場合、変調信号発生器１０７には、例えばＤ／Ａ変換回路を用い、必要に応じて増幅回路等を付加する。パルス幅変調方式の場合、変調信号発生器１０７には、例えば高速の発振器及び発振器の出力する波数を計数する計数器（カウンタ）及び計数器の出力値と前記メモリの出力値を比較する比較器（コンパレータ）を組み合わせた回路を用いる。必要に応じて、比較器の出力するパルス幅変調された変調信号を電子放出素子の駆動電圧にまで電圧増幅するための増幅器を付加することもできる。
【０１０８】
アナログ信号を用いた電圧変調方式の場合、変調信号発生器１０７には、例えばオペアンプ等を用いた増幅回路を採用でき、必要に応じてレベルシフト回路等を付加することもできる。パルス幅変調方式の場合には、例えば電圧制御型発振回路（ＶＣＯ）を採用でき、必要に応じて電子放出素子の駆動電圧にまで電圧増幅するための増幅器を付加することもできる。
【０１０９】
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Ｄｏｘ１乃至Ｄｏｘｍ、Ｄｏｙ１乃至Ｄｏｙｎを介して電圧を印加することにより、電子放出が生じる。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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
次に、前述の梯子型配置の電子源及び画像形成装置について、図１０及び図１１を用いて説明する。
【０１１２】
図１０は、梯子型配置の電子源の一例を示す模式図である。図１０において、１１０は電子源基板、１１１は電子放出素子である。１１２は、電子放出素子１１１を接続するための共通配線Ｄｘ１〜Ｄｘ１０であり、これらは外部端子として引き出されている。電子放出素子１１１は、基板１１０上に、Ｘ方向に並列に複数個配置されている（これを素子行と呼ぶ）。この素子行が複数個配置されて、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、電子放出閾値以上の電圧を印加し、電子ビームを放出させたくない素子行には、電子放出閾値以下の電圧を印加する。各素子行間に位置する共通配線Ｄｘ２〜Ｄｘ９は、例えばＤｘ２とＤｘ３、Ｄｘ４とＤｘ５、Ｄｘ６とＤｘ７、Ｄｘ８とＤｘ９とを夫々一体の同一配線とすることもできる。
【０１１３】
図１１は、梯子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。１２０はグリッド電極、１２１は電子が通過するための開口、Ｄｏｘ１乃至Ｄｏｘｍは容器外端子、Ｇ１乃至Ｇｎはグリッド電極１２０と接続された容器外端子である。１１０は各素子行間の共通配線を同一配線とした電子源基板である。図１１においては、図７、図１０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７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。
【０１１４】
図１１においては、基板１１０とフェースプレート８６の間には、グリッド電極１２０が設けられている。グリッド電極１２０は、電子放出素子１１１から放出された電子ビームを変調するためのものであり、梯子型配置の素子行と直交して設けられたストライプ状の電極に電子ビームを通過させるため、各素子に対応して１個ずつ円形の開口１２１が設けられている。グリッド電極の形状や配置位置は、図１１に示したものに限定されるものではない。例えば、開口としてメッシュ状に多数の通過口を設けることもでき、グリッド電極を電子放出素子の周囲や近傍に設けることもできる。
【０１１５】
容器外端子Ｄｏｘ１乃至Ｄｏｘｍ及びグリッド容器外端子Ｇ１乃至Ｇｎは、不図示の制御回路と電気的に接続されている。
【０１１６】
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）して行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。
【０１１７】
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。
【０１１８】
【実施例】
以下に、具体的な実施例を挙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。
【０１１９】
［実施例１］
本実施例に係る電子放出素子の基本的な構成は、図１と同様である。また、本実施例における電子放出素子の製造法は、基本的には図２と同様である。
【０１２０】
以下、図１及び図２を用いて、本実施例における電子放出素子の製造方法を順をおって説明する。
【０１２１】
基体１として石英ガラス基体を用い、これを有機溶剤により充分に洗浄後、基体面上にＰｔからなる素子電極２、３を形成した（図２（ａ））。素子電極２、３の間隔Ｌは２０μｍとし、素子電極長さＷは５００μｍとし、その厚さｄは１０００Åとした。
【０１２２】
エチレンジアミン四酢酸−パラジウム錯体７２ｍｍｏｌ（５７．３ｇ）、エチレンジアミン四酢酸−白金錯体４ｍｍｏｌ（１．９ｇ）、エチレンジアミン四酢酸−ビスマス錯体４ｍｍｏｌ（２．１ｇ）を１リットルの水に溶解させ、金属化合物溶液とした。この溶液中に含まれる金属のモル比は、Ｐｄ：Ｐｔ：Ｂｉ＝９０：５：５となる。
【０１２３】
得られた金属化合物溶液を、スピンコート装置によって素子電極２、３を形成した石英基体の上に、素子電極２、３に跨るように塗布し（図２（ｂ））、８０℃で２分間乾燥させた。
【０１２４】
次に、３５０℃で１５分間焼成して導電性膜４を形成した（図３（ｃ））。
【０１２５】
導電性膜４の素子幅ｗ２を３００μｍになるように整形し、形成した素子の電気抵抗値を測定すると、５２０Ωであった。また、導電性膜４の膜厚をＴＥＮＣＯＲ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＮＴ社製アルファステップで測定すると、９５Åであった。これらから、導電性膜４の比抵抗は、７．４×１０−５Ω・ｍとなる。
【０１２６】
次に、真空容器中で素子電極２および３の間に電圧を印加し、導電性膜４を通電処理（フォーミング処理）することにより、電子放出部５を作成した（図２（ｄ））。
【０１２７】
フォーミング処理の電圧波形を図３（ｂ）に示す。
【０１２８】
本実施例では電圧波形のパルス幅Ｔ１  を１ｍ秒、パルス間隔Ｔ２  を１０ｍ秒とし、三角波の波高値（ピーク電圧）を漸増させ、フォーミング処理は約１．３×１０−４Ｐａの真空雰囲気下で行った。
【０１２９】
以上のようにして作成された素子について、その電子放出特性を図４の構成の測定評価装置により測定した。本電子放出素子およびアノード電極５４は真空装置５５内に設置されており、その真空装置には排気ポンプ５６および不図示の真空計等の真空装置に必要な機器が具備されており、所望の真空下で本素子の測定評価を行えるようになっている。なお、本実施例では、アノード電極と電子放出素子間の距離Ｈ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約１．３×１０−４Ｐａとした。
【０１３０】
以上のような測定評価装置を用いて、本電子放出素子の素子電極２、３の間に電圧を印加し、その時に流れる素子電流Ｉｆおよび放出電流Ｉｅを測定したところ、図５に示したような電流−電圧特性が得られた。本素子では、素子電圧７Ｖ程度から急激に放出電流Ｉｅが増加し、素子電圧１２Ｖでは素子電流Ｉｆが０．９ｍＡ、放出電流Ｉｅが０．４５μＡとなり、電子放出効率η＝Ｉｅ／Ｉｆ（％）は０．０５％であった。
【０１３１】
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っているが、素子電極間に印加する波形は三角波に限定することはなく、矩形波など所望の波形を用いても良く、その波高値およびパルス幅・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れば所望の値を選択することができる。
【０１３２】
［参考例１］
実施例１に用いたエチレンジアミン四酢酸−白金錯体を用いていないこと以外は、実施例１と同様の方法で電子放出素子を作成した。この電子放出素子の導電性膜の比抵抗は、１．４×１０−３Ω・ｍであった。
【０１３３】
実施例１と同様に電子放出が確認されたが、フォーミング処理に要する時間は実施例１の３倍程度が必要であった。
【０１３４】
［実施例２〜６］
実施例１に用いたエチレンジアミン四酢酸−ビスマス錯体の代わりに、以下に示す金属錯体を用いたこと以外は、実施例１と同様の方法で電子放出素子を作成した。それぞれの素子の導電性膜の比抵抗をあわせて示す。いずれの場合も実施例１と同様に電子放出が確認され、フォーミング処理に要する時間は実施例１と同等であった。
【０１３５】
0003544135.tif 000002
［実施例７］
実施例１におけるエチレンジアミン四酢酸−白金錯体の代わりに、ジシアノ金（Ｉ）酸アンモニウムを用いたこと以外は、実施例１と同様の方法で電子放出素子を作成した。この電子放出素子の導電性膜の比抵抗は、６．９×１０−５Ω・ｍであった。実施例１と同様に電子放出が確認され、フォーミング処理に要する時間は実施例１と同等であった。
【０１３６】
［実施例８］
実施例１におけるエチレンジアミン四酢酸−白金錯体の代わりに、ジシアノ銀（Ｉ）酸アンモニウムを用いたこと以外は、実施例１と同様の方法で電子放出素子を作成した。この電子放出素子の導電性膜の比抵抗は、８．２×１０−５Ω・ｍであった。実施例１と同様に電子放出が確認され、フォーミング処理に要する時間は実施例１と同等であった。
【０１３７】
［実施例９］
１６行×１６列の２５６個の素子電極とマトリクス状配線７２、７３とを形成した電子源基体７１（図６参照）の各対向電極に対して、実施例１と同様にして金属化合物溶液を塗布し、焼成・成形した後、フォーミング処理を行い電子源を作成した。この電子源に、リアプレート８１、支持枠８２、フェースプレート８６を接続し、真空封止して、図７の概念図に従う画像形成装置を作成した。
【０１３８】
端子Ｄｏｘ１〜Ｄｏｘ１６と端子Ｄｏｙ１〜Ｄｏｙ１６を通じて各素子に時分割で所定電圧を印加し、端子８７を通じてメタルバック８５に高電圧を印加することによって、任意のマトリクス画像パターンを表示することができた。
【０１３９】
［実施例１０］
実施例１と同様の方法で、素子電極間隔Ｌを１０μｍ、素子電極長さＷを３００μｍとしたＰｔからなる素子電極を形成した石英基体上に、実施例１と同様の方法で得られた金属化合物溶液を基体に塗布し、８０℃で２分間乾燥させ、３５０℃で１５分間焼成することによって、厚さ１００Å程度の導電性膜を形成した。
【０１４０】
この電子放出素子について電気的な耐熱温度測定を行った。測定は、２％Ｈ２  ／９８％Ｎ２  ガス中の大気圧還元雰囲気下で、素子を加熱しながら電気抵抗値を測定することによって行った。耐熱温度は、素子の電気抵抗値が急激に上昇し、初期値の１０倍となる温度を薄膜凝集温度Ｔｍとすると、Ｔｍ＝５００℃であった。
【０１４１】
［参考例２］
実施例１０に用いたエチレンジアミン四酢酸−白金錯体を用いていないこと以外は、実施例１０と同様の方法で電子放出素子の電気的な耐熱温度測定を行ったところ、Ｔｍ＝５１０℃であった。
【０１４２】
［参考例３］
参考例２に用いたエチレンジアミン四酢酸−ビスマス錯体を用いていないこと以外は、参考例２と同様の方法で電子放出素子の電気的な耐熱温度測定を行ったところ、Ｔｍ＝２７０℃であった。
【０１４３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、電子放出部が形成される導電性膜に金属酸化物および貴金属を添加することによって、導電性膜の電気的な耐熱温度を高めつつ、比抵抗を減少させることができるので、製造工程上の制限を緩和することが可能となる。
【０１４４】
具体的には、電子放出素子を製造する際の安定化工程や画像形成装置を製造する際に、耐熱温度付近まで真空容器を加熱して容器内の有機物質を排気することが可能となる。また、薄膜部分での電圧降下が抑えられるので、電子放出部形成に必要な通電処理の際に電力を節減することができ、さらに工程時間を短縮することができる。
【０１４５】
したがって、素子の耐熱温度によって制限されるような温度制御や工程を省くことによる製造コストの低減が図られたり、ベーキング（加熱）温度の高温化による素子特性の安定化や長寿命化などの効果も奏する。
【０１４６】
また、多数の電子放出素子を配列形成し、入力信号に応じて電子を放出する電子源においては、安定で、かつ歩留りよく作製できる。
【０１４７】
更に、かかる電子源を用いた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、例えばカラーフラットテレビが実現される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電子放出素子の一例を示す模式図である。
【図２】本発明の電子放出素子の製造方法を説明するための図である。
【図３】本発明の電子放出素子の製造に際して採用できる通電処理における電圧波形の一例を示す模式図である。
【図４】本発明の電子放出素子の製造に用いることのできる真空処理装置（測定評価装置）の一例を示す概略構成図である。
【図５】本発明の電子放出素子の電子放出特性を示す図である。
【図６】本発明の単純マトリクス配置の電子源の一例を示す模式図である。
【図７】本発明の画像形成装置の表示パネルの一例を示す模式図である。
【図８】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９】本発明の画像形成装置にＮＴＳＣ方式のテレビ信号に応じて表示を行うための駆動回路の一例を示すブロック図である。
【図１０】本発明の梯子型配置の電子源の一例を示す模式図である。
【図１１】本発明の画像形成装置の表示パネルの一例を示す模式図である。
【図１２】従来例の表面伝導型電子放出素子の模式図である。
【符号の説明】
１  基板
２，３  素子電極
４  導電性膜
５  電子放出部
５０  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
５２  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
５３  アノード電極５４に電圧を印加するための高圧電源
５４  電子放出部５より放出される電子を捕捉するためのアノード電極
５５  真空容器
５６  排気ポンプ
７１  電子源基板
７２  Ｘ方向配線
７３  Ｙ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
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
１１２  電子放出素子を配線するための共通配線
１２０  グリッド電極
１２１  電子が通過するための開口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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