JP2000251620A - 電子放出素子、電子源、それを用いた画像形成装置、およびそれらの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電子放出素子における、導電性薄膜の溶解や
凝集を抑え且つ大きな放出電流を得ると共に、電子放出
部近傍における絶縁性表面の表面電位を安定化し、良好
な電子放出特性を長期にわたり維持する。 【解決手段】 基体上に形成された、対向する一対の素
子電極と、素子電極に電気的に連絡して形成した導電性
薄膜と、導電性薄膜の一部に形成された電子放出部と、
からなる電子放出素子において、該導電性薄膜の少なく
とも一部を窒化物によって被覆する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子放出素子、該
電子放出素子を多数配置してなる電子源、および該電子
源を用いて構成した表示装置や露光装置などの画像形成
装置に関する。

【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」という）、金属／絶縁層／金属
型（以下「ＭＩＭ型」という）や表面伝導型電子放出素
子等がある。ＦＥ型の例として［Ｗ．Ｐ．Ｄｙｋｅ＆
Ｗ．Ｗ．Ｄｏｌａｎ：”Ｆｉｅｌｄ ｅｍｉｓｓｉｏ
ｎ”，Ａｄｖａｎｃｅ ｉｎＥｌｅｃｔｒｏｎ Ｐｈｙ
ｓｉｃｓ，８，８９（１９５６）］或いは［Ｃ．Ａ．Ｓ
ｐｉｎｄｔ：”ＰＨＹＳＩＣＡＬ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅ
ｓ ｏｆ ｔｈｉｎ−ｆｉｌｍ ｆｉｅｌｄ ｅｍｉｓ
ｓｉｏｎ ｃａｔｈｏｄｅｓ ｗｉｔｈ ｍｏｌｙｂｄ
ｅｎｉｕｍ ｃｏｎｅｓ”，Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙ
ｓ．，４７，５２４８（１９７６）］等に開示されたも
のが知られている。

【０００３】ＭＩＭ型の例としては［Ｃ．Ａ．Ｍｅａ
ｄ：”Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｔｕｎｎｅｌ−Ｅｍ
ｉｓｓｉｏｎ Ｄｅｖｉｃｅｓ”，Ｊ．Ａｐｐｌｙ．Ｐ
ｈｙｓ．，３２，６４６（１９６１）］等に開示された
ものがある。

【０００４】表面伝導型電子放出素子の例としては、
［Ｍ．Ｉ．Ｅｌｉｎｓｏｎ：ＲｅｃｉｏＥｎｇ．Ｅｌｅ
ｃｔｒｏｎ Ｐｈｙｓ．，１０，１２９０，（１９６
５）］等に開示されたものがある。

【０００５】表面伝導型電子放出素子は、基体上に形成
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 Ｆｉ
ｌｍｓ”，９，３１７（１９７２）］、Ｉｎ₂ Ｏ₃ ／Ｓ
ｎＯ₂ 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。

【０００６】表面伝導型電子放出素子の典型的な構成の
例としては、基体上に設けられた一対の素子電極間を連
絡する金属、窒化物などにより構成された導電性膜に、
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
放出部を形成したものが挙げられる。即ち、通電フォー
ミングとは、前記導電性膜の両側に直流電圧或いは非常
にゆっくりとした昇電圧例えば１Ｖ／分程度を印加通電
し、導電性膜を局所的に破壊、変形もしくは変質せし
め、電気的に高抵抗な状態にした電子放出部を形成する
処理である。尚、電子放出部は導電性膜の一部に亀裂が
発生しその亀裂付近から電子放出が行なわれるものであ
る。

【０００７】上記表面伝導型電子放出素子は、構造が簡
単で製造も容易であることから、大面積にわたって多数
配列して形成できる利点がある。そこで、この特徴を生
かすための種々の応用が研究されている。例えば表示装
置などの画像形成装置への応用が挙げられる。

【０００８】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、この表面伝導型電子放出素子の両端（両方の
素子電極）を配線（共通配線とも呼ぶ）によりそれぞれ
結線した行を多数配列（はしご型配置とも呼ぶ）した電
子源が挙げられる（特開平１−３１３３２号公報、同１
−２１３７４９号公報、同２−２５７５５２号公報）。
また、特に表示装置においては、液晶を用いた表示装置
と同様の平板型表示装置とすることが可能で、しかもバ
ックライトが不要な自発光型の表示装置として、表面伝
導型電子放出素子を多数配置した電子源と、この電子源
からの電子線の照射により可視光を発光する蛍光体とを
組合せた表示装置が提案されている（米国特許第５０６
６８８３号明細書）。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】前記電子源および画像
形成装置に適用さ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するために、一層安定な電子放
出特性および電子放出の効率向上が要望されている。こ
こでの効率は、表面伝導型電子放出素子の一対の素子電
極に電圧を印加した際に、両電極間に流れる電流（以
下、「素子電流Ｉｆ」という）と真空中に放出される電
流（以下、「放出電流Ｉｅ」という）との比で評価され
るものであり、素子電流Ｉｆが小さく、放出電流Ｉｅが
大きいことが望ましい。安定的に制御し得る電子放出特
性と効率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でき
る。また、低電流化に伴い、画像形成装置を構成する駆
動回路等の低コスト化も図ることができる。

【００１０】しかしながら、前記従来の電子放出素子に
あっては、電子放出特性の安定性および電子放出効率に
ついては、必ずしも満足なものが得られておらず、これ
を用いた画像形成装置の動作安定性なども同様に必ずし
も満足なものとは言い難いのが実状である。

【００１１】したがって、良好な電子放出特性を有し、
これを長時間にわたって保持し得る電子放出素子を実現
することが求められていた。

【００１２】本発明者等の検討により、電極間に、電子
放出部を有する導電性膜を備える電子放出素子（例えば
表面伝導型電子放出素子）の電子放出特性の劣化の主要
な原因の一つが、駆動に伴う導電性膜の変化であること
がわかった。この理由としては、電子放出素子は、前述
のように冷陰極電子放出素子であるが、駆動の際の電圧
印加により薄い導電性膜に比較的大きな素子電流Ｉｆが
流れ、電子放出部近傍で発熱による温度上昇が起こり、
これにより導電性膜が局所的に溶融ないし凝集を起こす
のであろうと考えられる。

【００１３】一方、パネル作製時の熱工程（封着工程
等）において、導電性膜が凝集することもある。したが
って、電子放出素子の劣化を抑制し寿命を延ばすために
は、導電性膜の材料として高融点の物質を用いることが
望ましい。

【００１４】しかしながら、高融点の材質により導電性
膜を形成した場合、前述の通電処理による電子放出部の
形成（通電フォーミング）を行なうために、大きな電力
を要し、結果として好ましい電子放出特性が得られなく
なる場合がある。また、ディスプレイ装置に利用する場
合のように、同一基板上に複数の電子放出素子を配設
し、例えば同一の配線に接続された複数の素子を同時に
通電フォーミングを行なう場合、全体として大きな電流
が必要となり、このため配線の電流容量を大きくするこ
とが必要となる。また配線の電気抵抗による電圧降下が
顕著となるため、各素子に印加される実効電圧が素子毎
に異なってしまい、均一なフォーミングが難しくなるな
どの問題がある。さらに、上述した問題を何らかの手法
により回避し、導電性膜の材質として高融点金属を使用
できたとしても、その具体的な材料として考えられる
Ｗ、Ｍｏ、Ｎｂ等は、比較的大きな仕事関数を有する。
この点は大きな放出電流を得るためには好ましくない性
質である。

【００１５】したがって、通電フォーミングに要する電
力が小さく、溶解や凝集が起こりにくく、且つ大きな放
出電流の得られる導電性膜を実現することが望まれてい
る。

【００１６】上記課題に対して、導電性簿膜上に融点の
高い金属酸化物層を形成する手法が開示されている（特
開平０９−１０２２６７号公報）。これによれば、導電
性薄膜が金属酸化物層によって被覆されているため、導
電性薄膜の溶解や凝集が起こりにくく、且つ大きな放出
電流の得られる導電性膜が実現されている。しかしなが
ら、一般に、融点の高い金属酸化物は電気抵抗が高く、
上述の電子放出効率を大きくするために、蛍光体からな
る画像形成用部材に高い電圧を印加した場合、電子放出
部近傍において、金属酸化物層の表面電位が不安定とな
り、それに起因して電子放出特性が不安定となる場合が
あるため、材料の選択が重要であった。

【００１７】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
ので、導電性薄膜の溶解や凝集を抑え且つ大きな放出電
流を得ると共に、電子放出部近傍における絶縁性表面の
表面電位を安定化し、良好な電子放出特性を長期にわた
り維持する電子放出素子、それを用いた電子源および画
像形成装置と、それらの製造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】上記目的を達成するた
め、本発明は以下の構成を有する。

【００１９】すなわち、本発明の電子放出素子は、基体
上に設けた対向する一対の素子電極と、素子電極間を電
気的に連絡して設けた導電性薄膜と、電子放出部を有す
る導電性膜とを備えてなる電子放出素子において、該導
電性膜の少なくとも一部が窒化物によって被覆されてい
ることを特徴とし、通常、さらに炭素、炭素化合物また
は両者の混合物よりなる堆積層を前記電子放出部に有す
る。

【００２０】ここで、窒化物による被覆は、導電性膜上
に厚さ５〜１０ｎｍの層状に形成されていることが好ま
しい。

【００２１】この窒化物薄膜を構成する物質としては、
Ｂ、Ａｌ、Ｃ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎ
ｂ、Ｔａ、Ｃｒ、ＭｏおよびＷからなる群より選ばれる
少なくとも１種類の金属（或は半金属）元素の窒化物を
含むことが好ましい。

【００２２】本発明の電子源は、上記本発明の電子放出
素子を、基体上に複数、配列形成したことを特徴とす
る。

【００２３】本発明の画像形成装置は、上記本発明の電
子源と、該電子源より放出される電子線を照射されるこ
とにより画像を形成する画像形成部材を真空容器内に内
包してなることを特徴とする。

【００２４】また、本発明の製造方法は、上記本発明の
電子放出素子、電子源または画像形成装置を製造する方
法であって、少なくとも導電性薄膜を窒化物薄膜で被覆
する工程と、フォーミング工程を含むことを特徴とし、
通常、フォーミング工程後に炭素、炭素化合物または両
者の混合物よりなる堆積層を形成する活性化工程を行う
ものである。

【００２５】上述のように、本発明は、電子放出素子、
この電子放出素子を複数備えた電子源、これを用いた画
像形成装置およびこれらの製造方法に関わるもので、各
発明の構成および作用を以下に詳細に説明する。

【００２６】

【発明の実施の形態】本発明を適用し得る電子放出素子
の基本的構成には大別して、平面型および垂直型の２つ
がある。

【００２７】先ず、平面型の電子放出素子について説明
する。

【００２８】図１は、本発明を適用可能な平面型の電子
放出素子の構成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。

【００２９】図１においては１は基板、２と３は素子電
極、４は導電性膜、５は電子放出部、６は窒化物薄膜、
７は炭素ないし炭素化合物ないしそれらの混合物の膜で
ある。尚、該窒化物薄膜６は導電性膜４全領域を被覆し
て形成するのが好ましい。

【００３０】基板１としては、石英ガラス、Ｎａ等の不
純物含有量を減少したガラス、青板ガラス、青板ガラス
にスパッタ法等により形成したＳｉＯ₂ を積層したガラ
ス基板およびアルミナ等のセラミックスおよび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る。これは例えば
Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｕ、Ｍｏ、Ｗ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｃ
ｕ、Ｐｄ等の金属或いは合金、およびＰｄ、Ａｇ、Ａ
ｕ、ＲｕＯ₂ 、Ｐｄ−Ａｇ等の金属或いは窒化物とガラ
ス等から構成される印刷導体、Ｉｎ₂ Ｏ₃ −ＳｎＯ₂ 等
の透明導電体およびポリシリコン等の半導体材料等から
適宜選択することができる。

【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〜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〜数μｍの範囲とすることができる。

【００３３】尚、図１に示した構成だけでなく、基板１
上に、導電性膜４、窒化物薄膜６、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。

【００３４】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間の抵抗値および
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、数百ｐｍ〜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１０² 〜１０⁷ Ω／□の
値である。なおＲｓとは、厚さがｔ、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）とおいた時に現れる量であり、抵抗率をＰとすれ
ば、Ｒｓ＝Ｐ／ｔである。本願明細書において、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らに限られるものではな
く、膜に間隙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。

【００３５】本発明では高融点の窒化物薄膜で被覆する
ため、導電性膜４を構成する材料は、比較的小さな電力
で良好な電子放出部を形成できるものを選ぶことがで
き、例えばＮｉ、Ａｕ、ＰｄＯ、Ｐｄ、Ｐｔなどの導電
材料を選ぶことができる。

【００３６】導電性膜４の材料としては、上述した材料
の中でもＰｄＯが、有機ＰｄＯ化合物の大気中焼成によ
り容易に微粒子膜が形成できること、半導体であるため
比較的電気伝導率が低く、前記の抵抗値Ｒｓを得るため
の膜厚に対するプロセスマージンが広いこと、電子放出
部形成後に容易に還元して金属Ｐｄとすることができ、
導電性膜の抵抗を低減することができること、等の点で
好適である。しかし、本発明の効果は、ＰｄＯや前記の
材料を用いた場合に限られるものではない。

【００３７】電子放出部５は、導電性膜４の一部に形成
された間隙および好ましくは、後述する活性化により形
成される炭素膜により構成される。電子放出部５の内部
には、数百ｐｍ〜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、或いは全ての元素を含
有するものとなる。

【００３８】尚、本発明においては、電子放出部５に
は、さらに次に述べる窒化物薄膜６を構成する元素の一
部或いは全部と同様の物質を含むことがある。

【００３９】窒化物薄膜６は、単一元素の一元系窒化物
とは限らず、複数の金属、非金属元素を含む多元系窒化
物であっても良く、導電性膜４の材料に比べ高硬度、高
融点を有する。これにより導電性膜４の熱融解や熱凝集
による電子放出特性の劣化を防止することを目的とする
ものである。

【００４０】窒化物薄膜を用いる理由として、高融点を
有する以外に、前述のフォーミング工程などで導電性膜
の一部に形成した間隙内に、後述の活性化工程により堆
積した炭素および炭素化合物との反応性の低さが挙げら
れる。

【００４１】ここで言う反応性とは、活性化工程あるい
は駆動中の熱により、炭素および炭素化合物が他の部材
の構成元素と反応し、より高い蒸気圧を有する化合物と
なって脱離してゆく現象を含む。このような、炭素およ
び炭素化合物の脱離は、素子特性の劣化を引き起こす。

【００４２】特に、酸化物に対しては、炭素および炭素
化合物が酸素と反応し、蒸気圧の高い一酸化炭素となる
可能性があるため、注意が必要であった。

【００４３】なお、炭素および炭素化合物が他の部材の
構成元素と反応する過程は、直接接触している部位で生
じたり、放電等の影響で部材表面がガス化した際に生じ
たり、さまざまな可能性が考えられる。

【００４４】本発明の窒化物簿膜においては、窒素と、
炭素および炭素化合物との反応によって高い蒸気圧の化
合物を生成しない金属、炭素、ホウ素等で構成されるた
め、仮に窒化物薄膜が放電等の影響で一部ガス化したと
しても、炭素および炭素化合物に対して上述のような影
響は及ぼさないと考えられる。

【００４５】本発明における、窒化物薄膜６による導電
性膜４の被覆の状態を図２に模式的に示す。窒化物薄膜
６は、図２（ａ）に示すように導電性膜４を構成する微
粒子の隙間に含まれている場合、図２（ｂ）に示すよう
に導電性膜４上に薄膜を形成する場合、さらには図２
（ｃ）に示すように導電性膜４の微粒子全体を覆ってい
る場合があり、いずれの場合も本発明は有効である。

【００４６】本発明では、このように導電性膜４が高硬
度、高融点を有する窒化物薄膜６で覆われているため、
間隙幅の細い電子放出部を形成できるとともに、駆動時
に電子放出部近傍で導電性膜が融解、凝集することを抑
制することができ、長時間にわたって、安定した電子放
出特性を保持することができる。

【００４７】さらに後述するように、パネル作製時の熱
工程における導電性膜の変化も抑制できる。

【００４８】図２（ａ）のように導電性膜４を構成する
微粒子の間隙に、窒化物薄膜６が含まれる場合には、そ
の含有率は、上記導電性膜４と窒化物薄膜６の全体にお
ける窒化物中の金属元素のモル比にして５０％以下であ
ることが望ましい。これは、これ以上の含有率である場
合、導電性膜４の導電性が損なわれる場合があり、また
通電フォーミングに必要な電力が大きくなるためであ
る。また、含有率が１０％以下の場合は導電性膜４の融
解、凝集による電子放出特性の劣化を充分に抑制できな
くなる場合があるため、含有率は１０％以上であること
が望ましい。

【００４９】図２（ｂ）のように、窒化物被膜が導電性
膜４を被覆して形成される場合には、膜厚が１０ｎｍ以
下であることが望ましい。即ち、窒化物薄膜の膜厚が厚
過ぎると、通電フォーミングに必要な電力が大きくなっ
てしまい、その結果電子放出特性が不十分なものとなっ
てしまったり、場合によってはフォーミングができなく
なってしまう。さらに窒化物薄膜が絶縁体の場合には、
後述のアノード電極に高い電圧を印加した状態で素子を
駆動した時に該窒化物簿膜がチャージアップを起こし
て、これにより素子の周辺の等電位面が変化して、放出
される電子の軌道が変動する場合がある。

【００５０】また、窒化物薄膜の膜厚が５ｎｍ未満とな
ると導電性膜の融解、凝集による電子放出特性の劣化を
充分に抑制できなくなる場合があるため、該膜厚は５ｎ
ｍ以上であることが望ましい。

【００５１】さらに、図２（ｃ）のような構成の場合、
上述の二つの条件を満たす条件の内で好適な条件を選択
する。この場合、窒化物薄膜６の典型的な好適条件は、
例えば膜厚が５ｎｍで、導電性膜４の隙間に約３０％侵
入する程度である。

【００５２】窒化物薄膜は、複数の金属、非金属元素を
含む多元系窒化物とすることによって、容易に抵抗調整
をおこなうことができる。窒化物簿膜の抵抗は、低すぎ
ると通電フォーミングが不能となったり、またフォーミ
ングできたとしても電流がリークしてしまい素子に適正
な電圧が印加されない場合がある。また、抵抗が高すぎ
るても、帯電の影響による素子劣化が生じる場合があ
る。したがって、窒化物薄膜の抵抗は、１０⁴ Ω／□か
ら１０¹⁰Ω／□であることが望ましい。

【００５３】以上述べて来た特性を満足する窒化物薄膜
としては、Ｂ、Ａｌ、Ｃ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈ
ｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗより選ばれる一元
系、多元系の窒化物等が挙げらる。

【００５４】これらの窒化物の中には高温大気中で不安
定であるものも含まれるが、本発明の効果はこのことに
より制限されるものではなく、使用環境や使用目的に応
じて好適なものを選択することができる。

【００５５】これらの窒化物薄膜６を形成する方法とし
ては、スパッタ法、反応性スパッタ法、プラズマＣＶＤ
法、電子ビーム蒸着法、イオンプレーティング法、イオ
ンビームアシスト蒸着法等の薄膜形成手段により導電性
膜上に形成することができる。

【００５６】例えば、一元系金属窒化物であるＴｉＮを
スパッタ法で成膜する場合は、ＴｉもしくはＴｉＮのタ
ーゲットを窒素あるいはアンモニアを含むガス中でスパ
ッタすることにより、スパッタ金属原子を窒化して、窒
化物薄膜が得られる。窒素あるいはアンモニア分圧、成
膜速度等のスパッタ条件を調整することにより、窒化物
薄膜中の窒素量が変化するが、十分窒化させたほうが膜
の電気的および機械的安定性が良い。

【００５７】多元系の窒化物を成膜する場合は、あらか
じめ組成を調整した窒化物ターゲットを用いることも可
能である。

【００５８】一方、これらの窒化物薄膜の多くは電気的
に絶縁性である。導電性膜４と電子放出部５を絶縁性の
窒化物で覆った場合、膜厚が厚過ぎると電子放出を妨げ
その特性に悪影響を及ぼすことがある。また、前述の様
に電子放出部から放出された後、導電性膜に入射する電
子によりチャージアップし、使用上問題が生ずる場合が
ある。

【００５９】また、窒化物薄膜に導電性を付与した場
合、窒化物薄膜の伝導度が導電性膜の伝導度に対して無
視できなくなると、通電フォーミング処理に必要な電力
が大きくなってしまうなどの問題も生ずる。

【００６０】上記のような事情について検討した結果、
窒化物薄膜が絶縁性であっても、窒化物薄膜６による被
膜の厚さが３ｎｍ以上１０ｎｍ以下であれば良い。この
範囲であれば電子放出特性に対する悪影響は少なく、駆
動による特性の劣化を抑制する効果を示す。しかし、窒
化物の形態、緻密度等によっても好適な条件は変化し得
ると思われ、上記の条件は必ずしも絶対的なものではな
い。

【００６１】次に、垂直型電子放出素子について説明す
る。

【００６２】図３は、本発明の垂直型電子放出素子の一
例を示す模式図である。

【００６３】図３においては、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および
３、導電性膜４、電子放出部５および窒化物薄膜６は、
前述した平面型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。段差形成部２１の膜厚は、
先に述べた平面型電子放出素子の素子電極間隔Ｌに対応
し、数百ｎｍ〜数十μｍの範囲とすることができる。こ
の膜厚は、段差形成部２１の製法、および、素子電極間
に印加する電圧を考慮して設定されるが、数十ｎｍ〜数
μｍの範囲が好ましい。

【００６４】導電性膜４は、素子電極２および３と段差
形成部２１作製後に、該素子電極２および３の上に積層
される。電子放出部５は、図３においては、段差形成部
２１の側端面に形成されているが、作製条件、フォーミ
ング条件等に依存し、形状、位置ともこれに限られるも
のではない。

【００６５】上述の電子放出素子の製造方法としては様
々な方法が考えられるが、図１に示した構成の電子放出
素子の場合を例に、図４に基づいてその一例を説明す
る。なお、図４において図１と同じ符号は同じ部材を指
すものである。

【００６６】１）基板１を洗剤、純水および有機溶剤等
を用いて充分に洗浄し、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
４（ａ））。

【００６７】２）素子電極２，３を設けた基板１に、有
機金属溶液を塗布して、有機金属薄膜を形成する。有機
金属溶液は、前述の導電性膜４の材料の金属を主元素と
する有機金属化合物の溶液である。有機金属薄膜を加熱
焼成処理し、リフトオフ、エッチング等によりパターニ
ングし、導電性膜４を形成する。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の形成方法
はこれに限られるものではなく、真空蒸着法、スパッタ
法、ＣＶＤ法、分散塗布法、ディッピング法、スピンコ
ート法等を用いることもできる。次に、導電性膜４を形
成した基板１に、導電性膜４の材料と比べて高硬度、高
融点の窒化物薄膜６をスパッタ法により形成する（図４
（ｂ））。また本発明において、窒化物薄膜６は導電性
膜４の全領域を被覆して形成するのが好ましく、特定の
形状にパターニングする必要は特段にないが、上記工程
２）で説明した導電性膜４と同時にパターニングするこ
ともできる。ここでは、窒化物薄膜６の形成方法として
スパッタ法を挙げて説明したが、これに限られるもので
はなく、反応性スパッタ法、プラズマＣＶＤ法、電子ビ
ーム蒸着法、イオンプレーティング法、イオンビームア
シスト蒸着法等の薄膜形成手段により窒化物薄膜６を導
電性膜４上に形成することができる。

【００６８】３）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
方法を説明するが、本発明にかかわるフォーミング工程
はこれに限られるものではなく、導電性膜４に間隙を形
成させる方法であればいかなる方法でも良い。素子電極
２，３間に、不図示の電源を用いて通電を行うと、導電
性膜４および窒化物膜６の一部に、第一の間隙８が形成
される（図４（ｃ））。通電フォーミングによれば導電
性膜４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（図１の
５）を構成する。尚、上述したように、通電フォーミン
グの前に窒化物薄膜６を形成した場合には、同時に窒化
物薄膜６にも局所的に破壊、変形もしくは変質などの構
造の変化を起こす場合がある。通電フォーミングの電圧
波形の例を図５に示す。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５（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５（ｂ）
に示した手法がある。図５（ａ）におけるＴ１およびＴ
２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〜１
００ｍｓｅｃ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
態などに応じて適宜選択される。このような条件のも
と、例えば１．３×１０^-3Ｐａ程度ないしそれ以下の適
当な圧力の真空雰囲気中で数秒〜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。また、パ
ルス波高値やパルス幅、パルス間隔などについても上述
の値に限るものではなく、電子放出部が良好に形成され
るように、適当な値を選択することができる。図５
（ｂ）におけるＴ１およびＴ２は、図５（ａ）に示した
も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程度
ず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、フォーミングのためのパルスがオフになってい
る期間中に、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ことが好ましい。

【００６９】４）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。活性化工程とは、この工程
により、素子電流Ｉｆ、放出電流Ｉｅが、著しく変化す
る工程である。活性化工程は、例えば、有機物質のガス
を含有する雰囲気下で、通電フォーミングと同様に、パ
ルスの印加を繰り返すことで行うことができる。この雰
囲気は、例えば油拡散ポンプやロータリーポンプなどを
用いて真空容器内を排気した場合に雰囲気内に残留する
有機ガスを利用して形成することができる他、イオンポ
ンプなどにより一旦充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。この時
の好ましい有機物質のガス圧は、前述の応用の形態、真
空容器の形状や、有機物質の種類などにより異なるため
場合に応じ適宜設定される。適当な有機物質としては、
アルカン、アルケン、アルキンの脂肪族炭化水素類、芳
香族炭化水素類、アルコール類、アルデヒド類、ケトン
類、アミン類およびフェノール、カルボン酸、スルホン
酸等の有機酸類を挙げることができ、具体的には、メタ
ン、エタン、プロパンなどＣ_n Ｈ_2n+2で表わされる飽和
炭化水素、エチレン、プロピレンなどＣ_n Ｈ_2n等の組成
式で表わ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
ン酸等或いはこれらの混合物が使用できる。この処理に
より、雰囲気中に存在する有機物質から、炭素ないし炭
素化合物ないしそれらの混合物（図４（ｄ）の７）が、
窒化物膜６および導電性膜４上に堆積するとともに、前
記フォーミングで形成した第一の間隙８内の基板１上
に、第一の間隙８よりも狭い第二の間隙９を形成するこ
とで、素子電流Ｉｆ、放出電流Ｉｅが著しく上昇する。
なお、図では、上述した第一の間隙８および第二の間隙
９が完全に分離しているように模式的に描いたが、部分
的に繋がっている場合もある（図４（ｄ））。

【００７０】活性化工程の終了判定は、素子電流Ｉｆと
放出電流Ｉｅを測定しながら適宜行う。なお、パルス
幅、パルス間隔、パルス波高値などは適宜設定される。
素子に堆積される炭素ないし炭素化合物ないし両者の混
合物とは、例えばグラファイト（いわゆるＨＯＰＧ、Ｐ
Ｇ、ＧＣを包含する。ＨＯＰＧはほぼ完全なグラファイ
トの結晶構造、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およびアモルファス
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。

【００７１】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
ことができる。前記活性化の工程で、排気装置として油
拡散ポンプやロータリーポンプを用い、これから発生す
るオイル成分に由来する有機ガスを用いた場合は、この
成分の分圧を極力低く抑える必要がある。真空容器内の
有機成分の分圧は、上記の炭素ないし炭素化合物ないし
両者の混合物がほぼ新たに堆積しない分圧で１．３×１
０^-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時に
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易くするのが好
ましい。この時の加熱条件は、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、１×１０^-5Ｐａ以下が好まし
く、さらに１．３×１０^-6Ｐａ以下が特に好ましい。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、有機物質が充分除去されていれば、
真空度自体は多少低下しても充分安定な特性を維持する
ことができる。このような真空雰囲気を採用することに
より、新たな炭素ないし炭素化合物ないし両者の混合物
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Ｉｅが安定する。

【００７２】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６、図７を参照しながら
説明する。

【００７３】図６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特性評価装置としての機能
をも兼ね備えている。図６においても、図１に示した部
位と同じ部位には図１に付した符号と同一の符号を付し
ている。図６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。即ち、１は電子放出素子を構成する基体
であり、２および３は素子電極、４は導電性膜、５は電
子放出部、６は窒化物薄膜である。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より放出され
る放出電流Ｉｅを補足するためのアノード電極である。
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は素子の電子放出部５より放出される放出電流
Ｉｅを測定するための電流計である。一例として、アノ
ード電極の電圧を１ｋＶ〜１０ｋＶの範囲とし、アノー
ド電極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。

【００７４】真空容器５５内には、不図示の真空計等の
真空雰囲気下での測定に必要な機器が設けられていて、
所望の真空雰囲気下での測定評価を行えるようになって
いる。排気ポンプ５６は、ターボポンプ、ロータリーポ
ンプからなる通常の高真空装置系とさらに、イオンポン
プ等からなる超高真空装置系とにより構成されている。
ここに示した電子源基板を配した真空処理装置の全体
は、不図示のヒーターにより加熱できる。したがって、
この真空処理装置を用いると、前述の通電フォーミング
以降の工程も行うことができる。

【００７５】図７は、図６に示した真空処理装置を用い
て測定された放出電流Ｉｅ、素子電流Ｉｆと素子電圧Ｖ
ｆの関係を模式的に示した図である。図７においては、
放出電流Ｉｅが素子電流Ｉｆに比べて著しく小さいの
で、任意単位で示している。なお、縦・横軸ともリニア
スケールである。

【００７６】図７から明らかなように、本発明の電子放
出素子は、放出電流Ｉｅに関して３つの特徴的性質を有
する。即ち、 （ｉ）本発明の電子放出素子はある電圧（しきい値電圧
と呼ぶ、図７中のＶｔｈ）以上の素子電圧を印加すると
急激に放出電流Ｉｅが増加し、一方しきい値電圧Ｖｔｈ
以下では放出電流Ｉｅがほとんど検出されない。つま
り、放出電流Ｉｅに対する明確なしきい値電圧Ｖｔｈを
持った非線形素子である。 （ｉｉ）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。 （ｉｉｉ）アノード電極５４に補足される放出電荷は、
素子電圧Ｖｆを印加する時間に依存する。つまり、アノ
ード電極５４に補足される電荷量は、素子電圧Ｖｆを印
加する時間により制御できる。

【００７７】以上の説明に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。

【００７８】図７（ａ）には、素子電流Ｉｆが素子電圧
Ｖｆに対して単調増加する（以下、「ＭＩ特性」とい
う）例を実線に示した。図７（ｂ）には、素子電流Ｉｆ
が素子電圧Ｖｆに対して電圧制御型負性抵抗特性（以下
「ＶＣＮＲ特性」という）を示す場合を示した。いずれ
の特性を示すかは、電子放出素子の製法および測定装置
の測定条件などに依存する。但し、素子電流Ｉｆが素子
電圧Ｖｆに対してＶＣＮＲ特性を示す場合でも、放出電
流Ｉｅは素子電圧Ｖｆに対してＭＩ特性を示す。

【００７９】図８は、一定の素子に一定のパルス電圧を
印加しながら、長時間駆動した時の放出電流Ｉｅの時間
変化を模式的に示したものである。図中実線で示したの
は本発明の素子、破線で示したのは窒化物薄膜を形成し
ない比較用の素子の特性を示すものである。この様に本
発明の素子では電子放出特性が長時間にわたり安定に保
持される。これは、窒化物薄膜６によって電子放出部５
の近傍における導電性膜５の凝集などによる劣化が抑制
されるためであろうと推測される。

【００８０】以上のように本発明の電子放出素子の特徴
のため、基板上に複数の素子を配置した電子源や、これ
を利用した画像形成装置においても、入力信号に応じて
容易に放出電子量を制御することができるとともに、長
時間にわたり安定に電子を放出でき良好な画像形成が可
能となり、多方面への応用が期待される。

【００８１】次に、本発明の電子源の一例として前述の
電子放出素子を複数配置した電子源について述べる。先
ず、電子放出素子の配列方式について説明する。

【００８２】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。

【００８３】一例として、並列に配置した多数の電子放
出素子の個々の両端で配線に接続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、該電子放出素子の上方に配した
制御電極（グリッドとも呼ぶ）により、電子放出素子か
らの電子を制御駆動するはしご状配置のものがある。こ
れとは別に、電子放出素子をＸ方向およびＹ方向に行列
上に複数個配し、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
ものはいわゆる単純マトリクス配置である。先ず単純マ
トリクス配置について以下に詳述する。

【００８４】本発明の電子放出素子については、前述し
た通り（ｉ）ないし（ｉｉｉ）の特性がある。即ち、電
子放出素子からの放出電子は、しきい値電圧以上では対
向する素子電極間に印加するパルス状電圧の波高値と幅
で制御できる。一方、しきい値電圧以下では、ほとんど
放出されない。この特性によれば、多数の電子放出素子
を配置した場合においても、個々の素子に、パルス状電
圧を適宜印加すれば、入力信号に応じて、電子放出素子
を適宜選択して電子放出量を独立に制御できる。

【００８５】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９を用いて説明する。図９において、基板１は既
に説明したようなガラス基板であり、この基板１上に配
列された電子放出素子１０４の個数および形状は、用途
に応じて適宜設定される。

【００８６】ｍ本のＸ方向配線１０２は、Ｄｘ１、Ｄｘ
２・・・Ｄｘｍからなり、基板１上に真空蒸着法、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。また、多数の電子放出素子１０４
にほぼ均等に電圧が供給されるよう、配線の材料、膜
厚、幅は適宜設計される。Ｙ方向配線１０３は、Ｄｙ
１、Ｄｙ２・・・Ｄｙｎのｎ本の配線よりなり、Ｘ方向
配線１０２と同様に形成される。これらｍ本のＸ方向配
線１０２とｎ本のＹ方向配線１０３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。尚、ｍ，ｎは、共に正の整数である。

【００８７】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１０２を形成した基板１の
全面或いは一部に所望の形状で形成され、特に、Ｘ方向
配線１０２とＹ方向配線１０３の交差部の電位差に耐え
得るように、膜厚、材料、製法が適宜設定される。Ｘ方
向配線１０２とＹ方向配線１０３は、それぞれ外部端子
として引き出されている。

【００８８】放出素子１０４を構成する一対の対向する
電極（不図示）は、ｍ本のＸ方向配線１０２とｎ本のＹ
方向配線１０３と導電性金属等からなる結線１０５によ
って電気的に接続されている。

【００８９】ここでｍ本のＸ方向配線１０２とｎ本のＹ
方向配線１０３を構成する材料、結線１０５を構成する
材料および一対の素子電極を構成する材料は、その構成
元素の一部或いは全部が同一であっても、またそれぞれ
異なっていてもよい。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。素子電極を構成する材
料と結線１０５および配線１０２，１０３の材料が同一
である場合には、素子電極に接続した配線１０２，１０
３等は素子電極と総称する場合もある。また、電子放出
素子１０４は、基板１上或いは不図示の層間絶縁層上の
いずれに形成しても良い。

【００９０】また、詳しくは後述するが、前記Ｘ方向配
線１０２には、Ｘ方向に配列した放出素子１０４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
加手段が電気的に接続される。

【００９１】一方、Ｙ方向配線１０３には、Ｙ方向に配
列した電子放出素子１０４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電気的に接続
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。

【００９２】次に、以上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１０
〜図１２を用いて説明する。図１０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１１は、図１
０の画像形成装置に使用される蛍光膜の模式図である。
図１２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。

【００９３】図１０において、１は上述のように電子放
出素子を複数配した電子源の基板、１１１は基板１を固
定したリアプレート、１１６はガラス基板１１３の内面
に蛍光膜１１４とメタルバック１１５等が形成されたフ
ェースプレートである。１１２は支持枠であり、該支持
枠１１２には、リアプレート１１１、フェースプレート
１１６が低融点のフリットガラスなどを塗布し４００〜
５００℃で１０分間以上焼成することにより封着して外
囲器１１８を構成している。

【００９４】本発明においては、例えば微粒子膜からな
る導電性膜は高融点の窒化物薄膜で被覆されているた
め、高温での封着にも融解や凝集を起こさない。なお、
フリットガラス焼成の雰囲気は窒化物薄膜の性質によ
り、大気中、窒素中あるいは不活性ガス中で行うことが
できる。

【００９５】図１０において、１０２、１０３は電子放
出素子１０４の一対の素子電極２，３と接続されたＸ方
向配線およびＹ方向配線で、それぞれ外部端子Ｄｘ１な
いしＤｘｍ、Ｄｙ１ないしＤｙｎを有している。

【００９６】外囲器１１８は、上述の如く、フェースプ
レート１１６、支持枠１１２、リアプレート１１１で構
成される。リアプレート１１１は主に基板１の強度を補
強する目的で設けられるため、基板１自体で充分な強度
を持つ場合は別体のリアプレート１１１は不要とするこ
とができる。即ち、基板１に直接支持枠１１２を封着
し、フェースプレート１１６、支持枠１１２および基板
１で外囲器１１８を構成しても良い。一方、フェースプ
レート１１６、リアプレート１１１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
に対して充分な強度を持つ外囲器１１８を構成すること
もできる。

【００９７】蛍光膜１１４は、モノクロームの場合は蛍
光体のみから構成することができる。カラーの蛍光膜の
場合は、蛍光体の配列によりブラックストライプ（図１
１（ａ））或いはブラックマトリクス（図１１（ｂ））
などと呼ばれる黒色導電材１２１と蛍光体１２２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１２２間の塗り分け部を黒
くすることで混色等を目立たなくすることと、蛍光膜１
１４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。ブラックストライプ等の黒色導電材１
２１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、光の透過および反射が
少ない材料を用いることができる。

【００９８】ガラス基板１１３に蛍光体１２２を塗布す
る方法は、モノクローム、カラーによらず、沈殿法、印
刷法等が採用できる。蛍光膜１１４の内面側には、通常
メタルバック１１５が設けられる。メタルバック１１５
を設ける目的は、蛍光体１２２の発光のうち内面側への
光をフェースプレート１１６側へ鏡面反射させることに
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１１８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１
２２を保護すること等である。メタルバック１１５は、
蛍光膜１１４作製後、蛍光膜１１４の内面側表面の平滑
化処理（通常、「フィルミング」と呼ばれる）を行い、
その後Ａｌを真空蒸着等を用いて堆積させることで作製
できる。

【００９９】フェースプレート１１６には、さらに蛍光
膜１１４の導電性を高めるため、蛍光膜１１４の外面側
に透明電極（不図示）を設けてもよい。

【０１００】前述の封着を行う際には、カラーの場合は
各色蛍光体と電子放出素子とを対向させなくてはいけな
いため、十分な位置合わせを行う必要がある。

【０１０１】外囲器１１８内は、前述の個別の電子放出
素子１０４に対する安定化工程と同様に、適宜加熱しな
がら、イオンポンプとソープションポンプなどからなる
オイルフリーの排気装置により不図示の排気管を通じて
排気し、１０^-5Ｐａ程度の圧力の、有機物質の少ない雰
囲気にした後、封止される。また、外囲器１１８を封止
した後の圧力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１１８の封止を行う直前或い
は封止後に抵抗加熱、高周波加熱などにより、外囲器１
１８内の所定の位置に配置したゲッター（不図示）を加
熱し、蒸着膜を形成する処理であり。ゲッターは通常Ｂ
ａ等が主成分であり、該蒸着膜の吸着作用により、例え
ば１０^-3〜１０^-5Ｐａの圧力を維持するためのものであ
る。

【０１０２】なお、前述したフォーミング処理以降の電
子放出素子の各製造工程は、真空処理装置内で行うこと
も、外囲器１１８を封止した後行うことも可能であり、
目的に応じて、適当な工程が選択される。その内容は個
別の電子放出素子の製造方法に関して前述した手順に準
ずるものである。

【０１０３】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ための駆動回路の構成例につ
いて、図１２を用いて説明する。図１２において、２０
１は画像表示パネル、２０２は走査回路、２０３は制御
回路、２０４はシフトレジスタである。２０５はライン
メモリ、２０６は同期信号分離回路、２０７は変調信号
発生器、ＶｘおよびＶａは直流電圧源である。

【０１０４】表示パネル２０１は、端子Ｄｘ１ないしＤ
ｘｍ、端子Ｄｙ１ないしＤｙｎ、および高圧端子Ｈｖを
介して外部の電気回路と接続している。端子Ｄｘ１ない
しＤｘｍには、表示パネル２０１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）ずつ順次駆動するための
走査信号が印加される。

【０１０５】端子Ｄｙ１ないしＤｙｎ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ための変調信号が印加される。高
圧端子Ｈｖには、直流電圧源Ｖａより、例えば１０ｋＶ
の直流電圧が供給されるが、これは電子放出素子から放
出される電子ビームに蛍光体を励起するのに十分なエネ
ルギーを付与するための加速電圧である。

【０１０６】走査回路２０２について説明する。同回路
は、内部にＭ個のスイッチング素子を備えたもので（図
中、Ｓ１ないしＳｍで模式的に示している）ある。各ス
イッチング素子は、直流電圧源Ｖｘの出力電圧もしくは
０Ｖ（グランドレベル）のいずれか一方を選択し、表示
パネル２０１の端子Ｄｘ１ないしＤｘｍと電気的に接続
される。Ｓ１ないしＳｍの各スイッチング素子は、制御
回路２０３が出力する制御信号Ｔｓｃａｎに基づいて動
作するものであり、例えばＦＥＴのようなスイッチング
素子を組合せることにより構成することができる。

【０１０７】制御回路２０３は、外部より入力する画像
信号に基づいて適切な表示が行われるように各部の動作
を整合させる機能を有する。制御回路２０３は、同期信
号分離回路２０６より送られる同期信号Ｔｓｙｎｃに基
づいて、各部に対してＴｓｃａｎおよびＴｓｆｔおよび
Ｔｍｒｙの各制御信号を発生する。

【０１０８】同期信号分離回路２０６は、外部から入力
されるＮＴＳＣ方式のテレビ信号から同期信号成分と輝
度信号成分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２０６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なるが、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
表わした。該ＤＡＴＡ信号はシフトレジスタ２０４に入
力される。

【０１０９】シフトレジスタ２０４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２０３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
２０４のシフトクロックであるということもできる）。
シリアル／パラレル変換された画像１ライン分（電子放
出素子ｎ素子分の駆動データに相当）のデータは、Ｉｄ
１ないしＩｄｎのｎ個の並列信号として前記シフトレジ
スタ２０４より出力される。

【０１１０】ラインメモリ２０５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ための記憶装置であ
り、制御回路２０３より送られる制御信号Ｔｍｒｙにし
たがって適宜Ｉｄ１ないしＩｄｎの内容を記憶する。記
憶された内容はＩ’ｄ１ないしＩ’ｄｎとして出力さ
れ、変調信号発生器２０７に入力される。

【０１１１】変調信号発生器２０７は、画像データＩ’
ｄ１ないしＩ’ｄｎの各々に応じて電子放出素子の各々
を適切に駆動変調するための信号源であり、その出力信
号は、端子Ｄｙ１ないしＤｙｎを通じて表示パネル２０
１内の電子放出素子に印加される。

【０１１２】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に対して以下の基本特性を有し
ている。即ち、電子放出には明確なしきい値電圧Ｖｔｈ
があり、Ｖｔｈ以上の電圧を印加された時のみ電子放出
が生じる。電子放出しきい値以上の電圧に対しては、素
子への印加電圧の変化に応じて放出電流も変化する。こ
のことから、本素子にパルス状の電圧を印加する場合、
例えば電子放出しきい値以下の電圧を印加しても電子放
出は生じないが、電子放出しきい値以上の電圧を印加す
る場合には電子ビームが出力される。その際、パルスの
波高値Ｖｍを変化させる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。

【０１１３】したがって、入力信号に応じて、電子放出
素子を変調する方式としては、電圧変調方式、パルス幅
変調方式等が採用できる。電圧変調方式を実施するに際
しては、変調信号発生器２０７として、一定長さの電圧
パルスを発生し、入力されるデータに応じて適宜パルス
の波高値を変調するような電圧変調方式の回路を用いる
ことができる。

【０１１４】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２０７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。

【０１１５】シフトレジスタ２０４やラインメモリ２０
５は、デジタル信号式のものもアナログ信号式のものも
採用できる。画像信号のシリアル／パラレル変換や記憶
が所定の速度で行われれば良いからである。

【０１１６】即ち、デジタル信号式を用いる場合には、
同期信号分離回路２０６の出力信号ＤＡＴＡをデジタル
信号化する必要があるが、これには２０６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２０５の出力信号がデジタル信号かアナログ信号かに
より、変調信号発生器２０７に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２０７には、例えばＤ／
Ａ変換回路を用い、必要に応じて増幅回路などを付加す
る。パルス幅変調方式の場合、変調信号発生器２０７に
は、例えば高速の発振器および発振器の出力する波数を
計数する計数器（カウンタ）およ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
組合せた回路を用いる。必要に応じて、比較器の出力す
るパルス幅変調された変調信号を電子放出素子の駆動電
圧にまで電圧増幅するための増幅器を付加することもで
きる。

【０１１７】一方、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２０７には、例えばオペアンプ
などを用いた増幅回路を採用でき、必要に応じてレベル
シフト回路などを付加することもできる。パルス幅変調
方式の場合には、例えば電圧制御型発振回路（ＶＯＣ）
を採用でき、必要に応じて電子放出素子の駆動電圧まで
電圧増幅するための増幅器を付加することもできる。

【０１１８】以上のような表示パネル２０１および駆動
回路を有する本発明の画像形成装置は、外部端子Ｄｘ１
ないしＤｘｍ、Ｄｙ１ないしＤｙｎを介して電圧を印加
することにより、必要な電子放出素子から電子を放出さ
せることができ、高圧端子Ｈｖを介してメタルバック１
１５、或いは透明電極（不図示）に高電圧を印加し、電
子ビームを加速し、加速された電子は、蛍光膜１１４に
衝突し、発光が生じて、ＮＴＳＣ方式のテレビ信号に応
じてテレビジョン表示を行うことができるものである。

【０１１９】なお、以上で説明した構成は、本発明の画
像形成装置を得る上で必要な概略的構成であり、例えば
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方式に挙げたが、入力信
号はこれらに限られるものではなく、ＰＡＬ、ＳＥＣＡ
Ｍ方式などの他、これよりも多数の走査線からなるＴＶ
信号（例えば、ＭＵＳＥ方式をはじめとする高品位Ｔ
Ｖ）方式をも採用できる。

【０１２０】次に、はしご型配置の電子源および画像形
成装置について図１３および図１４を用いて説明する。

【０１２１】図１３は、はしご型配置の電子源の一例を
示す模式図である。図１３において、１は基板、１０４
は電子放出素子である。３０４は電子放出素子１０４を
接続するための共通配線で、各々外部端子Ｄ１〜Ｄ１０
を有している。電子放出素子１０４は、基板１上に並列
に複数個配されており、これを素子行と呼ぶ。この素子
行が複数個配されて電子源を構成している。

【０１２２】各素子行の共通配線３０４（例えば外部端
子Ｄ１とＤ２の共通配線３０４）間に適当な駆動電圧を
印加することで、各素子行を駆動させることができる。
即ち、電子ビームを放出させたい素子行には、電子放出
しきい値以上の電圧を、電子ビームを放出しない素子行
には、電子放出しきい値以下の電圧を印加する。各素子
行間の共通配線、即ち相隣接する外部端子Ｄ２とＤ３、
Ｄ４とＤ５、Ｄ６とＤ７、Ｄ８とＤ９の共通配線３０４
を一体の同一配線とすることもできる。

【０１２３】図１４は、上記はしご型配置の電子源を備
えた表示パネル３０１の構造を示す模式図である。３０
２はグリッド電極、３０３は電子が通過するための開
口、Ｄ１〜Ｄｍは各電子放出素子に電圧を印加するため
の外部端子である。Ｇ１、Ｇ２・・・Ｇｎは、グリッド
電極３０２と接続された外部端子である。また、各素子
行間の共通配線３０４は一体の同一配線として基板１上
に形成されている。

【０１２４】なお、図１４においては、図１０、図１３
に示した部位と同じ部位には、これらの図に付したの同
一の符号を付している。

【０１２５】ここに示した表示パネルと、図１０に示し
た単純マトリクス配置の電子源を用いた表示パネルとの
大きな違いは、基板１とフェースプレート１１６の間に
グリッド電極３０２を備えている点である。このグリッ
ド電極３０２は、電子放出素子１０４から放出された電
子ビームを変調するためのものであり、はしご型配置の
素子行と直交して設けられたストライプ状の電極に電子
ビームを通過させるため、各素子に対応して１個ずつ円
形の開口３０３が設けられている。グリッド電極３０２
の形状や設置位置は図１４に示したものに限定されるも
のではない。例えば、開口３０３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３０２を
電子放出素子１０４の周囲や近傍に設けても良い。

【０１２６】外部端子Ｄ１〜ＤｍおよびＧ１〜Ｇｎは、
不図示の制御回路と電気的に接続されている。

【０１２７】そして、素子行を１行ずつ順次駆動（走
査）していくのと同期してグリッド電極３０２の列に画
像１ライン分の変調信号を同時に印加することにより、
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。

【０１２８】以上のように、本発明の画像形成装置は、
単純マトリクス配置およびはしご型配置のいずれの本発
明の電子源を用いても得ることができ、上述したテレビ
ジョン放送の表示装置のみならず、テレビ会議システム
やコンピュータ等の表示装置として好適な画像形成装置
が得られる。さらには、感光性ドラム等と組合せて、光
プリンタの露光装置としても用いることができる。

【０１２９】

【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、各要素の置
き換えや設計変更がなされたものを包含するものであ
る。

【０１３０】［実施例１］本実施例は、図１（ａ）、
（ｂ）に模式的に示したものと同様の構成を有する電子
放出素子である。図４〜６に基づき本実施例の電子放出
素子の製造方法を説明する。 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により形成して基板１とした。この
上にフォトレジスト（ＲＤ−２０００Ｎ−４１：日立化
成社製）を塗布し、通常のフォトリソグラフィーの手法
により素子電極２，３の形状に対応する開口を有するレ
ジストパターンを形成した。この上に真空蒸着法により
厚さ５ｎｍのＴｉ、厚さ１００ｎｍのＮｉを順次堆積し
た後、レジストパターンを有機溶剤で溶解し、リフトオ
フにより素子電極２，３を形成した（図４（ａ））。素
子電極間隔Ｌを３μｍ、素子電極の長さＷを３００μｍ
とした。

【０１３１】工程−ｂ 続いて、真空蒸着法により厚さ１００ｎｍのＣｒ膜を堆
積、フォトリソグラフィーの手法により、導電性膜４の
形状に対応する開口を形成した。この上に有機Ｐｄ化合
物の溶液（ｃｃｐ−４２３０：奥野製薬（株）製）をス
ピンナーを用いて塗布し、大気中で３００℃、１２分間
の加熱焼成処理を施した。次にウエットエッチングによ
り上記Ｃｒ膜を除去、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。該導電性膜４はＰｄを
主要元素とする微粒子膜で、膜厚は１０ｎｍ、抵抗値は
Ｒｓ＝２×１０⁴ Ω／□であった。

【０１３２】工程−ｃ 上記素子を真空成膜装置内に設置し、ＴｉＮ窒化物薄膜
６を導電性膜上に成膜した（図４（ｂ））。

【０１３３】本実施例における窒化物薄膜ＴｉＮはスパ
ッタリング装置を用いてアルゴンと窒素混合雰囲気中で
Ｔｉターゲットをスパッタすることにより成膜した。こ
のとき、ターゲットに印加する電力を変化させて組成の
調節を行った。

【０１３４】本実施例のＴｉＮ窒化物薄膜の膜厚は５ｎ
ｍ、シート抵抗は８．１×１０⁹ Ω／□であった。シー
ト抵抗は、石英基板上にギャップＬ＝５μｍ、長さＷ＝
１０ｃｍの櫛形電極を形成し、この上から同条件でＴｉ
Ｎを成膜した後、テスタにて測定した値４．１×１０⁵
Ωから換算して算出した。また、同一条件でシリコン基
板上に成膜した試料をＸＰＳ（Ｘ線光電子分光装置）に
より表面分析したところ、Ｔｉが窒化物として存在する
割合（［窒化チタン］／［窒化チタン＋酸化チタン］）
が７９％であった。

【０１３５】工程−ｄ 次に素子を真空装置５５内に設置し、電源５１により素
子電極２，３間にパルス電圧を印加し、通電フォーミン
グ処理を行って電子放出部５を形成した。

【０１３６】印加したパルス波形は、図５（ｂ）のよう
な、波高値の漸増するパルスであるが、波形は三角波で
はなく矩形波を用いた。パルス幅Ｔ１は１ｍｓｅｃ、パ
ルス間隔Ｔ２は１０ｍｓｅｃとした。また、フォーミン
グパルスの休止期間（パルスとパルスの間）中に波高値
０．１Ｖの抵抗測定用パルス（不図示）を挿入し、抵抗
値が１ＭΩを超えた時にパルスの印加を終了した。

【０１３７】フォーミング電力（素子に流れる電流が最
大になった時の電力）は、約７０ｍＷであり、比較のた
め、窒化物薄膜６を形成しなかったことを除き本実施例
と全く同じように作製した素子に比べ、１．３倍程度の
値となった。

【０１３８】この後、素子を１５０℃で５時間保持する
ことにより、導電性膜のＰｄＯを還元してＰｄとした。

【０１３９】工程−ｅ 続いて、不図示の導入パルスを介して、真空装置５５内
にｎ−ヘキサンを導入し、圧力を１．３×１０^-3Ｐａと
した。続いて素子電極２，３間に波高値１４Ｖ、パルス
幅Ｔ１＝１ｍｓｅｃ、パルス間隔Ｔ２＝１０ｍｓｅｃの
矩形波パルスを印加し、活性化処理を施した。

【０１４０】この時、素子電流Ｉｆと放出電流Ｉｅを測
定し、約３０分で電子放出効率η（＝Ｉｅ／Ｉｆ）が、
ピークを示したので、パルス電圧の印加とｎ−ヘキサン
の導入をやめ、活性化処理を終了した（図４（ｄ））。

【０１４１】以上のようにして作製した電子放出素子の
電子放出特性の測定を、引き続き上記評価装置により行
った。アノード電極５４と電子放出素子の間隔Ｈは４ｍ
ｍ、電位差を５ｋＶ、真空装置５５内の圧力を１．３×
１０^-4Ｐａとし、波高値１４Ｖのパルス電圧を印加して
測定を行った。

【０１４２】本実施例の素子と、窒化チタンを被覆しな
かったことを除き、本実施例と全く同様の処理を行って
作製した比較用の素子について、放出電流Ｉｅの経時変
化を比較したところ、図８に模式的に示すように、本実
施例の素子におけるＩｅの低下は比較用素子に比べて小
さなものであった。なお、図８のＩｅの値は、測定開始
時におけるそれぞれの素子のＩｅに対する比で示したも
ので、両方の素子のＩｅが初めに同じ値を持っているの
ではない。

【０１４３】測定終了後、両方の素子の電子放出部付近
を、高分解能の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観測したと
ころ、比較用の素子においては、電子放出部近傍に微粒
子が凝集している領域が多く見られたが、本実施例の素
子では評価を行う前の素子と比べて大きな違いは見られ
なかった。

【０１４４】上記素子とは別に、窒化物薄膜６の膜厚を
１，３，（５），７，１０，２０，３０ｎｍとした素子
を作製し、上記と同様の評価を行った。この内、窒化物
薄膜６の膜厚が２０ｎｍ以上の素子は通電フォーミング
が非常に困難で、複数の素子についてフォーミング処理
を試みたが、電子放出部が形成できないものもあった。
膜厚が１０ｎｍの素子は、フォーミング電力が約０．１
Ｗとなり、放出電流Ｉｅが上記実施例の素子に比べて小
さかった。しかし、上記工程−ｅおよび特性測定の際の
印加電圧パルスの波高値を２５Ｖまで高めると、上記実
施例とほぼ同様の安定した特性を示した。膜厚３ｎｍの
素子では、上記実施例とほぼ同程度のＩｅの大きさを示
したが、Ｉｅの経時変化がやや大きかった。膜厚が１ｎ
ｍの素子では、上記比較用の素子と比べＩｅの経時変化
の大きさに改善が見られなかった。膜厚が３０ｎｍの素
子では、パルス波高値を４０Ｖまで上昇させないと電子
放出が観測されなかった。

【０１４５】膜厚が７ｎｍ以上の素子では、Ｉｅの時間
的な低下は、膜厚５ｎｍの素子よりもさらに小さくなっ
た。また、η＝Ｉｅ／Ｉｆの値は膜厚５〜１０ｎｍの間
で徐々に大きくなった。これは、導電性膜上に高硬度、
高融点を持つＴｉＮが形成されていることにより、フォ
ーミング時に亀裂幅８の狭い電子放出部が形成されると
ともに、素子駆動時の発熱による亀裂後退、すなわち導
電性膜の熱凝集を抑制していると考えられる。

【０１４６】この他、膜厚が２０ｎｍの素子では、放出
電流がしばしば不安定になったが、これは上記窒化物薄
膜の厚さが厚くなり、これに衝突して吸収された電子の
電荷が、導電性膜４に十分流れなくなってチャージアッ
プを起こし、これが放出された電子の軌道を不安定にす
るなどの現象を起こすためではないかと推定される。

【０１４７】以上の結果から、ＴｉＮよりなる窒化物薄
膜の膜厚は、５〜１０ｎｍの範囲がより好ましい範囲で
あることが分かった。

【０１４８】さらに、導電性膜４の材料としてＰｄ、Ｎ
ｉ、Ｐｔ、Ａｕのスパッタ膜を本実施例の窒化物薄膜６
と組合せて検討したところ、上記とほぼ同様の結果が得
られた。

【０１４９】［実施例２］本実施例では、実施例１の工
程−ａ、−ｂを行った後、工程−ｃの窒化物薄膜６の形
成方法として次の方法を用いた。 工程−ｃ 上記素子を真空成膜装置内に設置し、ＳｉＮ窒化物薄膜
６を導電性膜４上に成膜した。本実施例におけるＳｉＮ
窒化物薄膜６はプラズマＣＶＤ装置を用いて、基板温度
を３００℃として、モノシランおよび窒素を導入し、１
３．５６ＭＨｚのＲＦプラズマ中で成膜した。

【０１５０】本実施倒のＳｉＮ窒化物薄膜６の膜厚は５
ｎｍ、シート抵抗は７．４×１０⁹Ω／□であった。

【０１５１】シート抵抗は、石英基板上にギャップＬ＝
５μｍ、長さＷ＝１０ｃｍの櫛形電極を形成し、この上
から同条件でＳｉＮを成膜した後、テスタにて測定した
値３．７×１０⁵ Ωから換算して算出した。また、同一
条件でシリコン基板上に成膜した試料をＸＰＳ（Ｘ線光
電子分光装置）により表面分析したところ、Ｓｉが窒化
物として存在する割合（［窒化シリコン］／［窒化シリ
コン＋酸化シリコン］）が８７％であった。

【０１５２】工程−ｄ、−ｅも実施例１とほぼ同様に行
った。この時フォーミング電力は６０ｍＷであった。ま
た、活性化処理のために真空装置内にアセトンを導入
し、圧力は１．３×１０^-2Ｐａとした。

【０１５３】評価結果は実施例１とほぼ同様のものであ
った。窒化物薄膜の膜厚を５〜１０ｎｍの範囲で変えた
素子、さらに導電性膜の材料を替えた素子についても実
施例１とほぼ同様の結果が得られた。

【０１５４】［実施例３］本実施例では、実施例１の工
程−ａ、−ｂを行った後、工程−ｃの窒化物薄膜６の形
成方法として次の方法を用いた。

【０１５５】工程−ｃ 上記素子を真空成膜装置内に設置し、Ｗ−ＧｅＮ多元系
窒化物薄膜６を導電性膜上に成膜した。本実施例におけ
る窒化物薄膜Ｗ−ＧｅＮはスパッタリング装置を用いて
アルゴンと窒素混合雰囲気中でＷおよびＧｅターゲット
をスパッタすることにより成膜した。本実施例のＷ−Ｇ
ｅＮ窒化物薄膜の膜厚は５ｎｍ、シート抵抗は９．２×
１０ ⁸ Ω／□であった。

【０１５６】シート抵抗は、石英基板上にギャッブＬ＝
５μｍ、長さＷ＝１０ｃｍの櫛形電極を形成し、この上
から同条件でＷ−ＧｅＮを成膜した後、テスタにて測定
した値４．６×１０⁴ Ωから換算して算出した。評価結
果は実施例１の場合とほぼ同様であった。

【０１５７】［実施例４］本実施例は、本発明の電子放
出素子を多数、マトリクス配置した図９に示した構成を
有する電子源を用い、図１０に示した構成を有する画像
形成装置を作製したものである。

【０１５８】電子源の一部分の平面図を図１５に示す。
また、図中のＡ−Ａ’に沿った断面図を図１６に示す。
ここで、１は基板、１０２はＸ方向配線（下配線とも呼
ぶ）、１０３はＹ方向配線（上配線とも呼ぶ）、２，３
は素子電極、４は導電性膜、６は窒化物薄膜、４０１は
層間絶縁層、４０２は素子電極３と下配線１０２との電
気的接続のためのコンタクトホールである。先ず、本実
施例の電子源の製造方法を、図１７および図１８にした
がって説明する。なお、以下の工程−ａ〜ｉは図１７の
（ａ）〜（ｅ）および図１８の（ｆ）〜（ｉ）に対応す
る。

【０１５９】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１上に、真空蒸着法に
より、厚さ５ｎｍのＣｒ、厚さ６００ｎｍのＡｕを順次
積層した後、フォトレジスト（ＡＺ１３７０：ヘキスト
社製）をスピンナーにより回転塗布し、ベークした後、
フォトマスク像を露光、現像して下配線１０２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１０２を形成した。

【０１６０】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４０１をＲＦスパッタ法により堆積した。

【０１６１】工程−ｃ 工程−ｂで堆積したシリコン酸化膜４０１にコンタクト
ホール４０２を形成するためのフォトレジストパターン
を作り、これをマスクとした層間絶縁層４０１をエッチ
ングしてコンタクトホール４０２を形成した。エッチン
グはＣＦ₄ とＨ ₂ ガスを用いたＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖ
ｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）法によった。

【０１６２】工程−ｄ その後、素子電極２，３のパターンをフォトレジスト
（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１００ｎｍ
のＮｉを順次堆積した。フォトレジストパターンを有機
溶剤で溶解し、Ｎｉ／Ｔｉ堆積膜をリフトオフし、素子
電極２，３を形成した。

【０１６３】工程−ｅ 素子電極２，３の上に上配線１０３のフォトレジストパ
ターンを形成した後、厚さ５ｎｍのＴｉ、厚さ５００ｎ
ｍのＡｕを順次真空蒸着により堆積し、リフトオフによ
り不要な部分を除去して、所望の形状の上配線１０３を
形成した。

【０１６４】工程−ｆ 次に、膜厚１００ｎｍのＣｒ膜４０３を真空蒸着により
堆積、フォトリソグラフィー技術により導電性膜４の形
状の開口部を有するようにパターニングしマスクとし
た。その上に有機Ｐｄ化合物の溶液（ｃｃｐ４２３０：
奥野製薬（株）製）をスピンナーにより回転塗布、３０
０℃で１０分間の加熱焼成処理を施してＰｄＯ微粒子よ
りなる導電性膜４を形成した。この膜の膜厚は１０ｎｍ
であった。

【０１６５】工程−ｇ 実施例３の工程−ｃと同様にしてＷ−ＧｅＮ窒化物薄膜
６を形成した。

【０１６６】工程−ｈ Ｃｒ膜４０３をエッチャントを用いてウエットエッチン
グしてＰｄＯ微粒子よりなる導電性膜４および窒化物薄
膜６の不要部分と共に除去し、所望の形状にパターニン
グした。抵抗値はＲｓ＝５×１０⁴ Ω／□程度であっ
た。

【０１６７】工程−ｉ コンタクトホール４０２部分以外にレジストパターンを
形成し、真空蒸着により厚さ５ｎｍのＴｉ、厚さ５００
ｎｍのＡｕを順次堆積した。リフトオフにより不要な部
分を除去することにより、コンタクトホール４０２を埋
め込んだ。以上の工程により、基板１上に下配線１０
２、層間絶縁層４０１、上配線１０３、素子電極２，
３、導電性膜４、窒化物薄膜６などを形成した未フォー
ミングの電子源を得た。

【０１６８】次に、以上のようにして作製した未フォー
ミングの電子源を用いて画像形成装置を作製した。作製
手順を図１０と図１１を用いて説明する。基板１をリア
プレート１１１上に固定した後、基板１の５ｍｍ上方
に、フェースプレート１１６（ガラス基板１１３の内面
に蛍光膜１１４とメタルバック１１５が形成されて構成
される）を支持枠１１２を介し配置し、フェースプレー
ト１１６、支持枠１１２、リアプレート１１１の接合部
にフリットガラスを塗布し、大気中で４３０℃で１０分
焼成することで封着した。またリアプレート１１１への
基板１の固定もフリットガラスで行った。画像形成部材
であるところの蛍光膜１１４は、モノクロームの場合は
蛍光体のみからなるが、本実施例では蛍光膜１１４はス
トライプ形状（図１１（ａ））を採用し、先にブラック
ストライプ１２１を形成し、その間隙部に各色蛍光体１
２２を塗布し、蛍光膜１１４を作製した。ブラックスト
ライプ１２２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１１３に蛍光
体１２２を塗布する方法はスラリー法を用いた。

【０１６９】また、蛍光膜１１４の内面側には通常メタ
ルバック１１５が設けられる。メタルバック１１５は、
蛍光膜１１４作製後、蛍光膜１１４の内面側表面の平滑
化処理（通常フィルミングと呼ばれる）を行い、その
後、Ａｌを真空蒸着することで作製した。

【０１７０】フェースプレート１１６には、さらに蛍光
膜１１４の導電性を高めるため、蛍光膜１１４の外面側
に透明電極が設けられる場合もあるが、本実施例では、
メタルバック１１５のみで十分な導電性が得られたので
省略した。前述の封着を行う際、カラーの場合は各色蛍
光体１２２と電子放出素子１０４とを対応させなくては
いけないため、十分な位置合わせを行った。

【０１７１】以上のようにして完成した外囲器１１８内
を排気管（不図示）を通じて排気装置により１．３×１
０^-3Ｐａ程度の圧力まで減圧したところで、外部端子Ｄ
ｘ１ないしＤｘｍおよびＤｙ１ないしＤｙｎを通じ、電
子放出素子１０４の素子電極２，３間にパルス電圧を印
加し、フォーミング処理を行い、電子放出部５を形成し
た。用いたパルスの波形は、波高値の漸増する矩形波パ
ルスで、パルス幅１ｍｓｅｃ、パルス間隔１０ｍｓｅｃ
とした。この処理の間に、外囲器１１８内の圧力はさら
に低下した。

【０１７２】次に、ｎ−ヘキサンを外囲器１１８内に導
入、圧力を１．３×１０^-3Ｐａとした。フォーミング処
理と同一のパルス幅、パルス間隔を有し、波高値が１４
Ｖの矩形波パルスを印加、素子電流Ｉｆ、放出電流Ｉｅ
を測定しながら活性化処理を行った。

【０１７３】次に、外囲器１１８全体を１９０℃に加熱
しながら２時間排気を続けた。圧力が１．３×１０^-6Ｐ
ａまで低下したところで、上記排気管をガスバーナーで
熱することによる溶着し、外囲器１１８を封止した。こ
の後、外囲器１１８内の圧力を維持するため、予め外囲
器１１８を内部に設置したゲッター（不図示）を高周波
加熱することでゲッター処理を行った。

【０１７４】以上のように完成した表示パネル２０１
（図１０参照）において、外部端子Ｄｘ１ないしＤｘ
ｍ、Ｄｙ１ないしＤｙｎを通じ、走査信号および変調信
号を不図示の信号発生手段より電子放出素子１０４に印
加することにより、電子放出させ、高圧端子Ｈｖを通
じ、メタルバック１１４に１０ｋＶ程度の高圧を印加
し、電子ビームを加速し、蛍光膜１１５に衝突させ、励
起・発光させることで画像を表示した。

【０１７５】本実施例における画像表示装置は、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。

【０１７６】［実施例５］図１９は、前述の表面伝導型
電子放出素子を電子源として用いたディスプレイパネル
２０１（図１０参照）に、例えばテレビジョン放送を初
めとする種々の画像情報源より提供される画像情報を表
示できるように構成した本発明の画像形成装置の一例を
示す図である。

【０１７７】図中２０１はディスプレイパネル、１００
１はディスプレイパネル２０１の駆動回路、１００２は
ディスプレイコントローラ、１００３はマルチプレク
サ、１００４はデコーダ、１００５は入出力インターフ
ェース回路、１００６はＣＰＵ、１００７は画像生成回
路、１００８、１００９および１０１０は画像メモリー
インターフェース回路、１０１１は画像入力インターフ
ェース回路、１０１２および１０１３はＴＶ信号受信回
路、１０１４は入力部である。

【０１７８】なお、本画像形成装置は、例えばテレビジ
ョン信号のように、映像情報と音声情報の両方を含む信
号を受信する場合には当然映像の表示と同時に音声を再
生するものであるが、本発明の特徴と直接関係しない音
声情報の受信、分離、再生、処理、記憶等に関する回路
やスピーカー等については説明を省略する。

【０１７９】以下、画像信号の流れに沿って各部の機能
を説明する。まず、ＴＶ信号受信回路１０１３は、例え
ば電波や空間光通信等のような無線伝送系を用いて伝送
されるＴＶ信号を受信するための回路である。受信する
ＴＶ信号の方式は特に限られるものではなく、例えばＮ
ＴＳＣ方式、ＰＡＬ方式、ＳＥＣＡＭ方式等、いずれの
方式でもよい。また、これらより更に多数の走査線より
なるＴＶ信号、例えばＭＵＳＥ方式を初めとする所謂高
品位ＴＶは、大面積化や大画素数化に適した前記ディス
プレイパネルの利点を生かすのに好適な信号源である。

【０１８０】ＴＶ信号受信回路１０１３で受信されたＴ
Ｖ信号は、デコーダ１００４に出力される。ＴＶ信号受
信回路１０１２は、例えば同軸ケーブルや光ファイバー
等のような有線伝送系を用いて伝送されるＴＶ信号を受
信するための回路である。前記ＴＶ信号受信回路１０１
３と同様に、受信するＴＶ信号の方式は特に限られるも
のではなく、また本回路１０１２で受信されたＴＶ信号
もデコーダ１００４に出力される。

【０１８１】画像入力インターフェース回路１０１１
は、例えばＴＶカメラや画像読み取りスキャナーなどの
画像入力装置から供給される画像信号を取り込むための
回路であり、取り込まれた画像信号はデコーダ１００４
に出力される。

【０１８２】画像メモリーインターフェース回路１０１
０は、ビデオテープレコーダー（以下ＶＴＲと略す）に
記憶されている画像信号を取り込むための回路で、取り
込まれた画像信号はデコーダ１００４に出力される。

【０１８３】画像メモリーインターフェース回路１００
９は、ビデオディスクに記憶されている画像信号を取り
込むための回路で、取り込まれた画像信号はデコーダ１
００４に出力される。

【０１８４】画像メモリーインターフェース回路１００
８は、静止画ディスクのように、静止画像データを記憶
している装置から画像信号を取り込むための回路で、取
り込まれた静止画像データはデコーダ１００４に入力さ
れる。

【０１８５】入出力インターフェース回路１００５は、
本表示装置と、外部のコンピュータもしくはコンピュー
タネットワークもしくはプリンターなどの出力装置とを
接続するための回路である。画像データや文字・図形情
報の入出力を行うのは勿論のこと、場合によっては本画
像形成装置の備えるＣＰＵ１００６と外部との間で制御
信号や数値データの入出力などを行うことも可能であ
る。

【０１８６】画像生成回路１００７は、前記入出力イン
ターフェース回路１００５を介して外部から入力される
画像データや文字・図形情報や、あるいはＣＰＵ１００
６より出力される画像データや文字・図形情報に基づ
き、表示用画像データを生成するための回路である。本
回路の内部には、例えば画像データや文字・図形情報を
蓄積するための書き換え可能メモリーや、文字コードに
対応する画像パターンが記憶されている読み出し専用メ
モリーや、画像処理を行うためのプロセッサー等を初め
として、画像の生成に必要な回路が組み込まれている。

【０１８７】本回路１００７により生成された表示用画
像データは、デコーダ１００４に出力されるが、場合に
よっては前記入出力インターフェース回路１００５を介
して外部のコンピュータネットワークやプリンターに出
力することも可能である。

【０１８８】ＣＰＵ１００６は、主として本表示装置の
動作制御や、表示画像の生成や選択や編集に関わる作業
を行う。例えば、マルチプレクサ１００３に制御信号を
出力し、ディスプレイパネル２０１に表示する画像信号
を適宜選択したり組み合わせたりする。その際には表示
する画像信号に応じてディスプレイパネルコントローラ
１００２に対して制御信号を発生し、画面表示周波数や
走査方法（例えばインターレースかノンインターレース
か）や一画面の走査線の数など表示装置の動作を適宜制
御する。また、前記画像生成回路１００７に対して画像
データや文字・図形情報を直接出力したり、あるいは前
記入出力インターフェース回路１００５を介して外部の
コンピュータやメモリーをアクセスして画像データや文
字・図形情報を入力する。

【０１８９】なお、ＣＰＵ１００６は、これ以外の目的
の作業にも関わるものであってもよい。例えば、パーソ
ナルコンピュータやワードプロセッサ等のように、情報
を生成したり処理する機能に直接関わってもよい。ある
いは前述したように、入出力インターフェース回路１０
０５を介して外部のコンピュータネットワークと接続
し、例えば数値計算等の作業を外部機器と協同して行っ
てもよい。

【０１９０】入力部１０１４は、前記ＣＰＵ１００６に
使用者が命令やプログラム、あるいはデータなどを入力
するためのものであり、例えばキーボードやマウスの
他、ジョイスティック、バーコードリーダー、音声認識
装置等の多様な入力機器を用いることが可能である。

【０１９１】デコーダ１００４は、前記１００７ないし
１０１３より入力される種々の画像信号を３原色信号、
または輝度信号とＩ信号、Ｑ信号に逆変換するための回
路である。なお、図中に点線で示すように、デコーダ１
００４は内部に画像メモリーを備えるのが望ましい。こ
れは、例えばＭＵＳＥ方式を初めとして、逆変換するに
際して画像メモリーを必要とするようなテレビ信号を扱
うためである。

【０１９２】画像メモリーを備える事により、静止画の
表示が容易になる。あるいは前記画像生成回路１００７
およびＣＰＵ１００６と協同して、画像の間引き、補
間、拡大、縮小、合成を初めとする画像処理や編集が容
易になるという利点が得られる。

【０１９３】マルチプレクサ１００３は、前記ＣＰＵ１
００６より入力される制御信号に基づき、表示画像を適
宜選択するものである。即ち、マルチプレクサ１００３
はデコーダ１００４から入力される逆変換された画像信
号の内から所望の画像信号を選択して駆動回路１００１
に出力する。その場合には、一画面表示時間内で画像信
号を切り換えて選択することにより、所謂多画面テレビ
のように、一画面を複数の領域に分けて領域によって異
なる画像を表示することも可能である。

【０１９４】ディスプレイパネルコントローラ１００２
は、前記ＣＰＵ１００６より入力される制御信号に基づ
き、駆動回路１００１の動作を制御するための回路であ
る。本回路１００２は、ディスプレイパネル２０１の基
本的な動作に関わるものとして、例えばディスプレイパ
ネル２０１の駆動用電源（図示せず）の動作シーケンス
を制御するための信号を駆動回路１００１に対して出力
する。ディスプレイパネル２０１の駆動方法に関わるも
のとして、例えば画面表示周波数や走査方法（例えばイ
ンターレースかノンインターレースか）を制御するため
の信号を駆動回路１００１に対して出力する。また、場
合によっては、表示画像の輝度やコントラストや色調や
シャープネスといった画質の調整に関わる制御信号を駆
動回路１００１に対して出力する場合もある。

【０１９５】駆動回路１００１は、ディスプレイパネル
２０１に印加する駆動信号を発生するための回路であ
り、前記マルチプレクサ１００３から入力される画像信
号と、前記ディスプレイパネルコントローラ１００２よ
り入力される制御信号に基づいて動作するものである。

【０１９６】以上、各部の機能を説明したが、図１９に
例示した構成により、本画像形成装置においては多様な
画像情報源より入力される画像情報をディスプレイパネ
ル２０１に表示することが可能である。即ち、テレビジ
ョン放送を初めとする各種の画像信号は、デコーダ１０
０４におて逆変換された後、マルチプレクサ１００３に
おいて適宜選択され、駆動回路１００１に入力される。
一方、デイスプレイパネルコントローラ１００２は、表
示する画像信号に応じて駆動回路１００１の動作を制御
するための制御信号を発生する。駆動回路１００１は、
上記画像信号と制御信号に基づいてディスプレイパネル
２０１に駆動信号を印加する。これにより、ディスプレ
イパネル２０１において画像が表示される。これらの一
連の動作は、ＣＰＵ１００６により統括的に制御され
る。

【０１９７】本画像形成装置においては、前記デコーダ
１００４に内蔵する画像メモリや、画像生成回路１００
７および情報の中から選択したものを表示するだけでな
く、表示する画像情報に対して、例えば拡大、縮小、回
転、移動、エッジ強調、間引き、補間、色変換、画像の
縦横比変換等を初めとする画像処理や、合成、消去、接
続、入れ換え、嵌め込み等を初めとする画像編集を行う
ことも可能である。また、本実施例の説明では特に触れ
なかったが、上記画像処理や画像編集と同様に、音声情
報に関しても処理や編集を行なうための専用回路を設け
てもよい。

【０１９８】したがって、本画像形成装置は、テレビジ
ョン放送の表示機器、テレビ会議の端末機器、静止画像
および動画像を扱う画像編集機器、コンピュータの端末
機器、ワードプロセッサを初めとする事務用端末機器、
ゲーム機などの機能を一台で兼ね備えることが可能で、
産業用あるいは民生用として極めて応用範囲が広い。

【０１９９】なお、図１９は、表面伝導型電子放出素子
を電子ビーム源とする表示パネルを用いた画像形成装置
とする場合の構成の一例を示したに過ぎず、本発明の画
像形成装置がこれのみに限定されるものでないことは言
うまでもない。

【０２００】例えば図１９の構成要素の内、使用目的上
必要のない機能に関わる回路は省いても差し支えない。
また、これとは逆に、使用目的によっては更に構成要素
を追加してもよい。例えば、本表示装置をテレビ電話機
として応用する場合には、テレビカメラ、音声マイク、
照明機、モデムを含む送受信回路等を構成要素に追加す
るのが好適である。

【０２０１】本画像形成装置においては、とりわけ表面
伝導型電子放出素子を電子源としているので、デイスプ
レイパネルの薄形化が容易であり、画像形成装置の奥行
きを小さくすることができる。それに加えて、表面伝導
型電子放出素子を電子ビーム源とする表示パネルは大画
面化が容易で輝度が高く視野角特性にも優れるため、画
像形成装置は臨場感にあふれ、迫力に富んだ画像を視認
性良く表示することが可能である。

【０２０２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の電子放出
素子は、良好な電子放出特性を長時間にわたり保持する
ことができる。また、多数の電子放出素子を配列形成し
た大面積電子源においては、各電子放出素子の電子放出
効率の向上が実現され、上記電子源を用いた画像形成装
置においては、高輝度化と高コントラスト化が成され、
画像品位が大幅に向上すると共に、長期にわたり安定し
た画像が得られる。

【０２０３】以上のように、本発明によれば、カラー画
像に対応可能で、高輝度且つ高コントラストで表示品位
の高い大面積フラットディスプレーが実現される。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の平面型電子放出素子の構成を模式的
に示した平面図および断面図である。

【図２】 本発明の電子放出素子における、窒化物薄膜
による導電性膜の被覆状態を説明電するため模式図であ
る。

【図３】 本発明の垂直型電子放出素子の構成を模式的
に示した断面図である。

【図４】 図１の表面伝導型電子放出素子の製造方法を
説明するための図である。

【図５】 通電フォーミング処理に用いる電圧波形の例
を示す図である。

【図６】 電子放出素子の特性評価装置の概略の構成を
示す模式図である。

【図７】 本発明の電子放出素子の、放出電流Ｉｅおよ
び素子電流Ｉｆと、素子電圧Ｖｆの関係を説明するため
の図である。

【図８】 本発明の電子放出素子、および比較用電子放
出素子の放出電流Ｉｅの経時変化を示す模式図である。

【図９】 マトリクス配線を有する本発明の電子源の概
略的構成を示す模式図である。

【図１０】 マトリクス配線の電子源を用いた本発明の
画像形成装置に用いる表示パネルの概略的構成を示す模
式図である。

【図１１】 本発明の表示パネルにおける蛍光膜の形状
を説明するための模式図である。

【図１２】 図１０の表示パネルを駆動する駆動回路の
一例を示す図である。

【図１３】 はしご型配線を有する本発明の電子源の概
略的構成を示す平面図である。

【図１４】 はしご型配線を有する電子源を用いた本発
明の画像形成装置に用いる表示パネルの概略的構成を示
す模式図である。

【図１５】 マトリクス配線の電子源の構成を模式的に
示す部分平面図である。

【図１６】 図１５のＡ−Ａ’に沿った断面を示す模式
図である。

【図１７】 図１５の電子源の製造工程を説明するため
の模式図である。

【図１８】 図１５の電子源の製造工程を説明するため
の模式図である。

【図１９】 画像形成装置の構成の一例を示すブロック
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、６：窒化物薄膜、２１：段差形成部材、５０：電
流計、５１：電源、５２：電流計、５３：高圧電源、５
４：アノード電極、５５：真空装置、５６：排気ポン
プ、１０２：Ｘ方向配線（下配線）、１０３：Ｙ方向配
線（上配線）、１０４：電子放出素子、１０５：結線、
１１１：リアプレート、１１２：支持枠、１１３：ガラ
ス基板、１１４：蛍光膜、１１５：メタルバック、１１
６：フェースプレート、１１８：外囲器、１２１：黒色
導電材、１２２：蛍光体、２０１：表示パネル、２０
２：走査回路、２０３：制御回路、２０４：シフトレジ
スタ、２０５：ラインメモリ、２０６：同期信号分離回
路、２０７：変調信号発生器、２１１：ポリプロピレン
枠、２１２：給水パイプ、２１３：表面清掃用吸引ノズ
ル、２１４：上下動腕、２１５：基板、２１６：バリ
ア、２１７：可動壁、２１８：ローラー、２１９：プー
リー、２２０：重り、３０１：表示パネル、３０２：グ
リッド電極、３０３：開口、３０４：共通配線、４０
１：層間絶縁層、４０２：コンタクトホール、４０３：
Ｃｒ膜、１００１：駆動回路、１００２：ディスプレイ
コントローラ、１００３：マルチプレクサ、１００４：
デコーダ、１００５：入出力インターフェース回路、１
００６：ＣＰＵ、１００７：画像生成回路、１００８：
画像メモリーインターフェース回路、１００９：画像メ
モリーインターフェース回路、１０１０：画像メモリー
インターフェース回路、１０１１：画像入力インターフ
ェース回路、１０１２：ＴＶ信号受信回路、１０１３：
ＴＶ信号受信回路、１０１４：入力部。

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基体上に形成された、対向する一対の素
   子電極と、該素子電極に電気的に連絡して形成した導電
   性薄膜と、該導電性薄膜の一部に形成された間隙と、か
   らなる電子放出素子において、該導電性薄膜の少なくと
   も一部が窒化物によって被覆されていることを特徴とす
   る電子放出素子。
2. 【請求項２】 前記導電性薄膜上に、炭素、炭素化合物
   または両者の混合物よりなる堆積層を有することを特徴
   とする請求項１に記載の電子放出素子。
3. 【請求項３】 前記窒化物がＢ、Ａｌ、Ｃ、Ｓｉ、Ｇ
   ｅ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏお
   よびＷからなる群より選ばれる少なくとも一種類の金属
   または半金属元素の窒化物であ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。
4. 【請求項４】 前記窒化物が、前記導電性薄膜と前記窒
   化物との全体に対する前記金属または半金属元素のモル
   比で１０〜５０％の含有量で、前記導電性薄膜中に含ま
   れることを特徴とする請求項３に記載の電子放出素子。
5. 【請求項５】 前記窒化物により、前記導電性薄膜上に
   膜厚３ｎｍ以上１０ｎｍ以下の窒化物薄膜層が形成され
   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。
6. 【請求項６】 請求項１〜５のいずれかに記載の電子放
   出素子を、基体上に複数、配列形成したことを特徴とす
   る電子源。
7. 【請求項７】 請求項６に記載の電子源と画像形成部材
   を真空容器に内包してなることを特徴とする画像形成装
   置。
8. 【請求項８】 請求項１〜５のいずれかに記載の電子放
   出素子を製造する方法であって、少なくとも導電性薄膜
   を窒化物薄膜で被覆する工程と、フォーミング工程とを
   含むことを特徴とする電子放出素子の製造方法。
9. 【請求項９】 前記フォーミング工程後、さらに、炭
   素、炭素化合物または両者の混合物よりなる堆積層を形
   成する活性化工程を行うことを特徴とする請求項８に記
   載の電子放出素子の製造方法。
10. 【請求項１０】 前記導電性薄膜を窒化物薄膜で被覆す
    る工程を前記フォーミング工程前に行うことを特徴とす
    る請求項８または９に記載の電子放出素子の製造方法。
11. 【請求項１１】 請求項６に記載の電子源を製造する方
    法であって、請求項８〜１０のいずれかに記載の電子放
    出素子の製造方法を適用することを特徴とする電子源の
    製造方法。
12. 【請求項１２】 請求項７に記載の画像形成装置を製造
    する方法であって、請求項１１に記載の電子源の製造方
    法を適用することを特徴とする画像形成装置の製造方
    法。