(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の電極間の導電性膜にカーボン膜を有する電子放出素子の製造装置であって、
一対の電極と該一対の電極間に配置された導電性膜とを有する基板を内包する容器と、
前記容器内を排気する真空排気装置と、
前記容器内に有機物質ガスを導入するガス導入ラインと、
前記導入ラインの途中に設けられた水除去手段と、
前記一対の電極間に電圧を印加する電源と
を備えることを特徴とする電子放出素子の製造装置。
【請求項２】
一対の電極間の導電性膜にカーボン膜を有する電子放出素子と該電子放出素子を内包する外囲器とを備える画像形成装置の製造装置であって、
前記外囲器内を排気するための真空排気装置と、
前記外囲器内に有機物質ガスを導入するガス導入ラインと、
前記導入ラインの途中に設けられた水除去手段と、
前記複数対の電極間に電圧を印加する電源と
を備えることを特徴とする画像形成装置の製造装置。
【請求項３】
請求項１に記載の製造装置を用いて電子放出素子を製造することを特徴とする電子放出素子の製造方法。
【請求項４】
請求項２に記載の製造装置を用いて画像形成装置を製造す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、該電子放出素子を複数配置してなる電子源を用いて構成された表示装置等の画像形成装置の製造装置及び製造方法に関する発明である。
【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，ＲａｄｉｏＥｎｇ．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の典型的な構成例としては、絶縁性基板上に設けた一対の素子電極間を連絡する電子放出部形成用導電性薄膜に、予めフォーミングと呼ばれる通電処理とその後の活性化処理によって、電子放出部を形成したものが挙げられる。
【０００７】
フォーミングとは、前記電子放出部形成用薄膜の両端に電圧を印加通電し、電子放出部形成用薄膜を局所的に破壊、変形もしくは変質せしめ、電気的に高抵抗な状態にした亀裂を形成する処理である。
【０００８】
活性化処理とは、有機化合物を有する真空雰囲気下において前記電子放出部形成用薄膜の両端に電圧を印加通電し、前記亀裂近傍に炭素被膜を形成する処理である。尚、電子放出は、その亀裂付近から行われる。
【０００９】
上述の表面伝導型電子放出素子は、構造が単純で製造も容易であることから、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】
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、個々の素子の両端を配線にて夫々結線した行を多数行配列した電子源が挙げられる（例えば、本出願人の特開平１−０３１３３２号公報）。
【００１１】
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、バックライト等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。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は、大画面の装置でも比較的容易に製造でき、かつ表示品位の優れた自発光型表示装置である（例えば、本出願人のアメリカ特許第５０６６８８３号明細書）。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
前記電子源、画像形成装置等に用いられる電子放出素子については、明るい表示画像を安定して提供できるよう更に安定で制御された電子放出特性及び電子放出の効率向上が要望されている。
【００１３】
安定で制御された電子放出特性と電子放出効率のより一層の向上がなされれば、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される。また、低電流化に伴い、画像形成装置を構成する駆動回路等も安価になるものと期待される。
【００１４】
本発明は、電子放出効率の高い電子放出素子、かかる電子放出素子を用いた画像形成装置を製造するための装置及び方法を提供することを目的とする。
【００１５】
また、本発明は、駆動による電子放出特性の経時変化の極めて少ない電子放出素子、かかる電子放出素子を用いた画像形成装置を製造するための装置及び方法を提供することを目的とする。
【００１６】
また、本発明は、駆動による放出電流の経時的な低下の少ない電子放出素子、かかる電子放出素子を用いた画像形成装置を製造するための装置及び方法を提供することを目的とする。
【００１７】
また、本発明は、より高品位な画像を形成し得る画像形成装置を製造するための装置及び方法を提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
前述のように、電子放出部形成用導電性膜にフォーミングによって形成した亀裂近傍に、活性化処理によってカーボン膜を形成した後は、炭素・炭素化合物の堆積が不必要に進行しないように、有機材料やそれらの分解物が除去されているのが望ましい。このような状況を実現するために、例えば電子放出素子を真空雰囲気下で加熱することが行われるが、従来、この工程で上記カーボン膜の一部が除去されてしまい、所望の電子放出量が得られない場合があった。
【００１９】
本発明者は、上記の現象について鋭意研究した結果、上記のカーボン膜の結晶性が極めて重要であることが判明した。すなわち、上記カーボン膜がグラファイトなど結晶性の良いカーボンを多く含む場合には、上記のような現象は起こらないが、水素を含むアモルファスカーボン等を多量に含む場合には、上記の現象が発生し易いことが判明した。
【００２０】
また、本発明者の研究によれば、活性化工程における雰囲気中での水の存在（水の分圧）が、得られる電子放出素子の電子放出量や電子放出効率の低下や駆動時の経時劣化に密接に相関していることが判明した。すなわち、活性化工程での雰囲気中に、有機物質の他に水が多く存在すると、かかる水がカーボン膜の形成を阻害したり、カーボン膜の結晶性を低下させることが判明した。
【００２１】
本発明者は以上のような知見に基づき、前記目的を達成する以下の本発明に至ったものである。
【００２２】
すなわち、本発明は、一対の電極間の導電性膜にカーボン膜を有する電子放出素子の製造装置であって、一対の電極と該一対の電極間に配置された導電性膜とを有する基板を内包する容器と、前記容器内を排気する真空排気装置と、前記容器内に有機物質ガスを導入するガス導入ラインと、前記導入ラインの途中に設けられた水除去手段と、前記一対の電極間に電圧を印加する電源とを備えることを特徴とする電子放出素子の製造装置を提供するものである。
【００２３】
また、本発明は、一対の電極間の導電性膜にカーボン膜を有する電子放出素子と該電子放出素子を内包する外囲器とを備える画像形成装置の製造装置であって前記外囲器内を排気するための真空排気装置と、前記外囲器内に有機物質ガスを導入するガス導入ラインと、前記導入ラインの途中に設けられた水除去手段と、前記複数対の電極間に電圧を印加する電源とを備えることを特徴とする画像形成装置の製造装置を提供するものでもある。
【００２４】
また、本発明は、前記電子放出素子の製造装置を用いて電子放出素子を製造することを特徴とする電子放出素子の製造方法、及び前記画像形成装置の製造装置を用いて画像形成装置を製造することを特徴とする画像形成装置の製造方法を提供するものである。
【００２５】
【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。
【００２６】
まず、本発明の製造方法により製造される電子放出素子の基本的構成には大別して、平面型と垂直型の２つがある。まず、平面型の電子放出素子について説明する。
【００２７】
図１は、本発明の製造方法により製造される平面型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はカーボン膜である。カーボン膜５は、導電性膜４上及び導電性膜４の間隙Ａの内側に配置されており、同図が示す様に、導電性膜４の間隙Ａよりも狭い間隙Ｂを形成している。
【００２８】
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、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。
【００２９】
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、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される。
【００３０】
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の範囲であり、より好ましくは、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。
【００３１】
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。
【００３２】
導電性膜４を構成する主な材料は、Ｐｄ，Ｐｔ，Ｒｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｔｉ，Ｉｎ，Ｃｕ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｚｎ，Ｓｎ，Ｔａ，Ｗ，Ｐｂ等の金属、ＰｄＯ，ＳｎＯ2，Ｉｎ2Ｏ3，ＰｂＯ，Ｓｂ2Ｏ3等の酸化物、ＨｆＢ2，ＺｒＢ2，ＬａＢ6，ＣｅＢ6，ＹＢ4，ＧｄＢ4等の硼化物、ＴｉＣ，ＺｒＣ，ＨｆＣ，ＴａＣ，ＳｉＣ，ＷＣ等の炭化物、ＴｉＮ，ＺｒＮ，ＨｆＮ等の窒化物、Ｓｉ，Ｇｅ等の半導体、カーボン等の中から適宜選択される。
【００３３】
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。その抵抗値は、Ｒｓが１０2Ω／□〜１０7Ω／□の値であるのが好ましい。なお、Ｒｓは、幅がｗで長さがｌの薄膜の長さ方向に測定した抵抗Ｒを、Ｒ＝Ｒｓ（ｌ／ｗ）と置いたときの値である。
【００３４】
なお、本明細書では頻繁に「微粒子」という言葉を用いるので、その意味について説明する。
【００３５】
小さな粒子を「微粒子」と呼び、これよりも小さなものを「超微粒子」と呼ぶ。「超微粒子」よりもさらに小さく、原子の数が数百個程度以下のものを「クラスター」と呼ぶことは広く行われている。
【００３６】
しかしながら、それぞれの境は厳密なものではなく、どの様な性質に注目して分類するかにより変化する。また「微粒子」と「超微粒子」を一括して「微粒子」と呼ぶ場合もあり、本明細書中での記述はこれに沿ったものである。
【００３７】
例えば、「実験物理学講座１４  表面・微粒子」（木下是雄  編、共立出版１９８６年９月１日発行）では、「本稿で微粒子と言うときにはその直径がだいたい２〜３μｍ程度から１０ｎｍ程度までとし、特に超微粒子というときは粒径が１０ｎｍ程度から２〜３ｎｍ程度までを意味することにする。両者を一括して単に微粒子と書くこともあってけっして厳密なものではなく、だいたいの目安である。粒子を構成する原子の数が２個から数十〜数百個程度の場合はクラスターと呼ぶ。」（１９５ページ  ２２〜２６行目）と記述されている。
【００３８】
付言すると、新技術開発事業団の“林・超微粒子プロジェクト”での「超微粒子」の定義は、粒径の下限はさらに小さく、次のようなものであった。
【００３９】
「創造科学技術推進制度の“超微粒子プロジェクト”（１９８１〜１９８６）では、粒子の大きさ（径）がおよそ１〜１００ｎｍの範囲のものを“超微粒子”（ｕｌｔｒａ  ｆｉｎｅ  ｐａｒｔｉｃｌｅ）と呼ぶことにした。すると１個の超微粒子はおよそ１００〜１０８  個くらいの原子の集合体という事になる。原子の尺度でみれば超微粒子は大〜巨大粒子である。」（「超微粒子−創造科学技術」林主税、上田良二、田崎明  編；三田出版  １９８８年  ２ページ１〜４行目）／「超微粒子よりさらに小さいもの、すなわち原子が数個〜数百個で構成される１個の粒子は、ふつうクラスターと呼ばれる」（同書２ページ１２〜１３行目）。
【００４０】
上記のような一般的な呼び方をふまえて、本明細書において「微粒子」とは多数の原子・分子の集合体で、粒径の下限は数Å〜１ｎｍ程度、上限は数μｍ程度のものを指すこととする。
【００４１】
また、カーボン膜５は、炭素或は炭素化合物であり、その膜厚は、５０ｎｍ以下の範囲とするのが好ましく、３０ｎｍ以下の範囲とするのがより好ましい。
【００４２】
以上述べた平面型の電子放出素子は表面伝導型電子放出素子であり、素子電極２，３間に所定の電圧を印加することで、間隙Ｂ近傍より電子を放出する。
【００４３】
次に、垂直型の電子放出素子について説明する。
【００４４】
図２は、本発明にて製造し得る垂直型の電子放出素子の一構成例を示す模式図であり、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。２１は段差形成部である。基板１、素子電極２，３、導電性膜４及びカーボン膜５は、前述した平面型の電子放出素子の場合と同様の材料で構成することができる。段差形成部２１は、真空蒸着法、印刷法、スパッタ法等で形成されたＳｉＯ2等の絶縁性材料で構成することができる。
【００４５】
段差形成部２１の膜厚は、先に述べた平面型の電子放出素子の素子電極間隔Ｌに対応し、数百ｎｍから数十μｍの範囲とすることができる。
【００４６】
導電性膜４は、素子電極２，３と段差形成部２１作成後に、素子電極２，３の上に積層される。カーボン膜５は、導電性膜４上及び導電性膜４の間隙Ａの内側に配置されており、同図が示す様に、導電性膜４の間隙Ａよりも狭い間隙Ｂを形成している。
【００４７】
以上述べた垂直型の電子放出素子も、表面伝導型電子放出素子であり、素子電極２，３間に所定の電圧を印加することで、間隙Ｂ近傍より電子を放出する。
【００４８】
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に基づいて説明する。尚、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】
１）素子電極の形成
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２，３を形成する（図３（ａ））。
【００５０】
２）導電性膜の形成
素子電極２，３を設けた基板１上に、有機金属溶液を塗布して、有機金属膜を形成する。有機金属溶液には、前述の導電性膜の材料の金属を主元素とする有機化合物の溶液を用いることができる。この有機金属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。
【００５１】
３）フォーミング処理
続いて、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。所定の真空雰囲気下で素子電極２，３間に、不図示の電源より通電すると、導電性膜４の部位に、間隙Ａが形成される（図３（ｃ））。通電フォーミングによれば、導電性膜４に局所的に亀裂が形成される。以上のような通電フォーミングにより亀裂が形成された導電性膜４に、素子電極２，３を介して電圧を印加すると電子放出が起こる。通電フォーミングの電圧波形の例を図４に示す。
【００５２】
通電フォーミングの電圧波形は、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４（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４（ｂ）に示した手法がある。
【００５３】
まず、パルス波高値を定電圧とした場合について説明する。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１μｓｅｃ．〜１０ｍｓｅｃ．、Ｔ2は１０μｓｅｃ．〜１００ｍｓｅｃ．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、図４（ｃ）に示すような矩形波等の所望の波形を採用することができる。
【００５４】
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説明する。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。
【００５５】
通電フォーミング処理の終了は、パルスの休止期間中に低い電圧を印加し、電流を測定して抵抗値を検知し、決定することができる。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。
【００５６】
４）活性化処理
フォーミングを終えた素子には活性化工程と呼ばれる処理を施す。この活性化工程により、放出電流Ｉeが増加する。
【００５７】
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間にパルス電圧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。
【００５８】
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、炭素或は炭素化合物からなるカーボン膜５が、導電性膜４上及び導電性膜４の間隙Ａの内側に堆積し（図３（ｄ））、放出電流Ｉeが増加する。
【００５９】
本発明者の研究によれば、結晶構造の乱れや水素を含むアモルファスカーボンが多いカーボン膜の場合、後述する安定化工程での加熱処理により、カーボン膜の堆積量が減少し、それに伴い素子電流Ｉf，放出電流Ｉeが著しく減少することが判明した。
【００６０】
活性化工程は、有機物質の存在下での電圧の印加によって有機物質を分解し、フォーミング工程で導電性膜に形成された亀裂部にカーボン膜を形成する工程である。
【００６１】
本発明の製造方法の特徴の１つは、かかる活性化工程における有機物質として、極性又は極性基を有する芳香族化合物を採用する点にある。
【００６２】
一般に、芳香族化合物は、脂肪族化合物に比べ、化合物を構成する全原子に対する炭素原子の比率が大きく、また、脂肪族化合物に比べて反応性が低く、熱的安定性に優れる傾向がある。活性化工程は、有機物質を電界印加や電子照射、加熱等によって分解、重合、脱水素等の反応を経てカーボンを形成する工程と考えられている。芳香族化合物の前述のような特性は、カーボン膜に残留する水素原子の割合が少なく、熱的には、副反応が起こりにくいので、得られるカーボン膜の結晶構造が安定することが期待できる。従って、芳香族化合物を用いた活性化工程では、素子上に堆積するカーボン膜の熱的、化学的安定性を向上させることができ、上記のような安定化工程での加熱処理によるカーボン膜の減少を抑制し、素子電流Ｉf、放出電流Ｉeの減少を抑えることができる。
【００６３】
活性化工程での電圧印加により、亀裂部に強電界が生じ、亀裂部に吸着した有機物質は、この電界の作用を受ける。
【００６４】
芳香族化合物には、芳香環に分極しやすいπ電子を有するので、電圧印加時の分子内の分極が生じ易く、分子間での配向も生じ易い。
【００６５】
このような電界による分極作用は、芳香族化合物が極性を有する置換基を有する場合、置換基の電子吸引性または電子供与性の作用によって増幅される。
【００６６】
この結果、分極のために分子内の特定の位置の結合が切断されたり、極性基のために反応する位置が限定されたりする傾向がさらに強くなるために、その後の重合、分解等の２次反応の均一性が良好で、生成されるカーボン膜の結晶性が一層、良好になる。
【００６７】
本発明では極性を有する芳香族化合物を用いることを特徴としている。
【００６８】
一般に、化合物の極性は、双極子モーメントの値の大小で記述される。双極子モーメントの値が大きい化合物ほど極性が大きい。また、極性のない化合物の双極子モーメントの値はゼロである。
【００６９】
具体的に、極性を有する芳香族化合物としては、トルエン、ｏ−キシレン、ｍ−キシレン、エチルベンゼン、フェノール、安息香酸、フルオロベンゼン、クロロベンゼン、ブロモベンゼン、スチレン、アニリン、ベンゾニトリル、ニトロベンゼン、ｐ−トルニトリル、ｍ−トルニトリル、ｏ−トルニトリル、ピリジンなどが挙げられる。
【００７０】
一方、本発明では極性基を有する芳香族化合物を用いることも特徴としている。
【００７１】
極性基としては、電子吸引性、電子供与性のどちらでもよい。芳香族化合物の置換基のこれらの特性は、Ｈａｍｍｅｔｔ則のσ値で示される。すなわち、このσ値が、正であれば電子吸引性の置換基であり、負であれば、電子供与性の置換基である。また、σ値の絶対値が大きいほど、電子供与性または吸引性の作用が大きくなる。
【００７２】
本発明では、極性基としては、メチル基、エチル基、アミノ基、水酸基、カルボキシル基、シアノ基、ニトロ基、アセチル基、アミド基、ビニル基などが挙げられる。
【００７３】
本発明では、好ましい、極性または極性基を有する芳香族化合物として、シアノ基を有する芳香族化合物を用いることができる。具体的には、ベンゾニトリル、ｐ−トルニトリルなどが挙げられる。
【００７４】
シアノ基は、置換基の中で大きな電子吸引性を有する極性基であると同時に、活性化工程で芳香環から脱離しても構造が単純なため、活性化工程での副反応が起こりにくく、得られるカーボン膜の結晶性が良いものと推測される。
【００７５】
本発明の製造方法のもう一つの特徴は、該活性化工程における極性又は極性基を有する芳香族化合物を含有する雰囲気下での、該芳香族化合物の分圧に対する水の分圧の比が、１００以下であり、好ましくは１０以下、さらに好ましくは０．１以下、特に好ましくは０．００１以下である。例えば、活性化工程前に真空加熱処理で水を除去する場合でも、それに要する時間も少なく、また、実質上、使用可能な電子放出素子が得られる。
【００７６】
前述のように、活性化処理においては、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が、一般に、カーボン材料は、高温下で水と反応して、一酸化炭素、二酸化炭素、メタンになることを考慮すれば、活性化工程に水が影響を与えることが推測される。
【００７７】
活性化工程中、有機物質の分圧に対する水の分圧が大きくなると、有機物質からカーボン膜を形成する反応が阻害され、一定の時間活性化を行っても十分なカーボン膜が得られなかったり、結晶構造の乱れや水素を含むアモルファスカーボンを多く含むカーボン膜が堆積されるものと思われる。このような堆積物では、熱的安定性、化学的安定性が低く、活性化工程後の安定化工程での加熱処理や、素子の駆動に伴い、カーボン膜の消失が起こり易く、その結果、得られる電子放出素子の初期の電子放出量や電子放出効率（素子電流に対する放出電流の割合で定義される）が低下したり、駆動時の経時劣化が大きくなる。
【００７８】
一般に、活性化工程で用いられる雰囲気中での好ましい有機物質の分圧は、有機物質の種類あるいは蒸気圧によって異なる。
【００７９】
また、活性化工程では、蒸気圧の大小により差があるものの、活性化工程雰囲気中の有機物質の分圧が大きくなると、吸着量が大きくなり、形成されるカーボン膜の堆積量も多くなったり、素子電流Ｉfにリーク電流が増えたり、電子放出効率が低下する。従って、活性化工程である時間内に所望の素子電流が得られることを条件に、雰囲気中の有機物質の分圧をできるだけ小さくして、吸着量を減らした状態で活性化工程を行うことが好ましい。
【００８０】
例えば、メタン、エチレン等、分子量が小さい有機物質の場合、蒸気圧も比較的大きいので、活性化工程での分圧をあまり小さくすると、素子表面の吸着量が減少し、有機物質からカーボン膜を形成する反応にかなり時間を要したり、反応が実質上行われないことがある。
【００８１】
これに対して、本発明で用いられる芳香族化合物を含む、比較的分子量も大きく、蒸気圧が小さい有機物質を活性化工程で用いると、素子基板上への付着性や分子同士の凝集性も大きくなる傾向があり、素子上に吸着している分子が多くなる。ただし、あまり蒸気圧の小さい有機物質を用いると、さらに付着性、凝集性が顕著になるので、活性化工程での雰囲気を形成する際に、真空チャンバーへのガス導入配管や、電子源基板が内包された外囲器や排気管のガスのコンダクタンスが大きく影響し、有機物質を導入することができなかったり、導入／排気に時間がかかるようになる。
【００８２】
分子量が大きい有機物質を活性化工程で用いる場合、雰囲気中の有機物質の分圧をできるだけ小さくして、吸着量を減らした状態で活性化工程を行うことが好ましい。
【００８３】
このような分圧条件においては、有機物質を導入する真空雰囲気のバックグランドの圧力（おおむね１．３×１０-5Ｐａ〜１．３×１０-3Ｐａ程度）に近くなり、その真空雰囲気中に水がある場合、その影響を受けやすくなる。
【００８４】
有機物質が、極性又は極性基を有する芳香族化合物である場合、分子量が大きい上に極性を有することで、分子間の相互作用が大きいので、吸着性、凝集性が強くなり、前述したとおり、雰囲気中の分圧を小さくして活性化することが好ましいと同時に、水の影響が懸念される。
【００８５】
しかしながら、本発明では、活性化工程で用いる有機物質の極性または極性基を有する芳香族化合物とすることで、前述したような活性化工程における水の影響を緩和させることを見出した。この現象は、以下のように推測している。
【００８６】
（１）芳香族化合物は、前述したように熱的に比較的安定であるので、活性化工程中の素子基板上で水が存在していても、水との反応性（例えば加水分解や付加反応）が低い。
【００８７】
（２）極性又は極性基を有する芳香族化合物の反応の過程で、分極による分子の配向の作用により、反応の選択性が水分子の反応が制約されている。
【００８８】
（３）活性化工程によって形成されたカーボン膜の反応性が小さい。例えば、水素等の含有率が小さく、終端されていない結合が少ない。
【００８９】
従って、有機物質として極性又は極性基を有する芳香族化合物を用い、適正な小さい分圧で安定に活性化工程の雰囲気を保持しつつ、前述したように雰囲気中での水分圧を有機物質の分圧に対して制御することで、初期の電子放出量や電子放出効率が大きく、その後の駆動時の経時劣化が抑えられた高品位の電子放出素子を得ることができる。
【００９０】
本発明において、活性化工程での極性又は極性基を有する芳香族化合物と水の分圧比は、四重極質量分析装置を用いて測定することができる。また、水の分圧比を小さくするために、活性化工程前の素子や有機物質を導入する試料室（容器）や好ましくは更に有機物質を導入するための配管、バルブなどの導入系までも真空下で加熱して、吸着している水の量を減らすことが望ましい。特に、後述する電子源基板を有する表示パネルの場合、大きな面積のガラス基板から構成され、真空排気のコンダクタンスが低いため、パネル内の水を除去することが難しく、非常に高温で長時間真空下で加熱しなければならない。さらに上述の如きプロセス管理を行いコンダクタンスを良くしたとしても所望の有機物質の分圧に対して水の分圧を安定して低減するためには、導入ガスに対して、水を選択的に吸着するフィルターを通過させた後に使用したり、真空雰囲気中に該有機物質を導入する際に水分子をイオン化して特定の方向に加速し、独立に排気する工程を設けるなどが非常に有効である。
【００９１】
図５に、本発明における活性化工程で好適に用いられる装置の概要を模式的に示す。画像表示装置１０１は、排気管３１を介して真空チャンバー３２に連結され、さらにゲートバルブ３３を介して排気装置３４に接続されている。真空チャンバー３２には、内部の圧力及び雰囲気中の各成分の分圧を測定するために、圧力計３５、四重極質量分析器３６等が取り付けられている。画像表示装置１０１の外囲器８８内部の圧力などを直接測定することは困難であるため、該真空チャンバー３２内の圧力などを測定し、処理条件を制御する。真空チャンバー３２には、さらに必要なガスを真空チャンバー３２内に導入して雰囲気を制御するため、ガス導入ライン３７が接続されている。該ガス導入ライン３７の他端には導入物質源３９が接続されており、導入物質がアンプルやボンベなどに入れて貯蔵されている。ガス導入ライン３７の途中には、導入物質を導入するレートを制御するための導入量制御手段３８と、ガス中から水を選択的に吸着するフィルター４２が設けられている。該導入量制御手段３８としては、具体的に、スローリークバルブなどガス流量を制御可能なバルブや、マスフローコントローラーなどが、導入物質の種類に応じて、それぞれ使用が可能である。
【００９２】
水を選択的に吸着するフィルター４２内には、例えばＭｇＣｌ2、ＣａＣｌ2など反応により水を吸着する材料が、そのまま、あるいは不活性な担持体上にコーティングされたものが内包されたものを用いることができる。
【００９３】
上記装置において、ガス導入量制御手段３８の手前にマスフィルター４０を設け最適なイオン化条件により、分子量１８の水分子を集中的に排気装置４１により取り除くことができる。図６にマスフィルターの代表的構造を示す。単分子型（図６（ａ））あるいは４極子型（図６（ｂ））の電極を精密に配置し、それぞれに下記のような時間的に変化する電圧を与えることにより一定軸のまわりに４極子型の２次元電場を作り、荷電粒子（質量ｍ、電荷ｑ）をこの軸の近傍を軸に沿って運動させることによって、ｍ／ｑに応じて弁別する。各電極に直流と交流とを重ね合わせた電圧を与えて上記の軸のまわりの電場を時間的に変化させると、軸の近傍を軸に沿って運動する荷電粒子の軌道は、ｍ／ｑに応じて安定または不安定となる。このときの粒子軌道はマシュー方程式の解として表され、それぞれの荷電粒子（ｍ、ｑ）に対する軌道の安定性の条件は直流電圧Ｕ、交流電圧Ｖの値によって解析的に与えられる。したがって、Ｕ、Ｖを一定のタイムスケジュールで精密に変化させることにより、ｍ／ｑの順に荷電粒子を弁別することができる。代表的な電極形状としては精度良く４極子型電場を広範囲に作るのに、（ａ）の単極子と（ｂ）の４極子がある。特定の加速によって弁別された水分子は排気装置４１のイオンポンプで排気され、ガス導入ライン３７前で水の分圧を低下させることができる。図５には、アンプル及びボンベが示してあるが、もちろん上述し例を挙げたような活性化工程に必要な物質、あるいはさらに活性化ガス等に応じて、いずれかあるいは両方のガス導入を適時行えばよい。また、水分子の除去方法としてのフィルター４２とマスフィルター４０は、単独又は併用して用いることができる。
【００９４】
尚、図５の装置を用いて外囲器８８の内部を排気すれば、前述のフォーミング工程を行うことができる。
【００９５】
本発明において、活性化工程における電圧印加の手法は、電圧値の時間変化、電圧印加の方向、波形等の条件が考えられる。
【００９６】
電圧値の時間変化は、フォーミングと同様に、電圧値を時間とともに上昇させていく手法や、固定電圧で行う手法でも良い。
【００９７】
また、図７に示すように、電圧印加の方向は、駆動と同様の方向（順方向）のみに印加（図７（ａ））しても良いし、順方向、逆方向を交互に変化させて印加（図７（ｂ））しても良い。交互に電圧を印加する場合、亀裂に対して対称にカーボン膜が形成されると思われるので、好ましい。
【００９８】
また、波形については、図７では矩形波の例を示したが、正弦波、三角波、鋸波等任意の波形を用いることができる。
【００９９】
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。
【０１００】
５）安定化工程
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の排気を行い、その雰囲気下で、電子放出素子に電圧を印加する工程である。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。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、８０〜２００℃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。
【０１０１】
安定化工程を行った後の、駆動時の雰囲気は、上記安定化処理終了時の雰囲気を維持するのが好ましいが、これに限るものではなく、有機物質が十分除去されていれば、真空度自体は多少低下しても十分安定な特性を維持することが出来る。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。
【０１０２】
また、このような安定化工程での電圧印加を行わずに、単に活性化工程後、真空容器内の有機物質の排気を行うのみで、その後、素子の駆動を行っても良い。
【０１０３】
本発明の電子放出素子の製造方法によれば、安定化工程を行った場合でも、素子電流Ｉfの低下が小さく、その結果として放出電流Ｉeの低下も少ない素子が得られ、その後の特性が維持される。
【０１０４】
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８〜図１０を参照しながら説明する。
【０１０５】
図８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、真空容器内には、図９の構成の測定評価装置を備えている。図９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。
【０１０６】
図９において、５５は真空容器である。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、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２〜８ｍｍの範囲として測定を行うことができる。
【０１０７】
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。
【０１０８】
図８では、排気ポンプは、ターボポンプ、ドライポンプからなる通常の高真空装置系を示したが、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ても良い。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。また、この真空装置の真空容器には、ガス導入口から所望の種類のガスの導入が可能である。ガス導入口から導入されたガスは、含まれる水分が水吸着フィルターによって除去された後にニードルバルブを介して真空容器中に導入される。従って、ガス種として有機物質の導入ができる真空処理装置を用いると、前述の通電フォーミング工程以降を行うことができる。
【０１０９】
図１０は、図８及び図９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１０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。
【０１１０】
図１０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。
【０１１１】
即ち、第１に、本素子はある電圧（閾値電圧と呼ぶ；図１０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。
【０１１２】
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。
【０１１３】
第３に、アノード電極５４（図９参照）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。
【０１１４】
以上の説明より理解されるように、本発明の製造方法によって得られる電子放出素子は、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。
【０１１５】
図１０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。
【０１１６】
次に、本発明を適用可能な電子源とその応用例について以下に述べる。上述の電子放出素子の複数個を基板上に配列し、電子源あるいは画像形成装置が構成できる。
【０１１７】
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。
【０１１８】
本発明の製造方法によって得られる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。
【０１１９】
以下この原理に基づき、本発明を適用可能な電子放出素子を複数配して得られる電子源基板について、図１１を用いて説明する。
【０１２０】
図１１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。なお、電子放出素子７４は、前述した平面型あるいは垂直型のどちらであってもよい。
【０１２１】
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）。
【０１２２】
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。
【０１２３】
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。
【０１２４】
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。
【０１２５】
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。
【０１２６】
上記構成においては、マトリクス配線を用いて個別の素子を選択し、独立に駆動することができる。
【０１２７】
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１２と図１３及び図１４を用いて説明する。図１２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１３は、図１２の画像形成装置に使用される蛍光膜の模式図である。図１４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。
【０１２８】
図１２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。
【０１２９】
７４は、図１に示したような電子放出素子である。７２，７３は、電子放出素子７４の一対の素子電極（不図示）と接続されたＸ方向配線及びＹ方向配線である。
【０１３０】
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。
【０１３１】
図１３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１３（ａ））あるいはブラックマトリクス（図１３（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。
【０１３２】
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。
【０１３３】
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。
【０１３４】
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。
【０１３５】
図１２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。
【０１３６】
外囲器８８内は、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、１．３×１０-5Ｐａ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１．３×１０-3乃至１．３×１０-5Ｐａ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。
【０１３７】
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１４を用いて説明する。図１４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。
【０１３８】
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。
【０１３９】
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。
【０１４０】
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。
【０１４１】
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。
【０１４２】
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。
【０１４３】
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。
【０１４４】
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。
【０１４５】
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。
【０１４６】
前述したように、本発明を適用可能な電子放出素子は放出電流Ｉeに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。
【０１４７】
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。
【０１４８】
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。
【０１４９】
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。
【０１５０】
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。
【０１５１】
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。
【０１５２】
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。
【０１５３】
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１５及び図１６を用いて説明する。
【０１５４】
図１５は、梯子型配置の電子源の一例を示す模式図である。図１５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。
【０１５５】
図１６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１６においては、図１２、図１５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１２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。
【０１５６】
図１６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１２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。
【０１５７】
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。
【０１５８】
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。
【０１５９】
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。
【０１６０】
【実施例】
以下、実施例により本発明をより詳細に説明する。
【０１６１】
（実施例１）
本実施例では、図１に示したような構成を有する電子放出素子を、本発明の電子放出素子の製造方法を用いて作製した例を示す。
【０１６２】
本実施例の電子放出素子の製造方法を、図１７〜図２０に従って工程順に説明する。なお、以下の工程（ａ）〜工程（ｎ）は、それぞれ図１７〜図２０の（ａ）〜（ｎ）に対応する。
【０１６３】
工程（ａ）
絶縁性基板１として石英基板を用い、これを洗剤、純水および有機溶剤により十分に洗浄を行った後、レジスト材（ＲＤ−２０００Ｎ／日立化成社製）を２５００ｒｐｍ、４０秒でスピンナー塗布し、８０℃、２５分加熱してプリベークした。
【０１６４】
工程（ｂ）
電極間隔Ｌが２μｍ、電極長さＷが５００μｍの素子電極形状に対応するマスクを用いて密着露光し、ＲＤ−２０００Ｎ用現像液で現像した後、１２０℃、２０分加熱してポストベークした。。
【０１６５】
工程（ｃ）
電極の材料には、ニッケル金属を用いた。抵抗加熱蒸着機を用いてニッケルを毎秒０．３ｎｍで膜厚が１００ｎｍになるまで蒸着した。
【０１６６】
工程（ｄ）
アセトンでリフトオフし、アセトン、イソプロピルアルコール、つづいて酢酸ブチルで洗浄後、乾燥し、素子電極２，３を形成した。
【０１６７】
工程（ｅ）
Ｃｒ（膜厚４０ｎｍ）を全面に蒸着した。
【０１６８】
工程（ｆ）
レジスト材（ＡＺ１３７０／ヘキスト社製）を２５００ｒｐｍ、３０秒スピンナー塗布し、９０℃、３０分加熱しプリベークした。
【０１６９】
工程（ｇ）
導電性膜材料を塗布するパターンを有するマスクを用いて露光した。
【０１７０】
工程（ｈ）
現像液ＭＩＦ３１２で現像した後、１２０℃、３０分加熱しポストベークした。
【０１７１】
工程（ｉ）
（ＮＨ4）Ｃｅ（ＮＯ3）6／ＨＣｌＯ4／Ｈ2Ｏ＝１７ｇ／５ｃｃ／１００ｃｃの組成の溶液に３０秒浸漬し、クロムをエッチングした。
【０１７２】
工程（ｊ）
アセトン中、１０分間超音波撹拌してレジストを剥離した。
【０１７３】
工程（ｋ）
ｃｃｐ４２３０（奥野製薬（株）製）を８００ｒｐｍ、３０秒スピンナー塗布し３００℃、１０分間焼成し、酸化パラジウム（ＰｄＯ）微粒子（平均粒径：７ｎｍ）を主体とする微粒子状の導電性膜４を形成した。
【０１７４】
工程（ｌ）
クロムをリフトオフし、所定の形状を有する導電性膜４を素子電極２と３のほぼ中央部に配置した。この導電性膜４の膜厚は１０ｎｍ、抵抗値はＲs＝５×１０4Ω／□であった。
【０１７５】
工程（ｍ）
以上のようにして作製した素子を図９の測定評価装置に設置し、真空ポンプにて排気し、２．６×１０-5Ｐａ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。本実施例では、図４（ｂ）に示したような電圧波形（但し、三角波ではなく矩形波）を印加し、パルス幅Ｔ1を１ｍｓｅｃ．、パルス間隔Ｔ2１０ｍｓｅｃ．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。このフォーミング処理により、導電性膜４に亀裂Ａが形成された。
【０１７６】
複数の素子に対して同様の処理を行ったところ、フォーミング終了時のパルス電圧ＶＦは、いずれの素子についても約５．０Ｖであった。
【０１７７】
工程（ｎ）
以上のようにして作製された素子について、図９の装置の真空容器５５内に室温下でトルエン（双極子モーメント０．３６Ｄｅｂｙｅ）を約１．３×１０-4Ｐａ導入した。トルエンの導入は、トルエンが保持されたアンプル（不図示）を、図９の真空容器５５に図８に示すように設けられたガス導入口に接続し、アンプルから気化したトルエンガスは、水吸着フィルターでガス中の水分が除去された後に、ニードルバルブの開度を調整して、真空容器内に流れるガスの流量を制御した。トルエンが導入された真空容器内の雰囲気を真空容器に接続された四重極質量分析器で、水の分圧を測定したところ、２．３×１０-4Ｐａであった。次に、素子電極間に電圧を印加して活性化を行なった。活性化の電圧波形は、波高値は±１０Ｖ、パルス幅１００μｓｅｃ．、パルス間隔５ｍｓｅｃ．の両極の矩形波（順方向、逆方向等しく印加）を用いた。その後、矩形波の波高値は±１０Ｖから±１４Ｖまで３．３ｍＶ／ｓｅｃで徐々に電圧を増加させ、±１４Ｖに達したときに電圧印加を終了した。このときの素子電流値は８ｍＡであった。最後にトルエンを排気した。
【０１７８】
この活性化処理を行った素子では、導電性膜４上及び導電性膜４の亀裂Ａの内側にカーボン膜５が形成されていた。
【０１７９】
更に、以下に示す安定化工程を行った。
【０１８０】
素子及び真空容器５５を２００℃、１０時間加熱し、真空容器５５内の真空度を１．３×１０-6Ｐａとした。
【０１８１】
以上のようにして得られた素子の特性を、引き続き図９に示した構成の装置を用いて測定した。
【０１８２】
具体的には、真空度１．３×１０-6Ｐａの環境下で、アノード電極５４の電圧は１ｋＶ、アノード電極５４と電子放出素子との距離Ｈは４ｍｍで測定した。駆動は、印加電圧が＋１３．５Ｖ、パルス幅０．１ｍｓｅｃ．、６０Ｈｚの矩形波を用いた。
【０１８３】
測定開始から１分後の素子電流Ｉf0は５．５ｍＡ、放出電流Ｉe0は５．５μＡ、電子放出効率ηは０．１０％となった。
【０１８４】
また、所定の時間駆動した後、素子電流Ｉfは３．５ｍＡ、放出電流Ｉeは３．５μＡ、電子放出効率ηは０．１０％となり、素子電流及び放出電流の残存率δf，δeは、それぞれ６４％と６４％であった。
【０１８５】
だだし、素子電流及び放出電流の残存率δf，δeは、
δf＝Ｉf／Ｉf0×１００（％）
δe＝Ｉe／Ｉe0×１００（％）
と定義した。
【０１８６】
（実施例２）
実施例１と同様に工程（ｍ）まで行った素子に、以下の工程（ｎ）を施した。
【０１８７】
工程（ｎ）
室温下でピリジン（双極子モーメント２．２Ｄｅｂｙｅ）を約１．３×１０-4Ｐａ導入した。本工程（ｎ）におけるピリジンの導入は、実施例１と同様にして、水吸着フィルターを通すことでピリジンガス中の水分を除去した後、行われた。ピリジンガスが導入された真空容器内の水分圧は３．０×１０-4Ｐａであった。次に、素子電極間に電圧を印加して活性化を行なった。尚、電圧印加条件は実施例１と同様である。活性化工程で到達した素子電流値は７．５ｍＡであった。また、導電性膜４上及び導電性膜４の亀裂Ａの内側にはカーボン膜５が形成されていた。
【０１８８】
上記活性化工程以降は、実施例１と同様に行い、得られた電子放出素子の特性を評価した。
【０１８９】
測定開始から１分後の素子電流Ｉf0は６．０ｍＡ、放出電流Ｉe0は７．５μＡ、電子放出効率ηは０．１２５％となった。
【０１９０】
また、所定の時間駆動した後、素子電流Ｉfは３．８ｍＡ、放出電流Ｉeは４．５μＡ、電子放出効率ηは０．１２％となり、素子電流及び放出電流の残存率δf，δeは、それぞれ６３％と６０％であった。
【０１９１】
（実施例３）
実施例１と同様に工程（ｍ）まで行った素子に、以下の工程（ｎ）を施した。
【０１９２】
工程（ｎ）
室温下でベンゾニトリル（双極子モーメント３．９Ｄｅｂｙｅ）を約１．３×１０-4Ｐａ導入した。本工程（ｎ）におけるベンゾニトリルの導入も、実施例１と同様にして、水吸着フィルターを通すことでベンゾニトリルガス中の水分を除去した後、行われた。ベンゾニトリルが導入された真空容器内の水分圧は２．１×１０-4Ｐａであった。次に、素子電極間に電圧を印加して活性化を行なった。尚、電圧印加条件は実施例１と同様である。活性化工程で到達した素子電流値は７．３ｍＡであった。本実施例においても、導電性膜４上及び導電性膜４の亀裂Ａの内側にはカーボン膜５が形成されていた。
【０１９３】
上記活性化工程以降は、実施例１と同様に行い、得られた電子放出素子の特性を評価した。
【０１９４】
測定開始から１分後の素子電流Ｉf0は６．５ｍＡ、放出電流Ｉe0は８．５μＡ、電子放出効率ηは０．１３１％となった。
【０１９５】
また、所定の時間駆動した後、素子電流Ｉfは４．６ｍＡ、放出電流Ｉeは５．７μＡ、電子放出効率ηは０．１２％となり、素子電流及び放出電流の残存率δf，δeは、それぞれ７１％と６７％であった。
【０１９６】
（参考例１）
実施例１と同様に工程（ｍ）まで行った素子に、以下の工程（ｎ）を施した。
【０１９７】
工程（ｎ）
室温下でｎ−ヘキサン（双極子モーメント０Ｄｅｂｙｅ）を約１．３×１０-2Ｐａ導入した。本工程（ｎ）におけるｎ−ヘキサンの導入も、実施例１と同様にして、水吸着フィルターを通すことでｎ−ヘキサンガス中の水分を除去した後、行われた。ｎ−ヘキサンが導入された真空容器内の水分圧は１．０×１０-3Ｐａであった。次に、素子電極間に電圧を印加して活性化を行なった。尚、電圧印加条件は実施例１と同様である。活性化工程で到達した素子電流値は８ｍＡであった。本実施例においても、導電性膜４上及び導電性膜４の亀裂Ａの内側にはカーボン膜５が形成されていた。
【０１９８】
上記活性化工程以降は、実施例１と同様に行い、得られた電子放出素子の特性を評価した。
【０１９９】
測定開始から１分後の素子電流Ｉf0は２ｍＡ、放出電流Ｉe0は１．５μＡ、電子放出効率ηは０．０７５％となった。
【０２００】
また、所定の時間駆動した後、素子電流Ｉfは０．６ｍＡ、放出電流Ieは０．５μＡ、電子放出効率ηは０．０８％となり、素子電流及び放出電流の残存率δf，δeは、それぞれ３０％と３３％であった。
【０２０１】
（参考例２）
実施例１と同様に工程（ｍ）まで行った素子に、以下の工程（ｎ）を施した。
【０２０２】
工程（ｎ）
室温下でベンゼン（双極子モーメント０Ｄｅｂｙｅ）を約１．３×１０-3Ｐａ導入した。本工程（ｎ）におけるベンゼンの導入も、実施例１と同様にして、水吸着フィルターを通すことでベンゼンガス中の水分を除去した後、行われた。ベンゼンが導入された真空容器内の水分圧は５．０×１０-4Ｐａであった。次に、素子電極間に電圧を印加して活性化を行なった。尚、電圧印加条件は実施例１と同様である。活性化工程で到達した素子電流値は７．３ｍＡであった。本実施例においても、導電性膜４上及び導電性膜４の亀裂Ａの内側にはカーボン膜５が形成されていた。
【０２０３】
上記活性化工程以降は、実施例１と同様に行い、得られた電子放出素子の特性を評価した。
【０２０４】
測定開始から１分後の素子電流Ｉf0は４．５ｍＡ、放出電流Ｉe0は３．１μＡ、電子放出効率ηは０．０６９％となった。
【０２０５】
また、所定の時間駆動した後、素子電流Ｉfは２．０ｍＡ、放出電流Ｉeは１．２μＡ、電子放出効率ηは０．０６％となり、素子電流及び放出電流の残存率δf，δeは、それぞれ４４％と３９％であった。
【０２０６】
以上述べた実施例１〜３及び参考例１、２より、極性又は極性基を有する芳香族化合物を含有する雰囲気下で活性化工程を行うことにより、その後に安定化工程を行っても、電子放出量が大きく、且つ経時劣化の少ない電子放出素子を得ることができた。
【０２０７】
（実施例４）
本実施例では、図１５に示したような構成を有する梯子型電子源を用いて、図１６に示したような構成を有する画像表示装置を作製した例を示す。
【０２０８】
実施例１と同様の製造方法で、一対の素子電極間に導電性膜を備えた素子の複数が、一対の配線電極１１２間に接続された素子列を複数列、電子源基板１１０上に作製した。次にこの電子源基板１１０をリアプレート８１上に固定した後、電子源基板１１０の上方に、電子通過孔１２１を有するグリッド電極１２０を配線電極１１２と直交する方向に配置した。更に電子源基板１１０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／図１２参照）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４１０℃で１０分以上焼成することで封着した。またリアプレート８１への電子源基板１１０の固定もフリットガラスで行った。
【０２０９】
蛍光膜８４は、黒色導電材９１と蛍光体９２とで構成された、ブラックストライプ配列のカラーの蛍光膜を用いた（図１３（ａ））。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。ガラス基板に蛍光体を塗布する方法はスラリー法を用いた。
【０２１０】
また、蛍光膜８４の内面側にはメタルバック８５を設けた。メタルバック８５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。
【０２１１】
前述の封着を行う際、カラーの場合は各色蛍光体と前記の各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。
【０２１２】
以上のようにして完成したガラス容器（外囲器）を図２６に示す真空排気装置を用いて、フォーミング以降の工程を行った。
【０２１３】
図２６に示すように、外囲器内部を排気するために、１本の排気管を介して、真空チャンバーと外囲器を接続した。次に、真空チャンバーに接続された磁気浮上ターボポンプで構成された排気装置によって外囲器内部を排気した。
【０２１４】
十分な真空度に達した後、容器外端子Ｄox1ないしＤoxmを通じ素子電極間に電圧を印加し、前述のフォーミングを行い、前述した素子電極間の導電性膜の各々に亀裂を形成することで、該導電性膜の各々に電子放出部を形成した。
【０２１５】
次に、ベンゾニトリル（双極子モーメント３．９Ｄｅｂｙｅ）を内部に有するアンプルから気化したガスを水吸着フィルターとニードルバルブを介して、真空チャンバー及びガラス容器（外囲器）内に導入した。この時のベンゾニトリルの圧力は、約１．３×１０-3Ｐａであり、真空チャンバーに接続された四重極質量分析器（Ｑ−Ｍａｓｓ）でチャンバー内の水分圧を測定したところ、５．０×１０-3Ｐａであった。
【０２１６】
次に、容器外端子Ｄox1ないしＤoxmを通じ素子電極間に電圧を印加して活性化工程を行った。活性化工程での電圧印加条件は、実施例１と同様に行った。その後、ベンゾニトリルを排気した。この活性化処理によって、前記各導電性膜には、導電性膜上及び導電性膜の亀裂の内側にカーボン膜が形成されていた。
【０２１７】
最後に安定化工程として、約１．３×１０-4Ｐａの真空度で、１５０℃、１０時間のベーキングを行った後、実施例１と同様の電圧印加（順方向の電圧印加）を行い、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。
【０２１８】
以上のように完成した本実施例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Ｄox1ないしＤoxmを通じ、電圧（順方向）を印加することにより電子放出させ、放出された電子はグリッド電極１２０の電子通過孔１２１を通過した後、高圧端子８７を通じ、メタルバック、あるいは透明電極（不図示）に印加された数ｋＶ以上の高圧により加速され、蛍光膜８４に衝突し、励起・発光させる。その際、グリッド電極１２０に情報信号に応じた電圧を容器外端子Ｇ1ないしＧnを通じ印加することにより、電子通過孔１２１を通過する電子ビームを制御し画像表示するものである。
【０２１９】
本実施例では、絶縁層であるＳｉＯ2（不図示）を介し、電子源基板１１０の１０μｍ上方に５０μｍ径の電子通過孔１２１を有するグリッド電極１２０を配置することで、加速電圧として６ｋＶ印加したとき、電子ビームのオンとオフは５０Ｖ以内の変調電圧で制御できた。
【０２２０】
また、表示画像は、良好なコントラストが得られ、数時間表示させても、変化しなかった。
【０２２１】
（実施例５）
本実施例では、図１１に示したような構成を有する単純マトリクス配置の電子源を用いて、図１２に示したような構成を有する画像表示装置を作製した例を示す。
【０２２２】
一対の素子電極間に導電性膜を備えた素子の複数がマトリクス配線された本実施例の電子源基板の一部の平面図を図２１に示す。また、図２１中のＡ−Ａ’断面図を図２２に示す。尚、図１１、図１２、図２１、図２２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１１のＤxmに対応するＸ方向配線（下配線とも呼ぶ）、７３は図１１のＤynに対応するＹ方向配線（上配線とも呼ぶ）、４は電子放出部を含む導電性膜、２、３は素子電極、１５１は層間絶縁層、１５２は素子電極２と下配線７２との電気的接続のためのコンタクトホールである。
【０２２３】
先ず、電子源基板の製造方法を図２３及び図２４により工程順に従って具体的に説明する。なお、以下の工程（ａ）〜工程（ｈ）は、それぞれ図２３及び図２４の（ａ）〜（ｈ）に対応する。
【０２２４】
工程（ａ）
清浄化した青板ガラス上に厚さ０．５μｍのシリコン酸化膜をスパッタ法で形成した基板７１上に、真空蒸着により厚さ５０ÅのＣｒ、厚さ６０００Å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を形成した。
【０２２５】
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１５１をＲＦスパッタ法により堆積した。
【０２２６】
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１５２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１５１をエッチングしてコンタクトホール１５２を形成した。エッチングはＣＦ4とＨ2ガスを用いたＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ）法によった。
【０２２７】
工程（ｄ）
その後、素子電極２と素子電極３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）形成し、真空蒸着法により、厚さ５０ÅのＴｉ、厚さ１０００Å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た。このようにして、素子電極間隔Ｌが３μｍ、素子電極の幅Ｗが３００μｍの素子電極２，３を形成した。
【０２２８】
工程（ｅ）
素子電極３の上に上配線７３のホトレジストパターンを形成した後、厚さ５０ÅのＴｉ、厚さ５０００Å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７３を形成した。
【０２２９】
工程（ｆ）
膜厚１０００ÅのＣｒ膜１５３を真空蒸着により堆積・パターニングし、その上に有機Ｐｄ（ｃｃｐ４２３０／奥野製薬（株）製）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。
【０２３０】
工程（ｇ）
Ｃｒ膜１５３を酸エッチャントによりエッチングしリフトオフにより所望のパターンを有する導電性膜４を形成した。
【０２３１】
工程（ｈ）
コンタクトホール１５２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５０ÅのＴｉ、厚さ５０００Å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１５２を埋め込んだ。
【０２３２】
以上の工程により絶縁性基板７１上に下配線７２、層間絶縁層１５１、上配線７３、素子電極２、３、導電性膜４等を形成した。
【０２３３】
次に、以上のようにして作製した複数の導電性膜４がマトリクス配線された電子源基板７１を用いて画像表示装置を作製した。作製手順を例を図１２と図１３を用いて説明する。
【０２３４】
先ず、上記複数の導電性膜４がマトリクス配線された電子源基板７１をリアプレート８１上に固定した後、基板７１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４１０℃で１０分以上焼成することで封着し、外囲器８８を作製した（図１２）。なお、リアプレート８１への基板７１の固定もフリットガラスで行った。
【０２３５】
蛍光膜８４は、黒色導電材９１と蛍光体９２とで構成された、ブラックストライプ配列のカラーの蛍光膜（図１３（ａ））とし、先にブラックストライプを形成し、その間隙部にスラリー法により各色蛍光体を塗布して蛍光膜８４を作製した。
【０２３６】
また、蛍光膜８４の内面側にはメタルバック８５を設けた。メタルバック８５は、蛍光膜８４を作製した後、蛍光膜８４の内面側表面の平滑化処理を行い、その後Ａｌを真空蒸着することで作製した。
【０２３７】
前述の封着を行う際、カラーの場合は各色蛍光体と前記各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。
【０２３８】
以上のようにして完成した外囲器８８内の排気を、図２６に示す真空排気装置を用いて、実施例４と同様に行い、約１．３×１０-4Ｐａまで排気した。その後、容器外端子Ｄox1ないしＤoxmとＤoy1ないしＤoynを通じ前述のマトリクス配線された複数の素子７４の素子電極２，３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、前述した素子電極間の導電性膜４の各々に亀裂を形成することで、該導電性膜４の各々に電子放出部５を作成した。
【０２３９】
具体的には、図２５に示すように、Ｙ方向配線７３を共通電極２５１に接続し、Ｘ方向配線７２のうち１つに接続された電源２５２によって、同時に複数の素子に実施例１と同様の電圧パルスを印加してフォーミングを行った。また、複数のＸ方向配線に、位相をずらせたパルスを順次印加（スクロール）することにより、複数のＸ方向配線に接続された素子を纏めてフォーミングすることもできる。尚、図２５中、２５３は電流測定用抵抗、２５４は電流測定用のオシロスコープを示す。
【０２４０】
このように作成された電子放出部５は、パラジウム元素を主成分とする微粒子が分散配置された状態となり、その微粒子の平均粒径は３０Åであった。
【０２４１】
次に、外囲器８８内にベンゾニトリル（双極子モーメント３．９Ｄｅｂｙｅ）を約１．３×１０-3Ｐａ導入した。かかるベンゾニトリルの導入も、図２６に示す真空排気装置を用いて、実施例４と同様に行った。尚、真空チャンバーに接続された四重極質量分析器（Ｑ−Ｍａｓｓ）でチャンバー内の水分圧を測定したところ、５．０×１０-3Ｐａであった。次に、容器外端子Ｄox1ないしＤoxmとＤoy1ないしＤoynを通じ素子７４の素子電極２，３間に電圧を印加し活性化工程を行った。活性化工程での電圧印加条件は、実施例１と同様に行った。その後、ベンゾニトリルを排気した。この活性化処理により、前記各導電性膜には、導電性膜上及び導電性膜の亀裂の内側にカーボン膜が形成されていた。
【０２４２】
最後に安定化工程として約１．３×１０-4Ｐａの真空度で、１５０℃、１０時間のベーキングを行った後、実施例１と同様の電圧印加（順方向の電圧印加）を行い、排気管をガスバーナーで熱することで溶着し外囲器８８の封止を行った。
【０２４３】
以上のように完成した本実施例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Ｄox1ないしＤoxmとＤoy1ないしＤoyn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。
【０２４４】
その結果、表示画像は、良好なコントラストが得られ、数時間表示させても、変化しなかった。
【０２４５】
（実施例６）
実施例１と同様に工程（ｍ）まで行った素子に、以下の工程（ｎ）を施した。
【０２４６】
工程（ｎ）
上記素子について、室温下でベンゾニトリルをマスフィルターを通して約１．３×１０-4Ｐａ導入した。本工程（ｎ）におけるベンゾニトリルの導入は、水吸着フィルターに代えてマスフィルターを用いたこと以外は、実施例１と同様に行われた。ベンゾニトリルが導入された真空容器内の水分圧は、四重極質量分析装置で測定を行ったところ、１．３×１０-5Ｐａで、ベンゾニトリルに対する水の分圧比は、０．１倍であった。次に、素子電極間に電圧を印加して活性化を行なった。
【０２４７】
活性化の電圧波形は、波高値は±１０Ｖ、パルス幅１００μｓｅｃ．、パルス間隔５ｍｓｅｃ．の両極の矩形波（順方向、逆方向等しく印加）を用いた。その後、矩形波の波高値は±１０Ｖから±１４Ｖまで３．３ｍＶ／ｓｅｃで徐々に電圧を増加させ、±１４Ｖに達したときに電圧印加を終了した。このときの素子電流値は８ｍＡであった。最後にベンゾニトリルを排気した。
【０２４８】
尚、本実施例においても、上記活性化工程後の導電性膜上及び導電性膜の亀裂の内側にはカーボン膜が形成されていた。
【０２４９】
上記活性化工程以降は、実施例１と同様に行い、得られた電子放出素子の特性を評価した。
【０２５０】
測定開始から１分後の素子電流Ｉf0は５．５ｍＡ、放出電流Ｉe0は６．５μＡ、電子放出効率ηは０．１１８％となった。
【０２５１】
また、所定の時間駆動した後、素子電流Ｉfは３．９ｍＡ、放出電流Ｉeは４．２μＡ、電子放出効率ηは０．１０８％となり、素子電流及び放出電流の残存率δf，δeは、それぞれ７１％と６５％であった。
【０２５２】
（実施例７）
実施例６で、活性化工程前に、真空排気しながら、図９の測定評価装置の真空容器５５および図８に示される該真空容器への活性化ガスの導入経路を１００℃で５時間加熱した。かかる真空排気後、室温に冷却されたときの真空度は、２．６×１０-6Ｐａであった。以後、実施例６と同様に、ベンゾニトリルを導入して活性化工程を行った。四重極質量分析装置で、活性化工程での雰囲気測定を行ったところ、ベンゾニトリルに対する水の分圧比は、０．０５倍であった。
【０２５３】
尚、本実施例においても、上記活性化工程後の導電性膜上及び導電性膜の亀裂の内側にはカーボン膜が形成されていた。
【０２５４】
上記活性化工程以降は、実施例１と同様に行い、得られた電子放出素子の特性を評価した。
【０２５５】
測定開始から１分後の素子電流Ｉf0は５ｍＡ、放出電流Ｉe0は７．５μＡ、電子放出効率ηは０．１５％となった。
【０２５６】
また、所定の時間駆動した後、素子電流Ｉfは４．４ｍＡ、放出電流Ｉeは６．０μＡ、電子放出効率ηは０．１５％となり、素子電流及び放出電流の残存率δf，δeは、それぞれ７６％と６９％であった。
【０２５７】
（実施例８）
実施例１と同様に工程（ｍ）まで行った素子に、以下の工程（ｎ）を施した。
【０２５８】
工程（ｎ）
室温下でベンゾニトリルを約１．３×１０-4Ｐａ導入した。本工程（ｎ）におけるベンゾニトリルの導入は、水吸着フィルターに代えて二段階のマスフィルターを用いたこと以外は、実施例１と同様に行われた。ベンゾニトリルが導入された真空容器内の水の分圧は、四重極質量分析装置で測定を行ったところ、ベンゾニトリルに対する水の分圧比は０．００１倍であった。次に、素子電極間に電圧を印加して活性化を行った。尚、電圧印加条件は実施例６と同様である。
【０２５９】
上記活性化工程以降は、実施例１と同様に行い、得られた電子放出素子の特性を評価した。
【０２６０】
測定開始から１分後の素子電流Ｉf0は５．９ｍＡ、放出電流Ｉe0は７．８μＡ、電子放出効率ηは０．１３％となった。
【０２６１】
また、所定の時間駆動した後、素子電流Ｉfは４．３ｍＡ、放出電流Ｉeは６．０μＡ、電子放出効率ηは０．１４％となり、素子電流及び放出電流の残存率δf，δeは、それぞれ７３％と７７％であった。
【０２６２】
上記実施例６〜８より、活性化雰囲気下での有機物質の分圧に対する水の分圧の比を１００倍以下に設定することにより、その後の安定化工程を行っても、電子放出量が大きく、且つ経時劣化の少ない電子放出素子を得ることができた。
【０２６３】
（実施例９）
本実施例では、図１５に示したような構成を有する梯子型電子源を用いて、図１６に示したような構成を有する画像表示装置を作製した例を示す。
【０２６４】
実施例１と同様の製造方法で、一対の素子電極間に導電性膜を備えた素子の複数が、一対の配線電極１１２間に接続された素子列を複数列、電子源基板１１０上に作製した。次にこの電子源基板１１０をリアプレート８１上に固定した後、電子源基板１１０の上方に、電子通過孔１２１を有するグリッド電極１２０を配線電極１１２と直交する方向に配置した。更に電子源基板１１０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／図１２参照）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４１０℃で１０分以上焼成することで封着した。またリアプレート８１への電子源基板１１０の固定もフリットガラスで行った。
【０２６５】
蛍光膜８４は、黒色導電材９１と蛍光体９２とで構成された、ブラックストライプ配列のカラーの蛍光膜を用いた（図１３（ａ））。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。ガラス基板に蛍光体を塗布する方法はスラリー法を用いた。
【０２６６】
また、蛍光膜８４の内面側にはメタルバック８５を設けた。メタルバック８５は、蛍光膜作製後、蛍光膜の内面側表面の平滑化処理を行い、その後Ａｌを真空蒸着することで作製した。
【０２６７】
前述の封着を行う際、カラーの場合は各色蛍光体と前記の各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。
【０２６８】
以上のようにして完成したガラス容器（外囲器）を図５に示す真空排気装置を用いて、フォーミング以降の工程を行った。
【０２６９】
図５に示すように、外囲器８８内部を排気するために、１本の排気管３１を介して、真空チャンバー３２と外囲器８８を接続した。次に、真空チャンバー３２に接続された磁気浮上ターボポンプで構成された排気装置３４によって外囲器８８内部を排気した。
【０２７０】
十分な真空度に達した後、容器外端子Ｄox1ないしＤoxmを通じ素子電極間に電圧を印加し、前述のフォーミングを行い、前述した素子電極間の導電性膜の各々に亀裂を形成することで、該導電性膜の各々に電子放出部を形成した。
【０２７１】
次に、ベンゾニトリル（双極子モーメント３．９Ｄｅｂｙｅ）を内部に有するアンプルから気化したガスをマスフィルター４２とニードルバルブ３８を介して、真空チャンバー３２及び外囲器８８内に導入した。なお、真空チャンバー３２に接続された四重極質量分析器３６で、チャンバー３２内の雰囲気測定を行ったところ、ベンゾニトリルに対する水の分圧比は、０．０１７であった。次に、容器外端子Ｄox1ないしＤoxmを通じ素子電極間に電圧を印加して活性化工程を行った。
【０２７２】
活性化工程での電圧印加条件は、実施例１と同様に行った。その後、ベンゾニトリルを排気した。
【０２７３】
尚、本実施例においても、上記活性化工程後の導電性膜上及び導電性膜の亀裂の内側にはカーボン膜が形成されていた。
【０２７４】
最後に安定化工程として、約１．３×１０-4Ｐａの真空度で、１５０℃、１０時間のベーキングを行った後、実施例１と同様の電圧印加（順方向の電圧印加）を行い、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。
【０２７５】
以上のように完成した本実施例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Ｄox1ないしＤoxmを通じ、電圧（順方向）を印加することにより電子放出させ、放出された電子はグリッド電極１２０の電子通過孔１２１を通過した後、高圧端子８７を通じ、メタルバック、あるいは透明電極（不図示）に印加された数ｋＶ以上の高圧により加速され、蛍光膜８４に衝突し、励起・発光させる。その際、グリッド電極１２０に情報信号に応じた電圧を容器外端子Ｇ1ないしＧnを通じ印加することにより、電子通過孔１２１を通過する電子ビームを制御し画像表示するものである。
【０２７６】
本実施例では、絶縁層であるＳｉＯ2（不図示）を介し、電子源基板１１０の１０μｍ上方に５０μｍ径の電子通過孔１２１を有するグリッド電極１２０を配置することで、加速電圧として６ｋＶ印加したとき、電子ビームのオンとオフは５０Ｖ以内の変調電圧で制御できた。
【０２７７】
また、表示画像は、良好なコントラストが得られ、数時間表示させても、変化しなかった。
【０２７８】
（実施例１０）
本実施例では、図１１に示したような構成を有する単純マトリクス配置の電子源を用いて、図１２に示したような構成を有する画像表示装置を作製した例を示す。
【０２７９】
実施例５と同様に工程（ｈ）まで行い、絶縁性基板７１上に下配線７２、層間絶縁層１５１、上配線７３、素子電極２、３、導電性膜４等を形成した。
【０２８０】
次に、以上のようにして作製した複数の導電性膜４がマトリクス配線された電子源基板７１を用いて画像表示装置を作製した。作製手順を例を図１２と図１３を用いて説明する。
【０２８１】
先ず、上記複数の導電性膜４がマトリクス配線された電子源基板７１をリアプレート８１上に固定した後、基板７１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４１０℃で１０分以上焼成することで封着し、外囲器８８を作製した（図１２）。なお、リアプレート８１への基板７１の固定もフリットガラスで行った。
【０２８２】
蛍光膜８４は、黒色導電材９１と蛍光体９２とで構成された、ブラックストライプ配列のカラーの蛍光膜（図１３（ａ））とし、先にブラックストライプを形成し、その間隙部にスラリー法により各色蛍光体を塗布して蛍光膜８４を作製した。
【０２８３】
また、蛍光膜８４の内面側にはメタルバック８５を設けた。メタルバック８５は、蛍光膜８４を作製した後、蛍光膜８４の内面側表面の平滑化処理を行い、その後Ａｌを真空蒸着することで作製した。
【０２８４】
前述の封着を行う際、カラーの場合は各色蛍光体と前記各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。
【０２８５】
以上のようにして完成した外囲器８８内の排気を図５に示す真空排気装置を用いて、実施例９と同様に行い、約１．３×１０-4Ｐａまで排気した。その後、容器外端子Ｄox1ないしＤoxmとＤoy1ないしＤoynを通じ前述のマトリクス配線された複数の素子７４の素子電極２，３間に電圧を印加し、実施例５と同様にして導電性膜４を通電処理（フォーミング処理）することにより、前述した素子電極間の導電性膜４の各々に亀裂を形成することで、該導電性膜４の各々に電子放出部５を作成した。
【０２８６】
このように作成された電子放出部５は、パラジウム元素を主成分とする微粒子が分散配置された状態となり、その微粒子の平均粒径は３０Åであった。
【０２８７】
次に、外囲器８８内にベンゾニトリルを約１．３×１０-3Ｐａ導入した。かかるベンゾニトリルの導入も、図５に示す真空排気装置を用いて、実施例９と同様に行った。尚、真空チャンバーに接続された四重極質量分析器でチャンバー内の水分圧を測定した結果、ベンゾニトリルに対する水の分圧比は、０．０３３であった。次に、容器外端子Ｄox1ないしＤoxmとＤoy1ないしＤoynを通じ電子放出素子７４の素子電極２，３間に電圧を印加し活性化工程を行った。
【０２８８】
活性化工程での電圧印加条件は、実施例１と同様に行った。その後、ベンゾニトリルを排気した。
【０２８９】
尚、本実施例においても、上記活性化工程後の導電性膜上及び導電性膜の亀裂の内側にはカーボン膜が形成されていた。
【０２９０】
最後に安定化工程として、約１．３×１０-4Ｐａの真空度で、１５０℃、１０時間のベーキングを行った後、実施例１と同様の電圧印加（順方向の電圧印加）を行い、排気管をガスバーナーで熱することで溶着し外囲器８８の封止を行った。
【０２９１】
以上のように完成した本実施例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Ｄox1ないしＤoxmとＤoy1ないしＤoyn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。
【０２９２】
その結果、表示画像は、良好なコントラストが得られ、数時間表示させても、変化しなかった。
【０２９３】
（実施例１１）
本実施例では、図１１に示したような構成を有する単純マトリクス配置の電子源を用いて、図１２に示したような構成を有する画像形成装置を図２７に示した真空排気装置を用いて作製した例を示す。
【０２９４】
実施例５と同様に工程（ｈ）まで行い、絶縁性基板上に、下配線、層間絶縁層、上配線、素子電極、導電性膜等を形成し、この絶縁性基板を、フェースプレート、リアプレート、支持枠、排気管等からなる外囲器内に固定した。このとき、排気管を２本に増やした以外は、フェースプレート上の蛍光膜などを構成する部材や作製手順は、実施例５と同様に行った。
【０２９５】
次に、外囲器の２本の排気管３０５，３０６をそれぞれ図２７の真空チャンバー３０１と真空チャンバー３０２に接続し、ゲートバルブ３０３，３０４を開けて、排気装置で真空チャンバー３０１，３０２を介して外囲器内部を排気した。このときの真空チャンバー３０１，３０２に接続された圧力計で圧力を測定したところ、約１．３×１０-4Ｐａであった。その後、容器外端子Ｄox1ないしＤoxmとＤoy1ないしＤoynを通じ、前記各素子の素子電極間に電圧を印加し、実施例５と同様にして導電性膜を通電処理（フォーミング処理）することにより、素子電極間の導電性膜の各々に亀裂を形成することで、該導電性膜の各々に電子放出部を作成した。
【０２９６】
次に、ゲートバルブ３０４を閉じ、ゲートバルブ３０３を開け、外囲器内と真空チャンバー３０１，３０２を排気装置で排気した状態で、ニードルバルブを開けてベンゾニトリルを外囲器内に導入した。ベンゾニトリルは、アンプル内に保持され、アンプル内で気化したベンゾニトリルのガスは、水吸着フィルターとニードルバルブを介して真空チャンバー３０１へと導入され、外囲器、真空チャンバー３０２へと流れた。
【０２９７】
このときニードルバルブの開度を調整して、ベンゾニトリルの導入量を一定に保ち、真空チャンバー３０１での圧力は約５．０×１０-3Ｐａ、真空チャンバー３０２での圧力は８．０×１０-4Ｐａであった。
【０２９８】
また、真空チャンバー３０２に接続されている四重極質量分析装置（Ｑ−Ｍａｓｓ）で雰囲気測定を行ったところ、ベンゾニトリルに対する水の分圧比は０．０８であった。
【０２９９】
次に、容器外端子Ｄox1ないしＤoxmとＤoy1ないしＤoynを通じ、前記各素子の素子電極間に電圧を印加し、活性化を行った。
【０３００】
活性化工程での電圧印加条件は、実施例１と同様に行った。その後、ニードルバルブを閉じ、ゲートバルブ３０４を開け、ベンゾニトリルを排気した。
【０３０１】
尚、本実施例においても、上記活性化工程後の導電性膜上及び導電性膜の亀裂の内側にはカーボン膜が形成されていた。
【０３０２】
最後に安定化工程として、約１．３×１０-4Ｐａの真空度で、２００℃、１２時間のベーキングを行った後、実施例１と同様の電圧印加（順方向の電圧印加）を行い、２本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。
【０３０３】
以上のように完成した本実施例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Ｄox1ないしＤoxmとＤoy1ないしＤoyn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。
【０３０４】
その結果、表示画像は、良好なコントラストが得られ、数時間表示させても、変化しなかった。
【０３０５】
【発明の効果】
以上述べた本発明によれば、電子放出効率の高い電子放出素子、及び電子源を提供することができる。
【０３０６】
また、本発明によれば、駆動による電子放出特性の経時変化の極めて少ない電子放出素子、及び電子源を提供することができる。
【０３０７】
また、本発明によれば、駆動による放出電流の経時的な低下の少ない電子放出素子、及び電子源を提供することができる。
【０３０８】
また、本発明によれば、コントラストが良好な、より高品位な画像を形成し得る画像形成装置を提供することができる。
【０３０９】
また、本発明によれば、輝度、コントラストの経時的な低下の少ない画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる平面型の表面伝導型電子放出素子の一構成例を示す模式的平面図及び断面図である。
【図２】本発明に係わる垂直型の表面伝導型電子放出素子の一構成例を示す模式的平面図及び断面図である。
【図３】本発明に係わる電子放出素子の製造方法を説明するための工程図である。
【図４】本発明に係わる通電フォーミングの電圧波形の例を示す図である。
【図５】本発明に係わる活性化工程を行う真空装置の概略構成図である。
【図６】本発明に係わる活性化工程に用いられるマスフィルターの電極構造の例を示す模式図である。
【図７】本発明に係わる活性化工程の電圧波形の例を示す図である。
【図８】電子放出特性を測定するための測定評価装置の概略構成図である。
【図９】図８の測定評価装置における真空容器（試料室）の概略構成図である。
【図１０】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１１】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１２】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１３】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１４】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１５】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１６】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１７】実施例に係わる電子放出素子の製造方法を説明するための工程図である。
【図１８】実施例に係わる電子放出素子の製造方法を説明するための工程図である。
【図１９】実施例に係わる電子放出素子の製造方法を説明するための工程図である。
【図２０】実施例に係わる電子放出素子の製造方法を説明するための工程図である。
【図２１】実施例５及び実施例１０のマトリクス配線した電子源基板の一部を示す模式図である。
【図２２】図２１のＡ−Ａ’断面模式図である。
【図２３】図２１の電子源の製造工程図である。
【図２４】図２１の電子源の製造工程図である。
【図２５】実施例５及び実施例１０におけるフォーミング工程を説明するための図である。
【図２６】実施例４及び実施例５に係わる活性化工程を行う真空装置の概略構成図である。
【図２７】実施例１１に係わる活性化工程を行う真空装置の概略構成図である。
【符号の説明】
１  基板
２，３  素子電極
４  導電性膜
５  カーボン膜
２１  段差形成部
３１  排気管
３２  真空チャンバー
３３  ゲートバルブ
３４  排気装置
３５  圧力計
３６  四重極質量分析器
３７  ガス導入ライン
３８  ニードルバルブ
３９  導入物質源
４０  マスフィルター
４１  マスフィルターに連結された排気装置
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
５２  アノード電極５４に電圧を印加するための高圧電源
５３  素子の電子放出部より放出される放出電流Ｉeを測定するための電流計
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  真空容器
５６  排気装置
７１  電子源基板
７２  Ｘ方向配線
７３  Ｙ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  フェイスプレート
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，Ｘa  直流電圧源
１１０  電子源基板
１１１  Ｘ方向配線
１１２  表面伝導型電子放出素子
１２０  グリッド電極
１２１  電子通過孔
１５１  層間絶縁層
１５２  コンタクトホール
１５３  Ｃｒ膜
２５１  共通電極
２５２  電源
２５３  電流測定用抵抗
２５４  オシロスコープ
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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